炼铁厂降硅途径探讨 24南钢科技与管理2004年第3期 炼铁厂降硅途径探讨 陈一清 (炼铁厂技术技改部) 摘要:降低生铁含硅是一项系统工作.近年来南钢高炉强化水平不断提高,利用系数稳定在3.5以上,但 生铁含硅多年来未取得进步.本文根据低硅冶炼的特点,结合高炉目前的原燃料条件和生产的具体状况,对影 响高炉降低铁水含硅的各项因素进行全面系统的分析,以探讨为高炉降硅创造条件的可能性,寻求适合我厂条 件的降硅途径. 关键词:高炉降硅系统操作管理 DiscussionfortheSiliconReducingWayinIron-makingPlant ChenYiqing (TechnicalInnovationDepartmentofIron-makingPlant) Abstract:Siliconreducingincastironisasystematicjob.Theintensivelevelofblastfurnacehasbeenincreasinglyen— hancedandtheavailabilityremainedabovethan3.5,howeverlittleprogresshasbeenmadeonthecastironsiliconcon— tentformanyyearsBasedonthecharacteristicoflowsiliconsmelting,inconjunctionwithcurrentrawmaterialandfu— elsconditionandspecificoperationsituation,theoverallsystematicanalysisforvariouselementsinfluencingsiliceous castironwillbemadeinthefollowingSOastodiscussthepossibilityofsiliconreducingandseekthesiliconreducing methodssuitabletoOUFplant. Keywords:blastfurnace;siliconreducing;system;operation;management 1概述 随着钢铁行业技术进步和生产的快速发展,降 低生铁含硅越来越被钢铁企业所重视,降低生铁含 硅可以降低炼钢氧耗和造渣剂,缩短转炉吹炼时间, 同时降低高炉焦比,提高生铁产量,是钢铁企业降本 增产的重要手段.近年来,炼铁厂利用系数不断提 高,但铁水含硅及焦比指标停滞不前,表1是炼铁厂 高炉近年来的铁水含硅及其他部分技术经济指标, 南钢高炉降硅势在必行. 低硅冶炼是高炉的关键操作技术.生铁含硅的 高低是高炉的综合操作水平的反映,更是一个钢铁 企业综合管理水平的体现.低硅冶炼是一项系统工 作,生铁含硅多少必须跟据原燃料条件,设备装备水 平和运行状况,高炉操作水平,转炉需要等来决定. 2高炉内硅的还原机理 国内外研究结果表明,硅在高炉内主要有以下 还原与氧化行为: 焦炭灰分中SiO,极其活跃,在风口前高温作用 下发生气化反应(1),渣中SiO与接触焦炭发生反 应(2),风口以下渣中SiO:与焦炭发生气化反应(3) SiO,(焦)+C:SiOT+COT……………(1) SiO(渣)+2C=[si]+2COT……………(2) SiO,(渣)+C:SiOT+COT……………(3)

2004年第3期南钢科技与管理25 风口前产生的SiO气体在上升过程中与下滴的 渗碳铁水相遇发生吸硅反应(4) SiO气+[c]:[si]+COf………………(4) 风口以下直到炉缸,渣中SiO,产生的SiO发生 反应(4),同时渣中(FeO)等氧化性物质与铁水中的 [Si]发生脱硅反应(5) 2(FeO)+[Si]=(SiO2)+2Fe……………(5) 高炉中,在风口中心线以上区域,主要是由焦炭 灰分中SiO,产生的SiO气体引起的增硅反应;在风 口中心线以下区域,主要是由渣中SiO,产生的SiO 气体引起的增硅反应,但由于渣中SiO活度很低,所 以在风口中心线以下区域渣铁之间反应(5)占主导 地位,一直到炉缸都被脱硅反应所支配. 故高炉内可粗略划分为在风口中心线以上的铁 水吸硅过程和在风口中心线以下的铁水脱硅过程. 3控制生铁含硅的途径与措施 根据高炉内硅的氧化还原机理,降低生铁含硅 主要有以下几个途径. (1)提高矿石软熔温度,降低燃料比,让软熔带 位置下移,降低滴落带高度;提高冶炼强度,加快渣 铁滴落速度;缩短反应(4)的反应时间,减少SiO气 体中Si向铁水中转移. (2)降低焦炭灰分,提高矿石品位,减少矿石中 含SiO:的脉石量,减少入炉硅源;降低风口理论燃烧 温度,控制SiO挥发速度;减少(1),(3)反应,减少 SiO气体的发生量. (3)提高焦炭质量,特别是提高焦炭的反应后强 度,减少炉缸碎焦量;改善渣铁性能,减少渣铁通过 炉缸焦炭层时间;提高炉渣氧化性;控制渣铁与焦炭 的反应(2),促进渣铁脱硅反应(5)的进行. 根据降硅的几个途径,分析南钢现有条件的利 弊,应该采取相应的管理及工艺措施. 3.1加强原燃料管理.进一步作好精料工作 加强入炉原燃料的管理,稳定原燃料质量,是高 炉降低生铁含硅的前提.近年来,南钢的原燃料状 况逐步得到改善,但由于近期高炉利用系数的迅速 提高和原燃料市场的变化,不断带来新的问题,原燃 料结构及质量的不稳定成为当前的主要矛盾,由于 原燃料的波动,高炉不得不将操作炉温留有余地, [si]数的富余量一般都达到0.1%～0.2%不等.因 此,精料工作应该首先从稳定着手,在稳定的基础上 不断提高原燃料质量.通过加强精料工作,稳定高 炉顺行,降低焦比,同时得到高的矿石软熔温度,较 窄的软熔区间和合理的渣相结构,改善炉渣性能,提 高炉缸渣铁温度,从而为降低风口理论燃烧温度提 供了可能性,最大限度地降低生铁含硅. (1)改善用料结构.目前,南钢高炉的炉料为: 烧结矿58%～62%,本厂球团25%～28%,外购球团 (3～5种)3%～5%,块矿(1～3种)8%～12%.首 先尽可能固定矿种,特别要避免同一座高炉同时吃 百家矿,减少用料结构的调整;其次,在烧结比例大 幅度下降后,尽可能采购强度好,软熔温度较高的酸 性球团矿,减少生矿和质量差低软熔温度球团矿的 配加;球团矿和生矿软熔温度较烧结矿低,降低烧结 比例会导致软熔位置升高,铁水含硅量上升.国外

26南钢科技与管理2004年第3期 实验表明,全熟料条件下,球团矿配比增加10%,铁 水含Si升高0.04%～0.06%,生矿软熔温度较烧结 矿低200~C以上,对低硅冶炼尤其不利. (2)降低入炉焦炭灰分和硫分,提高焦炭反应后 强度.焦炭灰分,硫分及反应后强度影响入炉焦比, 不利于降硅;焦炭灰分是铁水含硅的主要来源,降低 焦炭灰分能够降低风口前SiO气体的发生量,减少 炉内si的还原;降低焦炭硫分可以减轻炉渣脱硫负 担,为降硅创造条件;提高焦炭反应后强度,减少风 口前及炉缸碎焦,能够降低SiO的挥发,减少渣铁与 焦炭的表面接触而抑制si的还原.南钢使用45% 的本厂焦,灰分12.5%～13%,硫分0.65%～0.7%, 反应后强度好,55%外购焦炭,灰分13%以上,硫分 0.7%上下,反应后强度偏差;有待进一步提高. (3)降低烧结矿SiO:及FeO,提高烧结矿品位及 还原性;南钢烧结矿R,保持在2.0～2.05,MgO含量 由1.8%逐步提高至2.5%,具有较高的软熔温度和炉 渣性能,提高了炉内初渣碱度,抑制了渣铁滴落过程 中si的还原,为降硅创造了良好的条件.但在提高碱 度和M的同时,烧结矿吨铁由58%降至55.5%～ 56%,SiO,高达5%,FeO仍保持在9%左右;如能在混 匀料中使用低si高品位矿粉,进一步优化烧结工艺, 降低烧结FeO和SiO:含量,改善烧结矿的还原性能, 提高烧结矿品位,减少入炉SiO:量,能够促进高炉的 稳定顺行,降低生铁含硅,降低焦比. (4)加强原燃料管理,稳定原燃料质量.南钢原 燃料供应系统能力满足不了炼铁生产能力的快速发 展,从而带来诸多不稳定因素,严重制约了高炉降硅 进程.原燃料接收场地偏小,槽下筛分能力不足,烧 结生产能力不足,设备老化,烧结矿质量不稳等等缺 陷只能通过严格的管理来弥补. 3.2高炉降硅操作的工艺措施 降硅工作最终要通过高炉操作来实现,高炉操 作制度及其他工艺参数的选择直接影响生铁含硅, 因此,高炉操作是降硅工作的关键. (1)选择合理的造渣制度.维持较高的炉渣二 元碱度,可以降低二氧化硅活度,抑制硅的还原,提 高炉渣的脱硫能力,提高炉渣熔化温度保证炉缸热 量,但碱度过高会导致流动性变差焦比升高,提高渣 中MgO除了有以上作用外,还能改善二元碱度提高 后的炉渣流动性.南钢经过一段时期的调整,渣相 已经趋向合理,渣中A1:O控制在15%左右,MgO已 提高至10%,通过和重大合作所做的南钢高炉渣试 验得出在目前条件下,R:在1.05～1.2范围内,炉渣 粘度不超过0.8Pa?S;南钢当前几座高炉的炉渣二 元碱度基本控制在1.05～1.1之间,根据降硅需要 有继续提高的空间. (2)控制好渣铁温度.在原燃料条件和冶炼参 数相对稳定的条件下,铁水含硅与渣铁温度是相对 应的,在保证渣铁性能的前提下,适当控制渣铁温 度,降低炉缸的过热度,能够抑制si的还原,降低铁 水含硅. (3)降低高炉燃料比.降低焦比是低硅冶炼的 目的之一,同时也是低硅冶炼的必要条件.首先,降 低燃料比可以减少焦炭灰分带入炉内硅源;其次,由 于炉内矿焦比的增加,煤气利用得到改善,矿石的还 原度降低,初渣中FeO增加,使得反应(4)减少,到达 风口时参加吸硅的铁量减少,渣中(FeO)数量增加, 促使风口以下的渣铁间的脱硅反应(5)的进行,有效 降低生铁含硅. ①提高富氧率,富氧鼓风可以改善炉内的热量分 布,提高高炉冶炼的强化水平,降低燃料比.目前南钢