高炉炼铁对炉料质量的要求及优化配矿技术文档格式.docx
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还要研究其对能耗和环境的影响。
韩国、日本和宝钢买煤，要求煤的热值要大于7400大卡。
我国有些企业在买6500大卡的煤。
这样，企业之间的能耗水平就不是在一个起点上的对标。
我国炼铁用焦炭灰分一般在%左右。
欧美国家炼铁用的焦炭灰分要比我国低3%左右。
这样，我国与他们的燃料比就有不可比性。
韩国FINIX所用的煤灰分在6~8%，入炉铁品位在61%，所消耗的煤炭为710kg/t（比高炉能耗高）。
焦炭质量的优劣对企业的生产指标影响是很大的，特别是企业之间的吨钢综合能耗、炼铁工序能耗进行进行对标，要作具体分析，要注重所用焦炭的质量情况。
焦炭质量对高炉的影响见表1：
表1指标变动量燃料比变变化铁产量变化
焦炭
M40
±
1%
t
+%
M10
%
-7.0Kg/t
+5%
灰份
+%～2%
%~%
CRI
+1%
+%~%
CSR
-2%~-3%
S份
+%～+2%
-2%~3%
水份
+%～%
粒度<
5mm
+7%
+1.6Kg/t
炼焦配煤用主焦煤、三分之一主焦煤、肥煤、气煤、瘦煤等。
现在，国内外出现采购来的煤不是单一煤种，是混煤。
造成再按五种煤进行配煤炼焦，出现假象，使焦炭质量下降，给炼铁产生负面影响。
我们要用煤岩学的办法去分析煤的G值、Y值、反射率等指标，来判断煤的性质，再进行采购和炼焦配煤。
3.原燃料质量对企业节能减排有重大影响
炼铁系统的能耗占企业总用能的70%，成本占60%~70%，污染物排放占70%。
所以说，炼铁系统要完成企业的节能减排、降成本重任。
钢铁联合企业用能结构有80%以上是煤炭，主要也是炼铁用焦炭和煤粉，烧结用煤量较少。
2014年中钢协会员企业炼铁燃料比为t,焦比为t,煤比为t.比上年均有所劣化，是原燃料质量变化所致。
钢铁企业节能思路是：
首先是要减量化用能，体现出节能要从源头抓起。
第二是要提高能源利用效率，第三是提高二次能源回收利用水平。
减量化用能工作的重点是要降低炼铁燃料比和降低能源亏损等。
目前，我国炼铁燃料比与国际先进水平的差距在50~60kg/t左右。
主要原因是，我国高炉入炉矿石含铁品位低，热风温度低、焦炭灰分高等造成的。
在高冶炼强度和高喷煤比条件下，焦炭质量对高炉的影响率将达到35%左右。
也就是说，焦炭质量已成为极重要的因素。
近年来，一些大型高炉出现失常，主要原因是焦炭质量恶化和成分波动大，高炉操作如没进行及时合理的调整，会影响高炉燃料比（焦比、煤比、小块焦比）变化，影响燃料比变化的主要因素见表2.
表2影响高炉燃料比变化的因素
项目
变动量
燃料比变化
入炉品位
风温
>
1150℃
+100℃
-8Kg/t
烧结矿FeO
1050～1150
-10Kg/t
烧结矿碱度
（倍）
%～%
950～1050
-15Kg/t
熟料率
+10%
-4%～5%
950
-20Kg/t
烧结矿<
5mm粉末
10%
顶压提高
10KPa
矿石金属化率
-5%～-6%
鼓风湿度
+1g/m3
+1Kg/t
-5.0Kg/t
富氧
生铁含Si
+4～5Kg/t
煤气CO2含量
渣量
+100Kg/t
+40Kg/t
矿石直接还原度
+
+8%
转鼓
炉渣碱度
3%
入炉石灰石
+100Kg
+6%～7%
炉顶温度
+30Kg/t
碎铁
-20～-40Kg/t
焦炭CRS
CSI
矿石含硫
烧结球团转鼓
从表2可看出，M10变化±
%，燃料比将变化7kg/t，比焦炭的其它指标对高炉指标的作用都大。
所以，我们应十分关注M10的变化，希望其值≤7%。
4.新修订的《高炉炼铁工程设计规范》对不同容积的高炉使用烧结、焦炭、球团、入炉块矿、煤粉质量均有具体要求。
祥见表3~10.
表3.入炉原料含铁品位及熟料率要求
炉容级别（m3）
1000
2000
3000
4000
5000
平均含铁
≥56%
≥57%
≥58%
熟 料 率
≥80%
≥83%
≥85%
注：
平均含铁的要求不包括特殊矿。
。
表4烧结矿质量要求
铁份波动
≤±
碱度波动
铁份和碱度波动的达标率
≥90%
≥95%
≥98%
含FeO
≤%
FeO波动
碱度（CaO/SiO2）
~
转鼓指数+6.3mm
≥71%
≥74%
≥77%
≥78%
还原度
≥70%
≥72%
≥73%
≥75%
表5球团矿质量要求
含 铁 量
≥63%
≥64%
转鼓指数+6.3mm
≥86%
≥89%
≥92%
耐磨指数-0.5mm
≤5%
≤4%
常温耐压强度（N/个球）
≥2000
≥2200
≥2300
≥2500
低温还原粉化率+3.15mm
≥65%
膨 胀 率
≤15%
铁分波动
不包括特殊矿石。
球团矿碱度应根据高炉的炉料结构合理选择，并在设计文件中做明确规定，为保证球团矿的理化性能，宜采用酸性球团矿与高碱度烧结矿搭配的炉料结构。
表6入炉块矿质量要求
≥62%
热爆裂性能
－
≤1%
表7原料粒度要求
烧结矿
块矿
球团矿
粒度范围（mm）
5~50
5~30
6~18
粒度大于50mm
≤8%
粒度大于30mm
≤10%
粒度9~18mm
粒度小于5mm
粒度小于6mm
石灰石、白云石、萤石、锰矿、硅石粒度应与块矿粒度相同。
表8顶装焦炭质量要求
炉容级别（m3）
≥82%
≥84%
反应后强度CSR
≥60%
反应性指数CRI
≤28%
≤26%
≤25%
焦炭灰分
≤13%
≤12%
焦炭含硫
焦炭粒度范围（mm）
75~25
75~30
粒度大于上限
粒度小于下限
表8喷吹煤质量要求
灰分Aad
≤11%
≤9%
含硫St,ad
表10入炉原料和燃料有害杂质量控制值（kg/t）
K2O+Na2O
≤
Zn
Pb
As
S
Cl－
5.高炉炼铁生产对铁矿石质量的要求
.高炉炼铁对铁粉矿的质量要求：
铁矿粉分为烧结粉和球团精粉两类，对两类的质量要求列于表11/12
表11对烧结粉矿和球团精粉化学成分的要求（%）
铁矿粉
种类
TFe
SiO2
Al2O3
S
P
K2O+Na2O
cl
TiO2
Pb
Zn
Cu
As
烧结粉矿
≥
≤
球团精粉
表12对烧结粉矿和球团精粉物理性能的要求（%）
矿粉种类
铁＞
1～
（200目）
比表积（cm2/g）
H2O
LOI
＜
20～30
——
≤6
≥1300
≤8
.高炉炼铁对块矿的质量要求：
对直接用于高炉冶炼块矿质量要求包括化学成分，物理性能和冶金性能三个方面，分为三级列于表13
表13高炉炼铁对块矿质量要求指标
指标
化学成分（%）
物理性能（%）
等级
T+
+
H20
一级
二级
三级
表14高炉炼铁对块矿冶金性能的要求
RI（%）
RDI+（%）
TBS（℃）
TBE（℃）
△TB（℃）
H2O
LOI
≥
≥900
≤1200
≤300
球精粉
≥1300
≤8
.高炉炼铁对烧结矿的质量要求：
烧结矿是我国高炉炼铁的主要原料（占炉料结构的75%左右），它的质量很大程度上影响着高炉的指标，因此高炉炼铁应十分重视烧结矿的质量，配料希望不加MgO，对其的质量要求列于表15
表15高炉炼铁对烧结矿的质量要求
级别
FeO
MgO
CaO/
K2O+
Na2O
优质
普通
≥180
表16高炉炼铁对烧结物理、冶金性能的要求
烧结矿级别
转鼓指数
筛分指数
抗磨指数
还原度指数
低温还原粉化指数
T+（%）
（%）
RI（%）
RDI+（%）
.高炉炼铁对球团矿的质量要求：
球团矿也是高炉炼铁的一种主要原料，它的优势在高品位、低Si02，高MgO它是高炉炼铁的优质原料，对球团矿的质量要求列于表17
表17高炉炼铁对球团矿的质量要求
球团矿类别
CaO/SiO
酸性
≤0.2
碱性
—
表18高炉炼铁对球团物理、冶金性能的要求
抗压强度
9～15mm
还原膨胀指数
（N/个球）
（%）
RSI（%）
≥2500
≥65
≥2200
≥75
6.不同容积的高炉对炉料质量的要求不一样，大高炉要有高质量炉料，见表19中的具体数据：
表192014年不同容积高炉指标
企业，炉号
沙钢
京唐1
宝钢2
梅山
邯宝1
鞍钢1
宣钢2
韶钢7
邯钢5
三明6
首秦2
莱钢1
西林5
杭钢1
中天7
达州2
济源5
容积m3
5800
5500
4706
4070
3200
2600
2200
1800
1780
1280
1260
1250
850
480
450
燃料比kg/t
492
494
506
514
511.
527
501
486
523
511
513
529
焦比kg/t
310
288
311
329
323
375
343
363
338
348
312
370
321
402
349
焦丁kg/t
煤比kg/t
163
177
140
122
127
137
147
159
172
133
166
157
能耗kgce/t
入炉铁品位%
烧结品位%
球团品位%
熟料比%
烧结碱度,倍
焦M40，%
M25
焦M10，%
焦CRI,%
焦CSR,%
7.不同的操作制度，可适应不同的炉料质量，取得最优的技术经济指标，得到低成本。
如沙钢5800M3高炉的炉料质量比京唐高炉用炉料质量差；
但沙钢开发出适应本企业炉料质量的优化布料技术，适宜的鼓风动能，富氧%，煤比t,煤气CO2含量达%，炉缸活跃，铁水温度充沛，炼铁工序能耗t,铁水成本较低，取得较好的经济效益。
因此，各企业要寻找适合本企业炉料质量的高炉操作制度，求得优化的指标和底成本。
二．优化配矿技术
优化配矿是要实现铁矿石的性质与烧结和球团指标之间的内在关系。
我们要在满足烧结、球团质量要求和矿石供应条件的基础上，通过优化配矿使矿石（单一或混合矿）具备优良的制粒性能、成矿性能，造出的熟料，能使高炉取得良好的技术经济指标。
首先，要掌握铁矿石的制粒性能、成矿行为，找出影响造块（烧结、球团）质量的主要因素，分析出铁矿石成分、性能与熟料质量之间的相关内在联系；
在满足熟料质量要求的基础上，实现最低成本的配矿方案。
1.铁矿石优化配矿技术
针对铁矿粉的优化配矿技术已被普遍重视，为企业扩大铁矿资源，降低烧结和炼铁成本、提高企业竞争力，提供了有效支撑。
优化配矿技术的发展和应用已不在停留在化学成分、成本的简单要求，而是结合铁矿粉烧结条件下的高温烧结性能，其在烧结过程中的作用和贡献，铁矿粉之间性能差异与性能互补性，合理的利用不同类型的铁矿粉层面。
中南大学姜涛等人针对褐铁矿、钒钛磁铁矿、含氟铁矿、镜铁矿、赤/褐混合铁矿等的应用问题，建立了快速评价铁矿石成矿性能的铁酸钙生成曲线法，揭示了含铁原料基本物化性能与制粒、成矿性能的关系，提出了基于调控粘附粉含量、成分、比表面积和核颗粒矿物组成的配矿标准，开发出化配矿综合技术经济系统，解决了多品种、难造块铁矿资源快速优化配矿的难题。
工业生产采用该技术后，使褐铁矿、镜铁矿配比分别增加20%、10%以上，烧结原料成本降低了25元/t以上。
2.铁矿石含铁品位综合评价方法
所谓铁矿石品位综合评价法是不仅考虑铁矿石的品位，同时兼顾铁矿石的有价成分和负价成分，即碱性脉石的价值和酸性脉石的影响，具体表达式依炉渣的二元碱度（R2）还是四元碱度（R4）列为两式：
TFe（R2综）=TFe×
[100+2R2（SiO2+Al2O3）-2（CaO+MgO）]-1×
100%…〈1〉
TFe（R4综）=TFe×
[100+2R4（SiO2+Al2O3）-2（CaO+MgO）]-1×
100%…〈2〉
式中R2、R4分别为二元和四元炉渣碱度，SiO2、Al2O3、CaO和MgO均为铁矿石的化学成分含量（%）。
该两个表达式可说明铁矿石的实际品位，既考虑了碱性脉石（CaO+MgO）的作用，又扣除了酸性脉石（SiO2+Al2O3）作为渣量的源头对品位造成的影响，这就是铁矿石的实际品位。
这种综合评价法所不足的是尚没有考虑有害杂质对品位造成的影响（有害元素增加1%，高炉生产增加成本30~50元/吨），下面以表达式〈2〉举2个实例作计算和分析说明。
例1：
宝钢进口巴西的高品位低SiO2低Al2O3矿的实际综合品位分析。
进口铁矿粉和炉渣（宝钢1#高炉）的化学成分列于下表19
项目
CaO
CaO/SiO2
铁矿粉
-
1#炉渣
（四元R）
将表中数据代入〈2〉式得：
TFe（R4综）=×
[100+2×
+-2+]-1×
100%
=×
[100+
=%
例2：
沿海某钢铁企业进口印度低品位，高SiO2高Al2O3矿的实际综合品位分析。
进口铁矿粉和炉渣的化学成分列于下表20
炉渣
=×
=%
实例分析：
由以上两个实例可以说明，铁矿石的脉石含量对其实际品位有直接影响。
在宝钢条件下，进口铁矿石的综合品位仅比标出品位低不足%：
△Tfe=标出品位一综合品位=%%=%。
而对沿海某企业的高SiO2高Al2O3矿而言，情况就大不一样，△Tfe=%%=%因此购买铁矿石必须考虑脉石的含量，特别要注意酸性脉石（SiO2+Al2O3）对综合
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