发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种高稳定性低硅冶炼、低成本冶炼合格生铁的方法,以解决规模化使用高有害元素低品位贫杂矿及低品质焦炭情况下,仍能冶炼合格生铁,降低成本的技术难题。
本发明基于高炉冶炼基础理论,结合具体高炉生产中的各个参数,对高炉产量及燃料比的影响幅度,控制影响高炉冶炼的17个因素,达到准确控制生铁[Si]含量及炉渣R‘,降低高炉生产中Si含量,提高炉渣R‘的稳定性。
本发明通过下列技术方案完成:一种用低品位高有害元素贫杂矿生产合格生铁的方法,其特征在于包括下列步骤:
A、矿石及焦炭的加入:
A1、对1000M3容积以上的大高炉:
低品位贫杂矿的加入量是高炉总矿石量的50~70wt%;
焦炭按常规量加入;
其中,低品位贫杂矿由下列质量%的原料组成:
烧结贫杂矿 70~75%
球团贫杂矿 20~23%
贫杂块矿 5~7%;
A2、对450M3容积以下的小高炉:
低品位贫杂矿的加入量是高炉总矿石量的70~80wt%;
固定碳含量为80 wt %的焦炭的加入量是高炉总焦炭量的30~100wt%;
其中,低品位贫杂矿由下列质量%的原料组成:
烧结贫杂矿 66~70%
球团贫杂矿 30~34%;
B、按下列参数进行冶炼控制:
B1、对1000M3容积以上的大高炉,冶炼参数控制为:风口进风面积0.2200~0.2350m3,热风压力0.315~0.330MPa,入炉风量2900~3300m3/min,热风温度1100℃~1150℃,氧气含量2500~5500 m3/h,煤粉喷吹量130~160kg/t,矿石批重26.0~32.0t,焦炭批重7.00~7.50t;
B2、对450M3容积以下的小高炉,冶炼参数控制为:风口进风面积0.1350~0.1450m3,热风压力0.230~0.260MPa,入炉风量1350~1500m3/min,热风温度1050℃~1100℃,氧气含量800~2000m3/h,煤粉喷吹量120~140kg/t,矿石批重11.0~13.0t,焦炭批重2.90~3.30t;
C、冶炼过程中,每小时均对炉况进行分析、判断,依据下列各影响因素的变化进行调整:
矿石TFe wt%波动1 %,影响焦比2.0%;
烧结矿中FeO wt%波动1%,影响焦比1.5%;
烧结矿中S波动0.1 wt%、炉渣R2波动0.1%,影响焦比5.0%;
熟料率波动10%,影响焦比2.0%;
焦炭强度M40波动1%,影响焦比0.75%;
M10波动1%,影响焦比8kg;
焦炭灰分Ash波动1%,影响焦比1.50%;
煤粉灰分Ash波动1%,影响焦比1.50%;
焦炭含S波动0.10%,影响焦比1.50%;
风温波动100℃,影响焦比17kg;
喷吹煤粉波动10kg,影响焦比7~8kg;
鼓风湿度波动1g/m3,影响焦比1kg;
炉顶压力波动0.01MPa,影响焦比0.3~0.5%;
生铁含硅波动0.1 wt%,对450M3容积以下的小高炉影响焦比5.2kg,对1000M3容积以上的大高炉影响焦比4.7kg;
出渣铁理论量与实际量差别引起综合燃料比变化:对450M3容积以下的小高炉燃料比变化5.2kg,影响生铁硅含量0.1%;对1000M3容积以上的大高炉燃料比变化4.7kg,影响生铁硅含量0.1%;
D、按常规出铁,得合格低硅生铁。
所述步骤A的烧结贫杂矿为本地贫杂矿经常规烧结后得到的烧结矿;球团贫杂矿为本地贫杂矿经常规球团矿生产工艺制备得到的球团矿。
发明与现有的高炉操作专家系统及操作方法相比,不依赖高品质矿物、焦炭资源以及先进装备系统,克服现有方法冶炼生铁存在的不足,并具有更为广泛的实用性。提高了低品位贫杂矿、含固定碳80%焦炭在高炉原燃料结构中的使用比例,降低了资源依赖性,降低了生产原燃料成本,在低品位贫杂矿、低品质焦炭比例逐步增加过程中,还可提高生铁硅含量和炉渣碱度的稳定率,生铁硅含量在规定范围内的比例提高了2.0~3.0个百分点,生铁硅含量标准偏差提高2.0~5.0个百分点,炉渣碱度标准偏差提高2.0~4.0个百分点。炉况顺行程度改善。
本发明解决了高炉在规模化使用低品位高有害元素贫杂矿及低品质焦炭情况下,仍能冶炼出合格生铁,且生铁中的Si含量低,炉渣碱度稳定,有效降低生铁成本的技术难题。本发明提供的方法,将影响高炉炉温及渣碱度的入炉综合品位、炉料配比、烧结R2及核料、焦炭固定碳及灰分、焦炭水分、硫负荷、矩阵、料线、原料外观质量、风口工作情况、风温及富氧、湿分、风量及风压、喷煤、料速、负荷及加焦、渣铁排放等17个因素进行分等级量化,由于在生产实践中不依赖技术装备和检测系统,而是通过实时原燃料成分预报、理论计算及现场直接观察,针对性强且具有广泛实用性,有效提升高炉工长生产综合组织管理及操作技术水平,及时消除外界因素影响,有效避免了规模使用低品位贫杂矿及低固定碳焦炭后,对高炉生产带来的不利影响,规模使用低品位贫杂矿及低固定碳焦炭后,高炉炉况长周期稳定顺行,硅命中率稳定甚至略有提高,硅与碱度的偏差有所降低,产量未见明显下降,燃料比等主要指标未见明显上升,指标显著改善,成本显著降低,并且有效扩大了高炉资源的范围。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。
实施例1
本实施例的矿石、焦炭成分见表1、表2:
表1 矿石主要成分/重量百分比/使用比例
表2 焦炭主要成分/重量百分比/使用比例
A、对1350M3容积的大高炉,按下列质量比加入原料:
低品位贫杂矿 70%
用进口矿烧结成的烧结进口矿 30%
焦炭全部为含固定碳84.5%的焦炭;
其中,低品位贫杂矿由下列质量%的原料组成:
烧结贫杂矿 49%
球团贫杂矿 16%
贫杂块矿 5%
B、按下列参数进行冶炼控制:
风口进风面积0.2283m3,热风压力0.330MPa,入炉风量3200m3/min,热风温度1150℃,氧气含量5000m3/h,煤粉喷吹量145kg/t,矿石批重30.0t,焦炭批重7.00t;
C、冶炼过程中,每小时均对炉况进行分析、判断,依据下列各影响因素的变化进行调整:
矿石TFe%波动1%,影响焦比2.0%;
烧结矿中FeO%波动1%,影响焦比1.5%;
烧结矿中S、炉渣R2波动0.1%,影响焦比5.0%;
熟料率%波动10%,影响焦比2.0%;
焦炭强度M40波动1%,影响焦比0.75%;
M10波动1%,影响焦比8kg;
焦炭灰分Ash波动1%,影响焦比1.50%;
煤粉灰分Ash波动1%,影响焦比1.50%;
焦炭含S波动0.10%,影响焦比1.50%;
风温波动100℃,影响焦比17kg;
喷吹煤粉波动10kg,影响焦比7~8kg;
鼓风湿度波动1g/m3,影响焦比1kg;
炉顶压力波动0.01MPa,影响焦比0.3~0.5%;
生铁含硅波动0.1%,对大容积高炉影响焦比4.7kg;
出渣铁理论量与实际量差别引起综合燃料比变化:对大容积高炉燃料比变化4.7kg,影响生铁硅含量0.1%;
D、按常规出铁,得合格低硅生铁。
得到的高炉操作指标为:生铁平均硅含量0.485%,硅含量标准偏差值б为0.1270,平均炉渣碱度1.091,炉渣碱度含量标准偏差值б为0.0080;崩料次数0,坐料次数0。
实施例2
本实施例的矿石、焦炭成分见表3、表4:
表3 矿石焦炭主要成分/重量百分比/使用比例
表4 焦炭主要成分/重量百分比/使用比例
A、对1000M3容积的大高炉,按下列质量比加入原料:
低品位贫杂矿 50%
用进口矿烧结成的烧结进口矿 50%
焦炭全部为含固定碳84.5%的焦炭;
其中,低品位贫杂矿由下列质量%的原料组成:
烧结贫杂矿 36%
球团贫杂矿 10%
贫杂块矿 4%;
B、按下列参数进行冶炼控制:
风口进风面积0.2200m3,热风压力0.325MPa,入炉风量3300m3/min,热风温度1120℃,氧气含量5500 m3/h,煤粉喷吹量130kg/t,矿石批重32.0t,焦炭批重7.20t;
C、冶炼过程中,每小时均对炉况进行分析、判断,依据下列各影响因素的变化进行调整:
矿石TFe%波动1%,影响焦比2.0%;
烧结矿中FeO%波动1%,影响焦比1.5%;
烧结矿中S、炉渣R2波动0.1%,影响焦比5.0%;
熟料率%波动10%,影响焦比2.0%;
焦炭强度M40波动1%,影响焦比0.75%;
M10波动1%,影响焦比8kg;
焦炭灰分Ash波动1%,影响焦比1.50%;
煤粉灰分Ash波动1%,影响焦比1.50%;
焦炭含S波动0.10%,影响焦比1.50%;
风温波动100℃,影响焦比17kg;
喷吹煤粉波动10kg,影响焦比7~8kg;
鼓风湿度波动1g/m3,影响焦比1kg;
炉顶压力波动0.01MPa,影响焦比0.3~0.5%;
生铁含硅波动0.1%,对大容积高炉影响焦比4.7kg;
出渣铁理论量与实际量差别引起综合燃料比变化:对大容积高炉燃料比变化4.7kg,影响生铁硅含量0.1%;
D、按常规出铁,得合格低硅生铁。
得到的高炉操作指标为:生铁平均硅含量0.557%,硅含量标准偏差值б为0.1469,平均炉渣碱度1.100,炉渣碱度含量标准偏差值б为0.0110;崩料次数0,坐料次数0。
实施例3
本实施例的矿石、焦炭成分见表5、表6:
表5 矿石主要成分/重量百分比/使用比例
表6 焦炭主要成分/重量百分比/使用比例
A、对1150M3容积的大高炉,按下列质量比加入原料:
低品位贫杂矿 60%
用进口矿烧结成的烧结进口矿 40%
焦炭全部为含固定碳84.5%的焦炭;
其中,低品位贫杂矿由下列质量%的原料组成:
烧结贫杂矿 44%
球团贫杂矿 12%
贫杂块矿 4%
B、按下列参数进行冶炼控制:
风口进风面积0.2350m3,热风压力0.315MPa,入炉风量2900m3/min,热风温度1100℃,氧气含量2500m3/h,煤粉喷吹量160kg/t,矿石批重26.0t,焦炭批重7.50t;
C、冶炼过程中,每小时均对炉况进行分析、判断,依据下列各影响因素的变化进行调整:
矿石TFe%波动1%,影响焦比2.0%;
烧结矿中FeO%波动1%,影响焦比1.5%;
烧结矿中S、炉渣R2波动0.1%,影响焦比5.0%;
熟料率%波动10%,影响焦比2.0%;
焦炭强度M40波动1%,影响焦比0.75%;
M10波动1%,影响焦比8kg;
焦炭灰分Ash波动1%,影响焦比1.50%;
煤粉灰分Ash波动1%,影响焦比1.50%;
焦炭含S波动0.10%,影响焦比1.50%;
风温波动100℃,影响焦比17kg;
喷吹煤粉波动10kg,影响焦比7~8kg;
鼓风湿度波动1g/m3,影响焦比1kg;
炉顶压力波动0.01MPa,影响焦比0.3~0.5%;
生铁含硅波动0.1%,对大容积高炉影响焦比4.7kg;
出渣铁理论量与实际量差别引起综合燃料比变化:对大容积高炉燃料比变化4.7kg,影响生铁硅含量0.1%;
D、按常规出铁,得合格低硅生铁。
得到的高炉操作指标为:生铁平均硅含量0.585%,硅含量标准偏差值б为0.1469,平均炉渣碱度1.100,炉渣碱度含量标准偏差值б为0.0100;崩料次数0,坐料次数0。
实施例4
本实施例的矿石、焦炭主要成分见表7、8:
表8 焦炭主要成分/重量百分比/使用比例
A、对450M3容积的小高炉,按下列质量比加入原料:
低品位贫杂矿 70%
用进口矿烧结成的烧结进口矿 5%
普通高炉烧结矿 25% 。
含固定碳80%的焦炭 50%
含固定碳82.5%的焦炭 50%;
其中,低品位贫杂矿由下列质量份的原料组成:
烧结贫杂矿 46%
球团贫杂矿 24%;
B、按下列参数进行冶炼控制:
风口进风面积0.1400m3,热风压力0.250MPa,入炉风量1500m3/min,热风温度1100℃,氧气含量1500m3/h,煤粉喷吹量130kg/t,矿石批重13.0t,焦炭批重3.30t;
C、冶炼过程中,每小时均对炉况进行分析、判断,依据下列各影响因素的变化进行调整:
矿石TFe%波动1%,影响焦比2.0%;
烧结矿中FeO%波动1%,影响焦比1.5%;
烧结矿中S、炉渣R2波动0.1%,影响焦比5.0%;
熟料率%波动10%,影响焦比2.0%;
焦炭强度M40波动1%,影响焦比0.75%;
M10波动1%,影响焦比8kg;
焦炭灰分Ash波动1%,影响焦比1.50%;
煤粉灰分Ash波动1%,影响焦比1.50%;
焦炭含S波动0.10%,影响焦比1.50%;
风温波动100℃,影响焦比17kg;
喷吹煤粉波动10kg,影响焦比7~8kg;
鼓风湿度波动1g/m3,影响焦比1kg;
炉顶压力波动0.01MPa,影响焦比0.3~0.5%;
生铁含硅波动0.1%,对小容积高炉影响焦比5.2kg;
出渣铁理论量与实际量差别引起综合燃料比变化:对小容积高炉燃料比变化5.2kg,影响生铁硅含量0.1%;
D、按常规出铁,得合格低硅生铁。
得到的高炉操作指标为:生铁平均硅含量0.386%,硅含量标准偏差值б为0.1096,平均炉渣碱度1.127,炉渣碱度含量标准偏差值б为0.0120;崩料次数0,坐料次数0。
实施例5
本实施例的矿石、焦炭主要成分见表9、10:
表9 矿石主要成分/重量百分比/使用比例
表10 焦炭主要成分/重量百分比/使用比例
A、对400M3容积的小高炉,按下列质量比加入原料:
低品位贫杂矿 80%
用进口矿烧结成的烧结进口矿 5%
普通高炉烧结矿 15%
含固定碳80%的焦炭 100%;
其中,低品位贫杂矿由下列质量份的原料组成:
烧结贫杂矿 55%
球团贫杂矿 25%;
B、按下列参数进行冶炼控制:
风口进风面积0.1350m3,热风压力0.260MPa,入炉风量1400m3/min,热风温度1050℃,氧气含量800m3/h,煤粉喷吹量120kg/t,矿石批重12.0t,焦炭批重3.20t;
C、冶炼过程中,每小时均对炉况进行分析、判断,依据下列各影响因素的变化进行调整:
矿石TFe%波动1%,影响焦比2.0%;
烧结矿中FeO%波动1%,影响焦比1.5%;
烧结矿中S、炉渣R2波动0.1%,影响焦比5.0%;
熟料率%波动10%,影响焦比2.0%;
焦炭强度M40波动1%,影响焦比0.75%;
M10波动1%,影响焦比8kg;
焦炭灰分Ash波动1%,影响焦比1.50%;
煤粉灰分Ash波动1%,影响焦比1.50%;
焦炭含S波动0.10%,影响焦比1.50%;
风温波动100℃,影响焦比17kg;
喷吹煤粉波动10kg,影响焦比7~8kg;
鼓风湿度波动1g/m3,影响焦比1kg;
炉顶压力波动0.01MPa,影响焦比0.3~0.5%;
生铁含硅波动0.1%,对小容积高炉影响焦比5.2kg;
出渣铁理论量与实际量差别引起综合燃料比变化:对小容积高炉燃料比变化5.2kg,影响生铁硅含量0.1%;
D、按常规出铁,得合格低硅生铁。
得到的高炉操作指标为:生铁平均硅含量0.399%,硅含量标准偏差值б为0.0908,平均炉渣碱度1.129,炉渣碱度含量标准偏差值б为0.0128;崩料次数0,坐料次数0。
实施例6
本实施例的矿石、焦炭主要成分见表11、12:
表11 矿石主要成分/重量百分比/使用比例
表12 焦炭主要成分/重量百分比/使用比例
A、对350M3容积的小高炉,按下列质量比加入原料:
低品位贫杂矿 75%
普通高炉烧结矿 25%
焦炭全部采用含固定碳80%的焦炭;
其中,低品位贫杂矿由下列质量份的原料组成:
烧结贫杂矿 55%
球团贫杂矿 20%;
B、按下列参数进行冶炼控制:
风口进风面积0.1450m3,热风压力0.230MPa,入炉风量1350m3/min,热风温度1080℃,氧气含量2000m3/h,煤粉喷吹量140kg/t,矿石批重11.0t,焦炭批重2.90t;
C、冶炼过程中,每小时均对炉况进行分析、判断,依据下列各影响因素的变化进行调整:
矿石TFe%波动1%,影响焦比2.0%;
烧结矿中FeO%波动1%,影响焦比1.5%;
烧结矿中S、炉渣R2波动0.1%,影响焦比5.0%;
熟料率%波动10%,影响焦比2.0%;
焦炭强度M40波动1%,影响焦比0.75%;
M10波动1%,影响焦比8kg;
焦炭灰分Ash波动1%,影响焦比1.50%;
煤粉灰分Ash波动1%,影响焦比1.50%;
焦炭含S波动0.10%,影响焦比1.50%;
风温波动100℃,影响焦比17kg;
喷吹煤粉波动10kg,影响焦比7~8kg;
鼓风湿度波动1g/m3,影响焦比1kg;
炉顶压力波动0.01MPa,影响焦比0.3~0.5%;
生铁含硅波动0.1%,对小容积高炉影响焦比5.2kg;
出渣铁理论量与实际量差别引起综合燃料比变化:对小容积高炉燃料比变化5.2kg,影响生铁硅含量0.1%;
D、按常规出铁,得合格低硅生铁。
得到的高炉操作指标为:生铁平均硅含量0.505%,硅含量标准偏差值б为0.1407,平均炉渣碱度1.121,炉渣碱度含量标准偏差值б为0.0120;崩料次数0,坐料次数0。
通过上述各实施例,表明本发明在规模化使用低品位高有害元素贫杂矿及低品质焦炭情况下,仍能冶炼出合格生铁,且生铁中的Si含量低,炉渣碱度稳定,有效降低生铁成本的技术难题。有效避免了规模使用低品位贫杂矿及低固定碳焦炭后,对高炉生产带来的不利影响,规模使用低品位贫杂矿及低固定碳焦炭后,高炉炉况长周期稳定顺行,硅命中率稳定甚至略有提高,硅与碱度的偏差有所降低,产量未见明显下降,燃料比等主要指标未见明显上升,指标显著改善,成本显著降低,并且有效扩大了高炉资源的范围。