CN110157846A - 一种高炉大配比加入废钢的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高炉大配比加入废钢的方法，包括以下步骤：步骤一、在高炉上，增加两条皮带、废钢斗和废钢称量斗，直接输送至高炉主皮带上；步骤二、将废钢与焦丁按质量比为4∶1～10∶1的比例充分混合得到混合料；步骤三、按每批炉料中废钢用量与矿石批重的质量比为1∶20～3∶20的比例将步骤二所述的混合料添加在高炉的中间环带处，入炉冶炼。本发明所述的方法在保证高炉稳定运行的同时，大幅度的提高了高炉废钢入炉比例，入炉比例可达7wt％～15wt％，并提高了高炉产量；有效提高了高炉煤气利用效率，降低了高炉燃料的消耗，进而降低了高炉CO₂的排放。

Description

一种高炉大配比加入废钢的方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶炼技术领域，尤其涉及一种高炉大配比加入废钢的方法。

背景技术

2018年以来，各钢铁公司环保压力剧增。国家环保部公告要求，2018年10月1日始，京津冀28个城市将执行大气污染物特别排放限值，各省市多有跟进而出台更加严格的环保标准。

高炉炼铁就是在炉内堆积成料柱状的炉料，受逆流而上的高温还原气流的作用，不断地被加热、分解、还原、软化、熔融、滴落，并最终形成渣铁熔体而分离。现代高炉炼铁原料主要有烧结矿、球团矿、块矿等含铁原料，炼铁燃料主要有焦炭和煤粉。高炉炉料在还原过程中，会产生大量CO₂气体。

作为一种金属含铁料的废钢资源，完全可以部分替代高炉中其他含铁炉料。废钢用于高炉—转炉流程的CO₂排放来自高炉消耗的焦炭，以及含碳铁水在转炉炼钢的脱碳反应。将以煤气方式带走的碳考虑在内，全部的CO₂排放量估算约为380kg/t钢。这仅为使用铁矿石的高炉—转炉流程CO₂排放总量的1/5。

当不考虑电的间接CO₂排放时，废钢电炉流程的直接CO₂排放量是非常低的，仅约150kg/t钢，比废钢用于高炉—转炉流程减少一半以上。然而，如果电炉使用的电能是来自煤炭火力发电时，将火电的CO₂排放量计算在内，则废钢电炉流程的CO₂排放总量要达到630kg/t钢左右，比废钢用于高炉—转炉流程多250kg/t钢。我国是以煤炭火力发电为主的国家，火电比例占70％以上。因此，在大多数情况下，废钢用于电炉的最终CO₂总排放量，将高于用于高炉—转炉流程。

综上，将废钢用于高炉会更环保。

在当前的钢铁原燃料价格体系背景下，高炉加废钢替代铁矿石会使铁水成本上升，进而带来最终钢水成本的增加。但与全废钢电炉流程相比，高炉加废钢会表现出更好的经济性。

二者比较的区别首先在于，在相同的废钢价格下，高炉加废钢的成本增加主要是消耗的高炉固体燃料(焦炭﹢煤粉)费用。估算吨钢消耗为80kg焦炭﹢40kg煤粉，成本约200元/吨。而全废钢电炉的电耗费用将达350元/吨左右，二者相差明显。即使同时考虑高炉—转炉流程和电炉流程的其他费用差距，一般也难以弥补上述差距，甚至可能会扩大。

高炉加废钢的另一个经济优势是，可以有效使用低级或劣质废钢。由于高炉有强大的还原能力和熔炼能力，以及非常高的能量利用率，可以用最小的能耗代价和成本代价，来消纳氧化铁和非金属杂质含量高的多种低级或劣质社会废钢。

在应用废钢的便利程度方面，高炉也体现出其优势。废钢只须要被加工成满足高炉需要的一定粒度，即可利用高炉现有的料仓及上料和布料系统，装入高炉使用，实现节能减排和降低成本的生产效果。而且由于高炉产能巨大，炉料中仅配少量的比例，就能消耗总量巨大的废钢。如炉料中配加5％，一座2000m3高炉每天可消耗370t废钢，推算到全国高炉生产，则每年可消耗5400万吨废钢。

对于废钢电炉工艺而言，要提高其经济性，就必须大幅度降低电耗。通过废钢的预热和熔炼工艺的技术改进，能使电炉的电耗大幅降低，从而缩小了废钢电炉流程与高炉—转炉流程的产品成本差距。如某先进电炉工艺，据称全废钢电耗可低至250kWh/t。这些须要对现有装置进行较大的设备改造，甚至是建设全新的电炉生产系统，都要付出巨大的投资代价。

至于当前普遍采用的电炉“吃”铁水来降低电耗和生产成本的方法，则恰恰为高炉—转炉流程的经济性，以及废钢加入高炉的经济价值提供了佐证。

综上，将废钢用于高炉会更经济。

废钢替代铁矿石的节能效果，体现在有效地降低高炉燃料比和提高高炉产量上。这是因为，废钢在高炉内只是一个加热熔化过程，无需巨大的还原耗热和较长的冶炼时间。

每吨废钢在高炉内的熔化热量折算标煤约为34kg。高炉的能量利用率按85％计算，则高炉增加能耗40kgce/t废钢。此外，废钢加入高炉熔化后，会发生渗碳反应和还原硅的融入，生成含碳4.5％和含硅0.4％的铁水，由此多消耗一些焦炭。估算使用废钢的高炉工序能耗约为104kgce/t铁水。此铁水在转炉炼钢过程中，因含碳含硅，提供了冶炼过程所需的部分能量，总的能耗基本没有增加，甚至会是“负能”炼钢。最终在高炉—转炉流程中使用废钢的工序能耗估算为115kgce/t钢。

综上，将废钢用于高炉会更节能。

综合评价，以煤炭火力发电为基础，在当前条件下，高炉加废钢冶炼会比电炉使用废钢更环保、经济和节能。

从高炉炉顶加入废钢的冶炼方式，是将废钢通过炉顶上料皮带和烧结矿、球团矿等含铁炉料一起入炉冶炼。高炉使用的废钢料型主要为破碎料、矽钢片、刨花、冲豆(也称瓜子片)等特定废钢，其中废钢破碎料为高炉使用主力料型，以钢模板为原料，经过2次破碎后，可以达到高炉使用外形要求。

在实际从高炉炉顶加入废钢冶炼的过程中，高炉大配比使用废钢料发现存在很大的问题。由于废钢与常规含铁炉料理化性能相差很大，大配比废钢直接入炉极易造成大型高炉煤气流改变，影响高炉操作炉型。例如某炼铁厂高炉废钢配比由7wt％，提升至15wt％后，随着废钢入炉比例的提高，某高炉九、十段冷却壁温度降低，十段铸钢冷却壁的温度值达到软熔带以下，滴落带的冷却壁温度值即软熔带根部位置覆盖至炉身十一段(如表1所示)。高炉废钢大比例入炉后，高炉炉料结构发生变化，进而改变高炉软熔带位置，易造成高炉炉身粘结，阻碍边缘气流发展，高炉风量减少，操作困难，高炉经济技术指标变差。

有鉴于此，本发明提出一种高炉大配比加入废钢的方法。

表1某铁厂高炉2018年11月炉身冷却壁温度(℃)

发明内容

基于以上现有技术的不足，本发明所解决的技术问题在于提供一种高炉大配比加入废钢的方法，该方法能大幅度的提高高炉废钢入炉比例，并提高了高炉产量；大大降低了高炉燃料的消耗，进而降低了高炉CO₂的排放。

有效的对含有化学成分的废气进行合理利用，并达到安全排放的标准。高炉大配比加入废钢的

为了解决上述技术问题，本发明提供一种高炉大配比加入废钢的方法，包括以下步骤：

步骤一、在高炉上，增加两条皮带、废钢斗和废钢称量斗，直接输送至高炉主皮带上；

步骤二、将废钢与焦丁按质量比为4∶1～10∶1的比例充分混合得到混合料；

步骤三、按每批炉料中废钢(此处废钢不含焦丁，不是混合料)用量与矿石批重的质量比为1∶20～3∶20的比例将步骤二所述的混合料添加在高炉的中间环带处，入炉冶炼。

作为上述技术方案的优选，本发明提供的高炉大配比加入废钢的方法进一步包括下列技术特征的部分或全部：

作为上述技术方案的改进，新增加的两条皮带分别处于废钢斗和废钢称量斗之间、废钢称量斗和主皮带之间。

作为上述技术方案的改进，高炉使用的废钢料型为破碎料。

作为上述技术方案的改进，步骤二所述废钢与焦丁的质量比为49∶8～7∶1。

作为上述技术方案的改进，所述高炉采用块矿分批入炉的方式，每批炉料依次按照焦炭、烧结+球团+块矿、焦丁+废钢的顺序布料入炉。

作为上述技术方案的改进，高炉采取由外环到内环的布料矩阵，将所述混合料布在高炉的中间环带处。

作为上述技术方案的改进，步骤三所述每批炉料中废钢用量与矿石批重的质量比为7∶100～3∶20。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下有益效果：

1、采用现有技术提高废钢入炉比例后，高炉内软熔带区域难以控制，极易导致高炉炉身区域粘结影响高炉运行，本发明通过废钢分批入炉，在保证高炉稳定顺行的前提，极大地提高了废钢的入炉比例，入炉比例可达7wt％～15wt％。

2、本发明废钢料是由废钢斗经增设皮带1运输至废钢称量斗后，经过增设皮带2直接加到主皮带上，避免废钢料多次转运，划伤皮带，造成生产安全事故。

3、本发明通过优化废钢和焦丁混合比例等参数，使得混合料透气性指数良好，与原本含铁炉料在中间环带的透气指数相当，从而顺利地将混合料布在高炉的中间环带处，不会影响高炉的边缘和中心气流，解决了在高炉使用过多比例的废钢容易阻滞高炉煤气流发展，降低高炉煤气利用效率的问题。

4、废钢混合焦丁的布料方式，对高炉长期形成的固有煤气流分布影响小，高炉操作改变小，炉型控制简单，大配比废钢的使用也抑制了炉内中间环带的煤气流速，延长了煤气在炉内的停留时间，提高了高炉煤气利用效率，降低了高炉能耗。

5、本发明方法大量使用了废钢料，与常规炉料相比，高炉每使用1t废钢可生产1.04t铁水，大大提高了生铁产量，每使用1t废钢可节约燃料0.3t以上，大大降低了高炉燃料的消耗，进而降低了高炉CO₂的排放。废钢大配比入炉冶炼更加环保、经济和节能。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，详细说明如下。

具体实施方式

下面详细说明本发明的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本发明的原理，本发明的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。

实施例1

国内某炼铁A高炉(2516m³)

步骤一：在槽下空旷位置增加废钢斗、废钢称量斗，在废钢斗与废钢称量斗、废钢称量斗与主皮带之间分别增设皮带1和皮带2；

步骤二：A高炉废钢破碎料装入量4.9t，焦丁装入量0.8t，将二者充分混合；废钢料是由废钢斗经增设皮带1运输至废钢称量斗后，经过增设皮带2直接加到主皮带上；

A高炉选取常规采用的批重为70t；

步骤三：A高炉采用块矿分批入炉的方式，布料顺序依次为：焦炭、烧结+鄂球+南非块、废钢+焦丁；废钢用量与矿批质量比为7∶100；

A高炉采取由外环到内环的布料矩阵，装料矩阵为：(C上面的9和下面的3，是指高炉布焦炭时，在9号角位布3环，以此类推)其中C为焦炭，O为烧结+鄂球+南非块，K为废钢+焦丁，右上数字为布料角位，右下数字为与右上数字相对应的布料环数。

结果表明，废钢入炉配比达到7wt％，高炉保持稳定顺行，高炉增产8wt％，而且提高了煤气利用效率，燃料比降低40kg/t.Fe。

实施例2

国内某炼铁A高炉(2516m³)

步骤一：在槽下空旷位置增加废钢斗、废钢称量斗，在废钢斗与废钢称量斗、废钢称量斗与主皮带之间分别增设皮带1和皮带2；

步骤二：高炉废钢破碎料装入量10.5t，焦丁装入量1.5t，将二者充分混合；废钢料是由废钢斗经增设皮带1运输至废钢称量斗后，经过增设皮带2直接加到主皮带上；

A高炉选取常规采用的批重为70t；

步骤三：A高炉采用块矿分批入炉的方式，布料顺序依次为：焦炭、烧结+鄂球+南非块、废钢+焦丁；废钢用量与矿批质量比为3∶20；

A高炉采取由外环到内环的布料矩阵，装料矩阵为：其中C为焦炭，O为烧结+鄂球+澳块，K为废钢+焦丁，右上数字为布料角位，右下数字为与右上数字相对应的布料环数。

结果表明，废钢入炉配比达到15wt％，高炉保持稳定顺行，高炉增产13wt％，而且提高了煤气利用效率，燃料比降低70kg/t.Fe。

本发明所列举的各原料，以及本发明各原料的上下限、区间取值，以及工艺参数(如温度、时间等)的上下限、区间取值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。

以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种高炉大配比加入废钢的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、在高炉上，增加两条皮带、废钢斗和废钢称量斗，直接输送至高炉主皮带上；

步骤二、将废钢与焦丁按质量比为4∶1～10∶1的比例充分混合得到混合料；

步骤三、按每批炉料中废钢用量与矿石批重的质量比为1∶20～3∶20的比例将步骤二所述的混合料添加在高炉的中间环带处，入炉冶炼。

2.如权利要求1所述的高炉大配比加入废钢的方法，其特征在于：新增加的两条皮带分别处于废钢斗和废钢称量斗之间、废钢称量斗和主皮带之间。

3.如权利要求1所述的高炉大配比加入废钢的方法，其特征在于：高炉使用的废钢料型为破碎料。

4.如权利要求1所述的高炉大配比加入废钢的方法，其特征在于：步骤二所述废钢与焦丁的质量比为49∶8～7∶1。

5.如权利要求1所述的高炉大配比加入废钢的方法，其特征在于：所述高炉采用块矿分批入炉的方式，每批炉料依次按照焦炭、烧结+球团+块矿、焦丁+废钢的顺序布料入炉。

6.如权利要求1所述的高炉大配比加入废钢的方法，其特征在于：高炉采取由外环到内环的布料矩阵，将所述混合料布在高炉的中间环带处。

7.如权利要求1所述的高炉大配比加入废钢的方法，其特征在于：步骤三所述每批炉料中废钢用量与矿石批重的质量比为7∶100～3∶20。