CN114457203A

CN114457203A - 一种处理欧冶炉气化炉炉缸失常的方法

Info

Publication number: CN114457203A
Application number: CN202210121364.XA
Authority: CN
Inventors: 季书民; 许晓兵; 贾志国
Original assignee: Xinjiang Bayi Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Xinjiang Bayi Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2022-02-09
Filing date: 2022-02-09
Publication date: 2022-05-10
Anticipated expiration: 2042-02-09
Also published as: CN114457203B

Abstract

本发明公开了一种处理欧冶炉气化炉炉缸失常的方法，竖炉炉料结构为60%‑100%的金属化酸性球团矿，烧结矿0‑40%，锰矿15‑26kg/t，小块焦丁160kg/t；气化炉炉料结构焦炭150‑550 kg/t，沫煤0‑200 kg/t，喷煤100‑200 kg/t，焦沫0‑200 kg/t，硅石15‑70kg/t，粒钢250‑300kg/t，萤石0.35kg/t，竖炉的炉料结构处理第一阶段调整为100%的球团矿+锰矿的炉料结构，第一阶段加入12批100%的球团矿+锰矿,之后依次按照烧结矿比例10%、15%、30%、35%、40%、40%的比例与气化炉降硅梯度的燃料结构相对应，分7个阶段分步实施；气化炉炉料结构第一阶段采用气化炉料柱全焦冶炼+拱顶喷煤的燃料结构，风口风速控制在185‑195m/s，6段7段铜冷却壁温度稳定在43±3℃，保证铁口间隔在10分钟之内；热洗期间，日平均出铁次数在12次左右，加强了炉缸铁水的循环。

Description

一种处理欧冶炉气化炉炉缸失常的方法

技术领域

本发明涉及非高炉冶金领域，尤其涉及一种处理欧冶炉气化炉炉缸失常的方法。

背景技术

为解决传统的高炉炼铁法中存在的投资规模大，污染大的问题，自上世纪七十年代起，世界上开发出了一种COREX炉炼铁法，即熔融还原炼铁法。该炼铁法直接使用块煤和少量低强度焦炭入炉，用于产生熔炼铁水的热量和还原煤气。

目前，世界上正在生产的COREX装置有如下五套：韩国浦项厂(Pohang) 第一座C2000COREX炉，印度JINDAL厂两座C2000COREX炉，南非SALDANHA厂一座C2000COREX炉+直接还原竖炉，中国宝武集团八钢欧冶炉。作为世界上最先进的COREX，从宝钢罗泾搬迁至八钢后通过一系列的工艺技术改造后，具备自身的工艺技术特点，将COREX炉更名为欧冶炉。八钢欧冶炉是在COREXC一3000的基础上通过若干项工艺、设备技术升级，为我国非高炉炼铁开创了新途径。

为了更有效地提高生产效率，发挥欧冶炉新工艺的优势，需要解决实际生产中的异常问题。步入2021年，为了提高欧冶炉的燃料经济指标，降低生铁成本及碳排放，提高欧冶炉的竞争力，计划2021年1月7日欧冶炉休风进行风口喷煤衔接，用时52.97h，由于对于风口喷煤的风口小套装置的进风方式及喷煤风口的工况参数认识不足，造成风口小套损坏、漏水于1月13日休风更换，之后又有煤气补偿器泄露、原料供给不平衡、处理煤螺旋卡组频繁休风。2021年2月4日8：00利用原料供给不平衡休风检修同时更换喷煤风口，休风69.58小时，休风前铁水含硅最高PT1520℃，硅2.17%，复风后开始快速降硅，同时为适应原料供给不平衡，处于限产期间，低熔炼率减氧操作，炉缸开始出现堆积，至2月15日共计破损10个风口小套，进行集中休风更换（12.75h），在此次更换风口过程中发现风口渣铁堆积严重，判断为炉缸不活跃，出现堆积现象。风口漏水后，炉内进水多，进而使渣铁变得粘稠，排放不畅，逐渐造成气化炉炉缸工作失常。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种处理欧冶炉气化炉炉缸失常的方法，通过气化炉全焦冶炼，进行气化炉、竖炉操作制度调整，同时配加高金属化率炉料粒钢及锰矿和萤石洗炉，降低炉渣碱度，保持良好渣铁流动性等措施逐步消除气化炉炉缸工作不良，使欧冶炉的炉况在处理完气化炉炉缸工作失常后保持了炉况顺行，各项经济技术指标达到正常水平。

为达到上述目的，本发明具体通过如下技术手段实现：

一种处理欧冶炉气化炉炉缸失常的方法，炉料结构：竖炉炉料结构为60%-100%的金属化酸性球团矿，烧结矿0-40%，锰矿15-26kg/t，小块焦丁160kg/t；气化炉炉料结构：焦炭150-550 kg/t，沫煤0-200 kg/t，喷煤100-200 kg/t，焦沫0-200 kg/t，硅石15-70kg/t，粒钢250-300kg/t，萤石0.35kg/t，所述粒钢为全Fe质量百分比在70-85%高金属化率的粒子钢；

所述的竖炉炉料结构为竖炉的炉料结构处理第一阶段调整为100%的球团矿+锰矿的炉料结构，提高焦丁比例，由120kg/t铁增加至160kg/t铁，第一阶段加入12批100%的球团矿+锰矿,之后依次按照烧结矿比例10%、15%、30%、35%、40%、40%的比例与气化炉降硅梯度的燃料结构相对应，分7个阶段分步实施；

所述的气化炉炉料结构第一阶段采用气化炉料柱全焦冶炼+拱顶喷煤的燃料结构，焦比由160 kg/t铁调整至550kg/t铁，拱顶喷煤由150 kg/t铁下调至100 kg/t铁，停止配加焦沫和沫煤，同时配加69kg/t铁的硅石降低炉渣碱度；配加30kg/t铁的萤石改善炉渣黏性及流动性；配加全Fe为83%的300kg/t铁的粒钢；拱顶喷煤造气确保竖炉还原煤气量足够，使金属化率达到50%以上，为下部炉缸提供充足的热量熔融冷态渣铁，气化炉以大焦替代沫煤和焦沫，焦炭是气化炉料柱的骨架，使用全焦冶炼，置换气化炉炉缸内的部分碎焦沫及沫煤块，形成新的炉缸炉芯焦，提高气化炉焦炭层的透液性，使热的渣铁顺利到达炉缸；

进一步提高炉温，保证渣铁物理温度充沛，铁水温度控制 1510-1560℃，炉内做好氧量及气化炉煤线燃料调剂，[Si]控制3-4%，第一阶段根据炉温上行情况、PT大于1560℃以上及炉缸活跃情况，炉前渣铁排放情况，经过综合判断后调整大焦比；进一步降低碱度，提高生铁[S]，加锰矿、萤石洗炉，第一阶段炉渣二元碱度R降至0.85，因炉渣R=CaO/SiO2在0.8-1.2之间时的粘度最低，铁水含s质量分数控制在0.030-0.050，提高炉渣和铁水的流动冲刷能力；同时配加萤石保持良好的流动性；

锰矿洗炉，渣中锰Mn=2-3%；

进一步的装料制度控制，竖炉布料调整:处理炉缸堆积时，全球团12小时，取消烧结矿比例，档位调整:1.2米档，相对厚度由0.1提至0.6，2.8米档由0.4降至0.1，布料时间由260s调整至240s；

进一步的送风制度控制，风口风速控制在185-195m/s，同时保证气化炉风口投入数不小于18个；

进一步的冷却制度控制，6段7段铜冷却壁温度稳定在 43±3℃，稳定冷却水量，炉底温度适当提高20℃，降低炉缸的冷却强度，控制炉缸水温差，由原来的2℃逐渐调至3℃，减少炉缸热量损失，促进消除炉缸堆积。

进一步的加强炉前出铁的管理，①缩小出铁间隔，保证铁口间隔在10分钟之内；②保证了出铁的连续性和均衡性；③同时用∮55的钻头，提高日平均出铁次数；热洗期间，日平均出铁次数在12次左右，加强了炉缸铁水的循环。

本发明提供了一种处理非高炉欧冶炉气化炉炉缸工作失常的方法，通过气化炉炉缸失常的征兆，如低物理温度PT,高化学热生铁[Si]，产生高硅高硫铁，炉底的第四层碳砖温度呈温度明显下降，呈现出炉缸不活跃等征兆发生后，欧冶炉炉缸检测到发生炉缸失常后，不需要停炉，直接采用优化炉料结构，改善操作制度，进行欧冶炉炉炼铁，待消除炉缸失常现象后，则选择常规炉料进行冶炼，整个过程不减产或少减产。

进一步地，直接采用优化炉料结构进行处理气化炉缸失常的步骤包括以下步骤：

1)首先将酸性球团、焦丁、锰矿、烧结矿混合均匀从竖炉炉顶加入，矿布料器布料溜槽实现环形布料方式，控制料面形状，形成边缘和中心两道气流模式；将焦炭、硅石、粒钢、萤石，由气化炉煤布料器加入，停止配加焦沫和沫煤，粒钢的作用为在气化炉吸收很少的热量，产生更多铁水，进入炉缸后融化堆积渣铁的作用；拱顶喷煤造气确保竖炉还原煤气量（顶煤气单耗）足够，使金属化率达到50%以上，为下部炉缸提供充足的热量熔融冷态渣铁。

2)在气化炉风口喷吹脱碳煤气，该脱碳煤气是欧冶炉脱碳煤气，喷吹量3000-5000Nm³/h；脱碳煤气中CO体积含量60％～75％，其余为H₂和少量的N₂；氧压800kPa，风口环管氧压500 kPa；全氧鼓风；生成液态铁水经出铁口排出炉外，冶炼过程中控制铁水温度Tp≥1490℃；

3）直接采用金属化炉料进行高炉炼铁冶炼过程中控制炉渣二元碱度R2为0.85-1.15，三元碱度R3为1.15-1.2，四元碱度R4为0.90-1.05；同时控制炉渣中Al2O3的含量为＜15wt％，MgO的含量为4-5wt％；控制出渣铁时间为90±10min，控制出铁流速为10t/min，且出渣率在80％以上。

本发明中，小焦丁粒度为8-25mm，焦炭平均粒径范围为35mm～60mm，烧结矿的粒度大于8-16mm，酸性球团粒度为20-25mm，粒钢粒度为8-30mm。

本发明具有以下优点：

1.本发明是欧冶炉搬迁至八钢第一次如此大规模的处理非高炉气化炉炉缸工作失常成功处理的典范。

2.气化炉内配加粒钢的炼铁技术同时优化了气化炉冶炼过程参数，将会大幅减少气化炉及竖炉的上部间接还原的吸热及气化炉下部直接还原吸热，并且在降低渣铁比的同时，将会减少矿石中带来的炉渣吸热，从而减少炉缸热支出。

3.本发明对气化炉及竖炉的炉料结构即组成和配比进行了合理的优化，尤其是选用了优化成分烧结矿、酸性球团矿、粒钢，焦丁，显著降低气化炉下部直接还原的负担，缩短了处理时间，提高了处理效率。

(3)本发明对入炉料竖炉和气化炉布料方式进行了优化，主要是为了保证竖炉炉料透气性，提高了竖炉的金属化率，解决了竖炉炉料下降的气化炉后，直接还原大量耗热的的问题。

(4)在气化炉冶炼方面，气化炉配加粒钢的作用为在气化炉吸收很少的热量，产生更多高温铁水，进入炉缸后融化堆积渣铁的作用，同时通过控制合理送风制度和热制度，改善整个冶炼过程，保证快速消除炉缸失常。在鼓风制度中，喷入脱碳煤气，提高燃烧效率和燃烧温度，保证炉缸中的温度相对较高，促进氧化还原反应，加强炉缸顺行。

(5)本发明的渣系配入萤石和锰矿等助熔剂，降低炉渣熔化性温度的同时保持炉渣良好的流动性和脱硫能力，降低炉渣粘度。

具体实施方式

下面以具体实施方式对本发明作进一步的说明。

锰矿洗炉，渣中锰Mn=2-3%；

实施例：

在确认欧冶炉气化炉炉缸失常后，调整操作方针，按照降硅进程及炉缸活跃度、炉前出渣出铁等关键操作进行处理

1.气化炉炉况情况调整竖炉炉料结构

为了减少入炉粉末及调整炉渣碱度，炉渣以酸性渣为主，竖炉的炉料结构由炉缸堆积前的烧结矿比例60%+40%的球团矿的炉料结构，处理第一阶段调整为100%的球团矿+锰矿的炉料结构，提高焦丁比例，由120kg/t铁增加至160kg/t铁。具体实施的阶段竖炉的炉料结构见下表。

2.优化气化炉燃料结构：

气化炉燃料第一阶段采用气化炉料柱全焦冶炼+拱顶喷煤的燃料结构，焦比由160kg/t铁调整至550kg/t铁，拱顶喷煤由150 kg/t铁下调至100 kg/t铁，停止配加焦沫和沫煤，同时配加69kg/t铁的硅石用以降低炉渣碱度；配加30kg/t铁的萤石用以改善炉渣黏性及流动性；配加全Fe为83%的300kg/t铁的粒钢，具体实施的阶段气化炉的炉料结构见下表。

3、提高炉温，保证渣铁物理温度充沛：

例：2月22日铁次7413，生铁[Si]=5.64%；[Mn]=1.5%；PT=1564℃调整大焦比10kg。

2月22日铁次7426，生铁[Si]=3.09%；[Mn]=1.09%；PT=1600℃调整大焦比210kg，炉缸堆积基本缓解，加沫煤和焦沫，抽大焦，风口陆续喷煤气，调整气化炉燃料结构，开始加快降硅节奏，同时调整锰矿配比。

4、造渣制度: 降低碱度，提高生铁[S]，加锰矿、萤石洗炉：

炉渣二元碱度R降至0.85左右，例2月23日铁次7416，生铁R=0.89；[s]=0.036%；

同时配加萤石，CaF2能显著降低渣的熔化温度和粘度，促进CaO的熔化，同时还能与CaO形成低熔点（1386℃）的共熔体，消除渣中难熔的组成。因此含氟的炉渣熔化性温度低，流动性好，在炉渣碱度很高时（R＝1.5～3.0），仍能保持良好的流动性。

锰矿洗炉，渣中(MnO)对碱性渣粘度影较大，对难熔炉渣MnO具有较强的稀释作用，去除堆积在炉缸内的难熔炉渣，渣中锰（Mn）=2-3%。

降低炉渣碱度，改善渣铁流动性，增加了铁水含锰量及渣中MnO含量，提高渣中CaF2含量，达到清洗炉缸的目的。从渣样断面来看，基本上都为全玻璃渣，具体炉渣碱度控制，根据炉缸恢复情况确定，见表4炉缸堆积处理进程。

5. 装料制度控制：

竖炉布料调整:处理炉缸堆积时，全球团12小时，取消烧结矿比例，档位调整:1.2米档，相对厚度由0.1提至0.6，2.8米档由0.4降至0.1，布料时间由260s调整至240s。坚持“平台-漏斗”的布料模式，应通过布料制度调整平台的宽窄、位置和漏斗的深浅来平衡边缘和中心气流的分配，矿布料档位调整的总体趋势是边缘发展、照顾中心，根据炉缸好转情况，逐渐提烧结矿比例，每提高10%，中心档位减0.2，边缘加0.1，以提高竖炉金属化率，从而提高降硅速率，具体见下表：

6.送风制度控制：

必须保证一定的氧量水平，提高鼓风动能活跃炉缸，利于活跃炉缸。风口风速控制在185-195m/s，同时保证气化炉风口投入数不小于18个。开风口顺序为不漏水的先开，再开风口时，要根据渣铁排放情况、风口附近冷却壁温度、已开风口的活跃程度及靠近铁口的风口优先开启的原则，由已开风口向未开风口逐步扩开。

7 .冷却制度控制：

6段7段铜冷却壁温度稳定在 43±3℃，稳定冷却水量。炉底温度适当提高20℃，降低炉缸的冷却强度，控制稍高的炉缸水温差，由原来的2℃逐渐调至3℃，减少炉缸热量损失，促进消除炉缸堆积。

8. 炉前出铁管理：

在洗炉的同时，加强炉前出铁的管理。①缩小出铁间隔，保证铁口间隔在10分钟之内；②保证了出铁的连续性和均衡性；③同时用∮55的钻头，提高日平均出铁次数；热洗期间，日平均出铁次数在12次左右，加强了炉缸铁水的循环。制定了严格的出铁重叠标准，从铁口入手，做好铁口的维护。

Claims

1.一种处理欧冶炉气化炉炉缸失常的方法，其特征在于炉料结构：竖炉炉料结构为60%-100%的金属化酸性球团矿，烧结矿0-40%，锰矿15-26kg/t，小块焦丁160kg/t；气化炉炉料结构：焦炭150-550 kg/t，沫煤0-200 kg/t，喷煤100-200 kg/t，焦沫0-200 kg/t，硅石15-70kg/t，粒钢250-300kg/t，萤石0.35kg/t，所述粒钢为全Fe质量百分比在70-85%高金属化率的粒子钢；

所述的气化炉炉料结构第一阶段采用气化炉料柱全焦冶炼+拱顶喷煤的燃料结构，焦比由160 kg/t铁调整至550kg/t铁，拱顶喷煤由150 kg/t铁下调至100 kg/t铁，停止配加焦沫和沫煤，同时配加69kg/t铁的硅石降低炉渣碱度；配加30kg/t铁的萤石改善炉渣黏性及流动性；配加全Fe为83%的300kg/t铁的粒钢；

进一步提高炉温，保证渣铁物理温度充沛，铁水温度控制 1510-1560℃，炉内做好氧量及气化炉煤线燃料调剂，[Si]控制3-4%，第一阶段根据炉温上行情况、PT大于1560℃以上及炉缸活跃情况，炉前渣铁排放情况，经过综合判断后调整大焦比；进一步降低碱度，提高生铁[S]，加锰矿、萤石洗炉，第一阶段炉渣二元碱度R降至0.85，因炉渣R=CaO/SiO2在0.8-1.2之间时的粘度最低，铁水含s质量分数控制在0.030-0.050，提高炉渣和铁水的流动冲刷能力；同时配加萤石保持良好的流动性；锰矿洗炉，渣中锰Mn=2-3%；

进一步的冷却制度控制，6段7段铜冷却壁温度稳定在 43±3℃，稳定冷却水量，炉底温度适当提高20℃，降低炉缸的冷却强度，控制炉缸水温差，由原来的2℃逐渐调至3℃，减少炉缸热量损失，促进消除炉缸堆积；

2.根据权利要求1所述的一种处理欧冶炉气化炉炉缸失常的方法，其特征在于：所述的酸性球团、焦丁、锰矿、烧结矿混合均匀后从竖炉炉顶加入，矿布料器布料溜槽实现环形布料方式，控制料面形状，形成边缘和中心两道气流模式；将焦炭、硅石、粒钢、萤石，由气化炉煤布料器加入，停止配加焦沫和沫煤；在气化炉风口喷吹脱碳煤气，该脱碳煤气是欧冶炉脱碳煤气，喷吹量3000-5000Nm³/h；脱碳煤气中CO体积含量60％～75％，其余为H₂和少量的N₂；氧压800kPa，风口环管氧压500 kPa；全氧鼓风；生成液态铁水经出铁口排出炉外，冶炼过程中控制铁水温度Tp≥1490℃；直接采用金属化炉料进行高炉炼铁冶炼过程中控制炉渣二元碱度R2为0.85-1.15，三元碱度R3为1.15-1.2，四元碱度R4为0.90-1.05；同时控制炉渣中Al2O3的含量为＜15wt％，MgO的含量为4-5wt％；控制出渣铁时间为90±10min，控制出铁流速为10t/min，且出渣率在80％以上；小焦丁粒度为8-25mm，焦炭平均粒径范围为35mm～60mm，烧结矿的粒度大于8-16mm，酸性球团粒度为20-25mm，粒钢粒度为8-30mm。