高炉低硅冶炼生产实践

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1、高炉低硅冶炼生产实践黄少磊摘要从高炉低硅冶炼原理进行研究，，通过对生产指标的对比分析，改善焦炭质量、合理炉料结构、调整操作制度等措施，实现高炉低硅冶炼的生产实践。关键词高炉低硅冶炼操作制度成本1前言高炉冶炼过程中，铁水含硅量的控制是评价高炉冶炼技术水平和高炉铁水质量的重要指标。高炉进行低硅冶炼，可以降低焦比，提高产量，改善生铁的质量，从而改善技术经济指标；铁水硅含量的降低还可以改善铁水流动性，减轻炉前工人劳动强度；转炉使用低硅铁水进行炼钢生产可以减少熔剂和氧气的消耗、减少渣量、缩短吹炼时间，同时还可以改善脱磷的效果。可见，采用低硅

2、冶炼会给炼铁和炼钢带来很好的经济效益，是企业实现低成本战略的有效途径。对于不同生产条件和操作炉型的高炉，进行低硅冶炼需要结合实际情况研究分析，最终用于指导生产实践。二铁高炉有效容积480m3，高炉设计年平均利用系数3.0t／(m3d)，其采用PW串罐无钟炉顶、TRT炉顶煤气余压发电、高温顶燃式热风炉、大喷煤等一系列先进、成熟、可靠的炼铁技术与设备。2高炉进行低硅冶炼的机理分析在高炉冶炼过程中，高炉铁水中的硅主要来源于焦炭灰分、矿石脉石、煤粉中的二氧化硅，现在高炉炼铁者普遍认为焦炭灰分中的二氧化硅是高炉铁水硅的最主要的来源。(1)在

3、高炉冶炼过程中，硅(分子式为“Si”)主要是以SiO2形式存在，可是SiO2是非常稳定的化合物，分解压力很小，用CO还原SiO2几乎是不可能的，只能用固体碳部分地还原SiO2，且SiO2还原的还原率仅为5％～10％[1]。大量研究表明［1］，高炉内硅(Si)还原主要是分两步完成的：第一步是焦炭灰分中的SiO2与碳(C)反应形成SiO蒸气；第二步是随着煤气上升的SiO蒸气被铁珠吸收或吸附在焦炭块上，被铁中[C]和焦炭的C还原成Si。基本化学反应如下：SiO2+C＝SiO(g)+COSiO+[C]＝[Si]+COSiO+C＝[Si]+

4、CO(2)在高炉冶炼过程中，硅(Si)被还原同时，还存在着[Si]被重新氧化成为(SiO2)的耦合反应，该反应发生在铁滴穿过渣层时和在炉缸贮存的渣铁界面上。基本化学反应如下：[Si]+2(FeO)＝(SiO2)+2［Fe］[Si]+2(MnO)＝(SiO2)+2[Mn][Si]+2(CaO)+2［S］＝(SiO2)+2(CaS)3高炉低硅冶炼相关因素分析通过对高炉低硅冶炼的机理分析，可以从控制铁水中硅的来源和铁水中硅的反应生成条件着手考虑，最终达到低硅冶炼目的。3．1焦炭对低硅冶炼的影响在高炉冶炼过程中，焦炭灰分中的二氧化硅是高炉

5、铁水硅的最主要的来源，所以对焦炭性能的研究分析有助指导高炉进行低硅冶炼。在高炉环境中，焦炭灰分中SiO2的活度可以认为是1，即SiO2以自由态存在；炉渣中SiO2的活度只有焦炭中的1／10～1／20［1］。所以在生产实践中，高炉铁水中硅主要来源于焦炭灰分，焦炭灰分的高低和人炉焦炭数量的多少将直接影响高炉铁水含硅量。在高炉冶炼条件下，减少焦炭的高温溶损反应、提高焦炭的热强度，有利于加强焦炭本身对灰分中二氧化硅束缚能力，降低灰分中二氧化硅的自由度，同样有利于高炉进行低硅冶炼。3．2高喷煤比对低硅冶炼的影响高煤比是当今高炉炼铁技术进步的

6、充分体现。在喷煤量较大的情况下，随着煤比的提高，人炉焦比逐步降低，每批炉料装人的焦炭量相应减少，随之焦炭带人炉内的灰分也相应减少；其次由于提高喷煤量可以降低风口前理论燃烧温度，从而抑制SiO2的还原和SiO气体的产生；三是虽然煤粉中也带人炉内一定数量的灰分，但是通过生产实践分析认为其灰分中的大部分SiO2首先与渣液中碱性氧化物反应，生成较为稳定的炉渣。3．3煤气利用率对低硅冶炼的影响提高煤气利用率、降低综合燃料比，是低硅冶炼的有效途径。煤气利用率提高之后，必然可以降低高炉综合燃料比，因燃料灰分带人炉内的SiO2会虽之减少；由于煤气

7、利用率提高后，有利于保证充足铁水温度，为生铁及有关元素的还原提供足够的温度条件；在高炉进行低硅冶炼过程中，充足铁水温度是高炉安全运行生产有利保证。3．4炉渣二元碱度(CaO／SiO2)对低硅冶炼的影响在保证高炉稳定顺行的基础上，低硅冶炼必须适当提高炉渣碱度。提高炉渣碱度后，可以提高高炉内软熔带的熔化温度，适当降低软熔带的位置，缩小滴落带的空间范围，缩短液体渣铁在滴落带的滞留时间，减少硅(Si)的还原；二是可以促进[Si]被重新氧化成为(SiO2)的耦合反应；三是有利于提高炉渣的脱硫能力和炉缸的热量贮备等。所以，在生产实践中有一句“

8、降炉温，提碱度”的俗语说法。3．5炉顶压力对低硅冶炼的影响提高顶压操作对低硅冶炼的影响可以从以下方面讨论：一是提高炉顶压力可以降低高炉内煤气流速，增加煤气在炉内停留时间，改善煤气流分布，提高煤气利用率，降低焦比，减少焦炭灰分的人炉量。二是提高炉顶压