济钢高炉炼铁技术进步和发展方向.pdf

第32卷 第5期 2010年10月 山东冶金 Shandong Metallurgy Vol.32 No.5 October 2010 摘要 总结了济钢近几年高炉炼铁工艺技术方面所取得的进步， 包括炉顶布料技术， 炉身维护技术， 高风温、 富氧喷煤技 术以及高Al2O3渣系冶炼操作技术。在 “十二五” 期间， 济钢将围绕高炉大型化、 高炉长寿、 高效低能耗、 超低CO2排放等方面 进行技术开发， 促进炼铁技术经济指标的提升和高炉长寿， 实现经济效益、 社会效益和环境效益的统一。 关键词 高炉； 炼铁技术； 发展方向 中中图分类号号 TF5文献标识码 A文章编号 1004-4620 （2010） 05-0001-02 1前言 济钢有6座350 m3高炉， 3座1 750 m3高炉， 年生 产能力达到730万t， 目前， 正在建设1座3 200 m3高 炉。其中4座350 m3高炉在十一五期间进行了大 修， 炉体采用了框架结构， 炉底、 炉缸采用了陶瓷 杯， 炉前采用了100～160 t液压炮， 采用了BT型无 钟炉顶。所有高炉都实现了喷吹煤粉操作。1 750 m3高炉采用了铜冷却壁、 软水密闭循环、 窜罐式无 料钟炉顶， 皮带上料， 卡鲁金式热风炉， 并自主开发 实现无波动换炉技术。3 座 1 750 m3高炉均配备 TRT发电， 其中3号1 750 m3高炉采用全干法布袋除 尘， 提高了高炉TRT发电效率。所有高炉操作基本 实现自动化控制。高炉指标情况 350 m3高炉利用 系数达到4.0 t/ （m3 d） 以上， 入炉焦比410 kg/t， 煤比 153 kg/t， 风温1 080 ℃； 1 750 m3高炉实现平均利用 系数2.4 t/ （m3 d） ， 入炉焦比390 kg/t， 煤比165 kg/t以 上， 风温1 200 ℃以上。 2近几年主要技术进步 2.1炉顶布料技术 好的装料制度， 是为了创造长期稳定顺行的炉 况。以大角度、 大角差、 大力度稳定边沿气流， 以合 理的中心加焦量来强化和稳定中心气流， 不断优化 布料矩阵促使煤气利用率的提高。实践证明， 矩阵 大角度外推有利于形成稳定的边缘矿焦平台及中 心漏斗式料面分布， 有利于形成稳定的边缘、 中心 两道煤气流， 降低煤气阻损， 改善料柱透气性。矩 阵的主要变化过程如下 。 2.2炉身维护技术 济钢非常重视高炉操作炉型的维护， 认为合理 操作炉型是高炉得到强化冶炼和获得稳定良好指 标的基础。1 750 m3高炉属于大型薄壁炉衬高炉， 由于冷却壁设计等方面的原因， 4段冷却壁漏水。 为此， 利用项修机会在炉内冷却结构和保护上进行 了彻底改造， 增加冷却效果， 以达到保护冷却壁和 炉衬的目的。在降料面至风口更换好风口段冷却 壁后， 实施炉内喷涂造衬， 在短时间内修复高炉炉 型， 以满足高炉操作的需要。喷补后高炉内型表面 均匀、 平整， 目测效果很好。高炉喷补后， 开炉非常 顺利， 快速达产达效。 结合高炉实际情况， 研究开发了高炉炉衬温度 与热负荷监测模型， 描绘冷却壁温度分布及炉体热 负荷分布， 实现对高炉炉体的工作状况在线监测， 从而推测高炉炉型和煤气流分布情况， 为高炉操作 者调整炉况寻求合理操作炉型提供借鉴。 2.3高风温、 富氧喷煤技术 通过采取强化标准化操作、 禁止开冷风大闸等 措施， 1 750 m3高炉所用风温基本稳定在1 200 ℃以 上。高风温不但为高炉带入了宝贵的物理热， 而且 可以快速加热煤粉， 促进煤粉提前着火， 利于煤粉 化学能的充分利用。 提高富氧率不仅可以减少单位生铁的煤气量， 减缓大量喷煤及高强度冶炼时的透气性变坏， 改善 间接还原， 而且可以提高风口前的理论燃烧温度， 改善煤粉的燃烧条件。随着制氧能力的提高， 高炉 富氧率得到了大幅度提高。 2003年以前， 济钢一直喷吹无烟煤， 所用的10 多种无烟煤大部分燃烧性、 可磨性比较差， 不利于 喷煤比的提高及焦比的降低。为此， 对喷煤系统进 行了升级改造， 对喷吹煤的性能进行了研究， 实现 济钢高炉炼铁技术进步和发展方向 刘崇亭， 王良周， 贾勇， 孔凡朔， 杨金福 （济钢集团有限公司 技术中心， 山东 济南 250101） 􀥊􀥊􀥊􀥊􀥊􀥊􀥊􀥊􀥊􀥊􀧊 􀥊􀥊􀧊 􀥊􀥊􀥊􀥊􀥊􀥊􀥊􀥊􀥊􀥊􀧊 􀥊􀥊􀧊 专论与综述专论与综述 收稿日期 2010-06-12 作者简介 刘崇亭， 男， 1960年生， 1984年毕业于华东冶金学院钢铁 冶金专业。现为济钢技术中心副主任， 高级工程师， 从事钢铁冶金 专业技术及管理工作。 1 山东冶金2010年10月第32卷 了烟煤、 无烟煤混喷， 提高了资源利用效率。高风 温、 高富氧、 大喷煤促进济钢高炉焦比逐年降低， 节 约了焦炭。 2.4高Al2O3渣系冶炼操作技术 由于消化低品质高铝资源， 济钢高炉渣中Al2O3 含量已达18％， 属于特高Al2O3渣系。高炉操作上重 点在以下方面进行调整 采取了配以适量蛇纹石或 白云石， 提高渣中MgO含量的措施， 并保持适度的 炉渣碱度； 高炉日常操作中坚持全用风温， 及时调 剂燃料负荷， 稳定热制度， 保证充足的渣铁物理热， 以改善高Al2O3炉渣的流动性； 炉前加快出铁节奏， 严格采用零间隔出铁模式， 使见渣时间控制在30 min以内； 炉前维护好铁口， 保证铁口深度， 确保渣 铁排净。 通过冶炼操作的调整优化， 高炉基本适应了低 质高铝资源的冶炼， 炉况长期稳定顺行。 3 “十二五” 科技发展方向及重点开发技术 “高效、 优质、 低耗、 长寿、 环保” 是炼铁永恒的 课题。“十二五” 期间， 济钢将通过淘汰落后产能、 消 化吸收应用国内外先进技术、 加强技术研究等措 施， 力争使炼铁各项指标达到国内先进水平， 尤其 是燃料消耗指标要有大的突破。以效益最大化为 原则， 不断优化炉料结构； 进一步提高喷煤水平； 加 强高炉长寿技术研究与应用， 坚持高风温、 高顶压、 低硅冶炼； 进一步发展TRT、 高炉煤气干法除尘技术 以及余热回收利用技术， 加强污染物减排工作； 在 自动控制方面， 加强专家系统的研究开发。 3.1高炉大型化 高炉大型化有利于高效、 节能生产。“十二五” 期间逐步淘汰6座350 m3高炉， 新上2座3 000 m3以 上的高炉。目前的350 m3高炉设备与技术均比较落 后， 效率低、 能耗高。从目前条件看， 特大型高炉对 原燃料等各种条件要求比较高， 综合分析， 应维持 在3 000～4 000 m3比较合理。1 750 m3高炉在一代 炉役结束后， 可以实行原地扩容改造。 3.2高炉长寿技术研究及应用 高炉的长寿水平要从生产效率 （即一代炉役单 位炉容产铁量） 和一代炉役的生产时间来共同评价。 “十二五” 期间在高炉长寿方面需要加大研究 及增加技术手段和监控措施， 确保高炉一代炉役寿命 维持在15 a以上， 单位炉容产铁量10 000 t/m3以上。 采取的主要措施 高炉炉型的合理化； 致力于 稳定顺行的高炉操作技术； 炉体寿命的延长、 修补 技术； 耐火材料质量和冷却技术的改进； 有效的检 测手段及监控； 及时护炉。 3.3高风温富氧大喷煤技术 1） 提高风温。风温每升高100 ℃， 可降焦比15 kg/t， 多喷20～30 kg/t煤粉， 提高产量4。热风带入 的热量占高炉输入总热量的16～19。脱湿鼓 风 鼓风湿度由13降到6， 可增加风量14， 节能 10； 高炉鼓风中， 每减少1 g/m3的水， 可提高风温 6 ℃， 降低焦比0.7～0.8 kg/t。 2） 富氧大喷煤。在富氧的配合下， 实现高炉喷 煤比在200 kg/t以上。高炉喷吹煤粉是炼铁系统结 构优化的中心环节， 可以实现节焦增产、 炼铁环境 友好的效果， 同时可降低生铁成本。喷煤比达到 100 kg/t， 可降低铁成本35元/t。富氧是弥补喷煤后 风口理论燃烧温度降低的有效措施。富氧增加了 鼓风中的氧浓度， 加快氧向煤粉表面的传递速度， 促进煤粉燃烧， 提高煤粉燃烧率。 3.4高效低能耗的生产技术 在 “十二五” 期间， 国家加大了对能耗的控制， 坚定不移地淘汰高能耗的落后产能工艺， 减少环境 污染。因此， 在 “十二五” 期间要坚定不移地开发研 究降低高炉焦比的措施。 1） 开发炉顶布料模型， 高炉内软熔带及气流分 布模型， 以指导炉顶装料和下部送风操作， 形成合 适的煤气流分布， 降低煤气阻损， 改善料柱透气性， 提高煤气利用率， 创造长期稳定顺行的炉况。煤气 中CO2含量提高0.5， 可降低燃耗10 kg/t， 降低工序 能耗8.5 kgce/t。 2） 余热利用。热风炉烟气余热回收技术， 一是 用这些余热来预热热风炉烧炉所用的助燃空气和 燃烧煤气 （简称双预热） 。应用此项技术后， 可实现 烧高炉煤气条件下， 热风温度≥1 200 ℃， 工序节能 10 kgce/t。风温提高100 ℃， 高炉炼铁可节焦20～ 30 kg/t。二是用于煤粉干燥。 3） 低硅冶炼。生铁含Si降低0.1， 可降焦比 4～5 kg/t。低硅冶炼使得高温带下移， 促进间接还 原， 从而降低燃料消耗。 4） 高顶压。提高炉顶煤气压力10 kPa， 可增产 1～3， 降焦比0.3～0.5， 有利于冶炼低Si铁， 提高TRT发电能力。利用高顶压的TRT发电是高 炉炼铁工序的重大节能技术。 5） 干法除尘技术。利用干式除尘排出的煤气 温度高， 煤气体积大， 压力能损失小， 水分少， 所以 干式TRT要比湿式多发电约30。国内目前总的 发展趋势是干式除尘替代湿式除尘。 3.5超低CO2排放炼铁 1） 高炉炉顶煤气循环技术。把大量的还原气 体喷进炉体下部， 使铁矿石全部由上 （下转第5页） 2 出过程中的影响。 2） 短流程、 低成本、 高效率的工艺仍是今后的 发展方向。因此氰化渣处理工艺需简化整个工艺 流程。 3） 优化以上工艺条件， 研究不同条件下铁在焙 烧过程中的可能形态， 特别是Fe3O4形成条件； 研究 在高SiO2存在条件下， 浸出液稳定的工艺条件及溶 液的性质； 同时研究表面活性剂对沉金的影响， 即 对溶液的平衡固相及平衡条件做进一步研究。 参考文献 ［1］ 钱让请， 杨晓勇， 黄德志， 等.微细粒型金矿床金的赋存状态研 究 ［J］ .中南工业大学学报， 2002， 33 （3） 225-229. ［2］ 王力军， 罗远辉， 高洪山.难处理金矿二次包裹现象研究 ［J］ . 稀有金属， 2005， 29 （4） 424-427. ［3］ 袁朝新， 汤集刚.含砷金精矿的焙烧和氰化浸出试验及焙砂和 浸渣的矿物学研究 ［J］ .有色金属 （选矿部分） ， 2006 （5） 28-30. ［4］ Chen Jing.Progress in gold solvent extraction.Progress ［J］ .Natu- ral Science， 2000， 10 （12） 24-27. ［5］ 王婷， 熊玉宝， 刘洪敏.砷硫铅质金矿中金的氰化试验研究 ［J］ .黄金科学技术， 2007， 15 （5） 50-54. ［6］ 王伟之， 张锦瑞， 邹汾生.黄金矿山尾矿的综合利用 ［J］ .黄金， 2004， 25 （7） 15-19. ［7］Y.A. 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Research Progress on Hydrometallurgical Treatment of Cyanide Tailings with High Iron Content and Process Development ZHANG Ya-li, YU Xian-jin, ZHANG Li-peng, LI De-gang （School of Chemical Engineering, Shandong University of Technology, Zibo 255081, China） AbstractAbstract This article summarized the significance of treatment for cyanide tailings and the research situation of the treatment processes. The existing processes cannot recover valuable metals such as enclosed gold and iron. In view of high iron content in cyanide tailings, a new treatment process was developed, that is, the reduction roasting of the cyanide tailings at lower temperature, low intensity magnetic separation recovered the iron, and then cyaniding process recovered the gold, the main substance in waste residue was silicon dioxide. This process had the characteristics of low energy consumption, high metal recovery and available waste residue. The authors suggested that a further investigation be made on the influence of silicon dioxide on sodium cyanide leaching, process simplification and the iron conation. Key wordsKey words cyanide tailings; hydrometallurgical treatment; gold; iron; recovery 􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣 （上接第2页） 部交换装置的煤气 （温度低于900 ℃） 来完成还原， 风口用冷态的氧气和循环煤气代替空 气， 促进燃烧。 2） 高炉喷吹焦炉煤气。焦炉煤气是高H2含量 的能源气， 用于高炉喷吹具有提供优质还原剂、 提 高能量利用率和使用价值以及减少高炉CO2排放等 优点。高炉喷吹是焦炉煤气多个用途中的最佳选 择。高炉喷吹焦炉煤气在国内外已有长期的工业 研究和生产实践， 吨铁喷吹量已达100～200 m3， 与 焦炭的置换比约为0.4～0.7 kg/m3。 Blast Furnace Iron Making Technology Progress and Development in Jinan Steel LIU Chong-ting, WANG Liang-zhou, JIA Yong, KONG Fan-shuo, YANG Jin-fu （The Technology Center of Jinan Iron and Steel Group Corporation, Jinan 250101, China） AbstractAbstract The article summarized the blast furnace iron making technology progresses in Jinan Steel in recent years. These technologies include top distribution, furnace shaft maintenance, and pulverized coal injection with oxygen-enriched and high temperature blast and smelting operation with high Al2O3slag system. During the Twelfth-five Year Plan, we will make technology development in blast furnace maximization, long campaign technology, high efficiency low energy consumption and ultra-low CO2 emission etc to improve economic and technical inds and bring about harmony of economic returns and contribution to society and environmental protection. Key wordsKey words blast furnace; iron making technology; development 高铁氰化渣湿法处理的研究进展及工艺开发张亚莉等2010年第5期 5