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中国高炉炼铁技术进展
王维兴
（中国金属学会 北京 100711）
摘要：在描述2004年中国高炉炼铁技术现状的基础上，指出中国高炉炼铁在高效、低耗、长寿、优化操作技术等方面取得了进步。但是，精料技术、喷吹煤粉、热风温度等方面是呈下降态势。近年来，大型高炉生产技术水平，取得了明显进步，宝钢、马钢、上钢一厂、鞍钢、首钢等企业大高炉利用系数和燃料比等指标已达到先进水平。今后要进一步改善原燃料质量和提高热风温度。 关键词：高炉 炼铁 技术 进展
中图分类号：TF 文献标识码：A 文章编号：0449—749X(2005)05
Technical Make Progress in BF Ironmaking in China
Wang weixing
(The chiness society for Metals)
Abstract:
Key words: BF； ironmaking； technical； make progress
1． 中国高炉炼铁技术现状
在国民经济快速发展的拉动下，中国钢铁工业进入快速发展阶段，这也带动了高炉炼铁的快速发展。伴随着中国生铁产量的高速增长，中国高炉炼铁技术水平也取得了一定进展。由于生铁产量的高速增长造成了全国铁矿石，焦碳供应紧张，价位攀升，质量下降，成分不稳定，导致了部分高炉技术经济指标下滑。表现在入炉品位虽提高，但入炉焦比升高，喷煤比下降等现象。详见表1
表1 全国重点企业高炉炼铁技术技术指标 项目 全国生铁产量/万t 利用系数 t/(m3·d) 燃料比 kg/t 入炉焦比 kg/t 喷煤比 kg/t 热风温度 ℃ 入炉矿品位 % 休风率 % 2004年 25185 2.516 526 427 116 1074 58.21 1.85 2003年 21366 2.474 526 433 118 1082 58.49 1.86 2002年 17074 2.448 526 415 125 1066 58.18 1.61 2001年 14893 2.337 530 423 124 1081 57.28 2.36 2000年 13103 2.233 533 429 118 1034 56.81 2.03 近3年比较 8111 0.068 0 12 -9 8 0.03 0.24 以宝钢、武钢、鞍钢、首钢、邯钢、梅山、上钢一厂、莱钢、三明和新兴铸管等企业的高炉部分指标达到了国际先进水平，大大地缩短了中国高炉炼铁技术与工业发达国家之间的差距，详见表2
表2 2004年中国部分高炉技术技术指标 企业 炉号 容积 m3 宝钢 武钢 3 1 5 4350 4063 3200 系数 焦比 煤比 kg/t 193 211 133 风温 ℃ 1246 1246 1099 矿品位 % 60.02 60.16 60.15 渣量 kg/t 265 262 268 炉顶压力kpa 233 222 205 生铁 si% 0.30 0.36 0.52 CO2 % 23.93 22.72 18.85 休风率 % 2.03 1.39 3.07 t/(m3·d) kg/t 2.425 2.236 2.154 286 276 363 鞍钢 马钢 首钢 邯钢 梅山 上一 莱钢 三明 新兴铸管 12 10 2 4 7 1 1 3 3 3 3200 2580 2500 2100 2000 1250 750 750 380 360 2.312 2.180 2.459 2.288 2.467 2.208 3.098 3.055 3.672 4.213 366 374 298 425 403 391 325 360 414 336 149 136 167 63 119 103 159 145 119 177 1172 1126 1163 1039 1099 1139 1154 1152 1133 1183 59.54 59.57 59.20 59.16 59.59 58.11 60.08 54.69 58.85 59.07 309 302 302 313 333 315 262 311 320 310 215 150 202 182 149 137 118 142 97 92 0.38 0.42 0.49 0.47 0.51 0.33 0.39 0.56 0.31 20.23 20.53 21.70 17.52 20.31 20.21 22.11 19.72 20.21 1.77 1.40 1.72 2.56 1.61 2.32 1.83 0.59 0.64
中国炼铁产业集中度低，高炉座数多(约有900多座)，大于1000 m3以上高炉却只有约110座。各高炉生产技术水平在高效、低耗、优质、长寿、高效益等方面取得新进展。 1． 高炉实现高效化
高炉高效化是指高利用系数，低能耗。从表1和表2中可看出，我国高炉炼铁技术水平是在不断提高，也表明缩小了我国与工业发达国家差距。
1． 1高利用系数
2004年全国重点企业利用系数为2.516 t/(m3·d)，比上年度提高0.042 t/(m3·d)。宝钢4350 m3高炉创出月平均利用系数2.5t/(m3·d)以上水平，鞍钢3200m3高炉系数达2.3 t/(m3·d)，上钢一厂、武钢、马钢、本钢、鞍钢等企业2500 m3创出月平均高炉系数达2.5 t/(m3·d)，济钢1750 m3高炉创出月平均系数2.6 t/(m3·d)，上钢一厂、莱钢750 m3高炉系数达3.0 t/(m3·d)，新兴铸管高炉年平均系数达4.289 t/(m3·d)。总体上讲，我国大型高炉生产顺行问题得到解决，促使利用系数呈上升态势。 1． 2低能耗
2004年虽然全国炼铁原燃料供应紧张，质量在下降，成分不稳定。但是，经过炼铁工作者的努力，是我国炼铁工序能耗和入炉焦比均呈下降态势。详见表3。
表 3 2004年重点企业工序能耗 单位：kgce/t 2004年平均值 2003年平均值 2002年平均值 2001年平均值 2000年平均值 宝钢 新兴铸管 太钢
烧结 66.38 65.90 67 68 69 62.20 54.62 56.50 焦化 142.21 140.81 149 153 159 88.13 127.74 142.13 炼铁 466.20 483.80 454 448 464 395.41 432.22 434.69 2004年烧结工序能耗先进单位：新余（52.53）、杭州（52.06）、南京（53.38）、首
钢（56.00）、酒泉（56.09）、石家庄（56.69）、宣化（58.85）。 焦化工序能耗先进单位：攀枝花（99.50）、临汾（102.94）、通化（117.29）、柳
州（123.47）、邯钢（121.04）、莱芜（126.39）。 炼铁工序能耗先进单位：新余（420.26）、新疆八一（426.92）、上钢一厂（414.39）、
莱芜（438.34）、邢台（439.65）、梅山（428.46）。 2004年中国重点企业之中宝钢（450）、梅山（481）、太钢（481）、新兴铸管（487）、
上钢一公司（490）、首钢（493）、马钢（495）高炉炼铁燃料比是低于500kg/t，全国约有60座高炉的燃料比低于500kg/t。
2004年中国重点企业高炉入炉焦比年平均低于400kg/t有11个单位，他们是宝钢
（288）、上钢一公司（347）、太钢（358）、马钢（369）、湘钢（375）、长治（388）、新兴铸管（349）、邢台（373）、承钢（399）、石家庄（399）、武钢（399）。 2． 精料水平下降
由于我国生铁产能的高速增长，使炼铁原燃料供应处于紧张状态，质量下降，成份不稳定。2004年全国重点企业高炉入炉铁品位为58.21%，比上年度下降0.27%，烧结矿品位为56.25%，比上年度下降0.49%，焦碳M40为81.40%比上年度升高0.15%，灰份为12.74%，比上半年度升高0.12%，硫分为0.64%，比上半度升高0.03%。表4为2004年重点企业原燃料质量情况。
表4 2004年重点企业原燃料质量 烧结 项目 平均值 上年值 宝钢 首钢 鞍钢 太钢 3． 高炉喷煤比下降
从表1可看出，2003年、2004年全国重点企业高炉喷煤比在连续下降，近3年下降了8kg/t。全国喷煤比最高的宝钢高炉喷煤比也从203kg/t降到192kg/t。2004年全国重点企业喷煤比在150kg/t的企业有：宝钢（192）、承钢（177）、新兴铸管（172）、邢钢（153）、石钢（149）；重点企业之中有22个企业的年平均喷煤比与上年相比是下降了，降幅最大的达37kg/t，宝钢、鞍钢、本钢、包钢、攀钢等大型企业的高炉喷煤是呈下降态势。
喷煤比下降的原因是多方面的。本人认为主要原因是原燃料质量下降，高炉料柱透气性变差，但还要求高炉高产（因有产量就有效益）。所以，炼铁厂采取退喷煤比，保风量，要产量。其次是因风温下降，煤粉制粉能力不足，高质量煤种难买等因素影响。
据统计，2004年重点的企业炼焦工序能耗为142.21kg/t，而煤粉工序能耗在20~35kg/t。高炉喷吹1t煤粉可获得约600元的经济效益（主要是煤粉与焦炭的价差），同时减少了炼焦过程对环境的污染。因此，应努力提高喷煤比。
品位 % 56.25 56.74 58.68 57.24 57.31 59.92 碱度倍 1.933 1.940 1.825 2.005 1.823 2.001 1.801 转鼓 % 73.24 71.83 75.38 76.79 86.64 79.15 71.68 工序能耗 kg/t 66.38 65.90 62.20 54.62 56.00 60.33 56.50 焦炭 M40% 81.40 81.25 89.05 80.90 80.98 80.31 M10% 灰分 % 7.15 7.06 5.51 7.53 7.32 7.06 6.88 12.74 12.61 11.71 12.83 12.66 12.55 12.31 硫分 % 0.64 0.61 0.56 0.55 0.75 0.63 0.60 工序能耗kg/t 142.21 140.81 88.13 127.74 171.38 142.21 142.13 新兴铸管 58.80 4． 热风温度在徘徊 从表1可看出，我国重点企业热风温度在徘徊之中，2004年热风平均温度为1074℃，比上年度下降6℃，比工业发达国家水平低近180℃。仅因热风温度一项，就使我国高炉焦比要比工业发达国家高出约30kg/t。这是我国高炉炼铁技术水平与国外先进水平相比差距最大的地方。
我国已全面掌握了高风温技术，并且也已从国外引进了多种类型的热风炉。从表2中可看出，我国不同容积的高炉均有热风温度超过1100℃的记录。2004年我国热风温度大于1100℃的企业有：宝钢1239℃、上钢一厂1161℃、梅山1137℃、攀钢1136℃、三明1127℃、新兴铸管1121℃、包钢1103℃、武钢1102℃、凌钢1101℃、承德1101℃、太钢1100℃。
我国热风温度偏低的原因是技术改造的力度不够。热风炉的寿命一般在十几年，大修一次所需资金也比较多。所以造成技术更新慢，投资不到位。也存在送风系统设备不过关（如热风阀、热风围管、吹管不耐高温），送风制度不合理（如热风炉炉顶温度在烧炉和送风时的温度要小于150℃）、热风炉结构有缺陷的问题。 5． 高炉操作技术取得新进展
高炉实现高效化是炼铁技术的综合体现。本内容在本文1.2章节中已叙述。 5．1 低硅铁冶炼技术
2004年我国有61座高炉生铁含Si低于0.4%。宝钢、鞍钢、上钢一厂、邯钢等企业的大高炉生铁含Si在0.2%左右，青钢、通钢、本钢一铁、新兴铸管等企业中小高炉生铁含Si在0.4%左右。
生铁含Si每降低0.1%可降低焦比4~5kg/t。 5. 2 高压操作技术
高炉高压操作可以实现强化冶炼，提高产量，降低焦化比的效果。高炉炉顶压力提高0.1Kpa，可增加风量2%~3%；对于大型高炉顶压提高0.1Kpa，增产1.1±0.2%，焦比下降0.5~1.0%，高炉高压操作有利于冶炼低硅铁。我国一大批中小高炉就是通过提高顶压，实现大风量操作，高利用系数。
2004年宝钢3号高炉（4350m3）顶压为233Kpa，马钢2号高炉（2500m3）顶压202Kpa，酒钢2号高炉（1000m3）顶压为153Kpa，莱钢3号高炉（750m3）顶压为142Kpa，唐钢3号高炉（400 m3）顶压为117Kpa。刘云彩教授曾发表文章，按炉内煤气速度推理，若小高炉也采取高压操作，叶渚沛预言的高炉利用系数达到或超过4~6 t/(m3·d)，是可能的。[3] 5. 3 高煤气利用率
通过对高炉装料制度和送风制度进行调剂，可以实现高的煤气利用率，进而实现高炉低能耗。高炉煤气中CO2含量提高0.5%，燃料比可下降10kgce/t，炼铁工序能耗可下降8.5kgce/t。
2004年高炉煤气含CO2高数值的高炉有：宝钢22.72%~23.93%，首钢、马钢、鞍钢、上钢一厂、梅山、太钢、本钢、邯钢、攀钢等企业的大高炉CO2均在20%以上。炉顶温度波动<60℃。
随着高炉炼铁技术进步的发展，炉顶煤气曲线以由过去的喇叭花型发展到双峰式的煤气曲线。
5.4 少渣冶炼技术
随着精料技术的发展，一批高炉的入炉矿品位在59%以上，甚至在60%以上，渣铁比在300kg/t以下。高炉少渣冶炼的技术的发展对炼铁学理论均有许多促进，如软溶带变化、喷煤机理、强化冶炼、出渣铁制度等。2004年我国已有25座高炉的渣铁