摘  要：對酒鋼高爐爐料結(jié)構(gòu)的演變進(jìn)行了回顧，對“新常態(tài)”下高爐爐料結(jié)構(gòu)的優(yōu)化及低成本配料進(jìn)行了總結(jié)分析，對低品位冶煉的影響進(jìn)行了簡要分析，提出低品位冶煉條件下一定要保證焦炭熱態(tài)強(qiáng)度指標(biāo)。

關(guān)鍵詞：爐料結(jié)構(gòu)  個(gè)性化配礦  降本增效

1.  前言

合理的爐料結(jié)構(gòu)是高爐穩(wěn)定、順行、低成本的基礎(chǔ)。2008年美國次貸危機(jī)引發(fā)的經(jīng)濟(jì)危機(jī)爆發(fā)之前，鋼鐵行業(yè)的發(fā)展經(jīng)歷了最為鼎盛的黃金時(shí)期，各鋼企紛紛擴(kuò)大規(guī)模、追求產(chǎn)能，在高爐用料上不惜追求精料。但是隨著煉鐵產(chǎn)能的急劇擴(kuò)張，原燃料供應(yīng)日趨緊張，加之鋼鐵產(chǎn)能過剩，造成鋼價(jià)跌跌不休，多數(shù)鋼企從利潤空間不斷壓縮到微利經(jīng)營，再到逐漸虧損，因此降本增效成了鋼企存活下去的唯一出路。在這種市場背景下，各鋼企高爐用料思路也就從追求高品位、追求精料的爐料結(jié)構(gòu)逐步向追求低成本的經(jīng)濟(jì)爐料結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，酒鋼也不例外的走了這樣一條道路。

2.  爐料結(jié)構(gòu)的演變

酒鋼從1970年第一座高爐（1號高爐）投產(chǎn)以來，由于生產(chǎn)條件差，兩年的土燒生產(chǎn)、五年的單機(jī)保高爐、長期的自熔性燒結(jié)礦生產(chǎn)，在這種落后的生產(chǎn)工藝和技術(shù)條件下，雖經(jīng)煉鐵工作者長期不懈努力，但始終沒有突破生產(chǎn)瓶頸，致使第一、二代爐役期間經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)和強(qiáng)化水平一直處于行業(yè)落后水平。1990年之后，煉鐵廠充分利用1、2號高爐無料鐘優(yōu)勢，探索高爐生產(chǎn)新技術(shù)，1992年進(jìn)行大批重多環(huán)布料冶煉實(shí)踐，1994年開始高爐噴煤生產(chǎn)并停止使用加濕鼓風(fēng)工藝，同時(shí)積極探索提高煤氣利用的途徑，經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)得到改善，特別是順行狀況明顯提高，產(chǎn)量進(jìn)步較大。1996年小球燒結(jié)工藝投產(chǎn)，為高爐技術(shù)進(jìn)步開辟了新的途徑，高爐合理爐料結(jié)構(gòu)的研究上了一個(gè)新水平。隨著燒結(jié)礦堿度的提高，高堿度燒結(jié)礦優(yōu)良的冶金性能在酒鋼高爐生產(chǎn)中得到逐步發(fā)揮，高爐熟料率也得到提高，經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)明顯改善，但由于小球燒結(jié)礦粒度太小，準(zhǔn)粉末多、配比不宜超過15%，制約了合理爐料結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步研究，經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)與行業(yè)之間仍然存在一定差距。進(jìn)入2000年，隨著高爐產(chǎn)量的提升，大量使用了外購球團(tuán)礦，合理爐料結(jié)構(gòu)的研究繼續(xù)深入，得出酒鋼燒結(jié)礦堿度在1.8～2.05之間冶金性能最優(yōu)的結(jié)論，總結(jié)出酒鋼高爐合理的爐料結(jié)構(gòu)為“65%高堿度燒結(jié)礦+30%酸性球團(tuán)礦+5%塊礦”，同時(shí)，高爐綜合入爐品位逐步提高，至2010年左右達(dá)到最高，其中1、2號高爐達(dá)到53.40%，450m3高爐最高達(dá)到53.20%，7號高爐2011年開爐最高達(dá)到55.28%。入爐品位的提高為高爐指標(biāo)進(jìn)步奠定了基礎(chǔ)。

隨著鋼鐵市場形勢的跌宕起伏，高爐爐料結(jié)構(gòu)開始向經(jīng)濟(jì)配料轉(zhuǎn)變，逐步減少高價(jià)外購料配比，最大限度使用自產(chǎn)礦。在這種條件下，酒鋼本部高爐綜合爐料結(jié)構(gòu)逐步演變?yōu)椤埃?8±0.5）%燒結(jié)礦+（28±0.5）%球團(tuán)+2.8%塊礦+1%硅石”， 原料成本逐步下降，但綜合入爐品位也下降較多，高爐的生產(chǎn)組織及操作調(diào)劑難度加大。

3.  新時(shí)期爐料結(jié)構(gòu)優(yōu)化

3.1  鐵、燒、焦配備情況及基本爐料結(jié)構(gòu)

酒鋼本部目前共有7座高爐，1號高爐1800m3、2號高爐1000m3、3~6號高爐均為450m3、7號高爐2500m3，設(shè)計(jì)年產(chǎn)量為（132+84+201.6+192.5）=610.1萬噸。燒結(jié)系統(tǒng)現(xiàn)有四臺燒結(jié)機(jī)，總有效燒結(jié)面積為640 m2，設(shè)計(jì)年產(chǎn)成品燒結(jié)礦814萬噸；酒鋼本部有8m2豎爐兩座，設(shè)計(jì)年產(chǎn)酸性氧化球團(tuán)90萬噸；此外，酒鋼異地球團(tuán)廠（昕昊達(dá)）可為本部提供157.2萬噸球團(tuán)礦。焦化廠目前有6座焦?fàn)t，其中1#2#焦?fàn)t爐型為JN43-58型65孔焦?fàn)t，1#2#焦?fàn)t干熄焦于2015年2月份建成投產(chǎn)；3#焦?fàn)t50孔，4#焦?fàn)t60孔，爐型均為JN60-6型，3#4#焦?fàn)t干熄焦系統(tǒng)于2008年10月建成投產(chǎn)；5#6#焦?fàn)t爐型均為TJL5550D型，搗固焦，110孔，干熄焦系統(tǒng)于2011年12月31日建成投產(chǎn)。6座焦?fàn)t設(shè)計(jì)產(chǎn)能為310萬噸/年，目前由于1#2#焦?fàn)t爐體老化產(chǎn)能下降，實(shí)際年產(chǎn)全焦已不足300萬噸。

在這種配置下，高爐基本的爐料結(jié)構(gòu)為“以高堿度燒結(jié)礦為主，搭配30%左右的球團(tuán)礦和少量塊礦”，7座高爐全部生產(chǎn)時(shí)，全廠綜合爐料結(jié)構(gòu)為“63.5%燒結(jié)礦+34.5%球團(tuán)礦+2%塊礦”的爐料結(jié)構(gòu)，其中球團(tuán)礦中自產(chǎn)豎球占10%左右，進(jìn)口哈球占14%左右，另外10%為酒鋼異地球團(tuán)廠和周邊采購球團(tuán)礦，綜合入爐品位為53.5%左右。2014年3號高爐停爐后，為降低成本，逐步減少外購高價(jià)料，最大限度使用自產(chǎn)礦，綜合爐料結(jié)構(gòu)變?yōu)椤?8±0.5%燒結(jié)礦+28%左右球團(tuán)礦+2.45%塊礦+1.05%硅石”，綜合入爐品位下降到52.5%左右。

3.2  原燃料質(zhì)量現(xiàn)狀

近幾年來，為降低成本，高爐所使用的原燃料質(zhì)量一直呈劣化趨勢，主要表現(xiàn)為燒結(jié)礦品位較低、有害元素含量高，焦炭灰份、硫份高。目前各種原燃料質(zhì)量情況見表1、表2。

從表1看出，酒鋼燒結(jié)礦質(zhì)量較差，品位低、SiO2含量高、有害元素含量高，造成高爐綜合入爐品位低，堿、鋅負(fù)荷高，堿負(fù)荷高達(dá)7.0kg/t左右，鋅負(fù)荷最高時(shí)達(dá)1.0kg/t左右，不利于高爐優(yōu)化指標(biāo)和長壽。此外，從表2看出，酒鋼高爐所用自產(chǎn)焦炭質(zhì)量較差，灰份、硫份高，遠(yuǎn)超過行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。由于高爐所用的燒結(jié)礦、焦炭等主要原燃料質(zhì)量較差，加之綜合入爐品位低、渣量大，造成高爐操作調(diào)劑非常困難。縱觀近幾年生產(chǎn)實(shí)踐，酒鋼高爐就是在這種原燃料質(zhì)量不斷劣化的條件下摸索前行，在保持爐況基本穩(wěn)定順行的基礎(chǔ)上不斷降低原燃料成本。

3.3  優(yōu)化配料結(jié)構(gòu) 降低原料成本

優(yōu)化爐料結(jié)構(gòu)要立足于自身的條件，不但要結(jié)合本廠燒結(jié)、焦化工序的產(chǎn)能水平、質(zhì)量水平和周邊資源保供情況，還要結(jié)合各高爐爐體狀況、爐容大小等因素，進(jìn)行個(gè)性化配礦配焦，才能達(dá)到配料科學(xué)合理、成本最優(yōu)的效果。

3.3.1  個(gè)性化配料

在焦炭的使用上，由于3#4#焦?fàn)t焦炭產(chǎn)能水平與7號高爐需求基本平衡，因此將其熱強(qiáng)度指標(biāo)設(shè)定最高（CSR≥65%），供7號高爐使用；5#6#焦?fàn)t為搗固焦，因其產(chǎn)能高，能夠滿足1、2號高爐用量需求，因此將其熱強(qiáng)度指標(biāo)設(shè)定為CSR≥63%，供1、2號高爐使用；1#2#焦?fàn)t產(chǎn)能不足，設(shè)定熱強(qiáng)度指標(biāo)最低（CSR≥61%），供450m3高爐使用，不足的部分補(bǔ)充落地焦炭或外購焦。

減少高價(jià)哈球用量、增配價(jià)格相對較低的周邊球和塊礦使用比例是降本需要，如何將有限的、質(zhì)量相對較差的外購低價(jià)料合理搭配配使用值得認(rèn)真研究。由于外購球團(tuán)礦強(qiáng)度普遍低于酒鋼自產(chǎn)球團(tuán)，塊礦是生礦，綜合考慮焦炭質(zhì)量條件、爐容大小、爐體狀況因素后，確定外購球在1、2號高爐配加使用，塊礦在爐體狀況相對較好的1、2、4號高爐配加5%使用；品位較高的哈球在7號高爐配加5%，另外配加部分自產(chǎn)豎球和昕昊達(dá)球團(tuán)；5、6號高爐由于爐缸侵蝕較嚴(yán)重，需要長期配加含鈦料護(hù)爐，加之料倉數(shù)量所限，不能配加外購球和塊礦，各高爐均以硅石調(diào)劑爐渣堿度。此外，1、2號高爐綜合入爐品位按不低于52%控制、450m3高爐綜合入爐品位按不低于51.5%控制、7號高爐綜合入爐品位按不低于53%控制。具體各高爐個(gè)性化配料結(jié)構(gòu)。

3.3.2  原料成本構(gòu)成及優(yōu)化方向

（1）原料成本構(gòu)成

按照表3個(gè)性化配料，全廠綜合爐料結(jié)構(gòu)為“68.59%燒結(jié)礦+27.80%球團(tuán)礦+2.46%塊礦+0.14%釩鈦球+1.01%硅石”，全廠綜合原料成本構(gòu)成情況見圖1。

從圖1看出，由于燒結(jié)礦為高爐的主要原料，其配比高達(dá)68.59%，因此在原料成本中占比最高，達(dá)到51.15%；其次是昕昊達(dá)球團(tuán)，在成本中占比達(dá)到21.69%；自產(chǎn)豎球占比13.05%；周邊球成本占比7.44%，其后依次是哈球、釩鈦豎球、硅石，成本占比分別是3.66%、0.19%和0.14%。

（2）成本優(yōu)化方向

目前各種原料價(jià)格，各種原料按其品位高低測算性價(jià)比從高到低排序結(jié)果為：燒結(jié)礦＞塊礦＞自產(chǎn)豎球＞昕昊達(dá)和周邊球＞哈球＞硅石。

因此，下一步優(yōu)化配料及降低成本的方向主要還是要多配燒結(jié)礦，但前提是一定要保證燒結(jié)礦的品位不能再降低，有條件時(shí)應(yīng)該提高其品位，為高爐增配燒結(jié)礦創(chuàng)造條件；其次是塊礦在保證資源量及質(zhì)量的前提下，適量增配塊礦；此外，降低燒結(jié)礦中SiO2含量、在保證品位的前提下適當(dāng)提高豎球SiO2含量，可以減少硅石配比、增加燒結(jié)礦配比，有利于降低原料成本。

4  低成本配料帶來的問題

4.1  對爐況穩(wěn)定順行的影響

高爐生產(chǎn)所追求的指標(biāo)優(yōu)化、高產(chǎn)、長壽及低成本，其基礎(chǔ)是首先要保持爐況的長期穩(wěn)定順行，如果沒有爐況的穩(wěn)定順行，一切將無從談起。隨著公司低成本戰(zhàn)略的深入推行，高爐綜合入爐品位呈持續(xù)下降趨勢，渣量大幅度上升；此外，作為料柱骨架作用的焦炭灰份、硫份較高，加之入爐堿、鋅負(fù)荷高，造成高爐料柱透氣性變差，風(fēng)量回縮，爐況穩(wěn)定性變差，操作調(diào)劑難度增大，對高爐長期穩(wěn)定順行造成潛在的威脅。

4.2  對其它費(fèi)用的影響

由于品位下降，渣量上升，一是高爐鐵前憋風(fēng)現(xiàn)象明顯，被迫縮短出鐵間隔、增加出鐵次數(shù)，造成耐輔材費(fèi)用上升；二是燃料比上升，燃料成本上升；三是生鐵產(chǎn)量下降，動(dòng)力能源及其它費(fèi)用上升。

此外，隨著渣量的大幅度上升，爐前水渣處理能力逐步顯現(xiàn)出不足，尤其1、2號高爐水渣處理系統(tǒng)的限制最為突出，時(shí)有水渣處理不及、分流放干渣的現(xiàn)象發(fā)生，給正常的生產(chǎn)組織帶來困難。

5  結(jié)語

（1）合理的爐料結(jié)構(gòu)是高爐高產(chǎn)、低耗、低成本的基礎(chǔ)，酒鋼經(jīng)過多年的生產(chǎn)實(shí)踐，確立了“以高堿度燒結(jié)礦為主，搭配酸性球團(tuán)礦”的基本配料模式。

（2）近年來由于鋼鐵行業(yè)市場形勢的影響，高爐配料從精料模式向低成本模式轉(zhuǎn)變，造成高爐綜合入爐品位大幅度下降，對高爐的操作調(diào)劑及生產(chǎn)組織提出了更高要求，需要不斷摸索應(yīng)對。

（3）酒鋼高爐在“五高一低”（低品位、大渣量、高堿、高鋅、焦炭高灰、高硫）條件下，為保證爐況穩(wěn)定順行，焦炭的質(zhì)量不能太差，尤其要保證一定的熱態(tài)強(qiáng)度指標(biāo)，否則，最基本的穩(wěn)定順行將難以保證。