国内外部分高炉球团矿配比及其布料控制特点

摘 要 对国内外部分高炉的球团配比进行了调查。调查发现，欧美高炉球团矿使用比例较高，高的达100 %。采用高球团矿配比时，装料制度和布料控制应相应地加以调整。包括使用中心加焦来促进和稳定中心煤气流，同时又要灵活地使用烧结矿和球团矿混装、在矿层中加小焦、以及矿焦倒装等措施。

关键词 球团矿配比；高炉布料；布料控制

0 引言

近年，由于进口富矿粉价格的飞速上涨，我国新增了大量自产铁精矿，这种细磨的精矿很适于生产球团。随着高炉炼铁技术和球团生产技术的发展，优质球团矿产量和用量必将不断增加。因而有必要调查国内外高炉球团配比并借鉴其布料控制经验。

1 国内外高炉球团矿使用比例

各钢铁厂的情况不同和矿源不同决定了其不同的高炉炉料结构。日本、韩国高炉以烧结矿为主，因为其主要铁料是国际上购得的粉矿，适宜生产烧结矿。北美高炉以球团矿为主，因为其矿源多为细精矿，适宜生产球团矿。

欧盟由于环保要求，烧结厂的生产和建设受到了严格的限制，为了进一步改善高炉炼铁指标，充分发挥球团矿在高炉炼铁中优越的冶金性能，因而以球团矿为主。

欧美高炉球团矿使用比例一般都较高，个别的高炉达100％。其中一部分高炉使用熔剂型球团矿，如加拿大Algoma 7号高炉熔剂球团矿比例达99％，墨西哥AHMSA公司Monclova厂5号高炉熔剂球团矿比例为93％，美国AK Steel公司Ashland．KY厂Amanda高炉熔剂球团矿比例为90％以上；另一部分高炉以酸性球团矿为主，配比一般在70％以上。欧洲高炉中，瑞典、英国和德国的部分高炉球团矿的比例很高。见表1。

亚洲国家的高炉一般以烧结矿为主，高达70％左右。日本高炉炉料结构的特点是烧结矿比例高且一直比较平稳，而球团矿比例自1979年以来一直在下降，块矿比一直在上升。高炉炉料中高碱度烧结矿比例维持在71．3％～76．9％，用量一直比较平稳。球团矿比例自20世纪70年代初至1979年达到了高峰，为14％。此后逐年下降至现在的10％以下，典型的如新日铁4号高炉的炉料结构，烧结矿占70％，球团矿占10％，和歌山4号高炉使用75％～80％的烧结矿，巴西块矿占20％。只有神户制钢神户厂于1998年由于烧结机老化停止生产才开始在高炉中采用高比例球团矿的炉料结构，球团矿配比达70％以上。

韩国浦项光阳厂的高炉炉料结构中烧结矿为74％，球团矿为11．84％。我国因各钢铁厂情况不同，高炉使用球团矿的比例很不相同(见表1)。宝钢高炉的铁料来源与日本大多数高炉相似，所以其炉料结构也与日本大多数高炉相似，烧结矿74．5％，球团矿8．5％，块矿17％。

2 高炉使用高比例球团矿的布料控制特点

球团矿具有粒度均匀、滚动性好、堆角小(仅为24°～27°，比焦炭小4°～6°，比烧结矿小7°～8°)的特点，其在高炉内的分布与烧结矿有不同之处。例如，对于烧结矿，正装发展中心，倒装发展边缘；而对于球团矿，正装不是发展中心，而是抑制中心，倒装也不是发展边缘，而是抑制边缘。所以，采用较多球团矿时，装料制度就应相应地加以调整。

当高炉使用较小比例球团矿时(武钢的经验^［1］，当球团矿配比<12％时)，高炉装料制度无须调整。但当球团矿配比较高时(武钢认为在>20％时)，则需相应地调整装料制度。

当使用高比例球团矿时，一般易出现以下现象：

(1)球团矿易滚向高炉中心，易加重中心的矿焦比。这一倾向随球团矿配比进一步增大而更明显。

(2)随球团矿配比增多，边缘区域矿焦比降低，同时会出现布料料层倾斜角降低。从而使边缘的煤气流增加。

通过调研国内外钢铁厂，其对应的典型措施和布料控制特点^［2～9］如下：

(1) 为了从根本上减小球团矿较多对布料的影响较大的问题，多数高炉都采用把球团矿

和烧结矿混合装入高炉的措施。

如艾莫伊登高炉，其炉料结构是烧结矿和球团矿各约占一半，一直都是把球团矿和烧结矿混合后同时装入高炉的。阿根廷Siderar 2号高炉球团矿配比为32．2％，把烧结矿、球团矿和块矿一起装进料车，混合卸进炉顶料罐，由无料钟炉顶布人高炉，同时保持合适的中心煤气流。

(2)对于球团易滚向中心和加重中心的问题，应对措施是减小中心负荷，形成开放的中心气流。

一般采用中心加焦以形成稳定的中心气流，如艾莫伊登高炉、神户加古川2号高炉、阿根廷Siderar的2号高炉等。

一般无料钟高炉使用溜槽最内部角位来把焦炭布到中心区域，典型例子如艾莫伊登6号高炉；料钟式高炉使用活动炉喉保护板，在布焦炭时把活动炉喉保护板向中心稍推出，从而把焦炭布到中心区域，典型例子如美国格里13号高炉。

也有采用矿焦倒装的装料制度，一方面对发展中心气流有利，另一方面可以形成矿焦混合层，从根本上改变单一球团易导致中心堆积的现象，如阿姆科阿曼达高炉、南钢高炉等。

我国有一些高炉采用降料线操作来开放中心的，如沙钢。

(3)对于多配球团矿时布料料层倾斜角降低和边缘的煤气流增加的问题，采用以下措施：

一是向矿石中混加小块焦，以应对球团矿配比较多时堆角较小的问题。

神户采用向矿石中混入小块焦炭(8～32 mm)，即可增大倾斜角。同时向矿石中混加小块焦炭还有以下作用：向矿石中混人小块焦炭，由于小块焦炭会很快发生炭素溶解反应，从而保持了大块焦炭，达到料柱中心焦炭的活性。

艾莫伊登也把18～35 mm的小焦(占总焦炭量的8％)加入矿石层中，以提高高炉内料层斜度。

二是把烧结矿和球团矿混合装入炉内，如前所述。这样可以防止球团过分滚动，使布料比较好控制。

还有一重要措施即是采用活动保护板(料钟式高炉)或者无料钟溜槽来调节炉墙处炉料分布，以控制边缘煤气流过分发展。如：艾莫伊登把一小部分烧结矿夹杂到球团矿中布于炉墙区域，控制效果很明显。

神户运用活动炉喉保护板控制炉料分布，以防止边缘过分发展：使用活动炉喉保护板来控制焦炭布料，使之形成M形分布；然后，再用活动炉喉保护板控制矿石的分布，把焦炭的M形分布的顶部削平，从而使中间部分到边缘区域形成较平坦的O／C分布。

一些小高炉对于球团矿配比较多时易出现的问题，则采用同时兼顾两道煤气流的措施，发展中心气流，兼顾边缘气流，具体操作时，把球团矿放到第一车，且尽可能集中人炉的原则，如南钢和柳钢。

3 结论

在球团配比较高情况下，由于球团矿易滚向高炉中心从而造成中心堆积，另一方面由于球团堆角小，易造成边缘煤气流过分发展的现象，因此应相应地调整布料制度。

对于料钟式高炉，使用活动炉喉保护板来调节煤气流。具体措施包括通过中心加焦来促进和稳定中心煤气流；把烧结矿和球团矿混装和在矿层中加小焦的方法来控制炉料倾斜角。也可采用矿焦倒装的装料制度，既利于发展中心，又可形成矿焦混合层，从根本上改变单一球团易导致中心堆积的现象。

对于无料钟式高炉，使用旋转溜槽来控制中心和边缘煤气流。具体措施包括使用中心加焦来形成稳定的中心煤气流；使烧结矿和球团矿混合装入，以及在矿层中加小焦，来减小由于球团矿堆角较小所造成的布料控制问题。也可以把一部分烧结矿布到边缘来抑制边缘煤气流的发展。