关注炼铁“半边天” ：全国中小高炉炼铁主要指标分析与评述
我国高炉炼铁的增长速度已由2001年~2011年的平均增速15.7%调整到2014年的0.47%，由于钢铁产能严重过剩，钢铁工业的发展已淡化增长速度，转入结构调整、提高质量、节能减排和改善环保的新时期。进入新世纪以来，我国淘汰了3000座＜100m3的小高炉，近几年来又淘汰了＜400m3的高炉，目前我国有450m3~1080m3高炉900余座，年产量占全国生铁总产量的近50%，中小高炉是我国高炉炼铁一支重要的生力军。
主要操作指标的分析和评述
2014年全国中小高炉炼铁主要操作指标及对比情况列于表1～表5。
对产量和利用系数的分析。由表1~表5数据对比可见，总的是高炉炉容越小，利用系数越高，但也不完全如此，530m3~650m3高炉平均利用系数高于450m3~530m3高炉，2500m3高炉的平均利用系数低于3200m3高炉。强化高炉冶炼，提高高炉的产量和降低燃料比始终是炼铁工作者追求的目标。过去的高炉八字操作方针以高产为中心，现在高炉操作十字方针但也不是不要产量，产量与低燃料比是分不开的。现在高炉炼铁不以高产为中心，是以低成本、低燃料比为中心，追求的是低燃料比下的高产量。
对入炉焦比和燃料比的分析。入炉焦比和燃料比是高炉炼铁最主要的操作指标，炼铁工作中操作高炉的水平也主要以燃料比的高低作为衡量标准，2014年全国中小高炉炼铁的入炉焦比和燃料比总的偏高，比2013年不仅没有下降，反而有升高。究其原因主要有以下两项：一是去年下半年，进口铁矿粉价格大幅度下跌，钢铁厂多用进口矿粉，提高烧结矿比例，降低烧结矿碱度，导致烧结矿质量降低，使焦比和燃料比上升。二是中小高炉追求强化，炉腹煤气量指数接近甚至超过70m/min，高炉内煤气流速大，停留时间短，煤气利用率下降，造成焦比和燃料比居高不下。
2014年全国焦比最低的高炉是梅山钢铁容积为1250m3的高炉，年平均入炉焦比为271.69kg/t，低于全国有效容积＞400m3高炉的平均水平。2014年全国燃料比最低的是黑龙江西林钢铁的1260m3高炉，年平均燃料比为485.35kg/t，低于全国燃料比公认最低的宝钢1号和2号高炉492kg/t的水平。
对富氧率和热风温度的分析。高风温和高富氧是提高喷煤比、降低燃料比的重要举措。2014年全国中小高炉平均风温水平低于1200℃，富氧率也不算高，平均值均低于3%。但不同级别高炉彼此也有差别，其中，1000m3级高炉平均风温1178℃，其不仅高于450m3、650m3和850m3级高炉的平均风温，也高于1300m3、2000m3和2500m3级高炉的平均风温，这是造成全国1000m3高炉的主要操作指标优于全国2500m3以下级高炉主要操作指标的一个重要原因。
对炉料结构和入炉含铁原料质量的分析。合理炉料结构是高炉冶炼取得优良指标的重要条件，炉料质量是高炉高产和低燃料比的基础，回顾2014年全国中小高炉冶炼的状况，以下几个问题值得重视：一是关于炉料结构的优化。不少企业从低成本出发，少用或不用球团矿，多用烧结矿和块矿，出现了降低烧结矿碱度和入炉矿品位的做法，使得全国入炉矿品位比2013年的56.94%降低了2.75个百分点，导致全国高炉燃料比不降反升。烧结矿碱度是其质量的基础，降低碱度势必引起烧结矿质量的下降，严重影响高炉燃料比。不用或少用球团矿的做法是不合理的，虽然球团矿的表观价格高，但是球团矿品位高，渣量低，加工费比烧结矿低近50%，球团矿生产的能源消耗是烧结矿的43%，且烧结矿还有烟气净化的大量成本投入，因此不能仅仅看球团矿的表观成本比烧结矿高，还要关注实际冶炼效果。有的企业炉料结构还在采用高、低碱度烧结矿搭配，低碱度烧结矿生产存在料层薄、燃耗高、产量低、FeO高、质量差等问题，不是合理炉料结构的方向。二是关于块矿的比例和冶金性能对高炉操作指标的影响。天然块矿是生矿，不同容积的高炉使用配比是有限的，中小高炉一般配比不宜＞15%，目前有的中小高炉配到20%甚至超过20%，这会给高炉指标造成影响。三是关于烧结矿的质量对高炉操作指标的影响。烧结矿的质量首先是品位和碱度，在低矿价的新常态下，烧结矿品位应＞57%，碱度应控制在1.9～2.4的最佳碱度范围，同时应将SiO2，Al2O3，MgO，FeO等主要化学成分掌握在最佳的含量范围内：SiO2＝4.8%~5.3%，Al3O3＝1.5%~2.0%，MgO≤1.5%，FeO＝8.0%±0.5%。
对炉顶压力和煤气利用率的分析。炉顶煤气压力与煤气利用率是互相关联的因素，提高顶压会延长煤气在高炉内停留的时间，促使煤气流在块状带均匀分布，有利于提高煤气利用率，强化高炉冶炼和提高产量。在宝钢条件下，顶压从150kPa提高到250kPa，炉腹煤气量和高炉产量会提高25%，可见对高炉冶炼而言，关注高炉顶压操作是十分重要的。但从2014年不同级别高炉主要操作指标看，低者和高者差别很大，达到一倍以上的程度。1%的煤气利用率将影响高炉燃料比5kg/t，各级高炉优者和劣者差别也较大，均在5%以上。影响煤气利用率的主要因素包括煤气流在高炉内的三次合理分布、高炉冶炼强化的程度、含铁炉料的粒度和还原性。小焦丁与含铁炉料的混装也有利于改善软熔带的透气性和提高煤气利用率。提高煤气利用率是值得炼铁工作者关注的一大问题。
对生铁含硅量的分析。生铁含硅量降低0.1%，入炉焦比将降低5kg/t，不仅如此，低硅生铁冶炼还有利于降低炼钢造渣，缩短炼钢吹炼期，降低炼钢成本，目前国外低硅的水平低于0.3%，我国中小高炉生铁硅含量普遍高于0.4%，有的高炉硅含量超过0.6%，这是高炉炼铁降本增效的一个空间。实现低硅生铁冶炼可采取以下几项举措：一是降低入炉硅源，控制含铁原料的含硅量和煤、焦的灰分含量；二是提高含铁炉料质量，选择软熔性能优良的炉料，在炉内形成较窄的软熔带，降低滴落带的高度，以减少它与SiO2的接触机会，减少Si的还原；三是适当缩小风口直径，保持炉缸中心的活跃状态；四是选择和形成倒V形的软熔带，控制边缘煤气流发展，适当发展中心煤气流，保持炉缸活跃；五是选择合适的炉渣碱度和成分，炉渣碱度不宜太低，二元碱度应选择在1.20~1.25的范围内，保持炉缸有充沛的物理热，降低SiO2的活度，以控制Si的还原和挥发。
对渣铁比和炉渣成分的分析。我国中小高炉入炉矿品位偏低，渣铁比偏高，吨铁渣量普遍在340kg以上，造成燃料比居高不下，最大限度降低渣铁比是炼铁工作者的一项基本职责。在目前低矿价的新形势下，提高烧结矿和入炉矿品位已具备条件，但有些企业还在配用低价矿问题上做文章。理论计算和生产实践均证明，要想提高高炉冶炼的效力，就必须低渣比。炉渣成分与渣铁比和高炉冶炼的效力也是分不开的，铁矿资源开发的趋势告诉我们，铁矿粉含Al2O3会越来越高，今后烧结矿和炉渣成分Al2O3含量会相应提高。MgO不是铁矿粉自带的，烧结矿配加MgO，对烧结矿质量不利，不仅影响冷强度和还原性，而且降低烧结矿的铁品位，增大高炉渣量。因此，先进的理念应是实现低MgO烧结和炼铁。但我国不少中小高炉的烧结和炼铁，MgO的含量宁高勿低。实际上，烧结矿MgO≤1.5%、高炉炉渣MgO含量4%~7%，在炉渣Al2O3含量≤17%、炉缸温度高于1400℃的条件下是可行的。
我国中小高炉炼铁的发展建议
为把我国中小高炉炼铁生产搞得更好，在低矿价的新形势下，笔者建议炼铁工作者注意以下几方面：
充分认识低矿价下的3个特点：低品质矿与高品质矿的比价有明显升高，运输费占铁矿石到厂价的比例有明显升高，燃料占炼铁成本的比例有明显升高。在这一新形势下，有效提高烧结矿和入炉矿的品位有利于降低燃料比和炼铁成本。
在低矿价下，充分认识铁矿粉综合品位性价比的价值，提高企业低成本竞争力。企业不能依据表观品位价采购铁矿粉，也不能依据综合品位价采购铁矿粉，而是要依据铁矿粉的综合品位性价比采购铁矿粉（其等于表观品位价与综合品位价之比）。
学习梅山钢铁低入炉焦比和西林钢铁低燃料比的操作经验，加大高炉炼铁以低成本、低燃料比为中心的操作力度。
有效提高入炉矿和烧结矿的品位，把握烧结矿1.90~2.40的最佳碱度范围，掌握好烧结矿高碱度、低FeO和4.8%~5.3%SiO2含量的合理化学成分，为高炉炼铁取得优良操作指标创造条件。
高风温、高富氧和高顶压是改善高炉炼铁主要操作指标的三大主要措施，炼铁工作者应重视用足这三项举措，不断改善高炉主要操作指标。
提高1%的煤气利用率可降低5kg/t燃料比，落实提高煤气利用率的具体措施，千方百计提高煤气利用率，降低燃料比。
降低0.1%的硅含量也可降低5kg/t燃料比，还可为后道炼钢工序降低成本。应积极组织落实低硅生铁冶炼，降低硅含量，降低燃料比。
最大限度降低渣铁比是炼铁工作者的职责，依据世界铁矿资源开发的趋势，适当提高烧结矿和高炉渣的Al2O3含量，适当降低烧结矿和炉渣MgO含量，是有效降低高炉炼铁成本的一大举措。