高炉炼铁对炉料的质量要求
中国金属学会 王维兴 2016年12月13日
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1、高炉炼铁炉料质量对生产有重要意义
炼铁学基本理论和高炉生产实践均证明，优化高炉炼铁原燃料质量和冶金性能既是高炉实现高效化、大型化、长寿化、节能减排的前提条件，也是提高喷煤比、降低焦比和燃料比的基础条件。
所谓优化炉料质量即是提高炉料质量是：入炉矿品位高，渣量少和改善原燃料性能等。大高炉炉料做到入炉矿品位≥58%、炉料含低 SiO 2 、 低 Al 2 O 3 、 低 MgO，高炉渣比在300kg/t 铁以下，焦炭的反应性（CRI）≤25%，反应后的强度在≥65%等，这是保证大高炉生产稳定顺行、高效、低耗和大喷煤的必要条件。
多年来，我国形成的高碱度烧结矿搭配酸性球团的合理炉料结构形式，发挥了高碱度烧结矿优良冶金性能和酸性球团高品位的双重特点。重点是实现优化炉料冶金性能，因此能取得比较良好的高炉冶炼指标，但是这种形式不是唯一的合理形式，随着单一炉料的质量、资源、价格和高炉炼铁技术的发展，各企业根据本企业的具体条件，形成合理的炉料结构形式已由单一化变成多元化，总的应遵循高效和节能两大原则。
高炉炼铁是以精料为基础
《高炉炼铁工程设计规范》要求：高炉设计必须全面贯彻以精料为基础，高效、低耗、优质、长寿、环保的炼铁方针，认真研究优化操作指标。《钢铁产业发展政策》规定：“企业应积极采用精料入炉、富氧喷吹、大型高炉”先进工艺技术和装备。精料是基础。
国内外炼铁工作者均公认，高炉炼铁是以精料为基础。精料技术对高炉生产指标的影响率在 70%，工长操作水平的影响占 10%，企业现代化管理水平占 10%，设备作业水平占 5%，外界因素（动力、供应、上下工序等）占 5%。在高冶炼强度、高喷煤比条件下，焦炭质量变化对高炉指标的影响率在 35%左右。
炼铁精料技术的内涵
精料技术的内容有：高、熟、稳、均、小、净，少，好七个方面：
⑴ 高：入炉矿含铁品位高，原燃料转鼓指数高，烧结矿碱度高。入炉矿品位高是精料技术的核心，其作用：矿品位在 57%条件下，品位升高 1%，焦比降 1.0%~1.5%，产量增加 1.5%~2.0%，吨铁渣量减少 30 公斤，允许多喷煤粉 15 公斤；入炉铁品位在 52%左右时，品位下降 1%，燃料比升高 2.0%~2.2%。说明用低品位矿炼铁，对高炉指标的副作用是比较大的。
高碱度烧结矿是指碱度在1.8~2.2（倍），其转鼓强度高、还原性高、低温还原粉化率低。
⑵ 熟：指熟料（烧结和球团矿）比要高，一般>80%。
⑶ 稳：入炉的原燃料质量和供应数量要稳定。要求炉料含铁品位波动±<0.5%，碱度波动±<0.08（倍），FeO 含量波动±≤1.0%，合格率大于 80%~98%等。详见表 4 和表 5。
⑷ 均：入炉的原燃料粒度要均匀。
⑸ 小：入炉的原燃料粒度要偏小。
⑹ 净：入炉的原燃料要干净，粒度小于 5mm 占总量比例的 5%以下，5~10mm 粒级占总量的 30%以下。
⑺ 少：入炉的原燃料含有害杂质要少。
⑻ 好：铁矿石的冶金性能要好：还原性高（>60%）、软融温度高（1200℃以上）、软融温度区间要窄（100~150℃）、低温还原粉化率和膨胀率要低（一级<15%，二级<20%））等。
2、用科学发展观来采购原燃料
用精料技术的内容来判断铁矿石性能的优劣，不能只看其价格，要看它的化学成分和物理性能，以及使用效果（造块和高炉冶炼）。要用技术经济分析的办法进行科学计算和评价，找出合理采购铁品位矿的数值。算账不能只计算到采购及炼铁效果，还要看对炼钢、轧钢，以致对全公司的整体影响。所以，买低品位铁矿石要有个度。还要研究其对能耗和环境的影响。当前，进口矿价格已低于 50 美元/吨，我们不要再进口低于 60%品位的矿石了；低于50%品位的铁矿，白给也不要了。
注意煤炭的质量：韩国、日本和宝钢买煤，要求煤的热值要大于 7400 大卡。我国有些企业在买 6500 大卡的煤。这样，企业之间的能耗水平就不是在一个起点上的对标。我国炼铁用焦炭灰分一般在 12.5%左右。欧美国家炼铁用的焦炭灰分要比我国低 3%左右。这样，我国高炉燃料比与他们的燃料比就有不可比性。韩国 FINIX 所用的煤灰分在6~8%，入炉铁品位在 61%，所消耗的煤炭为 710kg/t （比高炉能耗高）。说明：熔融还原的生产条件比较高，能耗和成本竞争不过高炉。焦炭质量的优劣对企业的生产指标影响是很大的，特别是企业之间的吨钢综合能耗、炼铁工序能耗进行进行对标，要作具体分析，要注重所用焦炭的质量情况。
炼焦配煤用主焦煤、三分之一主焦煤、肥煤、气煤、瘦煤等。现在，国内外出现采购来的煤不是单一煤种，是混煤。造成再按五种煤进行配煤炼焦，出现假象，使焦炭质量下降，给炼铁产生负面影响。我们要用煤岩学的办法去分析煤的 G 值、Y 值、反射率等指标，来判断煤的性质，再进行采购和炼焦配煤。
3、原燃料质量对企业节能减排有重大影响
炼铁系统的能耗占企业总用能的 70%，成本占 60%~70%，污染物排放占 70%。所以说，炼铁系统要完成企业的节能减排、降成本重任。钢铁联合企业用能结构有 80%以上是煤炭，主要也是炼铁用焦炭和煤粉，烧结用煤量较少。2014 年中钢协会员企业炼铁燃料比为543.06kg/t，焦比为 361.65kg/t，煤比为 145.85kg/t.比上年均有所劣化，是原燃料质量变化所致。
钢铁企业节能思路是：首先是要减量化用能，体现出节能要从源头抓起。第二是要提高能源利用效率，第三是提高二次能源回收利用水平。减量化用能工作的重点是要降低炼铁燃料比和降低能源亏损等。目前，我国炼铁燃料比与国际先进水平的差距在 50~60kg/t 左右。
主要原因是，我国高炉入炉矿石含铁品位低，热风温度低、焦炭灰分高等造成的。在高冶炼强度和高喷煤比条件下，焦炭质量对高炉的影响率将达到 35%左右。也就是说，焦炭质量已成为高炉炼铁极重要的因素。近年来，一些大型高炉出现失常，主要原因是焦炭质量恶化和成分波动大，高炉操作如没进行及时合理的调整，会影响高炉燃料比（焦比、煤比、小块焦比）变化，入炉品位增长1%，燃料比会下降1.5%。
M10（焦炭）变化±0.2%，燃料比将变化 7kg/t，比焦炭的其它指标对高炉指标的作用都大。所以，我们应十分关注 M10 的变化，希望其值≤7%。
4、《高炉炼铁工程设计规范》
新修订的《高炉炼铁工程设计规范》对不同容积的高炉使用烧结、焦炭、球团、入炉块矿、煤粉质量均有具体要求。
注：不包括特殊矿石。球团矿碱度应根据高炉的炉料结构合理选择，并在设计文件中做明确规定，为保证球团矿的理化性能，宜采用酸性球团矿与高碱度烧结矿搭配的炉料结构。
5、不同容积的高炉对炉料质量的要求
不同容积的高炉对炉料质量的要求不一样，大高炉要有高质量炉料，会有好的指标，见表 19 中的具体数据：
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