郭亚楠

（龙钢公司生产指挥）

摘  要  在当下环保要求日趋严格、钢铁产业竞争激烈的形势下，高炉炼铁依靠全面优化调剂策略，精确把握煤气流分布，精细调整操作参数，不断提升冶炼水平。这不仅有效降低了生产成本，还大力推动了节能减排工作，助力钢铁产业朝着绿色可持续方向发展。

关键词  高炉  强化冶炼  焦比优化

1  引言

随着新环保法规的严格实施，钢铁业逐渐将节能减排任务放在更加重要的地位。炼铁系统作为钢铁联合企业中的能耗‘巨头’，其能耗占比高达约70%。因此，从高炉炼铁环节入手，降低吨铁所需燃料比，特别是合理控制焦比，对整个钢铁产业而言意义重大。

2  降低炼铁焦比 —— 提升高炉利用系数的关键路径

从理论上讲，高炉利用系数等于冶炼强度除以焦比（高炉利用系数 = 冶炼强度 / 焦比）由此可以看出来，想要提高利用系数就有以下两种方法：提高冶炼强度或者是降低焦比。以往，为了提升高炉利用系数，我国众多中小型高炉普遍采取增强冶炼强度的措施，即通过安装大功率风机，增加高炉内的风量，以实现高强度冶炼。然而随着风量越来越大带来的经济效益会不断被稀释甚至产生负效益。所以，钢铁产业若想在节能减排方面取得进展，深入研究降低炼铁焦比的方法是十分必要的。

3  降低焦比的先进技术措施

3.1  深入落实精料方针

炼铁精料可概括为 “高、熟、稳、均、小、净、少、好” 八个字，它们相互关联，为高炉炼铁提供了有力保障。在高炉生产这个复杂的系统工程中，怎样提高入炉矿品位就是采取精料仿真的核心。入炉料的品位作为精料品质的关键，当入炉料中所含铁量在适宜范围内越高时，就对焦比的降低和产量的提升越有利。在实际的生产实践表明，不考虑其他因素时每当每提高 1%入炉料矿石品位，就可以使焦比降低 2%。同时入炉料被还原剂如一氧化碳和氢气还原的难易程度也是衡量精料质量的重要指标。良好的还原性能降低焦比，确保直接还原度 Rd 维持在 0.2 - 0.3 的最佳区间，以实现焦比的有效降低。

提升铁矿石品位的方法如下：对于富矿，可凭借其高含铁量的优势直接入炉；对于贫矿，则需经过选矿和造块加工转化为人造富矿。具体而言，我们可以借助重力、磁力或浮游选矿技术，依据矿物独特的物理化学特性，运用专业的选矿设备及化学药剂，精准地将矿石中的宝贵矿物与脉石分离，从而达到富集有用矿物、提升矿石品质、回收铁元素及清除有害杂质的目的。接着，按照一定的配比，将含铁矿粉与燃料及熔剂混合，加热至介于1150℃至1500℃之间，促使其黏结成为块矿。另外，我们也可将高纯度的铁精矿粉与其他铁矿粉及添加剂进行精确调配，经过加水湿润处理，塑造成为可塑性物料，再经由造球设备滚压成型，最后通过干燥与焙烧工艺，促使矿物发生相变并固化，从而制得符合冶金强度标准及高温性能需求的球状含铁原料。这种工艺生产的烧结矿和球团矿具有粒度均匀、孔隙结构丰富、机械强度高、铁元素含量高、还原性能好等优点，从多个方面为高炉强化冶炼奠定了优质原料基础。

3.2  追求更高的风温

热风是高炉炼铁的关键能量来源之一，其所携带的能量占总能量的 16% - 19%，且成本较低，应充分加以利用。实践证明，每提高100℃热风温度升高时，就能至少减少15至25kg/t燃料比，提高60℃风口前的理论燃烧温度，喷煤量也相应增加约30kg/t。高风温给高炉炼铁带来诸多好处：加速风口碳素的燃烧速率，促使热量集中于炉缸区域，推动高温区下移并扩大中温区范围，进而为间接还原反应营造更佳条件，有效减少直接还原的发生。因此，钢铁企业应不断努力，稳步提高风温。

3.3  精准调节冶炼强度

大量生产实践表明：当高炉冶炼强度低于 1.05t/m³・d 时，适当提高冶炼强度有利于降低燃料比；当冶炼强度跃过 1.05t/m³・d 的阈值时，进一步提升冶炼强度将引发燃料比的攀升；当冶炼强度高于 1.15t/m³・d 时，燃料比会大幅上升。所以，将高炉冶炼强度精确控制在 1.05 - 1.15t/m³・d 的范围内，是实现较低燃料比的关键操作要点。

3.4  推进高炉操作技术升级

在降低炼铁燃料比的过程中，高炉操作技术的革新起着关键作用，主要体现在提高煤气中CO₂含量、推进低硅铁冶炼以及加强高压操作技术应用等方面。

在提高煤气中CO₂含量方面，关键操作是要合理布料并优化煤气流分布，让吹入炉内的热风能更好地将能量向上传递，给铁矿石的间接还原提供适宜的环境以发展间接反应。行业共识认为，每提高 0.5%的 CO₂浓度，就可以降低约10kg/t单位炼铁燃料比 铁矿石的间接还原过程释放热量，而直接还原则需吸收热量，因此，强化间接还原反应显得尤为重要。通过精心规划装料与送风策略，巧妙化解煤气流与炉料逆向运动的冲突，进而保障煤气流均匀且合理地散布，促进高炉生产的平稳进行，实现燃料比下降的目标。无料钟炉顶装料设备在装料方面展现出了显著优势，能够灵活适应多种布料需求。针对各类高炉的不同容积，需精细调整流槽倾角的档位，旨在塑造炉喉煤气曲线，使其边缘CO₂浓度略胜一筹于中心，达成“平峰”式的理想布局。

此外，实施大批重上料策略，为上部煤气流的稳定提供了保障。建议焦炭层厚大于0.5m，在生产中调整焦炭负荷时，应先稳定焦批，再灵活调整矿批，以确保焦炭层始终发挥“透气窗”的作用，维持高炉内煤气流的稳定。此外，将料线适度上调至1至2米，能促使炉料堆尖朝向中心偏移，从而有效疏松边缘煤气，优化其分布。为保证大型高炉料柱中心煤气流的畅通，中心加焦已成为标准操作；近年来，将小焦与烧结矿混合装载的创新做法，在提高烧结矿透气性和还原性的同时，也取得了良好的节焦效果。高炉操作应始终遵循在边缘和中心形成 “双道煤气流” 的原则，使高炉煤气曲线倒八字的的状态。

推广低硅炼铁技术，是有效提升高炉冶炼经济效益的关键途径。据杭钢统计，在杭钢生产条件下，铁水含硅量下降1.33%，转炉利用系数提高18%~20%，吨钢成本降低72.9元。生铁含硅量从1.18%降至0.4126~0.54%，转炉废钢加入量增加44kg/t，石灰降低67kg/t。在高炉炼铁环节，每当生铁含硅量降低1%，就可以使产量提高5%~6%，焦比下降48~75kg/t。低硅冶炼不仅能显著提高生铁产量，还能间接减轻后续炼钢环节中脱 Si 的工作压力。

在高压操作技术方面，国内多家钢铁企业的实践证明，当高炉顶压提升10Kpa时，高炉产量随之增长约1.9%，同时焦比能减少大约3%，同时也为低硅铁冶炼提供了有力支持。随着顶压的升高，增产的幅度虽然会逐渐减小，但高炉运行的稳定性会明显增强，铁矿石的间接还原反应程度会加深，CO向CO₂的转化效率会提高，焦比能够得到有效控制。

4  结语

目前，国际上许多先进企业的炼铁燃料比已降至500kg/t以下，其中领先企业更是接近450kg/t。我国钢铁企业在这方面也取得了较大进步，例如重点钢铁企业的高炉炼铁燃料比可达529kg/t，部分头部企业表现出色，如首钢464kg/t、宝钢484kg/t、太钢491kg/t、武钢488kg/t、鞍钢500kg/t。然而，各企业间发展不均衡现象显著，节能降耗的空间仍然十分广阔。未来，钢铁行业需要继续努力，深入挖掘降低焦比的潜力，推动整个行业朝着绿色、高效的方向发展。