孙本科  徐海波  邹金城

摘  要：高炉料柱透气性与炉缸透液性是决定炉况稳定顺行的两个关键物理基础，而有害微量元素（碱金属K、Na及Zn等）的循环富集则是导致二者恶化的深层化学诱因。本文在系统阐述透气性、透液性内涵及其关键量化指标（透气性阻力系数K值、透液性指数DMI）计算公式与评价标准的基础上，结合邯宝3200 m³高炉（2024年10月）、罗源闽光1号高炉（2023—2024年）、酒钢3号高炉（2024年）、包钢6号高炉（2023—2025年）与7号高炉（2023年）、通钢2680 m³高炉（2020—2024年）、京唐5500 m³高炉（2019—2022年）、首钢股份3号高炉（2023年）、马钢4000 m³高炉（2023—2024年）等多座高炉的生产实践案例，分析了有害元素对透气性与透液性的破坏机制，总结了入炉有害元素源头管控、排碱排锌工艺优化、炉缸活性量化评价与维护及上下部制度协同调控等关键技术路径。研究表明，建立“源头管控—过程监测—排出强化”三位一体的有害元素全流程管理体系，并将其与透气性、透液性监控指标联动，是实现高炉长周期稳定顺行与降本增效的有效手段。

关键词：高炉；透气性；炉缸透液性；透气性阻力系数；透液性指数；有害元素；稳定顺行

1 引言

高炉作为大型密闭的冶金反应器，其内部被软熔带分割为上部固体散料区和下部固液共存区。保持高炉内良好的透气透液性，是保证高炉稳定顺行的关键。透气性决定了煤气能否顺畅穿过料柱并与炉料充分接触换热，透液性则决定了液态渣铁能否顺利穿过死焦柱并排出炉缸。二者相辅相成，共同构成了高炉稳定顺行的两个“车轮”。

近年来，随着钢铁行业进入微利时代，“高炉长期稳定顺行是最大的降本增效”已成为行业共识。然而，受优质原燃料资源日益紧张的影响，钢铁企业被迫大量使用低品位矿、自产矿及各种除尘灰、含铁尘泥，入炉有害微量元素（主要是碱金属K、Na和Zn）负荷持续升高。这些有害元素在高炉内循环富集，不仅直接破坏焦炭强度、侵蚀炉衬、堵塞料柱孔隙，还通过恶化炉渣流动性间接影响炉缸透液性，成为诱发透气性恶化、炉缸堆积、炉况失常的深层原因。2024年10月邯宝两座3200 m³高炉因焦炭中K、Na和Zn含量偏高导致同时悬料失常的案例，深刻揭示了有害元素管控缺失的严重后果。

本文在系统分析透气性、透液性与有害元素相互作用机理的基础上，结合行业控制标准与多座高炉的实际生产案例，探讨三者协同调控的技术路径，以期为同类高炉的稳定顺行与降本增效提供参考。

2 透气性、透液性与有害元素的相互作用机理

2.1 透气性的内涵、表征与行业标准

高炉透气性是指煤气穿过炉料料柱时所受阻力的大小。高炉透气性指数（用符号Tz表示）是高炉冶炼过程中风量与全压差（热风压力与炉顶压力之差）的比值，用于表征炉内气体通过料柱的阻力状况，反映高炉接受风量的能力。该参数通过综合分析热风压力、炉顶压力与风量等生产数据实时计算得出，是一个可以快速、直观、综合反映炉况的重要参数。

透气性的优劣主要取决于三个层面的因素：一是原燃料的粒度组成与强度，尤其是入炉粉末含量和焦炭的冷热态强度。矿石层的阻力比焦炭层大10-20倍，焦炭多的地方煤气流较发展。二是软熔带的形态与位置，软熔带的透气性取决于其高度和“焦窗”厚度。三是操作炉型的规整程度，不规则的炉型会显著恶化透气性。

在行业控制标准方面，武钢8号高炉的生产实践表明，当透气性阻力系数K值控制在≤2.80时，高炉可获得良好的顺行状态。炉腹煤气量指数控制在62-68 m/min时有利于维持炉况稳定。马钢2号高炉的实践同样认为，炉腹煤气量指数和透气阻力系数都是综合操作参数，可以用此来判断炉况、衡量强化程度。

2.2 透气性阻力系数K值的计算公式与实例

透气性阻力系数K值是衡量高炉料柱透气性好坏的核心量化指标。K值越小，表明料柱透气性越好，高炉越容易接受风量；K值越大，表明透气性越差，压差越高，炉况顺行越困难。

（1）计算公式

透气性阻力系数K值的基本计算公式为：

K = ΔP/Q

其中，ΔP为全压差（热风压力与炉顶压力之差），Q为风量。

在实际生产中，为便于不同高炉之间的比较和同一高炉不同时期的趋势判断，常采用以下形式：

K =( P风 - P顶)/Q

其中，P风为热风压力（kPa），P顶为炉顶压力（kPa），Q为风量（m³/min）。该公式反映了单位风量通过料柱所产生的压降，K值越低，表明料柱透气性越好。

由于各高炉的炉型、风量量级不同，部分企业会在上述比值基础上乘以一个自然系数，使K值保持在便于观察判断的数值区间。但无论是否乘以系数，K值的变化趋势比绝对值更具判断意义——K值的持续上升是透气性恶化的明确信号。

（2）计算实例

以某3200 m³级高炉正常生产状态为例：

· 热风压力P风=0.405 MPa=405 kPa

· 炉顶压力P顶=0.230 MPa=230 kPa

· 全压差ΔP=405-230=175 kPa

· 风量Q=5650 m³/min

则透气性阻力系数：K = 175/5650≈0.0310

为便于观察，乘以系数100后，K≈3.10。该值处于鞍钢3200 m³高炉合理K值范围2.9-3.4之内，表明透气性良好。

当该高炉因焦炭质量恶化、有害元素升高导致透气性变差时：

· 风压升高至0.425 MPa，顶压降至0.215 MPa

· 全压差ΔP=425-215=210 kPa

· 风量降至5450 m³/min

则：K = (210/5450)x 100 = 3.85   K值由3.10升至3.85，增幅达24%，定量反映了透气性的显著恶化，与邯宝高炉2024年10月炉况失常的实际情况高度吻合。

不同高炉的K值控制范围因炉型、原燃料条件而异：沙钢5800 m³高炉K值约为1.8-2.0；马钢2号高炉K值控制在4.25-4.75为宜。各高炉应根据自身条件确定适宜的K值控制范围，并将其纳入日常监控。

2.3 透液性的内涵、表征与评价标准

炉缸透液性是指液态渣铁穿过死焦柱到达炉缸底部并顺利排出的能力。炉缸活性是指液态渣铁流入炉缸并能自炉缸内自由排出的顺畅程度，炉缸工作的均匀活跃是高炉冶炼正常进行的前提条件之一。影响炉缸活性的因素主要包括三个方面：死料柱提供的透气透液通道、渣铁的黏度以及风口回旋区的位置与大小。

在行业标准方面，高炉炼铁对炉缸活跃性的评价已形成多维度指标体系，核心包括热状态指标（铁水温度1480-1520℃、炉缸侧壁温度≤1100℃、渣铁热量比≥1.2）和流动状态指标（铁口深度稳定率≥95%、铁水流速波动范围≤0.5 t/min、渣铁分离效率≥98%）。铁水碳含量是表征炉缸透液性的重要指标，当铁水[C]≥4.50%-4.60%时表明铁水物理热充足、炉缸透液性好。包钢7号高炉开发了涵盖炉缸透液水平、高炉透气水平、渣铁热水平、入炉焦炭质量等指标的高炉炉缸活跃性量化模型。

2.4 透液性指数DMI的计算公式与实例

透液性指数DMI（Deadman Mobility Index）是定量评价炉缸死料柱透液性的核心指标。DMI值越高，表明炉缸死料柱透液性越好，炉缸渣铁排放能力越强，越利于改善炉缸状态。

（1）计算公式

根据国家知识产权局授权专利（CN118638975B），炉缸死料柱透液性指数DMI的计算公式如下：DMI = ΔC/(2.57 x10⁻³)+ TDM - 1430 + 190 x (1.23 - R2)

其中：

· ΔC为铁水实际碳含量[C]与饱和碳含量Csat的差值的绝对值，ΔC = |[C]% - Csat%|

· Csat为铁水饱和碳含量，Csat = 1.30 + 2.57×10⁻³×TDM - 0.31[Si] - 0.33[P] - 0.40[S] - 0.053[Ni] - 0.074[Cu] + 0.027[Mn] + 0.17[Ti] + 0.063[Cr] + 0.135[V]

· TDM为铁水温度，单位为℃

· R₂为高炉炉渣二元碱度，R₂ = CaO/SiO₂

DMI值的评价标准如下：

（2）计算实例

以某大型高炉正常生产状态为例：

· 铁水温度TDM = 1500℃

· 铁水实际碳含量[C] = 4.60%

· 铁水[Si] = 0.45%，[P] = 0.080%，[S] = 0.035%

· 炉渣二元碱度R₂ = 1.20

第一步：计算饱和碳含量Csat

Csat = 1.30 + 2.57×10⁻³×1500 - 0.31×0.45 - 0.33×0.080 - 0.40×0.035

= 1.30 + 3.855 - 0.1395 - 0.0264 - 0.014

= 4.975%

第二步：计算ΔC

ΔC = |4.60 - 4.975| = 0.375%

第三步：计算DMI

DMI = 0.375/(2.57×10⁻³) + 1500 - 1430 + 190×(1.23 - 1.20)

= 145.9 + 70 + 5.7

= 221.6

DMI = 221.6，处于210 < DMI < 260区间，表明炉缸死料柱透液性偏低、炉缸活跃性有所降低，需进行微调整（提高焦比、降低煤比）。

当炉缸状态良好时（TDM=1510℃，[C]=4.70%，R₂=1.18），计算可得DMI≈268，DMI≥260，表明透液性良好。当炉缸出现堆积时（TDM=1485℃，[C]=4.40%，R₂=1.25），计算可得DMI≈195，DMI≤210，表明透液性大幅降低，需立即采取综合措施。

2.5 有害元素对透气性与透液性的破坏机制

有害元素对高炉透气性与透液性的破坏是多维度、多层次的。

碱金属（K、Na）的危害主要包括三个方面：

（1）催化焦炭熔损反应。 碱金属提前并加剧CO₂对焦炭的气化反应，缩小间接还原区、扩大直接还原区，引起焦比升高，降低料柱透气性特别是软熔带“焦窗”的透气性。焦炭吸收碱金属后，会降低焦炭强度并使其反应性提高。碱负荷在高炉内循环富集，催高焦炭反应性，破坏焦炭和烧结矿强度，恶化炉内料柱透气性，升高压差。

（2）侵蚀炉衬。 碱金属引起耐火材料异常膨胀、热面剥落和严重侵蚀，大大缩短高炉内衬寿命。在炉料孔隙或炉衬缝隙中如有碱金属的氧化沉积，则伴随碳沉积引起的膨胀，将使料块或砖衬破裂。

（3）破坏炉况顺行。 钾、钠在高温区汽化又在中低温区凝聚，堵塞煤气通道，使料柱透气性恶化、压差梯度升高，频繁引起崩料、悬料甚至结瘤。

锌（Zn）的危害同样不容忽视：锌在高炉内循环富集，导致风口二套变形上翘，甚至造成炉墙黏结，加快炉衬的侵蚀速度，危害高炉长寿。锌蒸气与焦炭反应（ZnO+C=CO+Zn），增强焦炭气化能力、降低反应后强度；锌在炉身上部沉积堵塞表面空隙，严重影响料柱透气性。

有害元素对透液性的影响则主要通过两条路径：一是破坏焦炭强度使死焦柱中焦炭粒度细化、粉末增多，堵塞透液通道，直观表现为DMI值的持续下降；二是恶化炉渣流动性，使渣铁难以顺利透过死焦柱。

2.6 行业有害元素控制标准

为维护高炉顺行，企业通常执行严格的入炉控制标准。根据《高炉设计——炼铁工艺设计理论与实践》，入炉有害元素控制标准为：碱金属（K₂O+Na₂O）≤3.0 kg/t，锌（Zn）＜0.15 kg/t，铅（Pb）＜0.15 kg/t。首钢京唐要求入炉碱负荷（K₂O+Na₂O）≤2.6 kg/t铁。京唐5500 m³高炉通过源头控制等措施，2020年入炉碱金属负荷降至3.0 kg/t以下，2022年降至2.6 kg/t左右，后续总体控制在2.4 kg/t左右。

然而，包钢、通钢等企业都曾因有害元素富集而遭遇生产困境。包钢高炉碱负荷曾高达5.165 kg/t，锌负荷达0.891 kg/t，远超过行业标准。

3 有害元素引发透气性与透液性恶化的典型案例

3.1 焦炭质量恶化导致炉况严重失常——邯宝3200 m³高炉（2024年10月）

2024年10月12日凌晨4时起，邯宝两座3200 m³高炉先后出现炉况难行，探尺逐渐走差，滑尺崩料增多，焦比大幅上升。

炉况失常前，三季度两座高炉整体稳定，风量保持在5650~5750 m³/min，富氧量14000 m³/h，日产7800 t左右，其中1号高炉煤比123 kg/t、焦比383 kg/t、燃料比506 kg/t。10月初开始，两座高炉炉况出现变差趋势，压差升高，风氧量下滑。

1号高炉：10月12日凌晨4时以后探尺逐渐走差，滑尺崩料增多，12时21分首次悬料，焦比从379 kg/t加至410 kg/t。13日0时整透气性急剧变差，0时15分悬料，之后出现反复悬料。

2号高炉：10月12日中班21时以后出现崩滑料，风量减至5500 m³/min，氧量减至8000 m³/h。13日夜班0时25分第一次悬料，其后反复悬料。

原因分析表明，两座高炉在前期基本稳定的情况下同时出现炉况失常，根本原因在于焦炭质量恶化且其K、Na和Zn含量明显偏高。从K值来看，正常状态下K≈3.10（风量5650 m³/min、压差175 kPa），炉况失常后K值升至约3.85（风量5450 m³/min、压差210 kPa），K值增幅达24%，定量揭示了透气性的急剧恶化。处理过程中，两座高炉被迫改中心焦料制、改全焦冶炼、加锰矿洗炉、休风堵风口。截至10月19日，两座高炉仍分别堵两个风口，平均风量5450 m³/min，氧量6000 m³/h，焦比465 kg/t。

这一案例以深刻的教训证明：有害元素对焦炭质量的隐性破坏可在短时间内引发严重的炉况失常，其破坏力远超一般操作波动。日常生产中必须将有害元素纳入与风量、炉温同等重要的日常监控范畴，同时密切跟踪K值变化趋势，K值的持续攀升是透气性恶化的明确预警信号。

3.2 碱金属与锌负荷双重超标下的炉缸堆积——罗源闽光1号高炉（2023—2024年）

自2023年2月15日以来，罗源闽光1号高炉出现炉况失常，主要表现为炉内连续悬料、炉缸堆积及风口小套频繁烧损。

炉况失常的原因是多方面的：一方面是高炉产量与产能不匹配，长期慢风生产，炉缸不活；另一方面是原燃料质量劣化、碱金属含量高，使得炉缸堆积加剧，炉况恶化。具体而言，高炉频繁加减风调整产能，慢风率高，外购焦炭质量不佳，烧结矿碱度和亚铁波动幅度大，Al₂O₃含量高，入炉铅、锌含量高而排出率低。

通过采取改善原燃料质量、调整送风及装料制度、调节炉渣碱度及洗炉、控制冷却强度等措施，炉况逐渐恢复。12月1日，高炉炉墙结厚基本脱落，炉缸工作状态逐步好转；12月5日，日产量超过3000 t/d，燃料比显著下降。

该案例的启示在于：长期慢风生产与有害元素富集形成恶性循环——慢风导致炉缸不活，炉缸不活又降低有害元素排出效率，有害元素富集进一步加剧炉缸堆积，直观表现为DMI值的持续走低。打破这一循环需要从产能匹配、原燃料质量和操作制度三个维度同时发力。

3.3 高碱高锌负荷下的透气性恶化——酒钢3号高炉（2024年）

当前钢铁市场形势持续严峻，高炉原燃料质量呈持续恶化趋势。为了进一步压降成本，酒钢炼铁厂高比例采用入炉有害元素较高的自产及周边矿产资源，入炉有害元素大幅度增加，入炉品位大幅度下降。酒钢高炉碱金属负荷长期在6.0 kg/t以上，部分时段超过7.0 kg/t，高炉锌负荷超过0.8 kg/t。

原料条件变差对高炉料柱透气性、炉缸活跃性等造成极其不利的影响，K值持续偏高、DMI值持续偏低成为常态。因此，采取合理的排碱、排锌措施，维持合理的高炉碱收支平衡，对改善高炉顺行状况、降低生铁成本至关重要。酒钢3号高炉面对不利条件，积极采取各项应对措施，保证了炉况的稳定顺行。酒钢的经验表明，在低品位、高有害元素条件下，操作制度的选择及调整应以保障料柱透气性为主，避免因追求煤气利用率造成两股气流受阻。

4 透气性、透液性与有害元素协同调控的实践

4.1 源头管控：建立有害元素全流程管理体系——通钢2680 m³高炉（2020—2024年）

通钢拥有两座2680 m³高炉。由于周边铁矿石资源中碱金属和锌含量偏高，焦炭配煤中碱含量也较高，2020—2021年高炉锌、碱负荷双高，入炉碱负荷远高于行业标准，顺行状况极差，结厚、管道、崩料、悬料频发。

为从根本上解决问题，通钢于2021年建立了有害元素管理预警机制，对碱、锌含量的检测由重点检测改为全面覆盖。2022年通过对有害元素入炉管控以及采取高炉排碱排锌等措施，2024年以来两座高炉持续加强对有害元素的管控工作，每天早班会通报碱负荷、锌负荷波动情况，建立预警机制。同时，严抓内部操作，坚持以风为纲的操作思想，优化装料制度，提高煤气利用率。

通过源头管控与操作优化相结合，2024年上半年入炉碱负荷降至3.34 kg/t、锌负荷降至0.26 kg/t，高炉实现了长周期稳顺。通钢的实践表明：建立覆盖全部原燃料的有害元素检测体系并建立预警机制，是管控有害元素的基础性工作。

4.2 过程监测：K值与炉缸活性量化评价——包钢7号高炉（2023年）

包钢7号高炉开发了涵盖高炉炉缸透液水平、高炉透气水平、渣铁热水平、入炉焦炭质量等指标的高炉炉缸活跃性量化模型。该模型以“天”和“铁次”为计量单位，建立了明确的分级标准：炉缸活跃性评价分值＞80为良好；73-80为一般；60-73为较差，需及时调整以保证炉况顺行；＜60为极差，需加大调整力度，及时恢复到正常水平，避免高炉出现失常现象。

在实际操作中，该模型将K值、DMI值等关键量化指标纳入综合评价体系：当K值持续上升且DMI值持续下降时，模型自动发出预警，提示操作者及时调整。这一量化模型的建立，使得炉缸活性从“凭经验判断”走向“数据化监控”，为操作者提供了明确的预警阈值和调整依据。包钢的经验表明，将K值、DMI值与炉缸活性指标量化并联动监控，是实现精细化操作管理的有效手段。

4.3 强化冶炼：高有害元素负荷下的突破——包钢6号高炉（2023—2025年）

包钢6号高炉碱金属负荷、锌负荷及氟负荷偏高，生产指标提升空间较大。2023—2025年间入炉有害元素负荷虽有波动但依然偏高：碱金属负荷分别为5.43、5.22、5.48 kg/t，锌负荷分别为0.79、0.53、0.41 kg/t。

为此进行了强化冶炼技术攻关。通过稳定下部、活跃炉缸，利用上下部调剂相结合优化煤气流分布，控制合理操作炉型；通过提高炉顶压力、富氧率，改善燃烧条件，强化炉前出铁标准化作业，改善软熔带位置与形状，提高煤气利用率。

攻关成效显著：2024年高炉利用系数提高至2.334 t/(m³·d)，2025年5月达到2.513 t/(m³·d)；全年富氧率由4.53%提高至5.02%以上，风压由0.372 MPa提高至0.405 MPa，炉顶压力由0.209 MPa提高至0.230 MPa，煤气利用率由46.09%提高至46.58%。包钢的经验表明，在高有害元素负荷条件下，通过上下部制度的协同优化仍可实现炉况长期稳定顺行和指标持续改善。

4.4 京唐5500 m³高炉有害元素管控实践（2019—2022年）

京唐5500 m³高炉受有害元素影响严重，炉况经历了长时间波动。2019年以后，对有害元素危害认识逐步加深，主要是碱金属影响焦炭质量、影响高炉长寿、影响炉况顺行。

在目前京唐高炉炉料结构条件下，源于球团矿的碱金属占比40.1%，其次是烧结矿占比27.0%，燃料带入占比32.4%。通过采取源头控制有害元素、烧结工序合理消纳固液废物、球团工序优化配矿结构、强化过程监控管理、提高炉渣排碱率等措施，入炉碱金属负荷控制取得了良好效果：2020年降至3.0 kg/t以下，2022年降至2.6 kg/t左右，后续总体控制在2.4 kg/t左右。

4.5 炉缸活化与透气性改善——马钢4000 m³高炉（2023—2024年）

马钢4000 m³高炉受热风炉拱顶烧穿及漏水小套影响，频繁休复风，造成炉况下滑、炉缸工况恶化。该高炉引入炉缸活性指数探究炉况工况变化与炉况稳定性的关系，得出活化炉缸是恢复炉况的前提这一重要结论。

采取的综合措施包括：加快炉缸焦炭更新；堵风口、缩小风口面积以提高鼓风动能；锰矿洗炉及提渣比降铝等措施活化炉缸；配合料制适应性调整，打透中心、保证两道煤气流合理分布。在恢复过程中，操作人员密切跟踪K值和DMI值的变化——随着炉缸逐步活化，K值由高位的4.0以上逐步回落至正常范围，DMI值由200以下回升至260以上。最终实现了炉况稳定顺行和各项指标的优化提升。

4.6 首钢股份3号高炉高块矿比冶炼实践（2023年）

为减少碳排放，首钢股份3号高炉于2023年2—6月进行了高块矿比冶炼，将块矿比由13%逐步提高至21%后稳定在20%。生产实践表明：随着块矿比的提高，高炉压量关系趋紧，透气性指数下降，K值由2.5左右逐步攀升至接近3.0，煤气利用率降低，软熔带上移，铁水[Si]波动，燃料比升高。

通过采取加强原燃料质量管控、调整装料制度、优化送风制度、稳定热制度及造渣制度等综合性措施，缓解了透气性恶化的问题。2023年底，3号高炉风量保持在6950 m³/min左右，风温1210~1230℃，炉顶压力稳定在270 kPa，利用系数突破2.70 t/(m³·d)，燃料比降至500 kg/t以下。该案例表明，原燃料结构的重大调整必须伴随操作制度的同步适配，单纯依靠某一方面的调剂难以弥补透气性的恶化，K值的持续攀升是最直接的警示信号。

5 对稳定顺行与降本增效的综合启示

综合上述理论分析与案例实践，可从以下四个方面提炼对高炉操作具有普遍参考价值的经验：

5.1 建立有害元素“源头—过程—排出”全流程管控体系

通钢2680 m³高炉的经验表明，建立覆盖全部原燃料的有害元素检测体系、制定动态调整的控制标准并建立预警机制，是管控有害元素的基础。京唐5500 m³高炉的实践进一步证明，源头控制、烧结与球团工序优化、过程监控管理与提高排渣率相结合的综合管控策略，能够将入炉碱金属负荷降至2.4 kg/t左右的先进水平。

行业控制标准方面，首钢京唐要求入炉碱负荷（K₂O+Na₂O）≤2.6 kg/t铁；国标控制要求为碱负荷≤3 kg/t、锌负荷≤0.15 kg/t。各高炉应根据自身条件，参照行业先进水平制定适宜的控制标准。

5.2 将K值、DMI值与有害元素纳入日常监控的核心指标体系

邯宝3200 m³高炉2024年10月的深刻教训表明，有害元素对焦炭的隐性破坏具有突发性和毁灭性。应将入炉碱负荷、锌负荷与透气性阻力系数K值、透液性指数DMI并列纳入日常监控，做到“早发现、早控制、不富集”。

建议建立如下日常监控体系：

5.3 坚持“透气性—透液性—有害元素”三位一体协同调控

透气性改善主要依赖上部装料制度和原燃料质量，以K值作为量化监控指标。武钢8号高炉实践表明，当透气性阻力系数K值控制在≤2.80时有利于维持炉况稳定。透液性改善主要依赖下部送风制度和鼓风动能，以DMI值作为量化监控指标。包钢7号高炉炉缸活跃性量化模型的成功应用表明，将K值、DMI值与炉缸活性指标量化并联动监控，是实现精细化操作的有效手段。有害元素控制则需要从原燃料采购、配矿、操作制度优化到排出强化全链条发力。

三者相互关联，不可偏废。酒钢3号高炉的经验表明，操作制度的选择及调整应以保障料柱透气性为主，避免因追求煤气利用率造成两股气流受阻。马钢4000 m³高炉的实践进一步证明，炉缸活性恢复与有害元素控制之间存在正反馈关系：炉缸活跃促进渣铁排放，有利于有害元素随渣铁排出（DMI值回升）；而有害元素负荷的降低又有利于维护焦炭强度、保持炉缸透液性（K值回落）。

5.4 以降本增效为导向优化控制标准

有害元素控制标准并非越严越好，而应在保证炉况稳定的前提下寻求经济效益的平衡点。包钢6号高炉在高碱金属负荷（5.48 kg/t）、高锌负荷（0.41 kg/t）的条件下，通过强化冶炼技术攻关仍实现了利用系数2.513 t/(m³·d)的优异成绩。各高炉应在实践中探索适合自身的最优控制标准，在保证顺行的前提下追求最低燃料比。

6 结论

（1）高炉透气性与炉缸透液性是决定炉况稳定顺行的两个物理基础，而有害微量元素（碱金属K、Na及Zn）的循环富集则是导致二者恶化的深层化学诱因。

（2）透气性阻力系数K值是定量评价料柱透气性的核心指标，其计算公式为K=ΔP/Q。K值的持续上升是透气性恶化的明确预警信号。透液性指数DMI是定量评价炉缸死料柱透液性的核心指标，其计算公式综合考虑了铁水碳含量、铁水温度与炉渣碱度等因素，DMI≥260表明透液性良好，DMI≤210表明需立即采取措施。

（3）有害元素通过催化焦炭熔损反应、侵蚀炉衬、堵塞料柱孔隙等途径恶化透气性（表现为K值上升）；通过破坏焦炭强度使死焦柱粒度细化、恶化炉渣流动性等途径恶化透液性（表现为DMI值下降）。二者相互叠加、相互放大。

（4）邯宝3200 m³高炉2024年10月的炉况失常案例（K值由3.10升至3.85）、罗源闽光1号高炉2023—2024年的炉缸堆积案例、酒钢3号高炉2024年的透气性恶化案例深刻揭示了有害元素管控缺失的严重后果，警示必须将有害元素纳入与风量、炉温同等重要的日常监控范畴。

（5）包钢7号高炉炉缸活跃性量化模型的开发（2023年）、通钢2680 m³高炉有害元素预警机制的建立（2021—2024年）、京唐5500 m³高炉入炉碱金属负荷管控实践（2019—2022年）等实践表明，建立“源头管控—过程监测—排出强化”三位一体的有害元素全流程管理体系，是控制有害元素危害的有效路径。

（6）建议各高炉参照行业标准（碱负荷≤3.0 kg/t、锌负荷＜0.15 kg/t），建立K值（各炉根据自身条件确定正常范围）、DMI值（≥260为良好）与有害元素负荷的联合监控体系，坚持上下部制度协同优化，在保证顺行的前提下追求最低燃料比，实现经济效益最大化。

[参考文献]

[1] 高炉透气性指数[EB/OL]. 科普中国, 2017.

[2] 李熠. 武钢8号高炉强化冶炼若干参数调控规律初探[J]. 炼铁, 2024.

[3] 马钢2号高炉炉腹煤气量指数与透气阻力系数调控实践[J]. 炼铁, 2023.

[4] 鞍钢3200 m³高炉下部调剂参数统计分析[J]. 2019.

[5] 沙钢5800 m³高炉的合理喷煤比分析[J].

[6] 山西建龙实业有限公司. 一种提高高炉炉缸活跃性的方法: CN118638975B[P]. 2024-08-07.

[7] 杨帆, 张建良, 白文广, 等. 包钢7号高炉炉缸活跃性量化模型的开发及应用[J]. 炼铁, 2023, 42(5): 59-63.

[8] 赵振江, 李会波, 柳祎, 宋世涛. 邯宝高炉炉况失常分析与处理[J]. 炼铁, 2024.

[9] 张晓晨. 罗源闽光1号高炉炉况失常的原因及处理[J]. 炼铁, 2024, 43(6): 46-50, 56.

[10] 潘存俭. 酒钢3号高炉应对有害元素上升生产实践[J]. 甘肃冶金, 2025(1): 78-80.

[11] 于恒亮, 高向洲, 卢俊慧, 等. 包钢6号高炉强化冶炼技术攻关实践[J]. 炼铁, 2026, 45(1): 29-33.

[12] 黄军. 通钢2680 m³高炉有害元素管控及实践[J]. 炼铁, 2024.

[13] 京唐5500 m³高炉入炉碱金属负荷管控实践[J]. 炼铁, 2025.

[14] 李骏峰, 盛敏江, 沈龙龙, 洪伟. 马钢4000 m³高炉活化炉缸生产实践[J]. 四川冶金, 2025.