合理爐料結構(Reasonable charge structure)是指高爐煉鐵時根據礦石供應情況和各種礦石的特性，確定它們的合理配比，以使高爐獲得良好的技術經濟指標和經濟效益。裝入高爐的含鐵爐料的構成是指天然富鐵礦(塊礦)、燒結礦和球團礦三類爐料在便用時的搭配組合，其他少量的含鐵料如鋼渣、廢鐵等不包含在爐料結構的概念之中。
基本介紹
- 中文名：合理爐料結構
- 外文名：Reasonable charge structure
- 學科：冶金工程
- 領域：冶煉
- 範圍：能源
- 目的：獲得良好的技術指標和經濟效益
簡介,合理爐料結構的一般原則,國外鋼鐵廠的高爐爐料結構,我國高爐的合理爐料結構,總結,
簡介
合理爐料結構(Reasonable charge structure)是指高爐煉鐵時根據礦石供應情況和各種礦石的特性，確定它們的合理配比，以使高爐獲得良好的技術經濟指標和經濟效益。裝入高爐的含鐵爐料的構成是指天然富鐵礦(塊礦)、燒結礦和球團礦三類爐料在便用時的搭配組合，其他少量的含鐵料如鋼渣、廢鐵等不包含在爐料結構的概念之中。
高爐使用的天然富礦和球團礦按它們脈石的性質分為酸性礦、半自熔性礦(CaO/SiO2在0.5左右)和自熔性礦(CaO/SiO2在1.0-1.2)；而燒結礦則分為酸性燒結礦、自熔性燒結礦(CaO/SiO2在1.15-1.35)和高鹼度燒結礦(CaO/SiO2在1. 6以上)等3種。長期的生產實踐表明，還沒有哪一種含鐵爐料在單一使用時，能夠完全滿足高爐強化冶練的要求。
燒結礦和球團礦混合作為高爐爐料，在爐身上部的預還原帶，兩者都以固體狀態存在， 綜合爐料的低溫冶金性能基本是兩種爐料的機械組台。進入滴落帶的爐料已經是液體，燒結礦與球團礦的成分已經同化。綜合爐料在爐身下部高溫還原帶和軟熔帶的行為是人們最關心的問題，即綜合爐料的荷重升溫還原性能、1250℃高溫還原性能及軟熔性能。
合理爐料結構的一般原則
(1) 熟料比高(即爐料中燒結礦和球團礦的比例高) ，爐料綜合冶金性能好。相對於生礦(塊礦) 而言，熟料的冶金性能較好，故首先要求熟料比高。但是，熟料本身的冶金性能也有個最佳化問題。例如，過去一段時間我國許多鋼鐵廠曾以100 %自熔性燒結礦作為高爐的原料，熟料比雖高，但由於其冶金性能欠佳，冶煉效果並不理想，後來都改成了高鹼度燒結礦；又如，國外有些高爐曾採用很高配比的酸性球團礦作原料，同樣由於其冶金性能欠佳，並且高爐內要加入大量石灰石，冶煉效果不好，後來將酸性球團礦改為鹼性球團礦。所以，熟料比高和綜合冶金性能好必須並重。
(2) 生產熟料應採用燒結還是球團工藝，應根據礦粉性能決定。一般富礦粉粒度粗，不能製造球團礦，應做成燒結礦；精礦粉粒度細，若做成燒結礦，則因其透氣性差而不好燒，因此應做成球團礦。但也有例外：例如，我國包鋼的白雲鄂博精礦，因含氟和鹼金屬高，生產球團礦時，不僅污染環境，而且球團礦質量很差(還原膨脹率太高) ，高爐不能用，該精礦就只能做成燒結礦；再如，攀鋼的含釩鈦鐵精礦，因其粒度粗，也不宜生產球團礦，如果再磨細，則爐料和爐渣中TiO2更高，不利於高爐生產，因此該精礦還是以生產燒結礦為佳。
(3) 高爐內不直接加入熔劑(石灰石、白雲石等)。所有高爐需要的熔劑都應該在燒結或球團中加入，以提高高爐生產效率和降低消耗。
(4) 生鐵成本最低。高爐煉鐵可用的礦源有富礦粉、鐵精礦、塊礦、球團礦(包括自產球團礦和商品球團礦)。一般富礦粉最便宜且貨源多，其次是塊礦，再次是精礦，最貴是商品球團礦。廠家應根據各礦種的質量、價格、運費等具體情況，選擇礦源，以獲得最低的生鐵成本，然後根據礦源決定用什麼造塊工藝。
國外鋼鐵廠的高爐爐料結構
北美(美國和加拿大) 高爐的含鐵原料以球團礦為主，因為他們的礦源多為細精礦，適宜於生產球團礦。早期多是酸性球團礦，因冶金性能欠佳，而且高爐還要加入生石灰石，生產效果不理想，已普遍改為鹼性球團礦。
歐洲、日本、韓國高爐的含鐵原料以燒結礦為主，因為他們主要是在國際市場上購礦，國際市場上粉礦多，價格最低，而粉礦宜於生產燒結礦，不能生產球團礦。
俄羅斯高爐的含鐵原料以燒結礦為主，但球團礦配比在逐漸增多。俄羅斯高爐的礦源精礦居多，但長期卻用來生產燒結礦，隨著技術的發展，球團礦配比已逐漸增加上來了。
從上述情況可以看出，各個國家和地區的高爐因礦源不同而採用了不同的爐料結構。甚至在一個企業內的不同地域的鋼鐵廠也是如此，例如，澳大利亞BHP公司所屬三個鋼廠中，有兩個廠的高爐是以燒結礦為主要原料，而另一個廠的高爐則是以球團礦為主要原料，因前兩個廠的主要原料是富礦粉，後一個廠的主要原料是細精礦。總之，國外各鋼鐵廠的高爐爐料結構都是因地制宜。
我國高爐的合理爐料結構
我國鐵礦資源多為貧礦，富礦很少，可用原料主要為細精礦，富粉礦、塊礦很少。在這種情況下，本應以生產球團礦為主，但由於歷史原因，我國高爐卻走了一條以燒結礦為主要原料的路子。那么，是不是要矯正過來，今後都一律建球團廠呢? 也不能籠統地這么說。因為，隨著我國鋼鐵工業的發展，我國自產的鐵礦石已經遠遠不夠用了。許多鋼鐵廠像過去那樣靠自產鐵礦和在國內買礦已經不能滿足需要了，需要從國外進口礦石作補充，甚至有些沿海沿江的鋼鐵廠，建廠時的原料基礎就是吃進口礦。
全國每年消耗的鐵礦石大約有一半需要從國外進口，而國外鐵礦市場上，富粉礦多，價格便宜，塊礦比粉礦少，價格也較貴，細精礦更少，價格也更高，商品球團礦也少，價格尤貴，顯然，從國外買礦應該主要是買富粉礦。因此，我國鋼鐵廠今後應該建球團廠還是建燒結廠，應根據不同情況來抉擇。
一些大型老鋼鐵廠，有自己的礦山，生產的鐵精礦能滿足自己大部分用量，但需要進口一部分鐵礦作補充。他們多年來都是用自產鐵精礦生產燒結礦，燒結機能力很大，而球團礦生產能力不足，或者甚至沒有球團礦。於是，當礦石平衡出現缺口時，就進口塊礦或球團礦來補充，這是不合理的，經濟上也是不合算的。他們應該進口富礦粉來生產燒結礦(進口富礦粉比進口塊礦和球團礦價格便宜，而且摻入富礦粉後比全燒精礦粉還好燒) ，同時建設(或擴建) 球團廠，所需酸性爐料應該全部用自產精礦生產球團礦來解決。他們高爐的合理爐料結構應該是高鹼度燒結礦加酸性球團礦。
地處沿海、沿江主要吃進口礦的鋼鐵廠，主要原料應該是富礦粉，他們應該建燒結廠，而不是建球團廠。他們高爐的爐料結構應該是高鹼度燒結礦加塊礦(或球團礦)，或者高鹼度燒結礦加塊礦加球團礦。
生產商品鐵精礦的獨立礦山應該將產品深加工，生產氧化球團礦，以解決許多鋼鐵廠因缺少酸性爐料而被迫花高價進口球團礦或塊礦的問題。這樣做對礦山和鋼鐵廠都有利。
關於爐料結構中球團礦占多少比例為最佳?在能滿足高爐對爐料綜合冶金性能的要求的前提下，球團礦配多少最佳主要決定於經濟，看配多少球團礦生鐵成本最低。因為從高爐冶煉來說，實踐已經證明，以燒結礦為主或球團礦為主都是可以的，並且在鹼度平衡方面也不存在問題。
關於因為燒結廠有污染是否應該立即著手淘汰燒結機的問題，現階段比較現實的做法應該是加強燒結的環保措施，而不是立即停建燒結機。否則世界上那么多富礦粉怎么造塊?難道要將買來的富礦粉再磨細了去生產球團礦?煉鐵過程的污染的確不容忽視，除燒結過程有污染外，焦爐對環境的污染比燒結更嚴重，的確應該解決。但解決煉鐵污染問題的根本措施不是用球團去代替燒結，而是應該加速發展粉礦熔融還原工藝，將焦爐、燒結、球團、高爐全部淘汰掉，不過這是一個漸進的過程。
總結
(1) 世界上高爐的合理爐料結構不是單一模式，它決定於礦源和煉鐵成本。
(2) 根據我國的現實情況，高爐的合理爐料結構應該是高鹼度燒結礦配加酸性球團礦，或高鹼度燒結礦配加酸性球團礦和塊礦，或高鹼度燒結礦配加塊礦。
(3) 我國自己有礦山的鋼鐵廠，其所需酸性爐料應該全部用自產鐵精礦生產球團礦來解決。我國生產商品鐵精礦的獨立礦山，應該發展球團礦，以解決國內高爐對酸性爐料的需求。
