高爐冶煉低硅生鐵對(duì)鋼鐵工業(yè)來(lái)說(shuō)具有重要的意義，可以降低焦比，提高產(chǎn)量，降低噸鐵能耗，而且還可以降低煉鋼過(guò)程中的渣量，從而減少活性石灰的用量和延長(zhǎng)轉(zhuǎn)爐襯壽命；另一方面，高爐冶煉低硅生鐵可以減少煉鐵工序和煉鋼工序?qū)Νh(huán)境的污染，減少鋼鐵工業(yè)的CO2排放量，實(shí)現(xiàn)“低碳經(jīng)濟(jì)”，創(chuàng)造巨大的社會(huì)效益。

工藝條件

梅鋼4號(hào)高爐于2009年5月12日投產(chǎn)，有效容積3200m3,在設(shè)計(jì)上采用一系列新技術(shù)、新工藝，主要有(1)燒結(jié)礦槽前分級(jí)入爐技術(shù)；(2)小塊焦回收技術(shù)；(3)銅冷卻壁及薄爐襯技術(shù)；(4)爐缸采用超微孔炭磚及爐缸底部微杯等高爐長(zhǎng)壽技術(shù)；(5)先進(jìn)的轉(zhuǎn)鼓水渣處理技術(shù)；(6)高風(fēng)溫外燃式熱風(fēng)爐及帶附加燃燒爐的空、煤氣雙預(yù)熱技術(shù)；(8)大煤比煙煤噴吹技術(shù)；(9)采用高爐煤氣布袋干法除塵系統(tǒng)；(10)出鐵場(chǎng)平坦并設(shè)有4個(gè)鐵口，可實(shí)現(xiàn)重疊出鐵。

高爐低硅冶煉機(jī)理

20世紀(jì)60年代以來(lái)高爐解剖研究的結(jié)果說(shuō)明，在軟熔帶下沿形成的液態(tài)鐵水含［Si］、［S］量即已開始增高，下降到風(fēng)口水平面時(shí)［Si］、［S］含量達(dá)到最大值。爾后，爐缸下部鐵滴穿過(guò)渣層時(shí)，［Si］、［S］又轉(zhuǎn)移入渣，最后降低至出爐成分。

鐵水的硅還原第一步是焦炭灰分中的SiO2或爐渣中的（SiO2）在風(fēng)口帶高溫區(qū)還原生成SiO蒸汽，第二步是SiO氣并隨高溫煤氣上升，被由軟熔帶向下滴落的鐵液吸收，并被［C］還原。

通過(guò)以上高爐內(nèi)的硅的還原機(jī)理，鐵水中硅的含量主要受爐料中帶入的SiO2以及風(fēng)口高溫區(qū)生成的SiO(g)氣體反應(yīng)的影響。根據(jù)Si在高爐內(nèi)的行為，冶煉低硅生鐵的必要條件是：（1）控制Si源，從精料上下功夫，努力降低焦炭灰分和含鐵料中的SiO2量；（2）選擇合適的的爐渣堿度以及降低渣中SiO2的活度；（3）選用有利于高溫區(qū)下移的技術(shù)措施和操作制度使?fàn)t缸有穩(wěn)定的充足熱量，使鐵水的物理熱穩(wěn)定在較高的水平；(4)精心操作，包括原燃料成分穩(wěn)定，波動(dòng)小，包括槽下稱量準(zhǔn)確等；(5)提高CO分壓有利于高爐冶煉低硅生鐵。

實(shí)際生產(chǎn)中的操作對(duì)策

（1）影響硅還原的最關(guān)鍵因素是溫度，在高爐操作中可以提高煤比，降低風(fēng)口區(qū)的理論燃燒溫度；適當(dāng)提高爐頂壓力和富氧率來(lái)提高CO的分壓，從而也有利于提高煤氣利用率，這是冶煉低硅生鐵的關(guān)鍵。

（2）穩(wěn)定爐況，保持合適的煤氣流分布，控制并穩(wěn)定合適的燃料比和合理的鼓風(fēng)動(dòng)能。

（3）適度強(qiáng)化冶煉有利于高爐冶煉低硅生鐵，使高爐的軟熔帶下移，減少SiO氣體的反應(yīng)時(shí)間。

（4）控制好渣鐵反應(yīng)，及時(shí)排盡渣鐵，避免爐內(nèi)受憋，減少爐渣中的SiO2還原進(jìn)入鐵水。

（5）提高燒結(jié)礦堿度，提高燒結(jié)礦的冶金性能。

低硅冶煉采取的措施

穩(wěn)定爐況，調(diào)整合適的煤氣流分布

高爐的一切經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的取得必須是以爐況的穩(wěn)定為基礎(chǔ)，爐況的不平穩(wěn)勢(shì)必給爐內(nèi)的各項(xiàng)制度造成波動(dòng)，產(chǎn)量、焦比會(huì)受到很大的影響，低硅冶煉更無(wú)從談起，因此維持合適的上下部制度，調(diào)整合適的煤氣流分布是重中之重。

（1）選擇合適的上下部制度，優(yōu)化爐頂布料矩陣。

（2）調(diào)整鼓風(fēng)動(dòng)能并穩(wěn)定風(fēng)量，密切關(guān)注爐身冷卻壁熱負(fù)荷。

改善并穩(wěn)定原燃料質(zhì)量，做好槽下原料管理工作

提高原燃料質(zhì)量、穩(wěn)定原燃料成份是實(shí)現(xiàn)低硅冶煉的基礎(chǔ)。采用合理穩(wěn)定的爐料結(jié)構(gòu)，使用高堿度燒結(jié)礦并穩(wěn)定其堿度、品位，減少渣量，提高其冶金性能。

梅鋼燒結(jié)指標(biāo)離低硅冶煉所需求的指標(biāo)還待進(jìn)一步提高，粒度還偏小，針對(duì)現(xiàn)有的原燃料條件必須做好槽下原燃料管理工作。為了最大程度減少其粒度波動(dòng)，力求做到薄料層、多料嘴下料，同時(shí)對(duì)槽上料位低于3m的料倉(cāng)必須停用，聯(lián)系原料進(jìn)料再用。每天早班工長(zhǎng)必須到槽下巡檢現(xiàn)場(chǎng)檢查原料情況，遇有篩網(wǎng)損壞積極聯(lián)系更換。避免粒度小的燒結(jié)進(jìn)入爐內(nèi)引起風(fēng)壓波動(dòng)。

適度強(qiáng)化冶煉，提高煤比

適度強(qiáng)化冶煉有利于高爐低硅冶煉。實(shí)際生產(chǎn)中高爐內(nèi)Si的還原反應(yīng)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到平衡，強(qiáng)化冶煉可以減少通過(guò)還原反應(yīng)進(jìn)入生鐵的Si。強(qiáng)化冶煉后能使軟熔帶下移，縮短SiO氣體在滴落帶與液態(tài)渣鐵的接觸反應(yīng)時(shí)間，減少Si的還原?？梢酝ㄟ^(guò)提高富氧率，維持一定的爐頂壓力，提高利用系數(shù)，促進(jìn)煤氣利用率的提高，從而降低燃料比，減少爐腹煤氣體積，減少阻損，降低壓差，為提高煤比創(chuàng)造條件。煤比的提高能有效地降低焦比，煤粉的灰分較焦炭的灰分要小，現(xiàn)梅鋼噴吹煤粉平均灰分為9.49%，提高煤比都能有效地減少SiO2的入爐，同時(shí)用高風(fēng)溫配合高煤比維持合適的理論燃燒溫度，既保證爐缸有充足的熱量，保證鐵水溫度在1500℃左右，又能使理論燃燒溫度降低到2110℃左右，有效地抑制Si的還原。

優(yōu)化爐渣性能，適當(dāng)提高爐渣堿度

渣的堿度在一定程度上決定了其熔化溫度、粘度及粘度隨溫度變化的特征，以及脫S能力及各組分的活度。由CaO-SiO2-Al2O3系的相圖可知，(SiO2)的活度系數(shù)γ（SiO2）基本上隨著爐渣堿度的提高而降低，因此適當(dāng)提高爐渣堿度，可降低渣中SiO2的活度，抑制SiO2的還原，但是隨著CaO含量的增加，爐渣熔化溫度和粘度升高，流動(dòng)性變差，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致渣量的增加，對(duì)低硅冶煉不利，因此堿度必須控制在合適的范圍。提高二元堿度容易導(dǎo)致爐況不順，可采用增加渣中MgO，提高三元堿度的辦法，實(shí)現(xiàn)低硅冶煉。渣中MgO％增加，可降低SiO的氣化速度，從而有效地降低[Si]；渣中MgO的提高既改善了爐渣的流動(dòng)性，又提高爐渣熔點(diǎn)及脫硫能力。同時(shí)，當(dāng)爐渣中(MgO)含量提高時(shí)，[Si]再氧化率增大，這是由于隨著(MgO)的提高，SiO2的活度降低，且爐渣粘度降低，改善了反應(yīng)擴(kuò)散的動(dòng)力學(xué)條件。(MgO)既能抑制[Si]又能促進(jìn)[Si]的氧化。在實(shí)際生產(chǎn)中關(guān)注爐渣Al2O3的含量，防止其過(guò)高，爐渣粘度較高，影響渣的流動(dòng)性，對(duì)低硅冶煉不利。根據(jù)梅鋼現(xiàn)在的原燃料條件，爐渣Al2O3控制在15%左右，堿度在1.2，(MgO)8.7%,爐渣流動(dòng)性好，爐缸活躍，能夠生產(chǎn)低硅低硫生鐵。

抓好渣鐵，力爭(zhēng)放凈渣鐵

隨著產(chǎn)量的提高，爐前出凈渣鐵顯得尤為重要，盡量避免因渣鐵放不凈導(dǎo)致爐內(nèi)受憋，放凈渣鐵能夠穩(wěn)定風(fēng)量、風(fēng)壓，保證爐內(nèi)煤氣流分布的穩(wěn)定，爐前出鐵在1h不來(lái)渣或渣鐵放出率低于生成率一定時(shí)間，必須開兩個(gè)鐵口重疊出鐵。渣鐵放不凈，爐內(nèi)受憋，勢(shì)必導(dǎo)致爐渣中的SiO2重新被還原進(jìn)入鐵水，從而導(dǎo)致爐溫跳起，又使軟熔帶高度改變，進(jìn)而影響煤氣流的變化，導(dǎo)致爐況不平穩(wěn)。所以對(duì)大高爐而言，爐前渣鐵處理得不好，導(dǎo)致爐溫上行過(guò)高，甚至?xí)a(chǎn)生熱懸料。當(dāng)然輪流出鐵也顯得相當(dāng)重要，大高爐單邊出鐵時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致爐缸渣鐵排出的不均，會(huì)影響到上部的下料不均，從而引起探尺偏料程度的加劇，長(zhǎng)時(shí)間發(fā)展下去會(huì)導(dǎo)致局部管道氣流威脅爐況穩(wěn)定。一般而言，一爐鐵放鐵后期［Si］會(huì)有所下行，也是對(duì)放凈渣鐵，減少渣中SiO2同鐵水中石墨碳反應(yīng)的機(jī)率的有力佐證。

(1)爐況平穩(wěn)，原燃料成份穩(wěn)定，出鐵連續(xù)均勻，操作精細(xì)，是低硅冶煉的不可或缺的條件。隨著外圍設(shè)備等一系列管理工作的完善，［Si］還能進(jìn)一步降低，必能為降本增效做出更大的貢獻(xiàn)。

(2)穩(wěn)定現(xiàn)在的恒風(fēng)溫操作，無(wú)需用上限風(fēng)溫1250℃，可適當(dāng)留有余地，同時(shí)關(guān)注空氣濕度的變化，酌情控制燃料比。

(3)繼續(xù)完善上部制度，調(diào)整合適的煤氣流分布，提高煤氣利用率，降低壓差水平，為大煤比創(chuàng)造條件，更有效地降硅。