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摘要：2013年下半年以来，首钢京唐1#高炉灰比异常升高，最高达到月均25.07kg/t，每天卸灰量达到300吨以上，比以前每天多卸除尘灰约130吨，经常发生除尘灰无法卸空的现象，影响高炉的正常生产。从原燃料粒度变化、煤气分布、除尘灰成分变化等多方面进行了分析，最终确定是由于矿石布料制度的调整，导致边缘煤气的逐步开放，进而导致了灰比的升高。
关键字：高炉 灰比 烧结矿 焦炭 煤气分布 装料制度
1. 前言
首钢京唐钢铁公司拥有两座5500m3大型高炉，煤气除尘系统分为两级，一次除尘为旋风式除尘器，二次除尘采用全干法除尘器。其中全干法除尘器为国内首次在5000m3大型高炉上应用，除尘后煤气中含尘量低于5mg/m3，且具有提高气热值、节约水电消耗、环境保护等综合社会经济效益。
自2009年5月份投产以来，1号高炉正常生产时每日卸灰量一般为：旋风除尘灰130吨，干法除尘灰40吨，合计170吨，灰比约13-14kg/t左右。但进入2013年下半年以来，1#高炉卸灰量明显增加，灰比明显升高，其中2013年7-12月份灰比达到20.86kg/t（如图1所示），高于同期2#高炉灰比（15.86kg/t），也高于国内同类大型高炉平均水平（如图2所示）。
图1. 2013-2014年京唐高炉灰比变化情况
图2. 2013年全国大高炉（≥4000m3）灰比情况
京唐1号高炉灰比的持续升高，造成高炉卸灰量持续增加，由于运输能力有限，多次发生除尘灰不能卸空的现象，给高炉正常生产造成极大威胁。针对灰比持续过高，京唐1号高炉从原燃料、煤气分布、炉腹煤气量、除尘灰成分等多方面因素进行了分析。
1. 原燃料对灰比的影响
2.1除尘灰成分分析
首先委托首钢技术研究院对京唐1号高炉除尘灰的成分进行了化验，如表1所示：
表1. 1号高炉除尘灰成分分析
成分
焦炭
焦变残炭
焦变灰渣
原煤
热变煤
煤变残炭
比例 %
38.11
0.49
5.1
1.46
1.7
0
成分
原矿
球团
烧结
铁
半透明
灰渣
比例 %
3.4
13.11
15.78
15.05
1.7
3.64
旋风灰主要由含铁颗粒、焦炭颗粒和煤粉颗粒组成。含铁颗粒主要有球团矿颗粒、烧结矿颗粒、块矿颗粒和金属颗粒（还原矿物裂化），焦炭颗粒按照其被利用的情况可分为焦炭颗粒（其微观结构保持了焦炭原有的微观结构）和焦变残炭颗粒（部分保持了焦炭的微观结构，但其表面有明显的烧损痕迹），煤粉颗粒按照其利用情况可分为原煤颗粒、热变原煤（挥发分被分解）、煤变残炭（煤粉颗粒在燃烧带与氧气发生剧烈的氧化反应）和灰渣（煤粉中的灰分）。
从京唐1号高炉旋风灰微观结构组成来看，原煤和热变煤占比很小，说明灰中炭物质主要来源是焦炭；另外矿物在低温区还原后会产生粉末，球团矿低温还原粉化指数RDI+6.3在95-99之间，烧结矿RDI+6.3在60-70之间，因此认为金属颗粒主要来源于烧结矿。因此，重点对烧结矿质量和焦炭质量进行分析与研究。
2.2烧结矿质量对灰比的影响
首钢京唐公司有两台烧结机，分机上料，其中一烧对1#高炉，二烧对2#高炉，采用相同配料工艺与原料成分。入炉烧结矿粉末增多，或者低温还原粉化指数变差都有可能造成炉尘吹出量的增多。2013年9月初组织相关人员在高炉料仓进行了烧结矿的取样工作，送化验室进行化验，并对化验数据进行了分析对比。
表2. 烧结矿粒度分析对比
平均粒度 mm
>40mm
40-25mm
25-16mm
16-10mm
10-5mm
<5mm
1烧
16.74
3.43
11.59
25.06
31.06
27.24
1.63
2烧
15.38
2.4
10.02
21.41
30.3
34.01
1.85
从表2 可以看出，一烧平均粒度16.74mm，二烧平均粒度15.38mm，一烧粒度比二烧粒度要大。小粒度烧结矿（10-5mm）所占比例也是一烧小于二烧，与1高炉灰比偏高正好相反，说明烧结矿的粒度分布不是造成1高炉灰比升高的原因。
此外，低温还原粉化指数（RDI）也是衡量烧结矿冶金性能的重要指标之一。如果RDI指数变差，会导致烧结矿在低温区（500℃）大量粉化，生成的粉末会随上升的煤气从炉顶吹出，造成除尘灰增多。低温还原粉化指数的化验结果如表3所示，从表中可以看出，一烧的RDI指数要好于二烧，说明烧结矿的RDI差别不是引起1炉灰比升高的因素。
表3. 烧结矿低温还原粉化指数对比
RDI＋6.3(%)
RDI＋3.15(%)
RDI-0.5(%)
1烧
52.5
72.8
9.3
2烧
44.5
68.1
8.0
