华吉涛

（广西柳钢中金不锈钢有限公司  广西  玉林  537624）

摘  要  合理的炉料结构是高炉实现优质、高产、低耗的重要因素，面对目前国内外铁矿石资源日益紧缺、高炉炉料品质有所下降趋势；加之铁矿产品价格频繁波动，造成炼铁精料方针的基础也日趋下降。本文就今后高炉炉料结构的发展及方向进行探讨，以供大家参考。

关健词  高炉 炉料结构 成本 探讨

1  引言

2020年世界38个国家和地区高炉生铁产量为12.99亿吨，其中我国高炉生铁产量实现8.88亿吨，同比增长4.26%。众所周知，我国作为铁矿石资源紧缺国，矿石主要依赖于进口，2020年我国外购铁矿总量高达12.66亿吨，同年铁矿石价格一度走高，钢铁企业生产利润空间进一步被压缩。在钢铁联合企业，铁前成本占比59%—66%，国内大中型钢铁企业可达77.85%。

高炉冶炼以精料为基础，提出“高、熟、匀、净、小、稳、高温性能好”的要求。过高的精料，高炉冶炼有时并不经济，炼铁虽可取得良好的技术经济指标，企业却没有得到良好的经济效益，最大的原因是成本过高。因此，合理的炉料结构须满足三个方面：

（1）满足高炉生产长期稳定顺行既适宜的冶炼条件；

（2）满足低成本既良好的经济效益；

（3）满足适应原料市场多变的供应。

高炉炉料结构并不是固定不变的，伴随着矿石资源的变化市场经济的变化、炼铁理念和技术的变化而改变高炉在追求精料的同时，炼铁人不停地在探索、在进步，实现了我国炼铁事业的质的飞跃。

2  目前国内典型的高炉炉料

我国钢铁企业众多，由于各钢铁企业受地理位置、工艺配置、工艺技术的影响，各企业具体原料条件也不尽相同，也就出现了不同的炉料结构：

（1）以单一自熔烧结矿为原料，利用高硅铁矿（硅石）及石灰石调节碱度，因受自熔性烧结矿质量影响，目前基本上是某些小高炉使用，比如国内炼镍铁高炉，这种炉料结构目前很少使用。

（2）以高碱度烧结矿为主配加酸性球团矿或块矿，目前国内大多数钢铁企业采用的典型的炉料结构。

（3）高碱度烧结矿配加酸性烧结矿和酸性球团矿或和块矿，采用两种高、低碱度烧结矿相配合的炉料结构相对对单用自熔性烧结矿进行高炉冶炼的技术经济指标较好。

3  影响高炉炉料结构的因素

3.1 成本的影响

2020年受新冠肺炎疫情等多方面不利因素的影响，全球经济出现严重低迷。我国在党中央的正确领导下，全国人民众志成城，打赢疫情防控狙击战，成为全球唯一实体经济正增长的国家。扩大内需，钢材需求量的旺盛刺激矿石价格的上升；同时我国矿石主要进口而矿石的定价权被国外三大跨国公司垄断、引发铁矿石市场发生巨大变化， 2020年价格波动较为突出，外矿进口每吨82.7美元涨幅至177.9美元（图1），涨幅115.15%，受其影响，国内生产成本权重比例发生较大变化，以某钢铁公司1350m3高炉为例，炉料结构以高碱度烧结矿为主配加酸性球团矿或块矿，构成生铁成本占比权重发生明显变化（表1）。

由上表可知，炉料结构所占成本增加18.91%，极大压缩动力、工资福利及制造费用的比例，迫使企业在强烈的市场竞争下，精料方针上大打只扣，偏离正常炉料结构，更甚至会造成炉况顺行及炉役埋下严重隐患。

3.2 烧结矿质量的影响

随着矿产资源的大规模开采，未来进口铁矿石品质劣化是不可避免的趋势，近年来已经反馈出现品质下降趋势，矿石品位下降，脉石成分含量大幅升高，在企业生产过程中造成烧结矿成品率下降，转鼓强度也有明显下降。企业在面对资源变化，如何保证烧结矿质量保持高炉合理的炉料结构，科技工作者也做了大量的工作。

铁矿石价格升高，品质下降，钢铁企业迫于成本压力及在利润刺激下很多企业为降低铁前成本，大量使用低品位矿，高Al2O3、SiO2、有害杂质含量高的低价矿，从而形成了烧结矿质量大幅度下降。根据有关数据统计（表2），近年来烧结矿平均品位下降1.8%[1]，经计算，按照高炉入炉品位降低1.8%，吨铁成本升高54元，按照2020年全国8.88亿吨铁产量计算，单矿石品位损失近479.52亿元[2]。

3.3 焦炭质量的影响：

焦炭在高炉精料技术中占据极其重要的位置，对于高炉炼铁技术的进步影响在30%以上，因此焦炭在高炉冶炼过程中的作用无可替代。我国虽是煤炭资源富裕国家，但是用于炼焦煤资源比较困乏。据统计，我国煤炭资源保有存储量为10070亿吨，其中可开采储量为1891亿吨，但炼焦煤储量占全国煤炭储量的25.28%，其中主焦煤（焦煤和肥煤）储量又在炼焦煤储量的40%以下。随着焦炭供需结构的变化，焦炭质量恶化也是一个不可避免的趋势[3]；我国焦化受原料及成本的影响，相对于国外先进国家比较（表3），灰分高出2-3%，焦炭含硫量也逐渐提高，品质在逐渐恶化（表4）。更为突出的是我国焦化供应体制，不能稳定连续供应，直接影响到高炉顺行。实践证明，灰分每升高1%，焦比上升1-2%，产量降低2-3%；焦炭中硫每升高0.1%，焦比上升2-3%，产量降低3-5%[4]。

4  炉料结构探讨

4.1 烧结矿

近10年来，烧结矿碱度一直稳定在1.8-2.0倍之间（图6），此区间的烧结矿相对于自熔性烧结矿具有强度好、还原性好、低温还原粉化率低、软化区间窄等特点，我国在生产高碱度烧结矿中积累了丰富的经验[5]，可以讲，在未来十年内烧结矿主流碱度稳定在1.9倍左右；随着烧结矿品位的下降，为提高入炉品位，部分企业增加酸性球团矿配比，根据高炉碱度平衡，烧结矿碱度有可能提升到1.95倍。

单一自熔性烧结矿仍有部分有色金属冶炼过程中进行使用，烧结矿碱度在1.2-1.3倍，为确保合金生铁中某一有价金属的含量，采用模式比较多，国内比较普遍的是低镍生铁的冶炼，由于烧结矿质量的限制，目前国内主要集中在580m3以下高炉使用。

采用低碱度烧结矿部分代替酸性球团，采用高碱度烧结矿配加低碱度烧结矿（R2=0.75±0.1）的模式，受生产工艺频繁切换及酸性烧结矿强度与冶金性能的制约，目前在国内部分1080m3以下高炉还有使用，使用比例一般不大于18%。

4.2 球团矿

我国球团产业发展比较迅速，2020年重点统计钢铁企业的球团矿产量是4.56亿吨，球团生产工艺设备大型化逐步推行，链篦机——回转窑、带式焙烧机逐步替代高耗能的竖炉工艺 。近年来，球团矿的品位比较稳定，一直稳定在62.5%左右，这主要得益于铁精粉选择和加工工艺，对于品质较好的精粉用于球团生产，品质较差的用于烧结生产。

在未来十年内，球团品位不会发生太大变化，发展方向应趋向褐铁矿球团和熔剂性球团。球团用料采取部分劣质矿，通过研磨、磁选等方式，获得品位较高、可用于球团加工的褐铁矿精粉，通过调整造球、焙烧工艺获得生产指标较好的球团矿，根据生产数据统计整体生产成本较优质磁铁矿精粉降低150-220元/吨，选矿后的尾粉用于烧结混匀配料。熔剂性球团，实现烧结矿中MgO的转嫁，在保证球团矿质量的同时，降低烧结矿MgO含量，降低生白云石粉熔剂的使用量，在保证烧结矿碱度不变的情况下，生石灰配比适当上提，对强化烧结和改善烧结矿质量有很大好处；通过生产数据分析，当球团MgO含量由0.2%提高到2.0%时，球团生产成本可降低35.21元/吨。

4.3 高炉块矿

高炉使用块矿属于天然富矿，随着资源的减少，势必会呈现品位下降、冶金性能下降等影响；块矿的优势在于低成本、高品位，随着资源的进一步紧缺，在今后一段时间内，高炉炉料使用块矿比例将逐步降低，根据市场变化，调节球团矿使用比例。

4.4 产业政策

 随着国家推进碳中和、碳达峰工作的开展，作为CO2排放量较大的炼铁生产，广大炼铁工作者在推进节能减排的同时，也在积极的寻求适合冶炼的新能源，宝钢已经开始着手于氢能炼铁，技术的成功研发，无疑对将来的炉料结构有重大影响。

5  结论

1）在很长一段时间内，国内炉料结构将以（表5）结构一形式存在，在受市场及资源影响下，逐步向结构四进行过渡，在过渡时期也会出现部分企业采用结构二的炉料结构方式。

2）各企业受地理位置、生产工艺、设备、资源等因素影响，会出现不同的炉料结构来适应各自生产模式。建议各企业根据市场变化，建立高炉配矿模型，建立铁矿石经济价值评定体系，将市场信息融入到配矿中心，利用技术手段为高炉炉料结构把关。

3）高炉炉料结构是技术、资源、经济的综合体现，炉料结构没有唯一的模式，各企业一定从（在）实际出发，结合市场来制定适合本企业的炉料结构。

6  参考文献

[1] 冶金交流中心.2020年全国烧结生产指标.

[2] 冶金交流中心.2020年全国高炉生产指标.

[3] 王筱留，项钟庸.炼铁工艺设计理论与实践[M].北京：冶金工业出版社.2009 .

[4] 那树人.炼铁计算辨析[M].北京：冶金工业出版社.2010 .

[5] 薛俊虎.烧结生产技能知识问答[M].北京：冶金工业出版社.2003 .