高Al2O3炉渣对高炉生产的影响

    1 引 言
　　随着我国钢铁产业的迅速发展，对炼铁原料的需求日益扩大，进口矿粉已占相当数量。目前国内进口的矿粉主要是澳矿与印矿，这两种矿粉中Al₂O₃含量普遍偏高。山东泰山钢铁集团（简称泰钢）高炉炉渣中Al₂O₃含量平均在18.2%左右，最高时可达到22%。炉渣Al₂O₃含量高时炉渣的流动性和稳定性都将变差，易引起炉墙粘结与炉缸堆积，破坏高炉冶炼的正常进程，给高炉操作带来一系列的问题。如不制定科学的操作方针与方法，将引起炉况不顺，影响产量与质量。因此，Al2O3含量高的炉渣严重制约了高炉的正常生产。
    2 Al₂O₃含量对炉渣性能的影响
　　Al₂O₃属于中性，但在高炉冶炼中可认为是酸性物质，其熔点是2050℃，在高炉冶炼中与SiO₂混合后仍产生高熔点（1545℃）的物质，使渣铁流动性差，分离困难。当加入碱性物质如CaO或MgO后，尽管CaO的熔点是2570℃，MgO熔点是2800℃，但与SiO₂和 Al₂O₃结合后生成低熔点（低于1400℃）的物质，在高炉内熔化，形成流动性良好的炉渣，使渣铁分离，保证高炉正常生产。
    2.1 Al₂O₃小于15%时能够改善炉渣的稳定性
　　当Al₂O₃含量在5%～20%、MgO含量小于20%时，在CaO/SiO₂约为1.0的区域里熔化温度较低；当Al₂O₃含量低时，随着碱度的增加，炉渣熔化温度增加较快；当Al₂O₃含量大于10%后，随碱度增加，熔化温度增高减缓，熔化温度区域扩大，炉渣粘度随碱度变化也减缓，炉渣稳定性增加。可以认为Al₂O₃的存在削弱了CaO/SiO₂变化的影响。
    2.2 高Al₂O₃炉渣对高炉冶炼的不利影响
　　Al₂O₃小于15%时能够改善炉渣的稳定性，有利于高炉操作，但炉渣中Al₂O₃含量一般在15%～18%，原因是高Al₂O₃炉渣难以熔化，并且粘度增大，流动性变差，会产生以下负面影响：
　　（1）高Al₂O₃炉渣的初渣堵塞炉料间的空隙，使料柱透气性变差，增加煤气通过时的阻力。同时，该炉渣在高炉内易在炉腹部位的炉墙结成炉瘤，引起炉料下降不顺，形成崩料、悬料，破坏冶炼进程。[next]
　　（2）由于高Al₂O₃炉渣过于粘稠，其终渣流动性差，不利于脱硫反应的扩散作用，脱硫效果变差。一般当Al₂O₃大于18%时，炉渣的脱硫能力大大降低。
　　（3）高Al₂O₃炉渣终渣流动性差，容易堵塞炉缸，不宜从炉缸中流出，使炉缸壁结厚，缩小炉缸的体积，造成高炉操作上的困难。严重时还会引起风口和渣口的大量烧坏。
　　（4）高炉炉渣中Al₂O₃含量在10%～15%时，有利于提高炉渣的稳定性，但当Al₂O₃含量继续升高时，炉渣的稳定性变差。炉温不足，其流动性急剧变差，不仅顺行不好，有时放渣出铁也会困难。因此当炉温不足时，极易引起炉缸炉温不足的渣铁堆积。
    3 对 策
　　高炉炉渣中Al₂O₃含量高时，其流动性和稳定性变差，将严重制约高炉的正常冶炼，影响高炉顺行和产量的提高。但目前高炉炼铁原料供应紧张，短时间内无法得到根本的改善。因此，只有改善高炉操作，分析原燃料的各项性能对高炉的影响，综合探讨各种冶炼制度的适应性，制定合理科学的操作方针，使炉况稳定顺行，才能取得最佳的冶炼指标。
    3.1 适当降低炉渣碱度，提高炉温水平
　　高炉炉渣中Al₂O₃含量在15%～18%时，炉渣的熔化温度明显上升，粘度增大，流动性变差，此时，若盲目降低炉温水平，追求低硅冶炼，极易造成炉缸堆积。当炉渣二元碱度CaO/SiO₂约为1.0时，炉渣的流动性是最好的。炉渣的碱度降低不利于脱硫，为此应适当将炉温提高，使炉渣具有充足的物理热，满足炉渣的脱硫能力。这是高Al₂O₃炉渣冶炼实现高炉稳定顺行重要的手段。韶关钢铁集团公司根据其炉渣中Al₂O₃含量高的情况，实行中硅中硫操作，适当降低炉渣碱度至0.95～1.03，保证了炉渣具有良好的物理和化学性能，同时适当控制生铁中含硅在0.45%～0.65%，以保证炉渣物理热和脱硫能力，取得了较为理想的冶炼指标。
    3.2 适当提高鼓风动能，改善炉缸的工作状态
　　下部调剂应保证合理的鼓风动能，使炉缸充分活跃，消除死区，减小高Al₂O₃炉渣因流动性变差引起炉缸堆积的可能性。泰钢450m3高炉因渣中Al₂O₃含量高炉况不稳，将￠110mm风口小套全部更换为￠105mm风口小套后，炉况逐步转顺，高炉利用系数由2.9t/m³.d提高到3.5t/m³.d。此外，应努力提高风温水平，泰钢450m³高炉月平均风温水平目前已达到1000℃。高风温能使炉缸热量充沛，因此在操作中应保证高风温利用水平。[next]
    3.3 提高入炉品位，降低渣量
　　渣量的高低直接影响高炉软熔带的透气和透液性。渣量低时高炉的透气性得到改善，即使高炉的炉渣粘度较高，对料柱透气和透液性的影响也较小。
    3.4 适当提高渣中MgO的含量
　　MgO高时会降低炉渣的粘度，改善炉渣的流动性，同时能提高炉渣的脱硫能力。当高炉炉渣中Al₂O₃含量高时，MgO的作用显得格外重要。一般渣中Al₂O₃含量大于15%时，将MgO的含量提至11%左右，炉渣的物理和化学性能会得到改善。
    3.5 提高入炉焦炭的强度和高温冶金性能
　　焦炭是高炉内最重要的透气和透液物。随着冶炼强度的日益增强，高炉内软熔带焦层的作用越来越明显，是保持高炉内部透气性的关键。同时，在高炉的炉腹下部，焦炭粉化是造成高炉炉内下部透气性和透液性恶化的根源。因此，必须提高焦炭的强度和高温冶金性能。
　　焦炭在块状带以后要经历碳的熔损反应及越来越高的热作用，焦炭的表面结构遭到破坏，M40与M10等指标已失去作用，入炉焦炭在高炉下部具有好的反应强度（CSR）与低的反应性(CRI)是关键。入炉焦炭质量的改善在一定程度上减缓了炉渣中Al₂O₃含量高对高炉下部透气性的负面影响。
    3.6 加强入炉原燃料管理，减少入炉粉末量
　　制定合理的筛分制度，严格落实，保证烧结矿、焦炭、球团、生矿的筛分质量。一是严格入炉料的槽位管理，严格控制小于5mm的低槽位现象；二是严格控制筛分速度；三是严格落实清筛网制度。
    4 结 论
　　高炉炉渣中Al₂O₃含量高时，炉渣的流动性与稳定性都降低，脱硫能力下降，使高炉的透气性变差，易引起炉况不顺，且极易引起炉墙结厚与炉缸堆积等炉况失常现象。针对这种在短时间内无法根本改善原料的现状，只有制定科学、合理的操作制度，才能减小高Al₂O₃炉渣对高炉冶炼带来的不利影响，使高炉稳定顺行，取得优良的冶炼指标。