高炉炉料结构的选择
王维兴 中钢金属学会
1. 炼铁炉料结构要满足高炉炼铁的需求
高炉炼铁操作的方针：高效、优质、低耗、长寿、环保。 高效是要高产、低成本、设备作业率高、劳动生产率高； 优质是产品合格率高，能满足客户需求，能按计划组织生产； 低耗是原燃料消耗低（低燃料比、低矿、溶剂消耗低）、低电耗、各能源介质消耗低、备品备件消耗低等； 长寿是高炉寿命大于15年，热风炉寿命大于25年；
环保是能满足国家对钢铁工业（包括各工序）的各项环保要求。 2. 为什么铁矿石要造块
我国铁矿石含铁品位低（2018年重点企业品位26.32%）、杂（品种多：褐铁矿、镜铁矿、菱铁矿、钒钛磁铁矿、含稀土铁矿等）、难选（要细磨、精选）。2018年我国铁矿石经过选矿后的铁精粉品位在62.63%，尾矿品位含铁10.66%，使我国铁矿石成本高，与国外竞争力差。
高炉炼铁需要高品位矿石，铁矿石直接加入高炉，炼铁效率低、燃料比高；通过造块（烧结或球团）铁矿石的比表面积最大，接触煤气多，实现间接还原多，促燃料比降低。所以，高炉炼铁是以精料为基础。
《钢铁产业发展政策》规定：“企业应积极采用精料入炉、富氧喷吹、大型高炉……先进工艺技术和装备。”精料是基础。
提高入炉铁矿石含铁品位和熟料率是精料的主要内容，精料是改善高炉操作指标的重要保证。近年来，随着国外矿使用的增多，以及国内选矿技术的提高，入炉矿石含铁品位不断提高。但是高品位的优质含铁原料越来越少，提高品位不仅增加成本，而且难度越来越大， 2013年入炉含铁原料品位见表3。结合资源状况和高炉生产的实际情况，炼铁规范修编适当调整了入炉品位的要求。
表3 2013年度1000m3以上高炉入炉品位
炉容级别(m) TFe 34000 58.79％ 3000 58.00% 2000 57.45% 1000* 56.15% 注：*表示已扣除使用的特殊矿石。 如果个别国内铁矿石选矿后仍达不到规定品位，应经过专题论证，企业的经济效益合适，方可降低入炉品位。 3优化炼铁炉料结构的原则：
世界各国、各企业没有一个标准的炼铁炉料结构；都要根据各企业的具体情况（资源条件，矿石质量、铁矿石价格、市场供应、造块成本、炼铁成本、环保要求、生产技术等）制定适宜的炉料结构；同时还要根据外界情况的变化，进行及时调整。 如欧美国家，本国铁矿石粒度细，价格低，适宜生产球团矿；
瑞典1300m3高炉炼铁入炉铁品位67%，100%球团矿冶炼，吨铁矿耗1300kg，渣铁比低于160kg，燃料比450kg。炼铁成本比我国低50元/吨左右。
一些钢铁企业无无球团设备，进口生产球团矿的精矿粉贵，他们的炉料结构中球团比就低，如宝钢、梅山等企业；
包钢、鞍钢、太钢、杭钢、济钢等企业有自产球团矿，他们的炉料结构中球团矿比例就高。
表1 北美部分高炉指标：
企业 容积 系数 自熔球团比 加拿大伊利湖厂 钢铁公司阿什兰厂 2418 1956 2.4 2.3 0 1286 1450 186 0 0 0 废钢62 安米怕恩斯港厂C 2461 2.6 2.8 2.2 2.5 12 475 1273 0 1168 1059 32 1352 380 0 230 0 0 1 43 废钢44 美国钢铁公司加里厂6 美国钢铁公司蒙瓦利厂1 1620 2.3 1150 280 0 1506 2.1 1244 184 0 废钢118 0 116 378 13 0 68 192 141 329 47 119 47 216 17 100 5 123 336 390 309 384 34 25 31 37 0 0 0 4 100 101 85 74 284 253 458 234 119 59 376 341 33 90 0 71 100 37 314 212 酸性球团 烧结矿 块矿 含铁废料 焦比 小焦比 煤比 喷天富氧量然气 m3/min 安米印第安娜港厂4 1918 安米印第安娜港厂7 4163 费尔菲尔德厂 2313 评论：美国高炉炉料用球团矿比例高（个别用高碱度烧结矿），系数均在2.1以上，使用废钢，喷吹天然气，焦比普遍低于400kg/t,值得我们学习。
日本和韩国需要进口矿石，要优先考虑价格；多年来，日本高炉球团比低，详见表2；但他们燃料比低，高炉利用系数不高。
表2 日本高炉指标
指标 矿石比 其中：烧结比 球团比 铁矿石比 熟料比 利用系数 焦比 煤比 燃料比 单位 Kg/t Kg/t Kg/t Kg/t % Kg/t Kg/t Kg/t 2008 2009 2010 2011 2012 2013 1606 1616 1615 1612 1615 1618 1152 1194 1180 1188 1172 1152 135 319 80.1 370 125 495 105 317 80.4 1.73 397 107 504 121 314 80.6 1.95 317 134 505 119 305 81.1 1.90 353 151 504 126 317 80.4 1.90 342 163 505 134 332 78.5 1.94 343 169 512 t/m3d 2.01