铸造知识汇总：烧结生产工艺及参数对生产顺行的影响.docx终版

生产工艺及参数对生产顺行的影响

张   国   铧

摘要：为了保证烧结矿质量及高炉稳定顺行，必须确保生产工艺的合理性及合适的工艺控制参数。黑色金属和有色金属的工艺参数差别很大，生产工艺不可复制，唯有生产顺行方可降低综合成本，各方压力才能缓解。

关键词：各型烧结矿、烧结矿转鼓指数、烧结矿MgO、烧结矿Al2O3、180㎡烧结机、炉渣流动性、炉顶温度、高炉负荷、焦炭转鼓、吨铁燃料比、易出管道和崩滑料、综合成本。

  欲治兵者必先选将，这是国家高层管理人员的一个共识，这句话同样也适用于现代的企业生产管理。欲想治理好一个企业，使企业迅速扭亏为盈，选择一个合适的负责人很重要。无论是理论、实际经验还是全面的生产管理都要精通，不然会起到很大的反作用。类似的事情笔者亲身经历过，笔者朋友所在单位也发生过，而且还不止一次。

   炼铁厂的生产管理历来都不是单一的局部管理，而是一个从选矿、配矿、烧结（球团）、高炉、铁水运输以及公辅系统等等的全盘系统化管理。无论哪个系统哪个环节均缺一不可，甚至是牵一发而动全身，无论是工艺参数还是设备运行，都是紧密相连、环环相扣，上道工序出现问题在下道工序甚至末端工序均能体现出来。对于综合生产成本来讲涉及到两个选择：一是“抛砖引玉”，以前道工序微小的投入来换取后道工序乃至全局的较大收获；一是“因小失大”捡芝麻丢西瓜，过于苛求每个环节的生产成本，其结果是在前道工序降低了微小的成本投入，却导致本工段甚至全局的生产成本因此而上升，最终导致全盘生产功亏一篑。对于这一块笔者2019年10月03日在钢铁冶金网站“中国烧结技术文集”发表的“烧结干好!高炉干倒！”那片文章里边就曾提到过这个观点。只不过那篇文章只是针对工艺、管理以及相关人员的选择任用上提出了笔者自己的看法和分析，并没有从全局的角度对工艺、设备以及公辅系统的重要性进行分析和讲解。

    接下来将以我朋友所在的企业单位为例进行讲解、分析，在使用高Al2O3或者超高Al2O3的矿粉作为主要原料进行生产时，其生产工艺应当如何调整，并使其吨铁综合成本趋于平稳且在合理的区间范围内，使其高炉能够保持稳定顺行。为确保高炉炉况的稳定顺行，我们不妨按照四分原料、三分设备、三分操作的思路去逐步剖析。

首先说一下原燃料，无论是高炉使用的焦炭、烧结矿、球团矿、块矿、喷煤用煤，还是烧结用的各种矿粉、焦粉、无烟煤、各种熔剂的各项理化指标等等都很关键。这也是各级管理、技术人员对综合质检中心极其重视的地方，更是钢铁企业搞好生产的“情报中心”、“信息中心”、“军机重地”，更是与此无关人员的绝对禁地。关于综合质检中心的重要性，笔者曾在去年10月15日发表的“论质检室的重要性”一文中有详细解析，这里就不在占用大量篇幅进行重复叙述。关于原燃料的理化指标及各项成分，对生产工艺来讲是极其重要的。化学成分对生产全盘的影响是巨大的，一个不重视原燃料化学成分的管理者不是一个合格的管理者，真可谓是“谬之毫厘差之千里”。无论是碱金属的化验成分还是脉石成分的化验数据，对当下生产全盘和高炉耐火材料使用寿命的影响都是不可估量的，这也是原燃料质量及其理化指标对生产全盘的重要性。

    其次是机电设备的管理，对于钢铁企业机电设备的管理这一块，笔者倾向于具有“共和国钢铁工业的摇篮”之称的鞍山钢铁的管理模式。鞍山钢铁的管理制度——鞍钢宪法，被美国麻省理工学院的教授罗伯特·托马斯的管理学教授总结为：毛泽东主义“全面质量管理”和“团队合作”理论的精髓。到了七十年代，日本的全面质量管理和团队精神，也就是TPM的早期雏形。TPM的特点是包括岗位操作者在内的全员参与设备维护，也是钢铁企业设备管理中操、检结合的升级版。相较于单独由机电人员进行的设备维护工作，全员参与设备的维护工作更有利于降低设备故障和停机率，提高设备作业率。本文的主题是以工艺为主，对于机电设备的管理和日常维护作为单独的一块，此处不再过多的占用篇幅，有想详细了解这一块的朋友可以从《冶金装备网》查询《TPM的重要性及在钢铁企业的实际应用》。

其三是炼铁厂的生产操作。说到这一块我相信会有很多同行都不怎么在意，尤其是从生产一线提拔起来的生产主管及其负责人，因为他们大多都有着多年的实际生产经验。这一点像极了共和国建国后大多数的开国将军们。借用军事学院院长刘伯承元帅的话讲“若是让其讲解一下其中的理论，又没有几个人能够说的清楚”。也正是在这一特定的背景下，倘若原料成分一直按照精料的方式去组织生产是没有任何问题的，可一旦原料成分发生变化，在没有一定的理论基础作为指导的情况下，给生产带来的影响是很大的，甚至损失也很严重。

比如十多年前日钢生产高铝矿之初，又比如现在某些南方企业和在印尼新建的一些钢厂，由于原料成分发生了变化，生产技术人员还是采用和之前国内精料的那种干法一样组织生产，结果可想而知，整个炼铁生产系统弄的是一团糟，无论是烧结的燃料比还是高炉的综合燃料比均是居高不下。对生产一线而言，无论是员工的劳动强度还是环境治理，面对的压力全部呈直线上升的态势。对于上述现象曾在青山集团和文丰钢铁负责生产的李霏厂长深有体会。这种原料成分的出现曾一度让生产系统焦头烂额。无论是烧结系统还是高炉系统，其各项技术指标和使用精料生产时的各项技术指标相比简直是两个极端。造成这种现象的原因就是一线生产人员缺乏对烧结和高炉的生产理论指导。对烧结系统来讲原料成分发生变化以后，其粘结相的组织成分也会随之变化。生产工艺如不及时调整，无论是烧结还是炼铁的各项技术指标必定会出现大幅度的下滑，综合生产成本也会随之上升。

之所以会出现这种情况，借用开国将军的作战总结“按照打国民党军队的战术打日军、按照打日军的战术打美军，战斗损失岂能不大，士兵伤亡焉能不重”。笔者个人认为无论是打仗还是组织生产，两者都有异曲同工之妙，与笔者关系不错的刘树清厂长对我军战例颇有研究，曾有不少战例的战术被刘厂长应用在了日常生产过程中。

笔者认为对于生产负责人来讲无论是烧结还是高炉，要想干好生产，干出好的经济技术指标，首先要了解生产所用各种原材物料的理化指标以及矿物特性。其次是根据原材物料理化指标中的各种成分及矿物特性进行合理配矿，在配矿过程中生产人员的首要任务一是要确保成品的合格率，确保下道工序的适用性，也就是说要确保下道工序使用以后的稳定顺行（笔者在2019年10月3日发表在中国烧结技术文集中的《烧结干好！高炉干倒！》一文中曾经提到过这个问题，烧结矿的各项技术指标都符合国家标准，无奈高炉炉况就是无法稳定顺行，造成这种现象的原因就是烧结矿中某些特性高炉无法适用）。二是要根据理化分析采取避重就轻的策略，在配料过程中要确保原料当中对成品指标性能不利的因素降至最低范围。三是在生产过程中要树立成本意识，这一点是最基本的常识，但是笔者要讲的是局部产品的成本意识不能超越全盘的成本意识。这一点是本文中最为关键的一点，也是很多企业管理者或企业老板最常失误的一点。局部盈利全盘亏损的局面不是任何一家企业想要的结果，在全盘范围内无论哪一区域的成本意识都要服从于全盘的成本意识，只有全盘的成本才是企业的最终成本，正所谓不谋全局者不足谋一域。

对生产工艺而言其和作战战术一样，一直以来就不是一成不变的，而是随着原料成分（敌情）的变化而变化的，无论工艺（战术）如何变化，最终目的都是一样的，都是为下一步的工作奠定基础。本文的开头笔者提到了高铝矿和超高铝矿，笔者就以日钢的高铝矿和南方某企业的超高铝矿为例，讲解一下几种工艺的不同：

（日钢企业）矿石、矿粉品质情况（一）

（南方某企业）矿石、矿粉品质情况（二）

上述表一和表二分别是日钢和南方某铁合金企业，所使用的矿粉和矿石的品质情况，这两个企业所使用的矿粉和矿石都有一个共同的特点——品位低、Al₂O₃含量较高甚至是超高。圈内不少企业为降低综合生产成本，就大量配用这种矿粉，结果导致烧结和高炉的各项技术指标均出现不同程度的下滑，严重的甚至导致高炉炉况失常。

之所以会出现这种情况原因大致有三：其一、没有搞清楚Al2O3含量上升、矿粉品位下降对烧结矿粘结相的影响和变化；其二、没有针对原料成分发生变化以后制定针对性的工艺调整措施；其三、负责生产的相关人员也没有针对此种矿粉及配比通过烧结杯试验做预烧试验，就直接将其投入生产。 

下面表（三）、表（四）是南方某企业使用低品位、Al2O3含量较高的红土镍矿生产出的烧结矿，通过下表中烧结矿的技术指标来看，完全是两种不同的结果。表（三）中烧结矿的强度、亚铁、氧化镁和两元碱度的稳定率波动幅度较大，其中转鼓强度受粘结相的影响较大，其亚铁、氧化镁和两元碱度的波动基本上就是配料管理和生产操作的原因了。剔除生产操作和配料管理的因素，就单纯的烧结矿强度来讲，转鼓指数下降其利用系数和吨矿生产成本也会居高不下。表（四）中烧结矿的各项指标比表（三）要稳定的多，尤其是转鼓强度明显好于表（三），从两份表中可以看出两种烧结矿的两元碱度不同、含铁品位不同、烧结矿中的镁铝比更是差别很大。记得王喆、张建良和左海滨等几位老师在唐山国丰钢铁技术发表的《MgO/Al2O3比对烧结矿矿物组成及冶金性能的影响》一文中提到通过烧结杯试验，研究了镁铝比对烧结矿性能的影响，通过多次的试验数据表明烧结矿中镁铝比含量在1.06~1.22范围时转鼓强度处于最高的水平，低于1.06或高于1.22，其转鼓强度呈逐步下降的趋势。相对于表（三）来讲，表（四）中的镁铝比确实高的多，表（四）的生产数据也证实了王喆和左海滨等几位老师在国丰钢铁通过烧结杯做的试验结果。

（南方某企业）烧结矿成分（%）表（四）

对于高炉系统来讲，除了机电设备以外人们最为关心的就是原燃料质量了，从各家企业的装备情况来看除风机配置略有差别，其他配置都差不多。反观各家炼铁企业的原燃料质量，其中的差别就比较大了。这也是同级高炉、同级设备配置，其各项指标相差较大的原因。纵观炼铁企业对原燃料的质量要求基本上分为两种：一种是“精料”型，另一种是“净料”型也叫“经济料”，“精料”和“净料”虽然只是一字之差，却走出了完全不同的两个方向。

（东北某企业）烧结矿成分（%）表（五）

（北方某企业）烧结矿成分（%）表（六）

 上述表（五）和表（六）分别是两家企业的入炉烧结矿和球团矿以及块矿的成分表，根据他们各自厂家的高炉入炉原料配比，表（五）厂家的入炉综合品位57.485%，表（六）厂家的入炉综合品位59.33%，这就是两家企业走的两种不同的方向。倘若和以日钢为代表的“净料”方向相比，东北这家企业也算的上是“精料”了。“精料”也好、“净料”也罢，其各自企业的目的都是一样的，都在计算各自的吨铁综合成本以及年产总效益的经济账。

对于上述表（五）和表（六）来讲，炼铁系统采取降低氧化镁以便达到降低渣量、降低吨铁燃料比的目的。从上述表中可以看出原料中无论是Al2O3还是碱性金属的含量都不算高。针对这种原料来讲完全可以采用高碱低硅的方式。假如在原料中的Al2O3含碱性金属含量比较高的情况下，贸然采用高碱低硅的方式进行生产，高炉冶炼非出问题不可。刚才说到了碱金属含量比较高的原料，对于这种原料来讲各生产企业和生产技术人员也是绞尽脑汁的去克服，因碱金属含量超标给高炉冶炼带来的一系列的不良反应及其难题，经过近些年众多工艺技术人员的摸索和总结，对于碱金属矿的处理基本上是以鞍钢和宝钢的工艺路线为主。为防止大量的碱金属在炉内反复、循环聚集，祸及高炉生产，鞍钢做了重大的工艺调整，即切断烧结机头除尘灰、高炉布袋除尘灰、炼钢转炉污泥、以及碱金属含量较高的除尘灰，不再让这些除尘灰回高炉炼铁系统，而是将这些除尘灰单独回收，加石灰粉、粘结剂、造球、干燥，给转炉炼钢作为助溶剂（化渣、降温）使用。避免因炉料中碱金属超标破坏炉衬等耐火材料及炉况顺行，尤其是碱金属中的钾元素，此元素对炉料和耐火材料的破坏作用比钠高十倍，做为炼铁负责人一定要想办法从各个环节降低炉料中钾的含量。降低炉料中碱金属含量，也是为降低综合燃料比所采取的高碱低硅操作技术创造良好的必要条件。此处对于碱金属含量比较高的除尘灰的处理需要专门增加一套附属球团生产线，从长期的经济效益来看此投资是合理的。