首钢股份3号高炉（4000ｍ³）主要采用66％高碱度烧结矿+27％普通酸性球团矿+7％块矿的炉料结构。烧结矿生产能耗高、气体污染物排放多，且迁安境内铁矿石资源多为贫矿，选矿所得精矿粉粒度较细，更适合生产球团矿，且大比例球团矿冶炼具有高品位、低渣比、低能耗、低排放的特点，节能、环保优势明显。根据公司生产经营计划和资源平衡安排，3号高炉于2019年8月4日开展高球团矿配比冶炼试验。球团矿比例由27％提高到38％后，由于球团矿堆角小，易滚动，软熔温度低的缺点，影响了高炉煤气流分布，造成炉况波动。通过各种调整，实现了球团矿在炉内布料平台的准确控制，改善煤气流分布，保证了高炉稳定顺行。

与烧结矿相比，球团矿具有含铁品位高、 粒度均匀、 冷态强度高、FeO含量低等优点，但是球团矿的缺点也十分明显：

（1）球团矿堆角小，易滚动。随着球团矿比例不断增加，这种滚动更为明显，从而使得料面形状难以稳定，煤气稳定性降低。

（2）球团矿受热还原时容易发生膨胀，影响高炉下料的均匀性，进而影响高炉炉况的稳定。

（3）球团矿的软熔温度较低，在炉料下降过程中，过早的软化造成软熔区间变宽，软熔带变厚，且软培带根部整体上移，使得料柱的透气性恶化，高炉压差升高，影响煤气流分布。

（4）球团矿比例提高后，含铁炉料的粒度降低，与焦炭层的“界面效应”增加，影响高炉的顺行状况 。

普通酸性球团矿高温冶金性能较差，难以满足大高炉高球团矿配比冶炼试验的要求。经 与公司协调， 给3号高炉调配京唐碱性球团矿，采用烧结矿配加京唐碱性球团矿、 酸性球团矿、 生矿的炉料结构。试验用主要原料成分及性能见表１。与普通酸性球团矿相比，京唐碱性球团矿的还原膨胀率降低到平均17.4％，成品球1014mm粒级比例达到77％。球团矿质量的改善，为高炉高球团矿配比冶炼试验提供了有力支撑。

３号高炉高球团矿配比冶炼试验，计划采用两步走策略：

（1）以提高球团矿比例为主，不过分追求技术经济指标，给冶炼试验创造宽松条件。

（2）球团矿比例达到45％后，通过优化高炉操作制度改善技术经济指标。实际上，由于京唐碱性球团矿断供，球团矿比例只提高至38％。试验期间球团矿比例的变化如图１所示。

理论上，高品位球团矿比例提高后，炉料整体品位提高，渣比降低，高炉燃料比应该下降。但实际上，由于球团矿比例提高后，煤气流分布不稳定，热负荷频繁波动，炉温波动大，燃料比并没有降低，而略有所上升，从512—516kg/t上升至517—525/t。试验期间，燃料比及入炉焦比的变化如图2所示。

3号高炉高球团矿配比冶炼试验期间，重点观察了煤气流分布、Ｚ值、W值、软水差、透气性指数等操作参数的变化。

（1）煤气利用率

由图3可知，球团矿比例提高后，煤气利用率变化明显，煤气稳定性变差。其主要原因是：布料时球团矿频繁滚动，料面不稳定，造成煤气流不稳；球团矿受还原时容易发生膨胀，料柱透气性恶化，炉况波动。

（2）Ｚ值、W值

试验前期，随着球团矿比例逐步提高，高炉中心温度逐渐降低，中心加重，Ｚ值震荡走低。中后期调整，中心渐开，Z值升高。试验中期适度发展边沿气流，高炉的W值逐渐走高。试验后期稳定边沿，W值趋于平稳。3号高炉Ｚ值和W值变化如图4所示。

（3）上部软水温差

由图5可看出，试验前期球团矿比例提高，高炉上部软水温差升高，表明边沿气流发展，炉身中下部渣皮脱落严重，炉墙温度升高。试验中后期边沿气流趋稳定，上部软水温差震荡下降。

（4）透气性指数

由图6可看出，随着球团矿比例逐步提高，高炉透气性指数趋小。试验后期，球团矿比例≥35％，并持续6天后，高炉透气性指数急剧减小，说明大比例配吃球团矿，对高炉透气性的影响有一定的累积效应，这种累积效应在大高炉冶炼中尤为明显。主要是球团矿比例提高后，含铁炉料与焦炭层的“界面效应”累积增加，加之大高炉的冶炼“惯性”，料柱透气性严重恶化。

（1）原燃料调整

球团矿比例提高后，炉渣（Al₂O₃）含量上升幅度较大，（MgO）含量呈下降趋势。为改善炉渣流动性，将烧结矿（MgO）含量适当上调，炉渣中（MgO、Al₂O₃）和炉渣碱度控制在合理范围。试验前后高炉炉渣中（MgO）、（Al₂O₃）、镁铝比及碱度的变化如图７所示。由图可知，炉渣镁铝比、碱度均基本稳定。

试验期间，保持焦炭质量稳定，入炉一级焦比例≥75％，波动要小。烧结矿以自产烧结矿为主，保持烧结矿质量稳定，不配吃外购烧结矿，二烧比例英≥85％，不发生大的波动。加强现场取样管理，确保原燃料质量不发生大的波动。加强原燃料筛分力度，减少粉末入炉。

（2）操作制度调整

根据相关操作参数变化，炉内操作制度也做出了相应调整。

一是调整料罐放料方式

球团矿易滚动，在布料时容易滚向中心漏斗和边沿炉墙处，使中心和边沿两股气流均有所减弱，不利于炉况顺行。为此：

①调整放料延时，适当延长球团矿在Ｎ１皮带上的长度，使球团矿与烧结矿充分混匀；

②调整料罐放料顺序，尽量将球团矿放在矿料批中段，布料时球团矿落在矿石环带的中，烧结矿分布在矿石环带两端，减少球团矿往边沿和中心滚动，减轻对软熔带和煤气分布的影响。

二是调整装料制度（见表2）

试验初期，球团矿比例＜30％，对高炉煤气流影响并不明显。考虑到球团矿使软熔带上移，造成中心气流受抑制，布料以拓宽焦炭平台为主，让 矿 料批中的球团矿布在矿石环带中间，疏松中心气流为主。球团矿比例提高至32％，由于球团矿易滚动的特性， 料面形状开始不稳定，十字测温中心温度下降。将焦炭布料挡位6的2圈焦炭改为挡位6、7各1圈焦炭，中心挡位焦炭不变，稳定焦炭平台。试验后期， 球团矿比例≥35％边沿气流趋发展，中心气流不足，采用适当发展中心气流、稳定边沿气流的装料制度。布料调整为焦炭中心挡位7、8不动，其余矿焦挡位角度整体外移0.5°。

三是调整送风制度

送风制度决定了风口回旋区的大小、 形状和煤气流的一次分布， 对活跃炉缸起着重要作用。试验后期，球团矿比例≥35％，中心气流受压制严重，边沿气流发展。为吹透中心，加大了实际风速，保证实际风速≥260ｍ/s，以提高鼓风动能，活跃中心炉缸。

四是调整热制度

球团矿比例≥35％后，高炉操作炉型变化明显，软溶带根部整体上移， 炉腹到炉身下部渣皮脱落严重，热负荷频繁波动，试验期间高炉炉温和物理热控制在中上，力求稳定，减少波动 。

（3）认真做好炉前出铁工作，加强外围设备的点检和维护。球团矿比例提高后，边沿气流发展， 炉墙频繁的脱落，尤其是下部炉墙脱落，也直接或间接造成了铁口卡铁流现象变多，使得铁口不见渣、见渣晚、见渣后断流的次数有所增加。因此， 必须把握好出铁节奏，保证重叠，杜绝间隔出铁，保证渣铁出净。同时，要加强外围设备的点检和维护，杜绝因设备故障影响髙炉整体生产。

本次试验，首钢股份3号高炉进行了持续18天的烧结矿配加碱性团矿、酸性球团矿、 生矿的冶炼探索，最高球团矿比例达到38％，并持续了6天。试验验证了球团矿质量是髙球团矿比例冶炼是否成功的关键，基本掌握了高炉高球团矿配比冶炼时操作制度的调整规律，为后续高球团矿配比冶炼生产的连续稳定积累了宝贵经验。

（1）试验证明，球团矿比例＜30％，对高顺行影响不大。球团矿比例≥35％，高炉操作炉型变化明显，煤气流分布不稳。通过调整料罐放料方式，实现了球团矿在炉内布料平台上的准确控制，稳定了煤气流分布，改善了煤气利用率。

（2）布料调整上，球团矿比例＜32％，以拓宽、稳定焦炭平台为主，稳定煤气流。球团矿比例≥35％， 以“发展中心，稳定边沿” 为主，活跃炉缸，力保顺行。

（3）球团矿比例≥35％，高炉中心气流受到抑制，采用了加大实际风速，提高鼓风动能的操作对策，保证了中心煤气通路。

（4）球团矿比例提高后，热负荷频繁波动，炉温起伏明显，燃料比略有所上升。