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：
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。
各位同行看至此处心中不免产生疑问，明明很多厂家和同行在生产实践中一再证明烧结矿降低MgO含量可以提高烧结机的利用系数、转鼓强度，还可以降低烧结的熔剂成本，为什么这篇文章要求提高烧结矿的氧化镁含量呢?在这里笔者不妨向各位读者解释一下，根据笔者在生产过程中的经验总结，笔者的个人观点是无论是提高烧结矿中的MgO含量还是降低烧结矿中的MgO含量，一直以来其条件都不是固定的而是相对的。因为MgO含量高低，对烧结矿转鼓强度及低温粉化率的影响，和烧结矿中其他成分含量有很大的关系。在炼钢铁和铸造铁的烧结矿中首先Al2O3含量一般在2.0~2.4左右，SiO2一般在4.5~5.0，FeO一般在8~10，两元碱度一般在2.10左右，这种烧结矿的粘结相是以铁酸钙为主，其粘结相中玻璃质占比很少。对高炉炉渣而言炉渣中的镁铝比也在0.55以上甚至更高，根本不用为炉渣中镁铝比下降导致炉渣流动性和滴落性变差而影响高炉炉况担心。在这种情况下自然没有提高MgO含量的必要。不少企业为了降低氧化镁对烧结矿不利的影响，相继采取了降低MgO含量的措施，此时降低MgO含量的优点正如其他论文中提到的那样，综合生产成本明显下降，不可否认这确实是正确的工艺路线。
但是对于生产Al2O3含量比较高的原料来讲，继续采用以铁酸钙为主要粘结相的生产工艺来组织生产显然不是明智的选择，但凡有经验的生产主管就不会那么做。使用Al2O3含量比较高的矿粉进行生产，对于没有烧结杯试验设备的生产企业也不是什么太难的事情。只要从理论上搞清楚TFe、FeO、SiO2、CaO、MgO、Al2O3以及两元碱度对烧结矿冶金性能和粘结相的影响，以及选用哪种粘结相为主就可以生产，无非是在正式生产之前无法得到采用烧结杯进行预烧试验的各项技术数据和烧结生产成本而已。
对于Al2O3含量比较高的原料来讲，随着烧结矿中Al2O3含量的增加，在铁酸钙中Al2O3的固溶量增加，促进了板状铁酸钙的生成，而板状铁酸钙在低温下就开始还原产生应力，降低了烧结矿抵御裂纹扩展的能力，加剧了粉化的产生。
再有就是矿中的SiO2含量也明显高出以后，做为生产管理人员就应该明白当SiO2含量高于5.3%将会使液相中的玻璃体增加，使烧结矿强度变差，同时也会导致高炉渣量增大。矿粉中SiO2含量比例偏高，在烧结过程中会导致铁酸钙粘结相数量的下降、液相重量减少及正硅酸钙粘结相数量的增加。而含有正硅酸钙占比比较大的烧结矿在冷却过程中会发生相变，体积膨胀，产生内应力，导致烧结矿粉碎，严重影响烧结矿强度。
对于氧化钙和两元碱度的选择，就看生产什么产品了，生产炼钢铁的话做高碱度烧结矿，转鼓强度自然很好。可若是生产铁合金的话由于高炉没有酸性原料可以配用，烧结就只能选择酸性烧结矿和自熔性烧结矿。无论是酸性烧结矿还是自熔性烧结矿，其转鼓强度自然没法和高碱度烧结矿相提并论。鉴于此种原因和高SiO2、高Al2O3为确保烧结矿的转鼓强度和利用系数一是需要添加熔剂，二是提高配碳量。为了确保烧结矿的粘结相和高炉渣相的平衡，添加含有MgO的熔剂，笔者相信读者不会有太大的疑问。但是对于提高配碳量肯定会有所疑问，毕竟提高烧结配碳量以后不止是吨矿的燃料比上升，还会导致烧结矿的FeO上升，进一步还会导致高炉炉内直接还原量的增加，最终导致高炉吨铁燃料比上升，这样会得不偿失。其实这种疑问完全没有必要，之所提高配碳量是因为MgO、Al2O3都是高熔点物质，在烧结中煤比一定的条件下，就会使烧结过程生成的粘结相数量减少，从而使烧结矿的强度降低。针对烧结矿的这一特点，日钢烧结厂在生产过程中通过提高烧结矿的FeO含量和焦粉配比以及点火温度解决了这一难题。经过重新平衡生产成本和笔者多年的工作经验，生产高铝矿时无论是配加含有MgO含量的熔剂还是增加配碳量提高烧结矿的FeO，既不会造成烧结成本的上升，也不会导致高炉吨铁燃料的上升。因为对烧结系统来讲添加熔剂和增加配碳量，虽说增加了一部分的成本，但是添加熔剂、提高配碳量以后烧结矿的转鼓强度、成结率、烧结机利用系数比之前提高不少，同时烧结系统吨矿综合生产成本势必下行。这就是烧结系统局部的“抛砖”以便引来生产全盘的“玉石”，这一观点笔者曾在去年的《烧结干好！高炉干倒！》一文中提到的内容，从生产全盘的角度来讲，不必计较局部的最低成本，否则即是局部成本略降，全盘成本剧升的局面。烧结系统至此先暂时告一段落，下面介绍一下高炉系统的观点。
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。
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。
炼铁行业里有一句炼铁人都熟悉的谚语“炼铁先炼渣”，由此可见为确保生产稳定顺行，必须确保炉渣的“熔化性”、“流动性”、“稳定性”。可以说没有流动性好的炉渣，也不会有稳定顺行的炉况。当企业为降低生产成本采用含铝偏高的“经济料”时，更要重视炉渣的流动性。之前笔者曾经遇到过不止一个负责人，他们的观点是品位下降1%、燃料比上升2%、产量下降3%，这组数据没有任何毛病，是炼铁前辈多年总结计算出来的公式。在这里笔者想要说的是，各位同仁，笔者相信大家针对高铝矿的印象最深的就是提高炉渣中的镁铝比，镁铝比控制0.65±0.05，确保炉渣的流动性。说到流动性不少非炼铁系出身的领导和企业老板并不清楚炉渣什么样的流动性是最佳状态、一般状态和较差状态。镁铝比的认识也仅仅是纸面上的认识，并不清楚镁铝比的高低对整个高炉内在的影响。对这一问题笔者于今年1月18日在西安工业互联信息网上发表的《低品质高铝矿生产技术》一文中曾有详细的讲解，此处不再重复。
在烧结系统里边笔者多次提到，对于生产而言不能以局部的生产成本做为全盘综合成本的标准，局部成本再低也未必就意味着全盘的成本下降，烧结如此，高炉亦如此。对于炼铁而言一两项技术指标，无法代表最终的全盘指标。例如品位下降的下降完全可以通过提高料速来弥补，焦比的升高同样也可以通过挺高炉缸热焓、煤气利用率来弥补。假如一味的追求综合入炉品位而忽略了高炉内在的影响，反而会得不偿失。
为了追求钢铁企业利益的最大化，目前不少钢企做了钢企副产品的工艺延伸，把原本属于水泥厂的工艺设备直接变成了钢企的附属车间，用来处理高炉的副产品水渣，把水渣磨成矿渣微粉对外销售。同时对于炉顶料罐用的均压煤气，不少企业也采取了煤气回收技术，回收回来的半净煤气通过专用布袋箱体的过滤以后直接并入调压阀组后边的主煤气管道。对于1080m³的高炉来讲，根据阜新达成科技的相关计算，单是这一块煤气回收的利润点每年也高达数百万元之多。在钢铁企业建立矿渣生产附属车间和增加煤气回收设备，无论是对道路运输还是外部环境的治理都有很大的帮助，同时每年也给钢铁企业增加一笔不菲的利润。
随着未来科技的不断发展及各企业工艺人员的努力，笔者相信在不久的将来，钢铁企业的工艺还会不断调整、创新，主、副产品也会有相继的工艺延伸，对钢铁企业来讲每一次的工艺延伸就意味着企业利润的再次提升。
说明：鉴于作者对全盘生产系统理解的限制，文中不免出现不尽如人意之处，尤其是球团、喷煤以及石灰窑系统笔者更是没有提到还望各位领导、同仁海涵，同时文中如有失误之处，欢迎各位同仁、专家提出指正，以便帮助笔者再次进步。
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