唐鋼使用非主流礦的燒結(jié)生產(chǎn)實(shí)踐

李文輝 劉雯 孫麗芬

(唐山鋼鐵股份有限公司)

0 前言

近兩年來(lái)，由于鋼鐵原材料價(jià)格居高不下，造成鋼鐵行業(yè)利潤(rùn)大幅度下降。而唐鋼煉鐵廠自投產(chǎn)以來(lái)，燒結(jié)使用的原料除鋼渣、自循環(huán)粉燒、除塵灰外，全部來(lái)自澳大利亞的BHP 公司、力拓公司、巴西的淡水河谷等公司生產(chǎn)的澳礦粉、MAC 粉、PB 粉、巴卡粗粉等質(zhì)量穩(wěn)定，品位高、有害元素少的高價(jià)料，沒(méi)有或很少使用品位低、有害元素含量高、使用難度大等不利于生產(chǎn)操作的礦粉，更沒(méi)有對(duì)這些礦粉的合理使用進(jìn)行過(guò)研究。為應(yīng)對(duì)市場(chǎng)高價(jià)鐵礦石帶來(lái)生鐵成本的上升，降低生產(chǎn)成本，嘗試配加部分低品質(zhì)低價(jià)格的鐵礦石原材料，即非主流礦。

1 概況

唐鋼煉鐵廠北區(qū)共有1 臺(tái)180 m2、2 臺(tái)210 m2和1 臺(tái)265 m2四臺(tái)燒結(jié)機(jī)，為進(jìn)一步優(yōu)化配礦結(jié)構(gòu)，自2012年3 月開(kāi)始進(jìn)行配加非主流礦的燒結(jié)生產(chǎn)實(shí)踐，但非主流礦燒結(jié)性能差，粒度不均，且含有害元素，不利于燒結(jié)生產(chǎn)。為了盡快適應(yīng)非主流礦生產(chǎn)，必須采取相應(yīng)的生產(chǎn)技術(shù)措施來(lái)保證燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量，解決使用非主流礦降成本和高爐穩(wěn)定順行之間的矛盾，實(shí)現(xiàn)“低成本、高效益”的燒結(jié)生產(chǎn)。

2 非主流礦的特點(diǎn)

唐鋼煉鐵廠使用的非主流礦的品種共有20 余種，非主流礦價(jià)格普遍較低，含鐵品位也較低，首先將非主流礦按QA、QB、QC …… 進(jìn)行編號(hào)，為進(jìn)一步了解非主流礦的性質(zhì)，對(duì)每種礦粉不僅進(jìn)行外在的質(zhì)量檢查，還將各物料取樣進(jìn)行檢測(cè)TFe、SiO2、Al2O3、CaO、TiO2等常規(guī)化學(xué)成分，同時(shí)檢測(cè)堿金屬、鋅、磷、銅、砷、鉛等微量元素。并且取樣送至河北聯(lián)合大學(xué)檢驗(yàn)其冶金性能。通過(guò)非主流礦檢測(cè)分析發(fā)現(xiàn):有的SiO2、Al2O3含量較高，有的TiO2含量較高;有的K、Na 等堿金屬含量較高，K、Na 高將影響高爐透氣性和高爐順行;有的P、Cr 等含量高，P、Cr 高會(huì)導(dǎo)致鐵水技術(shù)指標(biāo)超標(biāo);有的同化溫度高、液相流動(dòng)性差;有的粒度組成不均勻且成分波動(dòng)大;有的吸水性強(qiáng)，粘度大，易粘倉(cāng)等。由于非主流礦品種多，粒度不均勻，成分不穩(wěn)定，有害元素和冶金性能差異大等給生產(chǎn)帶來(lái)很大的困難。

3 存在問(wèn)題

3.1 點(diǎn)火爐點(diǎn)火效果差

燒結(jié)機(jī)自投產(chǎn)以來(lái)點(diǎn)火溫度控制靠看火工人工現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)空氣、煤氣閥，人工調(diào)節(jié)隨意性大，點(diǎn)火溫度波動(dòng)大，點(diǎn)火效果差。且265 m2燒結(jié)機(jī)點(diǎn)火爐老化嚴(yán)重，滿(mǎn)足不了點(diǎn)火需求。

3.2 生石灰在消化器內(nèi)不能充分消化

使用非主流礦后，生石灰用量較之前增加，單螺旋消化器消化效果差，生石灰在消化器內(nèi)不能充分消化。

3.3 料面經(jīng)常出現(xiàn)凹面不平，表層返礦增加

燒結(jié)機(jī)平料器為固定式裝置，當(dāng)料面較低時(shí)，對(duì)料面不起作用，當(dāng)料面過(guò)高時(shí)，只有刮平而無(wú)壓料效果。尤其是使用非主流礦后，由于多數(shù)非主流礦粒度不均，燒結(jié)機(jī)臺(tái)車(chē)料面經(jīng)常出現(xiàn)凹面不平，表層返礦增加。

3.4 泥輥兩側(cè)粘料嚴(yán)重

燒結(jié)機(jī)泥輥兩側(cè)與輥沿夾角處易粘料，燒結(jié)機(jī)臺(tái)車(chē)兩側(cè)布料易虧料。尤其使用QD、QG 等粘性大的非主流礦后，泥輥兩側(cè)粘料更嚴(yán)重，看火工需要每小時(shí)清理粘料，增加看火工勞動(dòng)強(qiáng)度。

3.5 抽風(fēng)系統(tǒng)老化

燒結(jié)機(jī)抽風(fēng)系統(tǒng)老化及損壞嚴(yán)重，不能滿(mǎn)足生產(chǎn)需要。

4 生產(chǎn)實(shí)踐及改進(jìn)措施

4.1 穩(wěn)定混勻礦質(zhì)量

唐鋼以往使用的礦粉中，主要是質(zhì)量穩(wěn)定，品位高、有害元素少的高價(jià)料，但自2012年3 月開(kāi)始使用非主流礦后，鑒于非主流礦品種多、質(zhì)量不穩(wěn)定、有害元素高等特點(diǎn)，在混勻礦大堆堆積的過(guò)程中，采取非主流礦逐步替代部分高價(jià)料的原則，使非主流礦逐步增加到15%左右。在混勻礦堆積過(guò)程中需將各品種物料分四步堆積到混勻礦中，為確保混勻礦質(zhì)量穩(wěn)定，每步之間采用MgO、R2成分相同，TFe成分相近的原則減少成分差異;同時(shí)必須考慮堆積過(guò)程的連續(xù)性和減少堆積過(guò)程中的停機(jī)次數(shù)，且堆與堆之間采用逐步增加新品種礦粉的原則，一般每堆盡量增加一至兩種新礦粉，且考慮新品種礦粉的燒結(jié)性能，與之相近代替原則;盡量避免超過(guò)三種新品種礦粉，且考慮每堆之間的精粉率、燒結(jié)性能等，盡量避免大幅度調(diào)整，每堆換堆過(guò)程中做好換堆預(yù)測(cè)工作，保證了兩堆換堆過(guò)程中混勻礦良好的燒結(jié)性能，換堆后全面跟蹤檢查燒結(jié)過(guò)程，確保燒結(jié)礦的產(chǎn)質(zhì)量。

4.2 適當(dāng)提高生石灰用量

生石灰較石灰石具有更大的強(qiáng)化和造球作用。生石灰打水消化后，呈粒狀的消石灰Ca(OH)2膠狀顆粒，Ca(OH)2膠狀顆粒具有很強(qiáng)的親水性，不僅利于造球，而且使球的強(qiáng)度提高。在燒結(jié)過(guò)程中，料層內(nèi)少量的冷凝水將Ca(OH)2膠狀顆粒所吸附和持有，既不會(huì)引起料球破壞，也不會(huì)堵塞料球之間的氣孔，使料層保持良好的透氣性。同時(shí)生石灰在消化的過(guò)程中放出的熱量，使料溫提高，從而減少燒結(jié)過(guò)程水氣冷凝現(xiàn)象，緩解過(guò)濕層，也可以提高了料層透氣性［1］。因此，針對(duì)非主流礦粒度不均，成球性能差的特點(diǎn)，適當(dāng)提高生石灰配比。由于供應(yīng)生石灰廠家不同，生石灰質(zhì)量有所差異，根據(jù)不同廠家的質(zhì)量差異，結(jié)合各燒結(jié)機(jī)自身的特性，采用同一燒結(jié)機(jī)固定供貨廠家，并嚴(yán)格把好進(jìn)廠生石灰質(zhì)量關(guān)，對(duì)抽樣不合格的廠家根據(jù)情況進(jìn)行限量使用或不使用。在保證生石灰質(zhì)量的前提下增加生石灰的使用量，生石灰單耗較使用非主流礦前增加5 kg/t 左右，燒結(jié)礦各種技術(shù)指標(biāo)較未使用非主流礦前未發(fā)生明顯變化。

4.3 合理的水碳控制

合理的水碳控制是保證燒結(jié)過(guò)程穩(wěn)定和燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量的前提條件。使用非主流礦后，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐，實(shí)行“低水、低碳、厚料層”的操作方針，經(jīng)過(guò)看火工及技術(shù)人員的不斷摸索，最終將混合料水分由原來(lái)7.0±0.2%調(diào)整到6.8±0.2%控制，混合料燃料配比由原來(lái)的4.7±0.2%調(diào)整到4.5±0.2%控制，每臺(tái)燒結(jié)機(jī)料層必須保證與臺(tái)車(chē)欄板齊平，同時(shí)料面不允許出現(xiàn)拉鉤和欠料現(xiàn)象的發(fā)生。

4.4 加強(qiáng)“兩點(diǎn)”溫度控制

控制好“兩點(diǎn)”溫度(即點(diǎn)火溫度和終點(diǎn)溫度)。首先，穩(wěn)定點(diǎn)火溫度，將點(diǎn)火溫度控制在1100±50℃，并將點(diǎn)火溫度由以前的人工調(diào)節(jié)改為中控智能控制，確定合理的空燃比，改善了人工調(diào)節(jié)的隨意性及四班之間的差距。同時(shí)265 m2燒結(jié)機(jī)點(diǎn)火爐老化嚴(yán)重且不節(jié)能，點(diǎn)火效果差，將265 m2燒結(jié)機(jī)點(diǎn)火爐進(jìn)行重新制作并更換。使燒結(jié)點(diǎn)火溫度得到保障，降低了表層返礦率。其次，嚴(yán)格控制燒結(jié)終點(diǎn)溫度，針對(duì)每臺(tái)燒結(jié)機(jī)的特性及每堆配礦結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，制定適合自身的工藝參數(shù)及考核指標(biāo)，為使看火人員及時(shí)準(zhǔn)確的判斷生產(chǎn)趨勢(shì)，將燒結(jié)溫度負(fù)壓趨勢(shì)引至看火人員盯崗室。

4.5 控制適宜的燒結(jié)礦Al2O3/SiO2

Al2O3是燒結(jié)礦的化學(xué)成分之一，脈石中一定量的Al2O3含量對(duì)改善燒結(jié)礦的性質(zhì)具有良好的作用，它可以降低燒結(jié)料的熔化溫度，從而增加液相生成數(shù)量，且Al2O3能提高液相表面張力，降低其黏度，促進(jìn)氧離子擴(kuò)散，有利于鐵氧化物的氧化，利于鐵酸鈣的生成。但脈石中Al2O3含量過(guò)多，在燒結(jié)過(guò)程中進(jìn)入熔融體，鋁鐵鹽增多，使燒結(jié)礦結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜;SiO2是燒結(jié)過(guò)程形成的硅酸鐵體系液相是燒結(jié)礦固結(jié)的主要黏結(jié)性，在燒結(jié)過(guò)程中當(dāng)鐵氧化物還原或分解產(chǎn)生Fe3O4和FeO 時(shí)，與SiO2彼此接觸的Fe3O4和FeO 在1000℃便可發(fā)生固相反應(yīng)形成低熔點(diǎn)化合物，從而形成硅酸鐵體系液相。燒結(jié)過(guò)程中液相的生成直接影響燒結(jié)礦的強(qiáng)度和其它技術(shù)指標(biāo)。一定的鋁硅比(Al2O3/SiO2)是燒結(jié)過(guò)程中形成鐵酸鈣的必要條件［2］。多年的生產(chǎn)實(shí)踐證明，在現(xiàn)有的生產(chǎn)條件下，燒結(jié)礦的SiO2含量控制范圍應(yīng)≤6.0%，為保證燒結(jié)礦的質(zhì)量和高爐爐渣的流動(dòng)性，必須控制燒結(jié)礦的Al2O3/SiO2在0.1～0.4 之間。在使用非主流礦后，合理搭配含Al2O3礦的使用比例。隨著非主流礦的品種的增加，燒結(jié)礦中Al2O3含量相應(yīng)增加，但通過(guò)調(diào)節(jié)燒結(jié)礦的SiO2含量控制燒結(jié)礦的鋁硅比使燒結(jié)礦的質(zhì)量得到了保證，滿(mǎn)足了高爐生產(chǎn)的要求。

4.6 優(yōu)化工藝設(shè)備

1)生石灰消化器。將4 臺(tái)燒結(jié)機(jī)原來(lái)的單螺旋消化器全部改為雙螺旋消化器，改造后解決了生石灰用量大的情況下消化不充分的問(wèn)題。生石灰充分消化后改善了混合料粒度組成且提高了混合料料溫。

2)燒結(jié)機(jī)泥輥。將泥輥兩側(cè)擋沿割除，割除后由于265 m2燒結(jié)機(jī)輥皮有耐磨層，還有少許粘料，其余3 臺(tái)燒結(jié)機(jī)幾乎不粘料，大大降低看火工勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)料面兩側(cè)虧料現(xiàn)象得到了改善，降低了返礦率，提高了成品率。

3)燒結(jié)機(jī)平料器。對(duì)180 m2燒結(jié)機(jī)平料器進(jìn)行改造，將以前的固定式平料器改造成高度可隨料面高低自動(dòng)調(diào)整的一段式鋼板，鋼板的厚度20 mm，寬350 mm，長(zhǎng)345 mm。對(duì)其它三臺(tái)燒結(jié)機(jī)增加一排高度可隨料面高低自動(dòng)調(diào)整的平料器，靠臺(tái)車(chē)兩側(cè)也可適當(dāng)調(diào)節(jié)配重，以減少邊緣效應(yīng)，保證將料面壓實(shí)，拉平，減少了表面返礦的產(chǎn)生，提高成品率1 個(gè)百分點(diǎn)。

4)燒結(jié)機(jī)疏料器。使用非主流礦后，由于非主流礦粒度不均，每堆混合料之間透氣性存在差異。為保證最佳燒結(jié)效果，根據(jù)每堆混合料透氣性的變化，將疏料器改成可拆卸的，在透氣性好的時(shí)候，將疏料齒拆除，透氣性差的時(shí)候再裝上。

5)燒結(jié)機(jī)抽風(fēng)系統(tǒng)。燒結(jié)機(jī)漏風(fēng)是導(dǎo)致燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量下降的重要原因之一。然而造成燒結(jié)機(jī)漏風(fēng)的原因很多，如:臺(tái)車(chē)?yán)匣L(fēng)箱和大煙道老化或損壞，游板損壞、滑道磨損等。針對(duì)燒結(jié)機(jī)漏風(fēng)，使用非主流礦后，通過(guò)采取以下措施來(lái)降低燒結(jié)機(jī)漏風(fēng)率。由于兩臺(tái)210 m2燒結(jié)機(jī)自投產(chǎn)以來(lái)臺(tái)車(chē)未進(jìn)行更換，老化嚴(yán)重進(jìn)行全部更換處理。對(duì)其余兩臺(tái)燒結(jié)機(jī)臺(tái)車(chē)實(shí)行老化嚴(yán)重或本體損壞更換處理。對(duì)大煙道、風(fēng)箱進(jìn)行部分更換及噴涂。并將機(jī)頭機(jī)尾密封裝置全部改為搖擺渦流式柔性密封。同時(shí)利用定修機(jī)會(huì)，對(duì)燒結(jié)機(jī)滑道、臺(tái)車(chē)游板、隔熱墊、蓖條等有問(wèn)題的進(jìn)行更換，對(duì)風(fēng)箱支管、大煙道、雙層卸灰閥、環(huán)冷動(dòng)靜密封等部位進(jìn)行堵漏風(fēng)處理。改造后，燒結(jié)機(jī)漏風(fēng)率大大降低，提高了臺(tái)車(chē)的有效風(fēng)量，保證了使用非主流礦后燒結(jié)礦的產(chǎn)質(zhì)量，并降低生產(chǎn)成本。

5 效果分析

唐鋼在使用非主流礦后，燒結(jié)礦和生鐵成本得到了降低。使用非主流礦后，針對(duì)非主流礦的特點(diǎn)及時(shí)制定了相應(yīng)的對(duì)策并實(shí)施，除燒結(jié)礦品位有所降低外，燒結(jié)礦其它各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)未發(fā)生明顯變化(由于燒結(jié)產(chǎn)能過(guò)剩，生產(chǎn)處于限產(chǎn)狀態(tài)，因此臺(tái)時(shí)降低)，固體燃耗略微升高。以265 m2燒結(jié)機(jī)為例，使用非主流礦前后燒結(jié)過(guò)程各種參數(shù)見(jiàn)表1，燒結(jié)礦各種技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表2。

表1 265 m2 使用非主流礦前后燒結(jié)過(guò)程各種參數(shù)比較

表2 265 m2 使用非主流礦前后燒結(jié)礦各種技術(shù)指標(biāo)

6 結(jié)語(yǔ)

1)合理搭配性能較好的主流礦和非主流礦的配加比例，通過(guò)采取相應(yīng)的生產(chǎn)措施，使非主流礦影響燒結(jié)生產(chǎn)的因素得到了解決，而且燒結(jié)礦的各種技術(shù)指標(biāo)均能滿(mǎn)足高爐生產(chǎn)需求。

2)由于多數(shù)非主流礦Al2O3含量較高，在使用時(shí)必須控制好適宜的Al2O3/SiO2以保證燒結(jié)礦的質(zhì)量，滿(mǎn)足高爐生產(chǎn)的要求。

［1］龍紅明，主編.鐵礦粉燒結(jié)原理與工藝.北京:冶金工業(yè)出版社，2010.51.

［2］賈艷，李文興，主編.鐵礦粉燒結(jié)生產(chǎn).北京:冶金工業(yè)出版社，2009.34－36.