優(yōu)化入爐結(jié)構(gòu)實現(xiàn)成本最低研究

王盟

石橫特鋼集團(tuán)有限公司煉鐵廠，中國·山東 泰安 271612

工藝控制標(biāo)準(zhǔn)；配礦結(jié)構(gòu)；經(jīng)濟(jì)料；生產(chǎn)工藝

1 引言

入爐結(jié)構(gòu)優(yōu)化工作是我公司長期堅持開展的一項重點研究課題，項目的持續(xù)開展為我公司近幾年增加了巨大經(jīng)濟(jì)效益。但隨原燃料整體質(zhì)量水平的逐年下滑、環(huán)保管控力度的加大，配礦結(jié)構(gòu)優(yōu)化空間變小。同時在增加經(jīng)濟(jì)料消耗后，燒結(jié)礦質(zhì)量及產(chǎn)量控制難度增加，高爐穩(wěn)定運(yùn)行水平及指標(biāo)提升也面臨了一定的壓力。另外因高爐冶煉強(qiáng)度提高，高爐對于精料的控制要求也相應(yīng)提高。2019年圍繞以上問題煉鐵廠進(jìn)行有針對性的重點研究，提出了多項管理及技術(shù)應(yīng)對措施，有效地推動了結(jié)構(gòu)優(yōu)化工作的開展，降低了生產(chǎn)成本。

2 優(yōu)化工藝質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

2.1 有害元素控制

結(jié)構(gòu)優(yōu)化工作開展的先決條件是要守住生產(chǎn)、質(zhì)量穩(wěn)定的紅線，近年來煉鐵廠依據(jù)實際原燃料質(zhì)量、高爐爐型及周邊鋼企控制經(jīng)驗等，制定了入爐有害元素控制標(biāo)準(zhǔn)：鋅負(fù)荷不超0.35kg/t、堿負(fù)荷不超3.8kg/t，尤其重點控制鉀元素入爐負(fù)荷，日常配礦中燒結(jié)礦、球團(tuán)礦K2O 含量分別控制不超0.06%、0.07%。每周對入爐鋅及堿金屬負(fù)荷進(jìn)行計算、平衡，制定《高爐排堿、排鋅管理辦法》，出現(xiàn)富集時，按照確定的工藝控制標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)整爐渣堿度、爐渣流動性及布料制度等，進(jìn)行排鋅、排堿操作。

2.2 燒結(jié)礦質(zhì)量控制

2019年，高爐冶強(qiáng)大幅提高，燒結(jié)機(jī)提產(chǎn)壓力增大，生產(chǎn)模式的變化，進(jìn)一步要求燒結(jié)提高成品礦質(zhì)量，2019年燒結(jié)礦低溫還原粉化指數(shù)在公司管控標(biāo)準(zhǔn)65%的基礎(chǔ)上提高了要求，按不低于68%控制。同時為提高燒結(jié)主要操控及管理人員質(zhì)量服務(wù)意識，制定燒結(jié)礦粒度質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)及考核辦法，其中燒結(jié)礦10～25mm 粒級、＜10mm 粒級標(biāo)準(zhǔn)分別按≤47%、≤26%控制。

3 科學(xué)經(jīng)濟(jì)配礦

3.1 理順配礦思路

2019年，礦石價格震蕩運(yùn)行，在參考各品種鐵料性價比排序的同時，根據(jù)我公司實際生產(chǎn)應(yīng)用效果，并結(jié)合其它鋼企、院校的研究成果，對我公司配礦主結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。在燒結(jié)礦化學(xué)成分按方針控制前提下，以長期穩(wěn)定配用2～3 種理化品質(zhì)及燒結(jié)性能均較好的富礦粉，外加不低于15%國產(chǎn)精粉為原則組織燒結(jié)配礦，主體結(jié)構(gòu)的富粉加精粉總配比控制在55%左右，該結(jié)構(gòu)可確保燒結(jié)料的整體粒度、制粒效果及燒結(jié)性能滿足日常燒結(jié)過程控制要求。

3.2 常用礦粉燒結(jié)性能指標(biāo)及配礦方案確定

表1 常用礦粉燒結(jié)性能參數(shù)

依據(jù)各品種礦粉試驗性能指標(biāo)及實際應(yīng)用效果，技術(shù)科對常用礦粉的燒結(jié)性能進(jìn)行了評價，選擇了同化性、高溫液相下流動性及冷卻過程中粘結(jié)強(qiáng)度均較好的紐曼粉[1]、巴西混合粉這兩種礦粉作為燒結(jié)主配礦結(jié)構(gòu)，并配用部分酸性精粉，以提高燒結(jié)礦強(qiáng)度。2019年我公司精粉開發(fā)品種及數(shù)量較多，因酸性精粉有利于改善礦相整體粘結(jié)強(qiáng)度，煉鐵廠對燒結(jié)、球團(tuán)精粉結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，燒結(jié)重點提高了東平宏達(dá)、中鋼蒼山等質(zhì)量較穩(wěn)定的酸性精粉配比，適當(dāng)下調(diào)了魯中、金嶺等堿性精粉配比，該部分堿性精粉由球團(tuán)配用消化。經(jīng)優(yōu)化后燒結(jié)配礦主結(jié)構(gòu)確定如表2所示。

表2 燒結(jié)配礦主方案

在配礦主結(jié)構(gòu)確定后，其它可配用部分性價比較好的經(jīng)濟(jì)料，2019年該部分配比控制5～10%。

3.3 特殊情況下的配礦預(yù)案

正常情況下紐曼粉、巴混等主流礦現(xiàn)貨資源是較充足的，我公司BHP 及Vale 長協(xié)資源也以該類礦粉為主，但現(xiàn)貨市場資源受價格、鋼企消耗等不確定因素影響較大，會出現(xiàn)短期內(nèi)資源短缺甚至無貨的情況。針對該問題，煉鐵廠一方面與采購部門及時溝通，降低紐曼粉或巴混配比，提前對燒結(jié)主配礦結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整應(yīng)對；另一方面制定了紐曼粉、巴混斷料情況下的配礦預(yù)案，具體如表3所示。

表3 燒結(jié)配礦預(yù)案

在燒結(jié)無法配用紐曼粉、巴混時，燒結(jié)配料結(jié)構(gòu)按以上方案執(zhí)行，其中作為日常配礦用的副礦品種如FMG 粉、麥克粉、超特粉暫停采購及配用，配用理化指標(biāo)及燒結(jié)性能相對較好的PB 粉、巴粗及巖迪粉代替紐曼粉、巴混，可實現(xiàn)配礦結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)調(diào)整的平穩(wěn)過渡。

3.4 適當(dāng)配用部分經(jīng)濟(jì)料

燒結(jié)主配礦結(jié)構(gòu)優(yōu)化后，進(jìn)一步穩(wěn)定了燒結(jié)過程及燒結(jié)礦質(zhì)量，在此生產(chǎn)條件下，煉鐵廠及時對經(jīng)濟(jì)料的使用問題跟進(jìn)研究，積極開發(fā)使用新品種礦。

經(jīng)濟(jì)料多為鐵品位低、硅鋁含量及有害元素含量較高的含鐵料[2]，按照單一性價比公式測算其倒折成本對比主流礦性價比優(yōu)勢在10 美元以上，但實際上該類料存在品質(zhì)波動大、燒結(jié)配礦后影響入爐品位降低等問題，從分廠、公司范圍上講，其在燒結(jié)的使用有使系統(tǒng)成本升高的潛在風(fēng)險，因此經(jīng)濟(jì)料使用效益問題應(yīng)利用綜合配礦模型，并結(jié)合實際生產(chǎn)指標(biāo)變化等，進(jìn)行系統(tǒng)測算后確定。按照以上原則，在確保生產(chǎn)穩(wěn)定及系統(tǒng)效益最大化前提下，對比2018年，2019年提高了經(jīng)濟(jì)料使用量，截止11月份經(jīng)濟(jì)料總消耗達(dá)15.0 萬t，創(chuàng)效889.17萬元/年。其中新開發(fā)使用的礦有WPF粉、吉布森粉、泰和礦、伊朗粉、朝鮮粉、南非塊（低品位）。具體使用數(shù)量、效益如表4所示。

表4 經(jīng)濟(jì)料使用品種、消耗量及效益

3.5 提高燒結(jié)精粉配比

2019年隨周邊礦山開工率的提高，精粉供應(yīng)較充足，其對比外礦的價格優(yōu)勢達(dá)到4 美元/噸以上。為降低燒結(jié)配礦成本，2019年下半年對如何提高精粉配比問題進(jìn)行了重點研究，主要工作有以下兩點：一是在塊礦對比粉礦有性價比優(yōu)勢時，高爐提高塊礦入爐比例、降低燒結(jié)礦消耗，在燒結(jié)產(chǎn)量壓力較小，通過優(yōu)化配礦結(jié)構(gòu)，燒結(jié)可適當(dāng)提高精粉配比。二是通過優(yōu)化燒結(jié)工藝細(xì)節(jié)，為提高精粉配比創(chuàng)造技術(shù)條件。2019年通過優(yōu)化配混系統(tǒng)加水方式及布料系統(tǒng)、提高混合料料溫、改善混合料制粒效果等措施，精粉配比逐步由上半年的18%提高至22%，按對比外礦優(yōu)勢4 美元/噸測算精粉消耗增量可創(chuàng)效246.76 萬元/年。

4 優(yōu)化生產(chǎn)工藝、合理組織生產(chǎn)

我司高爐冶強(qiáng)提高后，燒結(jié)產(chǎn)能壓力持續(xù)緊張，正常生產(chǎn)時燒結(jié)礦入爐比例僅可維持在71～72%。進(jìn)入采暖季燒結(jié)階段性停限產(chǎn)，燒結(jié)礦入爐比例降低至不足70%，高爐被迫增加了性價比較差的外購燒結(jié)礦及塊礦配比。為最大程度減少外購燒結(jié)礦及塊礦消耗，降低高爐配礦成本，通過優(yōu)化生產(chǎn)工藝，10月份后兩臺燒結(jié)機(jī)日產(chǎn)始終穩(wěn)定在13900t 以上，大燒結(jié)日產(chǎn)突破9100t，并組織老3#燒結(jié)復(fù)產(chǎn)，主要工作開展如下。

4.1 提高混合料溫度與強(qiáng)化制粒

混合料經(jīng)二混制粒再由皮帶倒運(yùn)、分料漏斗碰撞時料溫會出現(xiàn)降低，且水分蒸發(fā)嚴(yán)重，不利于穩(wěn)定混合料成球性及燒結(jié)生產(chǎn)過程，通過以下措施可有效減輕以上現(xiàn)象。

（1）提高并穩(wěn)定二混蒸汽壓力至0.3Mpa 以上，把二混圓筒內(nèi)的蒸汽管道改造為安裝在出料端，并使通入蒸汽直接與物料接觸。這樣蒸汽預(yù)熱完的物料直接通過皮帶運(yùn)輸走，比原來的頭部安裝蒸汽管道減少了一段距離的蒸汽發(fā)散。

（2）在蒸汽管道進(jìn)入圓筒前500mm 的位置開孔增加一處水管道，加入一定量的水通過蒸汽管道噴入圓筒內(nèi)，使水能夠更均勻的與混合料接觸，提高了混合料中＞3mm 小球的比例，使燒結(jié)過程表現(xiàn)出良好的透氣性，也為精粉比例提高創(chuàng)造有利條件。

（3）改進(jìn)一混加水方式，把原直徑100mm、長10m 的水管截去一半，將頭部接進(jìn)去的水管噴頭按圓弧形安裝在進(jìn)料斗正面和兩側(cè)，正面的噴頭與直沖下來的物料成垂直角度，兩側(cè)噴頭方向呈V 形順物料而下，90%的水分由頭部水管加入；另一路水管豎向加在一混進(jìn)料端的皮帶上面，水管上面加裝噴頭使水直接噴在生石灰上面，改善了石灰粉消化效果及混合料成球性，也減少了揚(yáng)塵。

4.2 優(yōu)化燒結(jié)布料系統(tǒng)

1#燒結(jié)機(jī)上采取圓輥+多輥的布料方式，長期以來因燒結(jié)產(chǎn)能壓力大，燒結(jié)料層厚度偏低，多輥布料器下沿離燒結(jié)料面距離大（達(dá)300mm），混勻料下料軌跡是垂直落到臺車上，很大一部分大顆粒到不了燒結(jié)臺車底部，布料偏析效果差，同時會產(chǎn)生壓料現(xiàn)象，影響燒結(jié)料層透氣性。通過增設(shè)反射板可有效解決該現(xiàn)象，具體做法：在多輥布料器下方，沿料流運(yùn)動方向安裝一塊長3m、寬350mm 的反射板，將落料點與臺車上沿距離縮小至30～50mm，改變混合料下料軌跡，可使一部分混合料大顆粒落到燒結(jié)臺車底部，布料偏析趨于合理，減輕壓料現(xiàn)象，改善燒結(jié)料層透氣性[3]。

4.3 做好老3#燒結(jié)復(fù)產(chǎn)工作

按單一性價比公式測算，2019年大部分時間內(nèi)塊礦倒折成本對比粉礦、燒結(jié)礦均倒掛，為提高燒結(jié)礦入爐比例，降低塊礦消耗，2019年煉鐵廠對老3#燒結(jié)階段性生產(chǎn)運(yùn)行方式中涉及的相關(guān)問題進(jìn)行了研究，通過分析現(xiàn)場工藝流程及設(shè)備運(yùn)行情況等，制定了老3#燒結(jié)臨時復(fù)產(chǎn)方案，解決了三條燒結(jié)機(jī)并行生產(chǎn)時的原料供應(yīng)、物流運(yùn)輸、生產(chǎn)人員組織及設(shè)備維護(hù)等問題。2019年老3#燒結(jié)階段性復(fù)產(chǎn)期間生產(chǎn)運(yùn)行穩(wěn)定，1～10月份累計完成產(chǎn)量15.85 萬t，按全年對比塊礦優(yōu)勢3 美元/噸測算代替塊礦可創(chuàng)效332.85 萬元/年。

5 結(jié)語

通過優(yōu)化入爐原料結(jié)構(gòu)可有效降低生產(chǎn)成本，但結(jié)構(gòu)優(yōu)化的過程往往伴隨著原料質(zhì)量下滑以及生產(chǎn)指標(biāo)的退步，需針對性地采取管理及技術(shù)應(yīng)對措施，確保生產(chǎn)及質(zhì)量穩(wěn)定。目前，對于含鐵料價值的評估還是以單一性價比公式測算為主，實際生產(chǎn)中部分含鐵料對煉鐵指標(biāo)的影響在性價比公式中未體現(xiàn)，需對性價比公式作相應(yīng)修訂。對于部分經(jīng)濟(jì)料的燒結(jié)性能、冶金性能及在生產(chǎn)中的應(yīng)用缺乏較深入的研究，需進(jìn)一步總結(jié)配礦結(jié)構(gòu)調(diào)整對工藝參數(shù)、技術(shù)指標(biāo)及質(zhì)量變化的影響。