漢鋼燒結(jié)生石灰粉質(zhì)量管控實踐

王國龍，王建鵬，王軼韜，李文雅，陰瑞強，何寶全

（陜鋼集團漢中鋼鐵有限責任公司，陜西 勉縣 724200）

生石灰是石灰石經(jīng)過高溫煅燒而成的，化學反應方程式：CaCO3=CaO+CO2。在實際生產(chǎn)中石灰石煅燒溫度通常在1 000～1 100℃，由于石灰石原料粒度不均勻和煅燒溫度分布不均勻等原因，石灰石會有生燒和過燒現(xiàn)象，生石灰粉質(zhì)量也會有不同程度的差異。

隨著鋼鐵行業(yè)的發(fā)展和產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提升，燒結(jié)所用熔劑質(zhì)量要求也越來越高；陜鋼集團漢中鋼鐵有限責任公司（全文簡稱漢鋼）2臺265 m2燒結(jié)機每天消耗生石灰粉量1 200 t左右，生石灰粉單耗85 kg/t，主要來源三立豎窯煅燒石灰石，生產(chǎn)生石灰粉，依靠管道氣力輸送至配料室，三套管線輸灰能力為50～55 t/h，燒結(jié)配料室生石灰粉配比在5.5%左右，用量大，其質(zhì)量對漢鋼燒結(jié)生產(chǎn)有著重要影響。

1 漢鋼生石灰質(zhì)量管控和灼減控制模型

灼減指生石灰加熱到1 000℃，完全灼燒后失去的質(zhì)量占生石灰總質(zhì)量的百分數(shù)，生石灰灼減高則生燒率高；生石灰的過燒指石灰石煅燒過程中由于局部溫度過高，與硅酸鹽相互熔融生成的硬塊和消化時間很慢的石灰，短時間內(nèi)不能被水消化。

受地域限制和運輸?shù)壤щy，漢鋼公司石灰石原料采購品種多，石源質(zhì)量得不到長期穩(wěn)定的保障，在后續(xù)實際生產(chǎn)過程中，根據(jù)不同石源質(zhì)量進行分類堆放和煅燒，制定石灰石煅燒成分預算模型，提前預判生石灰質(zhì)量。

石灰石煅燒后的產(chǎn)物，重要的指標灼減，漢鋼根據(jù)灼減及石灰石CaO含量可以預判生石灰粉的CaO含量（見表1）。

表1 漢鋼公司石灰石煅燒成分預算模型 %

根據(jù)不同石源質(zhì)量和煅燒成分預算，分系統(tǒng)給燒結(jié)配料室輸灰，并分倉搭配使用，生石灰粉w（CaO）在75%～80%之間時，單倉1.5%小配比使用；生石灰粉w（CaO）在80%以上，使用配比≥3.0%，減弱部分生石灰粉質(zhì)量波動集中影響燒結(jié)過程控制和燒結(jié)礦質(zhì)量穩(wěn)定。

2 生石灰粉消化反應和CaO含量質(zhì)量研究

漢鋼燒結(jié)廠自2020年開始，制定生石灰粉消化檢測標準，每天對各班生石灰粉消化檢測兩次，根據(jù)當班消化檢測結(jié)果對當班質(zhì)量控制進行預判預調(diào)，后根據(jù)生石灰粉CaO含量化驗結(jié)果和對應生產(chǎn)過程再進行定量準確調(diào)整。經(jīng)過對796組燒結(jié)生石灰粉樣CaO含量及生石灰消化檢化驗數(shù)據(jù)研究，生石灰粉含鈣量在62%～88%之間時生石灰消化時間在49～109 s之間，消化時間與含鈣量整體呈現(xiàn)負相關(guān)關(guān)系，再根據(jù)消化時間對應生產(chǎn)條件和過程參數(shù)變化反推預判生石灰粉的質(zhì)量。

生石灰粉w（CaO）在61.66%～87.74%對應消化時間49～109 s及散點見下頁圖1。

圖1 生石灰粉w（CaO）在61.66%～87.74%對應消化時間49～109 s及散點圖

生灰消化時間：y＝-0.414 6x（生灰w（CaO））+111.01（常數(shù)），經(jīng)檢化驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計和散點圖分析，生灰CaO含量與生灰消化時間總體呈現(xiàn)負相關(guān)關(guān)系：生灰CaO含量越高，消化時間越短。生石灰w（CaO）在75%～80%之間對應消化時間70～101 s及散點見圖2。

圖2 生石灰w（CaO）在75%～80%之間對應消化時間70～101 s及散點圖

當生石灰w（CaO）在75%～80%之間時，生石灰消化時間y與生灰w（CaO）呈現(xiàn)負相關(guān)關(guān)系,生石灰w（CaO）越高，消化時間越短：y=-0.472 9x+115.99（常數(shù)），因生石灰粉w（CaO）在80%以下，w（CaO）差異性對應消化時間差異明顯。

生石灰w（CaO）在80%～82%之間對應消化時間65～85 s及散點見圖3。

圖3 生石灰w（CaO）在80%～82%之間對應消化時間65～85 s及散點圖

當生石灰w（CaO）在80%～82%之間時，生石灰消化時間y與生灰w（CaO）呈現(xiàn)較弱負相關(guān)關(guān)系,消化時間：y=-0.405 4x+110.38（常數(shù)），因生石灰粉w（CaO）差異性小，對應消化時間差異較弱，線性趨于平緩。

生石灰w（CaO）在82%～85%之間對應消化時間60～79 s及散點見圖4。

圖4 生石灰w（CaO）在82%～85%之間對應消化時間60～79 s及散點圖

當生石灰粉w（CaO）在80%～82%之間時，生石灰消化時間y與生灰w（CaO）呈現(xiàn)較明顯負相關(guān)關(guān)系，消化時間：y=-0.638 6x+128.9（常數(shù)），隨著生石灰粉的w（CaO）提升，生石灰粉消化反應速度明顯提升。

生石灰w（CaO）在85%以上對應消化時間55～75 s及散點見圖5。

圖5 生石灰w（CaO）在85%以上對應消化時間55～75 s及散點圖

當生石灰粉w（CaO）在85%以上時，生灰w（CaO）與生灰消化時間s呈現(xiàn)明顯的正相關(guān)關(guān)系：生石灰粉w（CaO）越高，消化時間越長，y=0.1635x+58.97（常數(shù)）。

因石灰石煅燒過程中由于局部溫度過高，與硅酸鹽相互熔融生成的硬塊和消化時間很慢的石灰，短時間內(nèi)不能被水消化，生石灰粉的反應速度就會降低。

經(jīng)過796組生石灰粉消化檢測和對應w（CaO）檢測：當生石灰粉的消化時間在80 s以上時，生石灰粉的質(zhì)量明顯下降，對應w（CaO）在80%以下；當生石灰粉的消化時間在70～85s之間時，對應w（CaO）在80%～82%之間；當生石灰粉的消化時間在60～75 s之間時，生石灰粉對應w（CaO）在83%～85%之間。

漢鋼通過燒結(jié)生石灰粉質(zhì)量預判，更好地服務燒結(jié)礦質(zhì)量管控，燒結(jié)礦質(zhì)量得到了明顯提升（見表1）：燒結(jié)礦R±0.05穩(wěn)定率提升8.2%，R±0.1穩(wěn)定率提升2.61%。

表1 燒結(jié)礦質(zhì)量（2019年和2020年）對比 %

3 結(jié)論

通過本文研究，結(jié)合漢鋼公司生產(chǎn)實踐和特點得出：

1）生石灰的w（CaO）在82%～85%之間，生石灰粉的消化反應和質(zhì)量以及對應燒結(jié)過程及燒結(jié)礦質(zhì)量能夠達到最優(yōu)化。

2）當生石灰粉w（CaO）在85%以下時，生石灰粉消化反應與w（CaO）呈現(xiàn)負相關(guān)關(guān)系，當生石灰粉w（CaO）在85%以上時，因部分石灰石過燒，少部分顆粒狀生石灰粉遇水反應變慢，但在燒結(jié)過程燃燒層中經(jīng)過1 200℃的高溫后，其不影響燒結(jié)過程和燒結(jié)礦質(zhì)量穩(wěn)定。

3）當生石灰粉消化時間在85 s以上時，生石灰粉的w（CaO）會有明顯的降低或波動，且對應燒結(jié)過程變化明顯。