提高燒結(jié)用生石灰質(zhì)量的生產(chǎn)實(shí)踐

岳宏亮 周建灃 高培程 辛 越

(北京首鋼股份有限公司，河北 遷安 064000)

0 引言

生石灰作為粘結(jié)劑強(qiáng)化燒結(jié)生產(chǎn)，具有很好的增產(chǎn)節(jié)能、提高燒結(jié)礦質(zhì)量的作用，許多廠家都做過(guò)相關(guān)研究，并用于生產(chǎn)實(shí)踐[1]。燒結(jié)過(guò)程中，提高生石灰質(zhì)量的主要目的是：①利用生石灰消化后所具有的膠體性質(zhì)，提高混合料成球性，改善混合料透氣性；②利用生石灰遇水發(fā)生水化放熱反應(yīng)CaO+H2O=Ca(OH)2的特性，提高混合料料溫[2]；③生石灰有效CaO含量高，在燒結(jié)礦堿度不變情況下，可以降低石灰石配入量，降低熔劑消耗，同時(shí)減少高溫下分解吸熱，有利于降低燃料消耗。

某公司三燒360 m2燒結(jié)機(jī)采用基于立式強(qiáng)力混合機(jī)的“兩配三混”原料準(zhǔn)備流程。自投產(chǎn)以來(lái)，三燒使用活性度220 ml、CaO含量78%標(biāo)準(zhǔn)的低質(zhì)量外購(gòu)生石灰，混合料料溫低，僅有40 ℃左右，大幅低于露點(diǎn)溫度，混合料制粒效果差，-3 mm粒級(jí)比例33%左右，嚴(yán)重影響燒結(jié)機(jī)參數(shù)，導(dǎo)致燒結(jié)機(jī)總管負(fù)壓長(zhǎng)期高于17.4 kPa的設(shè)計(jì)負(fù)壓，燒結(jié)機(jī)被迫采取“薄料快轉(zhuǎn)”的操作方針，燒結(jié)機(jī)參數(shù)波動(dòng)大，燒結(jié)礦質(zhì)量差，不能為高爐提供優(yōu)質(zhì)燒結(jié)礦。生產(chǎn)過(guò)程中，為解決這一問(wèn)題，雖采取加熱水混料、緩沖礦槽通入蒸汽等措施，但效果并不明顯。2021年3月，為進(jìn)一步改善燒結(jié)狀況，提高燒結(jié)礦產(chǎn)量和質(zhì)量，公司決定提高生石灰進(jìn)廠質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

1 生石灰質(zhì)量指標(biāo)

2021年4月1日，公司外購(gòu)生石灰進(jìn)廠質(zhì)量指標(biāo)開(kāi)始執(zhí)行新的活性度300 ml以上，CaO含量83%以上的標(biāo)準(zhǔn)。提高外購(gòu)生石灰進(jìn)廠質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)后，具體質(zhì)量指標(biāo)對(duì)比如下：

由表1可以看出：2021年4月份，開(kāi)始執(zhí)行新的標(biāo)準(zhǔn)后，外購(gòu)生石灰CaO含量升高5.11%，活性度提高61.3 ml，指標(biāo)明顯優(yōu)于提升前。

表1 生石灰質(zhì)量指標(biāo)

2 出現(xiàn)的問(wèn)題及改善攻關(guān)

由于生石灰質(zhì)量提升后，吸水能力和黏結(jié)性都得到了增強(qiáng)，在使用一段時(shí)間后系統(tǒng)出現(xiàn)了一些問(wèn)題，該公司三燒360 m2燒結(jié)機(jī)又針對(duì)不同問(wèn)題進(jìn)行了攻關(guān)改善。

2.1 混合系統(tǒng)加水量不足

生石灰質(zhì)量提高后，CaO含量上漲，因CaO+H2O=Ca(OH)2，混合加水總量明顯提高，三燒混合系統(tǒng)出現(xiàn)加水量不足的問(wèn)題。為此，三燒利用檢修對(duì)混合機(jī)加水噴頭進(jìn)行改造，二次混合機(jī)加水噴頭個(gè)數(shù)從25個(gè)增加至40個(gè)，三次混合機(jī)加水噴頭個(gè)數(shù)從8個(gè)增加到12個(gè)，最大加水量從26 t/h上漲為41 t/h。同時(shí)為解決加水噴頭堵塞影響加水量問(wèn)題，引入一部分清水替代濁環(huán)水，并在水箱入水口增加過(guò)濾罐，定期對(duì)濾網(wǎng)進(jìn)行清理，減少雜物進(jìn)入水箱造成噴頭堵塞問(wèn)題，保證混合系統(tǒng)加水量充足。

圖1 混合系統(tǒng)加水量變化

2.2 二配混勻料倉(cāng)粘料

二配混勻料倉(cāng)出現(xiàn)了頻繁的蓬倉(cāng)問(wèn)題，因二次配料涉及含碳調(diào)整，混勻料倉(cāng)蓬倉(cāng)對(duì)混合料含碳的穩(wěn)定造成巨大影響。同時(shí)，因混勻料倉(cāng)蓬倉(cāng)，混合料量變化，混合機(jī)加水量頻繁調(diào)整，混合料水分不穩(wěn)定，燒結(jié)機(jī)參數(shù)波動(dòng)較大，造成燒結(jié)機(jī)終點(diǎn)位置靠后，環(huán)冷機(jī)出現(xiàn)大塊、紅塊，嚴(yán)重影響燒結(jié)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行和燒結(jié)礦質(zhì)量。此外，緩沖礦槽也出現(xiàn)了不同程度的粘料問(wèn)題，影響燒結(jié)機(jī)布料。為此，作業(yè)區(qū)利用檢修機(jī)會(huì)對(duì)三燒相關(guān)工藝設(shè)施進(jìn)行改進(jìn)，并規(guī)范崗位技術(shù)操作。

1)降低二配前加水量，將二配前加水量由14 t/h下調(diào)到7 t/h，降低物料含水量，減少其黏性程度，降低物料在倉(cāng)壁上黏附的可能性。

2)增加一次配料高返配比。高返粒度粗且形狀不規(guī)則，增加一次配料高返配比能夠提高物料對(duì)料倉(cāng)倉(cāng)壁的沖刷作用，避免粘料形成和發(fā)展。

3)完善倉(cāng)體電振，在合適的位置增加電振并實(shí)現(xiàn)粘倉(cāng)不下料情況下電振自振。

4)二配倉(cāng)執(zhí)行周期性拉倉(cāng)措施，根據(jù)粘料和生產(chǎn)實(shí)際，制定每周一、二的周期性拉倉(cāng)規(guī)定，并規(guī)范崗位執(zhí)行，保證出現(xiàn)粘料后及時(shí)組織利用電振振打處理，防止粘料發(fā)展增多。

5)二配倉(cāng)和緩沖礦槽陶瓷襯板打磨。利用檢修對(duì)陶瓷襯板不夠平滑的點(diǎn)位進(jìn)行重新打磨，避免物料的附著，從而減少粘料的形成。

2.3 混合機(jī)筒體粘料

因生石灰質(zhì)量提高，混合料的黏性增大，使用半個(gè)月后，二次混合機(jī)出現(xiàn)了粘料問(wèn)題，特別是混合機(jī)入料口的下料點(diǎn)，結(jié)料形成和發(fā)展較快，造成物料堆積，二次混合機(jī)進(jìn)料端掉料嚴(yán)重。通過(guò)采取如下措施解決了上述問(wèn)題。

1)將二次混合機(jī)入料口揚(yáng)料板從8條減少至4條，間隙擴(kuò)大一倍，防止粘料連接形成大面積粘料。

2)優(yōu)化混合機(jī)加水。對(duì)二混加水噴頭角度進(jìn)行調(diào)整，從斜向下30。調(diào)整為水平向左，使混合機(jī)加水正好噴在料上，防止混合機(jī)筒體直接與水接觸，造成粘料。同時(shí)將混合機(jī)加水開(kāi)始點(diǎn)后移，把混合機(jī)入料口第一個(gè)加水噴頭由下料點(diǎn)后移2 m，避免下料點(diǎn)形成粘料結(jié)圈。

2.4 蒸汽大影響設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行

由于生石灰質(zhì)量提高后，物料溫度升高，混合料產(chǎn)生的蒸汽量增大，帶來(lái)了測(cè)水儀不準(zhǔn)、混4頻繁停機(jī)、梭式小車(chē)頻繁停機(jī)、混合皮帶掉料嚴(yán)重等問(wèn)題，影響了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。通過(guò)采取如下改善措施，解決了蒸汽大帶來(lái)的不利影響。

1)在測(cè)水儀鏡頭前安裝小風(fēng)扇，定期擦拭鏡頭，解決了蒸汽增大帶來(lái)的測(cè)水儀不準(zhǔn)問(wèn)題。

2)生石灰質(zhì)量提高后，蒸汽量增加，特別是在料倉(cāng)頂部，大量蒸汽與空氣中的粉塵結(jié)合，進(jìn)入電氣設(shè)備內(nèi)部影響設(shè)備正常運(yùn)行，如混勻料倉(cāng)頂部的混4皮帶頻繁發(fā)生欠速報(bào)警停機(jī)，緩沖礦槽頂部的梭式小車(chē)頻繁出現(xiàn)倒倉(cāng)限位報(bào)警。通過(guò)將混4皮帶欠速由機(jī)尾滾筒改到皮帶中間托輥上，將梭式小車(chē)限位由緩沖礦槽邊改到距離緩沖礦槽2 m外，解決了蒸汽大造成的電氣設(shè)備停機(jī)問(wèn)題。

3)生石灰質(zhì)量提高后，混合皮帶機(jī)頭料庫(kù)蒸汽增加明顯，蒸汽在皮帶機(jī)頭罩子處形成冷凝水，流到皮帶上，造成混合皮帶粘料、掉料嚴(yán)重。通過(guò)設(shè)計(jì)新型刮料器，解決混合皮帶掉料嚴(yán)重問(wèn)題。

3 燒結(jié)生產(chǎn)過(guò)程參數(shù)變化及分析

通過(guò)上述攻關(guān)措施的實(shí)施，保證了生產(chǎn)的穩(wěn)定，同時(shí)生石灰質(zhì)量提高也對(duì)混合料性能、燒結(jié)機(jī)參數(shù)和燒結(jié)礦質(zhì)量帶來(lái)了非常明顯的變化。

3.1 混合料性能

生石灰質(zhì)量提高后，活性度大幅提高，在一般消化條件下，生石灰與水消化反應(yīng)更加激烈，釋放熱量增多，這一過(guò)程中會(huì)生成更多具有凝聚作用的消石灰膠體顆粒，更容易吸附精礦微粒，有利于細(xì)粒精礦造球，提高了混勻料的制粒效果。

從表2、表3可以看出，外購(gòu)生石灰質(zhì)量提高后，混合料料溫大幅度提高，粒級(jí)明顯改善。二混料溫提高15 ℃，三混料溫提高13 ℃,泥輥料溫提高12 ℃，三混-3 mm粒級(jí)降低6.9%，三混平均粒徑提高0.31mm。

表2 混合料料溫的變化

表3 混合料粒級(jí)的變化

3.2 燒結(jié)參數(shù)變化

由表4可知，生石灰質(zhì)量提高后，混合料性能有所改善，過(guò)濕帶變薄，混合料透氣性提高，燒結(jié)機(jī)料厚升高80 mm，機(jī)速提高0.11 m/min，燒結(jié)機(jī)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量提高50.0 t/h，利用系數(shù)提高0.138 t/m2·h。認(rèn)為原因是生石灰與吸熱較多的石灰石熔劑相比，能夠促進(jìn)流動(dòng)性好且易粘結(jié)的液相生成，促進(jìn)液相反應(yīng)的進(jìn)行，使燒結(jié)過(guò)程在較低溫度下獲得更多的液相，從而降低燒結(jié)燃燒帶的溫度和厚度，垂直燒結(jié)速度加快，燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)提高。

表4 燒結(jié)機(jī)參數(shù)的變化

3.3 燒結(jié)礦質(zhì)量情況

生石灰質(zhì)量提升后，反應(yīng)性改善，更易參加燒結(jié)過(guò)程，有利于鐵酸鈣黏結(jié)相的生成[3]，外加燒結(jié)料厚提高，表面低強(qiáng)度的燒結(jié)礦相對(duì)減少作用，所以燒結(jié)礦小粒級(jí)(-10mm)占比下降，成品率上升。

由表5可知，對(duì)比提升前來(lái)看，燒結(jié)礦-5 mm粒級(jí)下降3.83%，-10 mm粒級(jí)下降5.32%，平均粒徑升高1.06 mm，轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度提高0.47%，燒結(jié)礦實(shí)物質(zhì)量明顯改善。

表5 燒結(jié)礦質(zhì)量的變化

3.4 固體燃料消耗和燒結(jié)礦成本

由表6可知，生石灰質(zhì)量提升后，料層厚度有所改善，燒結(jié)各項(xiàng)消耗有所變化，在維持燒結(jié)礦堿度2.3倍中線情況下，石灰石消耗下降6.4 kg/t，固體燃料消耗下降1.9 kg/t，焦氣消耗下降0.52 m3/t。同時(shí)燒結(jié)礦成本降低3.4元/t。

表6 堿度和消耗變化

生石灰質(zhì)量提升后，混合料粒徑提高，有利于實(shí)現(xiàn)厚料層燒結(jié)，同時(shí)生石灰質(zhì)量提高能夠保證燒結(jié)過(guò)程在較低溫度下獲得足夠的液相，從而降低燒結(jié)固體燃料消耗。

4 結(jié)語(yǔ)

1)2021年4月1日，生石灰質(zhì)量開(kāi)始執(zhí)行新的進(jìn)廠標(biāo)準(zhǔn)，CaO含量和活性度均有較大幅度的提高。

2)生石灰質(zhì)量提高，也帶來(lái)了一系列的問(wèn)題，混合系統(tǒng)加水量不足、二配混勻料倉(cāng)粘料、混合機(jī)筒體粘料、蒸汽大影響設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行等，作業(yè)區(qū)通過(guò)工藝設(shè)施改造以及技術(shù)操作規(guī)范等，有針對(duì)性的解決實(shí)際問(wèn)題，保證了生產(chǎn)的穩(wěn)定。

3)生石灰質(zhì)量提升后，燒結(jié)參數(shù)有了明顯的提升，泥輥混合料溫提高12 ℃，混合料平均粒徑提高0.31 mm，燒結(jié)過(guò)程的料層透氣性得到明顯改善，燒結(jié)機(jī)料厚提高80 mm，利用系數(shù)提高0.138 t/m2·h，燒結(jié)礦平均粒徑升高1.06 mm。