提高冶金焦利用率的實(shí)踐與應(yīng)用

滕國(guó)興，盛芹世

山東鋼鐵萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司規(guī)劃發(fā)展部，山東 萊蕪 271104

0 引言

萊鋼集團(tuán)煉鐵老區(qū)共有四座高爐，原高爐焦碳經(jīng)過(guò)兩焦篩篩分，篩上物大焦經(jīng)料車直接進(jìn)人高爐作為燃料，篩下物碎焦則經(jīng)過(guò)碎焦車提升進(jìn)入碎焦倉(cāng)，用汽車運(yùn)至燒結(jié)原料場(chǎng)，作為燒結(jié)生產(chǎn)的燃料使用。篩下物碎焦中含有大量的焦丁，碎焦沒(méi)有進(jìn)行篩分再利用，造成極大的浪費(fèi)。在國(guó)內(nèi)其它鋼鐵廠，有對(duì)高爐碎焦進(jìn)行篩分，回收焦丁配加入爐的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，與國(guó)內(nèi)高爐相比，萊鋼煉鐵老區(qū)四座高爐有它的局限性。1#、2#高爐的前身為620m3，幾經(jīng)改造大修擴(kuò)容，由750m3到1080m3。3#、4#高爐由750m3大修擴(kuò)容到1080m3。原系統(tǒng)沒(méi)有涉及焦丁利用這一系統(tǒng)，因此，碎焦系統(tǒng)的改造，焦丁的回收利用相比其它高爐，難度大，需要解決的問(wèn)題多。

1 改造前狀況

1.1 高爐冶煉對(duì)焦碳的質(zhì)量要求越來(lái)越高

焦炭在高爐冶煉中主要作為發(fā)熱劑、還原劑和料柱骨架。高爐下部料柱的透氣性完全由焦炭來(lái)維持。焦碳強(qiáng)度不好，料柱的透氣性變壞，高爐難于接受風(fēng)量和風(fēng)溫，同時(shí)噴吹量也受限制。此外，生成大量的焦粉摻入爐渣，使渣變稠，還會(huì)造成難行或懸料。焦炭質(zhì)量成為保持爐況順行的質(zhì)量指標(biāo)。

1.2 隨著高爐生產(chǎn)能力的提高，對(duì)入爐焦碳的需求也不斷增長(zhǎng)

2006～2008年，老區(qū)四座高爐分別進(jìn)行了大修擴(kuò)容改造，隨著高爐生產(chǎn)能力的提高，對(duì)入爐焦碳的需求也不斷增長(zhǎng)，加之市場(chǎng)外購(gòu)焦碳的供給的緊張，及焦碳質(zhì)量下滑，成為制約高爐生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。

1.3 入爐焦比高，高爐成本高

與國(guó)內(nèi)同類型高爐進(jìn)行對(duì)比，老區(qū)四座高爐的入爐焦比高，平均在350kg/tFe左右，因此高爐的成本高，效益低。節(jié)約焦碳，就是降低成本，是挖潛的重要措施。

1.4 焦丁混入焦粉，影響燒結(jié)工藝，浪費(fèi)燃料

燒結(jié)生產(chǎn)使用小于12mm小顆粒的焦粉，而大于12mm大顆粒的焦丁容易產(chǎn)生混合不均、燃燒不充分現(xiàn)象。因此，碎焦中大于12mm的焦丁混入焦粉即造成燒結(jié)工藝難以消化，又造成燃料的極大浪費(fèi)。

因此，迫切需要對(duì)高爐碎焦系統(tǒng)與燒結(jié)焦粉系統(tǒng)進(jìn)行改造，提高焦碳的利用率，回收焦丁，實(shí)施配加入爐冶煉方式，降低焦比，節(jié)約成本。

2 項(xiàng)目的改造與實(shí)施

2.1 高爐碎焦系統(tǒng)改造

原高爐碎焦系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)為兩個(gè)碎焦倉(cāng)，原碎焦系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，上部設(shè)有碎焦軌道，在16.7m處為碎焦車受料斗，在15.2m平臺(tái)上設(shè)置有碎焦卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)，下部為90m3碎焦倉(cāng)，在碎焦倉(cāng)下部設(shè)置有閘門。

改造后主要工藝流程為:焦碳通過(guò)槽下兩個(gè)焦碳振動(dòng)篩的篩分，大于18mm的合格焦進(jìn)入高爐料車，由料車卷?yè)P(yáng)機(jī)提升，送入高爐進(jìn)行冶煉。小于18mm的碎焦則經(jīng)過(guò)篩下物溜槽落入碎焦車，由碎焦車卷?yè)P(yáng)機(jī)提升進(jìn)入經(jīng)過(guò)改造后的碎焦處理系統(tǒng)。在碎焦倉(cāng)的上部經(jīng)過(guò)焦丁篩的篩分，焦丁篩的篩網(wǎng)為10mm，小于18mm大于10mm的焦丁通過(guò)篩上物溜槽進(jìn)入1#碎焦皮帶機(jī)，然后落入2#碎焦大傾角皮帶機(jī)進(jìn)入焦丁倉(cāng)存儲(chǔ)，當(dāng)高爐需要配加焦丁時(shí)，進(jìn)入振動(dòng)給料機(jī)，通過(guò)稱量系統(tǒng)，進(jìn)入3#碎焦皮帶機(jī)，進(jìn)入右礦皮帶機(jī)配加到燒結(jié)礦中進(jìn)入高爐進(jìn)行冶煉。小于10mm的焦粉則由焦丁篩的篩下物溜槽落入碎焦倉(cāng)，最后經(jīng)過(guò)汽車運(yùn)輸，進(jìn)入燒結(jié)系統(tǒng)。具體改造如下:

2.1.1 焦碳振動(dòng)篩的篩網(wǎng)改造

槽下兩焦碳振動(dòng)篩的篩網(wǎng)為14mm，配合碎焦系統(tǒng)的改造，根據(jù)工藝需要，將篩網(wǎng)改為18mm。焦碳經(jīng)過(guò)振動(dòng)篩的篩分，進(jìn)行分級(jí)。大于18mm的合格焦按原工藝最終進(jìn)入高爐進(jìn)行冶煉。小于18mm的碎焦內(nèi)含有大量的焦丁，需要進(jìn)行二次篩分，分離出焦丁和焦粉。通過(guò)增大篩網(wǎng)，減少了焦碳篩分時(shí)間，提高了高爐上料速度和能力，為高爐高產(chǎn)創(chuàng)造了條件。

2.1.2 舊碎焦系統(tǒng)的改造

改造的宗旨是保持并充分利用原碎焦系統(tǒng)。原碎焦系統(tǒng)改造的空間狹小，并且受周圍設(shè)備、及上料斜橋的影響，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行改造難度相當(dāng)大。根據(jù)工藝要求通過(guò)計(jì)算, 改造舊碎焦系統(tǒng)必須滿足兩大條件:一是在原系統(tǒng)上減少原碎焦倉(cāng)的容積，增設(shè)焦丁篩分系統(tǒng)，二是必須保證新碎焦倉(cāng)的容積為50m3。通過(guò)對(duì)多種方案的選則，最終方案如下:

1）利用原有鋼結(jié)構(gòu)鋼柱，在16.7m設(shè)置鋼梁、平臺(tái)，將原有碎焦卷?yè)P(yáng)機(jī)系統(tǒng)由15.2m平移至此平臺(tái)；

2）因碎焦卷?yè)P(yáng)機(jī)平移的上抬，相應(yīng)的將原有道軌直段垂直斷開，增加1m。同時(shí)將原有碎焦受料斗下部截去0.5m；

3）對(duì)原有的碎焦倉(cāng)進(jìn)行改造，把15.4m和 12.9m之間的原有碎焦倉(cāng)拆除，在12.9m設(shè)置鋼梁平臺(tái)；

4）在16.7m下部安裝2.3m3倉(cāng)，在12.9m平臺(tái)安裝焦丁篩；

5）在2.3m3的倉(cāng)下部安裝手動(dòng)插板閥，控制碎焦的流量。焦丁篩的分級(jí)粒度為10mm。在焦丁篩的下部安裝篩下物溜槽，以便于經(jīng)過(guò)焦丁篩的篩分，小于10mm的焦粉能順利進(jìn)入碎焦倉(cāng)。在焦丁篩的上部安裝篩上物溜槽，使大于10mm小于18mm的焦丁能順利進(jìn)入1#碎焦皮帶機(jī)；

6）把12.9m到6.73m之間的原有碎焦倉(cāng)部分進(jìn)行改造分割封閉，建成容積為51m3的碎焦倉(cāng)存儲(chǔ)焦粉。新的碎焦倉(cāng)下部安裝電液動(dòng)扇形閘，控制焦粉的流量，卸料進(jìn)入汽車。

2.1.3 新建焦丁倉(cāng)系統(tǒng)

在碎焦倉(cāng)的北部新建一個(gè)60m3鋼結(jié)構(gòu)形式的焦丁倉(cāng)，用來(lái)儲(chǔ)存焦丁。在焦丁倉(cāng)的下部設(shè)置有稱量漏斗，保證了配加到燒結(jié)礦的焦丁的準(zhǔn)確計(jì)量，提高了配料的準(zhǔn)確性。

2.1.4 焦丁的運(yùn)輸系統(tǒng)

焦丁在焦丁倉(cāng)和碎焦倉(cāng)之間的運(yùn)輸也是一個(gè)難題。由于焦丁倉(cāng)和碎焦倉(cāng)相對(duì)位置一定，碎焦倉(cāng)相對(duì)焦碳振動(dòng)篩的位置一定，為保證碎焦卷?yè)P(yáng)的正常運(yùn)行，設(shè)計(jì)了兩條皮帶來(lái)完成焦丁運(yùn)輸。1#碎焦皮帶機(jī)把從焦丁篩篩上物溜槽來(lái)的焦丁進(jìn)行運(yùn)輸；因現(xiàn)場(chǎng)位置的限定，選用一條的大傾角皮帶機(jī)提升焦丁，向焦丁倉(cāng)送料。

2.1.5 焦丁的配加入爐

在焦丁倉(cāng)下部安裝3#碎焦皮帶機(jī)，寬度B=500mm，運(yùn)輸速度為v=1.25m/s。根據(jù)高爐爐況，將焦丁經(jīng)過(guò)稱量，準(zhǔn)確送至右礦皮帶機(jī)，配加到燒結(jié)礦中，進(jìn)入高爐進(jìn)行冶煉，月均焦丁比達(dá)到30kg/t，達(dá)到了國(guó)內(nèi)較高水平。

2.2 燒結(jié)焦粉系統(tǒng)改造

2.2.1 原來(lái)燒結(jié)焦粉系統(tǒng)工藝

焦化廠或煉鐵廠高爐槽下來(lái)的焦粉經(jīng)上料皮帶，經(jīng)小焦篩進(jìn)行篩分，粒度小于12mm的焦粉由篩下物皮帶進(jìn)入四輥破碎機(jī)破碎成粒度小于3mm的焦粉（大于85%），經(jīng)皮帶進(jìn)配料室配料進(jìn)行燒結(jié)，篩上物粒度大于12mm的焦丁經(jīng)皮帶運(yùn)輸?shù)浇固客馀帕蟼}(cāng)經(jīng)汽車?yán)鶑S外賣給外單位，但其中含有部分粒度大于24mm的焦丁高爐可用，這一部分外賣產(chǎn)生了巨大的浪費(fèi)。

2.2.2 改造熱內(nèi)容

在原來(lái)焦炭外排料倉(cāng)混凝土框架內(nèi)，利用原有的框架柱子，拆除原有料倉(cāng)，增設(shè)兩層鋼平臺(tái)，其中在6.21m平臺(tái)上，增設(shè)一臺(tái)篩子型號(hào)XBSFJ150x360-Ⅰ棒條振動(dòng)篩系統(tǒng)。篩上物與篩下物落地，中間壘一混凝土墻隔開。篩子的分級(jí)點(diǎn)22mm，振動(dòng)篩將原來(lái)焦粉一次篩篩上物（粒度大于12mm的焦丁）大于24mm的焦丁部分作為篩上物篩出，這部分焦碳運(yùn)往高爐，當(dāng)作高爐燃料進(jìn)行冶煉。

新加棒條篩篩分系統(tǒng)如下圖所示:

3 實(shí)施效果

經(jīng)改造后高爐項(xiàng)目取得了良好的效果，四座高爐年回收焦丁8.5萬(wàn)噸。實(shí)現(xiàn)了焦碳分級(jí)入爐，提高了焦碳的利用率。改造后，對(duì)不同粒度的焦碳進(jìn)行充分利用，收到了良好的冶煉效果和經(jīng)濟(jì)效益。扣除因風(fēng)溫的提高、煤比的增加，燒結(jié)礦品位的提高、富氧的提高的影響降低的焦比，因配加焦丁，降低焦比12.61kg/tFe，節(jié)約大量的焦碳，產(chǎn)生了可觀的效益。同時(shí)解決了焦丁混入焦粉造成的燒結(jié)工藝難以消化，混合不均、燃燒不充分的現(xiàn)象。

2010年9月對(duì)燒結(jié)焦粉系統(tǒng)進(jìn)行改造，改造后取得了良好的效果，通過(guò)增加焦粉二次篩分工藝，可有效回收燒結(jié)焦粉中粒度大于24mm的焦丁，節(jié)約焦碳，提高了焦炭利用率。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，平均每月可回收粒度大于24mm的焦丁790t，有效提高了焦炭利用率。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)高爐碎焦系統(tǒng)“碎焦倉(cāng)的分割改造”和燒結(jié)焦粉系統(tǒng)增加二次篩分改造，進(jìn)行焦丁的回收，實(shí)現(xiàn)了焦丁配加入爐的冶煉方式，改善了高爐爐料的透氣性，保證了高爐的高產(chǎn)高效，節(jié)約了大量的焦碳，降低了焦比，降低了生鐵成本。實(shí)踐證明，該項(xiàng)目的實(shí)施是可行、有效的，取得了一定的效果，具有推廣應(yīng)用價(jià)值。

[1]煉鐵.中冶南方工程技術(shù)有限公司.

[2]《高爐煉鐵》（中冊(cè)）.冶金工業(yè)出版社.