提高燒結(jié)礦質(zhì)量的技術(shù)措施

馬永廣 陳 偉 高丙寅

(安陽鋼鐵股份有限公司)

0 前言

高爐冶煉及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的改善，原料是基礎(chǔ)。安鋼煉鐵生產(chǎn)爐料結(jié)構(gòu)中，燒結(jié)礦配用比例在70%以上。因此，穩(wěn)定和提高燒結(jié)礦質(zhì)量是對(duì)高爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的意義十分突出。近幾年來，隨著我國鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，產(chǎn)能大幅增加，鐵礦石資源逐步趨向多樣化，品質(zhì)趨向劣質(zhì)化，對(duì)燒結(jié)礦質(zhì)量控制帶來了新的挑戰(zhàn)。為了穩(wěn)定和提高燒結(jié)礦質(zhì)量，滿足大型高爐冶煉需求，安鋼煉鐵廠燒結(jié)工序依據(jù)目前的工藝、原料條件，積極開展技術(shù)研究，主動(dòng)采取了多項(xiàng)技術(shù)措施，取得了良好效果，有力促進(jìn)了高爐的穩(wěn)定順行。

1 技術(shù)措施

1.1 加強(qiáng)原料結(jié)構(gòu)優(yōu)化試驗(yàn)研究

安鋼燒結(jié)所用含鐵原料品種較多，其品位、化學(xué)成分、粒度組成各不相同，成球性能、燒結(jié)性能及冶金性能差異較大。隨著鐵礦石資源的長(zhǎng)年開采，市場(chǎng)可以接受的低磷鐵礦儲(chǔ)量逐年減少，優(yōu)質(zhì)鐵礦開采礦區(qū)將陸續(xù)閉坑，導(dǎo)致鐵礦石的來源更趨復(fù)雜化、品質(zhì)更趨劣質(zhì)化、礦種更趨多樣化。為了合理利用鐵礦資源，適應(yīng)市場(chǎng)的變化，安鋼加強(qiáng)了鐵礦石燒結(jié)性能試驗(yàn)研究，對(duì)于新采購礦種使用前以及生產(chǎn)中原料結(jié)構(gòu)的調(diào)整，首先進(jìn)行燒結(jié)杯試驗(yàn)，通過試驗(yàn)研究分析燒結(jié)礦技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)變化情況，如：品位、利用系數(shù)、轉(zhuǎn)鼓指數(shù)、成品率、粒度組成及成本分析等，并相繼開展了低硅燒結(jié)、低品位印度礦燒結(jié)、大比例粉礦燒結(jié)、大比例褐鐵礦燒結(jié)等試驗(yàn)研究，為穩(wěn)定和改善燒結(jié)礦質(zhì)量提供最佳的原料結(jié)構(gòu)方案及適宜的燒結(jié)工藝參數(shù)，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)劣質(zhì)資源的技術(shù)儲(chǔ)備，為公司針對(duì)性采購提供指導(dǎo)性建議。

1.2 改進(jìn)原料混勻工藝

原料混勻是燒結(jié)生產(chǎn)過程中極為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，是燒結(jié)礦質(zhì)量穩(wěn)定的前提。煉鐵廠十分重視原料的混勻工作，根據(jù)工藝要求先后建成兩個(gè)原料場(chǎng)，由于受場(chǎng)地限制以及燒結(jié)產(chǎn)能擴(kuò)大的影響，原料場(chǎng)的混勻堆放能力已嚴(yán)重不足，客觀上制約了混勻礦的穩(wěn)定性。為此，煉鐵廠結(jié)合原料場(chǎng)實(shí)際情況，采取多項(xiàng)技術(shù)措施，確保混勻礦的穩(wěn)定性。首先，根據(jù)原料結(jié)構(gòu)方案和公司采購計(jì)劃，合理安排原料進(jìn)場(chǎng)堆放，依據(jù)原料場(chǎng)堆放能力科學(xué)制定庫存預(yù)警機(jī)制，通過降低庫存來緩解堆放場(chǎng)地的不足，同時(shí)，根據(jù)不同原料的進(jìn)場(chǎng)量合理規(guī)劃堆放場(chǎng)地，避免混堆現(xiàn)象的發(fā)生;其次，根據(jù)原料結(jié)構(gòu)試驗(yàn)研究的結(jié)果，對(duì)現(xiàn)有的礦種進(jìn)行兩個(gè)原料場(chǎng)合理分配、分流，如印度礦在第一原料場(chǎng)配加，就不再安排第二原料場(chǎng)使用，通過減少礦種來減輕原料場(chǎng)堆放場(chǎng)地壓力;另外，對(duì)于成分波動(dòng)較大的除塵灰、回收料、鋼渣等雜料實(shí)施集中配加，配加前利用機(jī)械設(shè)備對(duì)其進(jìn)行充分混勻，減少回收料在“直供”系統(tǒng)的配加，從而減少因成分波動(dòng)、粒度偏析對(duì)混勻礦質(zhì)量的影響。

1.3 優(yōu)化熔劑結(jié)構(gòu)

燒結(jié)生產(chǎn)所使用的熔劑有鈣質(zhì)熔劑和鎂質(zhì)熔劑，其中鈣質(zhì)熔劑有：石灰石、生石灰、消石灰;鎂質(zhì)熔劑主要有：菱鎂石、高鎂粉、蛇紋石、白云石、輕燒白云石等。生產(chǎn)中加入CaO的主要目的：一方面是強(qiáng)化燒結(jié)過程中礦化反應(yīng)，促進(jìn)鐵酸鈣生成，進(jìn)而生產(chǎn)強(qiáng)度高、還原性好、粒度組成理想的燒結(jié)礦，滿足高爐強(qiáng)化冶煉的要求;另一方面是使燒結(jié)礦成分達(dá)到一定的堿度要求，確保在高爐冶煉過程中少加或不加石灰石。隨著技術(shù)進(jìn)步及高爐造渣制度的改變，對(duì)入爐料中MgO的含量要求也日趨嚴(yán)格，燒結(jié)礦作為高爐爐料結(jié)構(gòu)的主要原料，提高燒結(jié)礦中MgO含量，生產(chǎn)高M(jìn)gO燒結(jié)礦是改善爐渣的流動(dòng)性、促進(jìn)高爐穩(wěn)定順行、提高技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的一項(xiàng)強(qiáng)化措施得到了廣泛應(yīng)用。

近年來，隨著鐵礦資源市場(chǎng)的變化，安鋼燒結(jié)原料結(jié)構(gòu)發(fā)生了較大變化，由精礦為主逐步變?yōu)橐赃M(jìn)口粉礦為主。進(jìn)口礦粉的粒度粗且均勻，其大量使用一方面改善了混合料原始透氣性，另一方面進(jìn)口礦中MgO含量低、Al2O3含量高，造成燒結(jié)礦MgO含量急劇下降，煉鐵高爐爐渣MgO含量降低，性能變差，對(duì)爐況順行及生鐵質(zhì)量都會(huì)產(chǎn)生不利的影響。針對(duì)原料結(jié)構(gòu)的變化，煉鐵廠適時(shí)地對(duì)熔劑(鈣質(zhì)熔劑、鎂質(zhì)熔劑)及其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了大量的優(yōu)化試驗(yàn)，依據(jù)燒結(jié)杯試驗(yàn)研究的結(jié)果，生產(chǎn)中對(duì)熔劑結(jié)構(gòu)進(jìn)行了調(diào)整，鈣質(zhì)熔劑由全生石灰變?yōu)樯?石灰石粉，鎂質(zhì)熔劑由輕燒白云石變?yōu)樯自剖Ｈ蹌┙Y(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整后，燒結(jié)礦的質(zhì)量有明顯改善，尤其是堿度、MgO穩(wěn)定率均有較大幅度提高，生石灰的使用量也大幅減少，大大緩解了生石灰的采購壓力，有利于外購生石灰質(zhì)量的提高。同時(shí)，混合機(jī)、料倉粘堵料現(xiàn)象減輕，混合料水分波動(dòng)減小，生產(chǎn)更趨穩(wěn)定。

1.4 實(shí)施均勻燒結(jié)技術(shù)

所謂均勻燒結(jié)，是依據(jù)碳在混合料不同粒級(jí)中的分布規(guī)律，采用“整粒、分散、偏析”作用的布料方式，使燒結(jié)料粒度及碳在臺(tái)車上分布合理，即從上到下混合料粒度逐漸變粗，而固定碳含量上高下低的一種燒結(jié)方法。實(shí)施均勻燒結(jié)不僅可降低燃料消耗，降低燒結(jié)礦中FeO含量，改善燒結(jié)料層透氣性，提高燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量，還可為高爐提供冶金性能均勻、穩(wěn)定、一致的燒結(jié)礦，進(jìn)而促進(jìn)高爐順行、高產(chǎn)、低耗。

為了更好地實(shí)施均勻燒結(jié)技術(shù)，首先對(duì)布料設(shè)備進(jìn)行了改進(jìn)，由泥輥+反射板布料改為泥輥+多輥布料，并根據(jù)碳偏析的要求調(diào)整各輥之間的間隙。其次，根據(jù)進(jìn)口礦的大量使用帶來含鐵原料的原始粒度變化，適時(shí)地開展了燃料粒度優(yōu)化燒結(jié)杯試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)燒結(jié)系統(tǒng)生產(chǎn)中對(duì)燃料粒度控制要求進(jìn)行了調(diào)整，燃料粒度上限由≤3 mm調(diào)整為≤5 mm，其中燃料粒度≤3 mm的粒級(jí)含量由≥90%調(diào)整為≥70%，通過燃料粒度調(diào)整使之與原料粒度變化相匹配。調(diào)整后，燒結(jié)料層碳偏析程度較理想，燒結(jié)料層上、中、下三層最高溫度相差變小，燒結(jié)過程比較均勻。

1.5 加強(qiáng)燒結(jié)機(jī)漏風(fēng)治理

“燒結(jié)生產(chǎn)，以風(fēng)為綱”，是燒結(jié)工作者早已達(dá)成的共識(shí)。目前，國內(nèi)燒結(jié)機(jī)普遍存在漏風(fēng)率高問題，解決漏風(fēng)也成為燒結(jié)行業(yè)一大難題。過高漏風(fēng)率不僅制約著燒結(jié)生產(chǎn)能力的提高，還造成生產(chǎn)成本上升，各種消耗升高。在治理系統(tǒng)漏風(fēng)方面，采取了多項(xiàng)技術(shù)措施，提高燒結(jié)料層的有效風(fēng)量和生產(chǎn)的均衡穩(wěn)定性。首先，對(duì)主要漏風(fēng)點(diǎn)的密封裝置進(jìn)行改進(jìn)，如機(jī)頭機(jī)尾的轉(zhuǎn)架式密封改為多級(jí)磁力迷宮密封技術(shù)，利用耐高溫磁鐵的磁性吸附細(xì)小磁性礦粉顆粒，通過磁性顆粒的交錯(cuò)排列移動(dòng)，達(dá)到無間隙密封效果;其次，針對(duì)燒結(jié)機(jī)篦條糊堵較為嚴(yán)重的現(xiàn)象，煉鐵廠成立工藝技術(shù)研究小組，重點(diǎn)解決篦條糊堵問題。根據(jù)對(duì)糊堵原因分析，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)實(shí)際，有針對(duì)性地采取了如下改進(jìn)措施：設(shè)備方面，對(duì)進(jìn)廠的篦條材質(zhì)、制造質(zhì)量及幾何尺寸進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)驗(yàn)收，同時(shí)加強(qiáng)設(shè)備點(diǎn)檢及維護(hù)，對(duì)燒蝕、變形嚴(yán)重的篦條要及時(shí)更換;生產(chǎn)操作方面，嚴(yán)格控制混合料水分、配碳量，減少其波動(dòng)。合理控制燒結(jié)速度、負(fù)壓、燒結(jié)終點(diǎn)等參數(shù);工藝方面，停用機(jī)頭料倉蒸汽預(yù)熱工藝，避免“過濕現(xiàn)象”的形成。

1.6 燒結(jié)礦表面噴灑改性劑

隨著進(jìn)口礦的大量使用，燒結(jié)礦高溫冶金性隨進(jìn)口礦比例的增加呈逐漸變差的趨勢(shì)。安鋼使用的進(jìn)口礦以赤鐵礦為主，其主要成分為Fe2O3。為改善燒結(jié)礦的高溫冶金性能，降低燒結(jié)礦低溫還原粉化率，采取了燒結(jié)礦表面噴灑改性劑溶液的技術(shù)措施。通過噴灑改性劑溶液(見表1)，燒結(jié)礦低溫還原粉化性能有了顯著改善，表2為煉鐵6號(hào)高爐工業(yè)試驗(yàn)期間的指標(biāo)對(duì)比。

表1 噴灑前后燒結(jié)礦低溫還原粉化指數(shù)和還原度對(duì)比 %

表2 噴灑前后6號(hào)高爐主要技術(shù)指針對(duì)比

2 生產(chǎn)應(yīng)用

近幾年來，燒結(jié)技術(shù)人員堅(jiān)持燒結(jié)礦質(zhì)量滿足高爐大型化優(yōu)質(zhì)冶煉為已任，在圍繞提高燒結(jié)礦質(zhì)量方面，做了大量的工作，采取了多項(xiàng)技術(shù)措施，達(dá)到了預(yù)期效果。混勻礦質(zhì)量指標(biāo)得到明顯改善(見表3)，燒結(jié)礦指標(biāo)TFe、R、MgO的穩(wěn)定率均有大幅度提高，返礦率和固體能耗均明顯下降，粒度組成更趨合理，高溫冶金性能也得到顯著改善，為強(qiáng)化高爐冶煉提供了優(yōu)質(zhì)原料保證。

表3 混勻礦質(zhì)量指標(biāo)

表4 燒結(jié)礦技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)變化

3 結(jié)語

近年來，圍繞提高燒結(jié)礦質(zhì)量，采取了多項(xiàng)技術(shù)措施，達(dá)到了預(yù)期效果。

1)通過加強(qiáng)原料混勻工藝的研究，制定含鐵廢棄物綜合利用方案，加強(qiáng)回收料的預(yù)混勻處理，有效提高混勻料的穩(wěn)定性。目前混勻礦質(zhì)量已處在國內(nèi)較高水平，混勻礦質(zhì)量指標(biāo) σTFe≤ ±0.4%，σSiO2≤ ±0.25%。

2)根據(jù)互補(bǔ)配礦理論，大力開展配礦試驗(yàn)研究，依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果科學(xué)的指導(dǎo)配礦及生產(chǎn)中原料結(jié)構(gòu)的調(diào)整，同時(shí)注意結(jié)構(gòu)調(diào)整對(duì)工藝參數(shù)及燒結(jié)礦質(zhì)量影響信息的收集。

3)針對(duì)原料結(jié)構(gòu)的變化，適時(shí)地對(duì)熔劑結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整。調(diào)整后，燒結(jié)礦堿度、MgO含量穩(wěn)定性得到了大幅提高，同時(shí)，熔劑成本有了顯著降低。

4)通過燒結(jié)系統(tǒng)漏風(fēng)治理，開展篦條糊堵技術(shù)攻關(guān)，實(shí)施均勻燒結(jié)技術(shù)等，提高生產(chǎn)的均衡穩(wěn)定性。

［1］ 高丙寅，陳偉，臧國軍，等.燒結(jié)機(jī)糊堵篦條現(xiàn)象的原因分析及預(yù)防措施.河南冶金，2010，18(6)：33-35.