淺談優化石料粒度降低活性灰成本

劉芳 趙宵曄

摘要：活性冶金石灰是一種密度小、結晶細、比表面積大、反應性強，含硫、磷等有害雜質少的優質輕燒石灰，在煉鋼過程中具有熔解速度快，造渣能力強，能夠縮短鋼水吹氧時間，提高鋼水收得率、減少煉鋼輔料用量，除硫、磷效果明顯的優點，是煉鋼工序必不可少輔料之一。本文就如何優化石料粒度降低石灰成本展開討論。

關鍵詞：石灰石；粒度；煅燒分解；成本

引言：邯鋼礦業分公司現有4座以焦爐煤氣為燃料，粒度40-80㎜的石灰石為原料，生產優質冶金石灰的麥爾茲雙膛石灰窯，年產能約為60萬噸，是邯鋼公司重要的冶金輔料供應基地。冶金石灰作為鋼鐵冶煉工序中重要的輔料，在保證質量的前提下降低活性石灰生產費用，對降低公司優質鋼材生產費用，提升公司產品市場競爭力具有顯著的促進作用。

一、存在的問題

邯鋼礦業分公司現有4座以天然氣為燃料，粒度40-80㎜的石灰石為原料，生產優質冶金石灰的麥爾茲雙膛石灰窯，年產能約為60萬噸，是邯鋼公司重要的冶金輔料供應基地。

冶金石灰作為鋼鐵冶煉工序中重要的輔料，在保證質量的前提下降低活性石灰生產費用，對降低公司優質鋼材生產費用，提升公司產品市場競爭力具有顯著的促進作用。

近年來，活性石灰生產費用降低的效果不明顯，原因如下：

礦業公司麥爾茲窯以粒度40-80mm的石灰石為原料煅燒活性冶金石灰，因粒度要求標偏大，40mm以下篩出物較多，灰石消耗比與理論值1.79相差較大；受環保檢查影響礦點關停較多，石料供應點及供貨量減少，買方市場處于被動地位；另收社會物價增長因素影響，礦業分公司40-80mm石料采購費用逐年上升，活性石灰生產成本居高不下。（見表1）降低灰石消耗比是降本增效的關鍵點。

二、解決方案

（一）解決思路

石灰石在煅燒分解過程中，CO2的分離是從石灰石表面向內部緩慢進行的，隨著粒徑增大，從晶格中釋放出CO2氣體就需要更高的溫度來產生更高的分解壓力。因此煅燒大粒徑石灰石所需時間更長，溫度更高。粒徑小的石灰石煅燒所需溫度與時間相對減少，但小粒度石料空隙率較小，會導致窯爐內部氣流阻力增大，增大窯壓，加大設備負荷。也就是說，如果能夠控制好窯膛壓力，使其處于與產量對應的合理區間中，煅燒小粒徑的石灰石完全可行。

通過長期麥爾茲窯生產實踐，我們發現通過對煤氣量、助燃風量、灰冷風量、窯通道溫度及壓力等工藝參數進行優化調整，可以做到符合30-60mm石灰石的煅燒工藝參數要求，并生產出合格的冶金石灰。以30-60mm粒度石灰石替代40-80mm石料作為煅燒活性石灰原料在技術上是可行的。

（二）工藝參數調控難點

1.煅燒溫度

在實際生產中隨著煅燒繼續，料塊逐漸分解并向核心延伸，在其表面的CaO層逐漸加厚，阻礙了熱量向內核傳遞，從而使物料分解速度顯著降低，只有提高煅燒溫度增加二氧化碳分解壓力差，才能保證石料分解完全。一般控制煅燒溫度不超過1200℃，若溫度過高，很容易使石灰表面CaO產生過燒、結瘤，不僅得不到優質石灰也會使窯況惡化。

2.煅燒周期

根據石灰石粒度、風機空氣壓力、流量、窯溫度等參數的不同，煅燒時間也須相應地變化。石灰石是在不斷地發生著化學變化，逐漸由表層到深入，但超過一定的時間，石灰活性就會降低。這是因為隨著煅燒時間延長，石灰晶粒長大、長好、缺陷減少、氣孔率下降。煅燒時間和煅燒溫度有著直接的關系。煅燒溫度低時，可適當延長煅燒時間；煅燒溫度高時，可適當縮小煅燒時間。但煅燒溫度的高低對分解石灰石質量的影響比煅燒持續時間更重要。另外，在實際生產中還要考慮石灰石料層厚度的大小，料層厚度大時，煅燒時間就會長一些；相反，料層厚度小時，煅燒時間就會短一些。綜合考慮我們將煅燒周期控制在12-15分鐘左右。

3.石灰冷卻風系數

麥爾茲窯石灰冷風系數一般在0.6-0.8之間。石灰冷卻風系數越大，出灰灰溫下降越明顯。但是過量的冷卻空氣會加大窯體廢氣流速與流量，降低窯膛內石料預熱效率，致使廢氣溫度上升，增加窯爐熱損耗、降低了熱效率；石灰冷卻風系數過小，出灰灰溫上升，熱能利用率降低。因此灰冷風系數設定時，應當考慮保證出灰與廢氣總的熱損耗最低。本單位麥爾茲窯灰冷風系數設定在0.7左右，冬季略低、夏季略高。經過長期的生產實踐檢驗，效果良好。

（三）工藝參數控制標準

煅燒溫度、配風系數、煅燒時間，窯體壓力、石料粒度等工藝參數之間相互聯系，相互制約，如何將其調整到最優化狀態，是一個艱難的課題。本單位經過長期對麥爾茲窯工藝學習及生產實踐，在生產過程中不斷修正，最終得到了滿意的30-60mm石灰石煅燒工藝參數控制范圍（見表2），使麥爾茲窯達到了良好的運行效果。

三、完成效果

1.優化調整工藝參數后，活性灰噸灰天然氣單耗、電耗有所降低，活性石灰生產成本費用降低顯著2017年灰石消耗比降至1.84，較16年節約石料9萬噸。全年節約石料采購費用639萬元；節約電費86萬元；節約天然氣費用112萬元。

2.冶金石灰質量滿足公司標準。

四、結論

以粒度范圍30-60mm的石灰石代替40-80mm的石料煅燒活性石灰，可增加30-40mm石料的利用率，降低灰石消耗比，礦業分公司活性石灰產能為60萬噸/年，以30-60mm粒度的石灰石替代40-80mm，年均節約石料6-10萬噸，降低成本400-700萬元，經濟效益可觀。