漢鋼燒結生石灰粉質量管控實踐

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）

生石灰是石灰石經過高溫煅燒而成的，化學反應方程式：CaCO3=CaO+CO2。在實際生產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象，生石灰粉質量也會有不同程度的差異。

隨著鋼鐵行業的發展和產品質量的不斷提升，燒結所用熔劑質量要求也越來越高；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，燒結配料室生石灰粉配比在5.5%左右，用量大，其質量對漢鋼燒結生產有著重要影響。

1 漢鋼生石灰質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量占生石灰總質量的百分數，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，短時間內不能被水消化。

受地域限制和運輸等困難，漢鋼公司石灰石原料采購品種多，石源質量得不到長期穩定的保障，在后續實際生產過程中，根據不同石源質量進行分類堆放和煅燒，制定石灰石煅燒成分預算模型，提前預判生石灰質量。

石灰石煅燒后的產物，重要的指標灼減，漢鋼根據灼減及石灰石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 %

根據不同石源質量和煅燒成分預算，分系統給燒結配料室輸灰，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量波動集中影響燒結過程控制和燒結礦質量穩定。

2 生石灰粉消化反應和CaO含量質量研究

漢鋼燒結廠自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，根據當班消化檢測結果對當班質量控制進行預判預調，后根據生石灰粉CaO含量化驗結果和對應生產過程再進行定量準確調整。經過對796組燒結生石灰粉樣CaO含量及生石灰消化檢化驗數據研究，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負相關關系，再根據消化時間對應生產條件和過程參數變化反推預判生石灰粉的質量。

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），經檢化驗數據統計和散點圖分析，生灰CaO含量與生灰消化時間總體呈現負相關關系：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）呈現負相關關系,生石灰w（CaO）越高，消化時間越短：y=-0.472 9x+115.99（常數），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）呈現較弱負相關關系,消化時間：y=-0.405 4x+110.38（常數），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）呈現較明顯負相關關系，消化時間：y=-0.638 6x+128.9（常數），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呈現明顯的正相關關系：生石灰粉w（CaO）越高，消化時間越長，y=0.1635x+58.97（常數）。

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，短時間內不能被水消化，生石灰粉的反應速度就會降低。

經過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。

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

表1 燒結礦質量（2019年和2020年）對比 %

3 結論

通過本文研究，結合漢鋼公司生產實踐和特點得出：

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

2）當生石灰粉w（CaO）在85%以下時，生石灰粉消化反應與w（CaO）呈現負相關關系，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，但在燒結過程燃燒層中經過1 200℃的高溫后，其不影響燒結過程和燒結礦質量穩定。

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，且對應燒結過程變化明顯。