適應(yīng)環(huán)保新要求—燕鋼高堿度燒結(jié)生產(chǎn)模式實(shí)踐

郭 穩(wěn)，張春靜

燒結(jié)礦質(zhì)量對(duì)高爐生產(chǎn)起到非常重要的作用，高爐冶煉要求燒結(jié)礦品位高，堿度適宜，化學(xué)成分穩(wěn)定，有害雜質(zhì)少，粒度組成均勻、＜5mm粉末少，冷強(qiáng)度高等。長期以來，燕鋼燒結(jié)礦堿度一直穩(wěn)定在2.0左右，冶金性能和轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度基本滿足高爐要求。兩會(huì)過后，受環(huán)保限產(chǎn)政策不斷加碼等外圍因素的影響，出現(xiàn)燒結(jié)礦產(chǎn)能不斷下降，生產(chǎn)上頻繁啟停機(jī)，燒結(jié)機(jī)頭機(jī)尾料增加等問題，燒結(jié)礦的量和質(zhì)均成為制約高爐穩(wěn)定的突出因素。前期公司采購?fù)赓彑Y(jié)礦進(jìn)行補(bǔ)充，但外購燒結(jié)成本高、質(zhì)量差，高爐表現(xiàn)不理想。后來將生產(chǎn)高堿度燒結(jié)作為解決問題的關(guān)鍵，通過采取優(yōu)化配礦體系、設(shè)備改造、合理生產(chǎn)組織等多項(xiàng)措施來穩(wěn)定燒結(jié)生產(chǎn)，有效緩解了當(dāng)前困境。

1 燒結(jié)產(chǎn)能與堿度

1.1 燒結(jié)現(xiàn)狀

燕鋼燒結(jié)現(xiàn)有300m2燒結(jié)機(jī)三臺(tái)，222m2燒結(jié)機(jī)一臺(tái)，全負(fù)荷生產(chǎn)產(chǎn)量42000t/天，近年來，燒結(jié)礦堿度一直穩(wěn)定在2.0左右，機(jī)械強(qiáng)度和冶金性能基本能夠滿足高爐需求。

表1 2020年堿度中線調(diào)整

11月2日 2.0～2.1

1.2 環(huán)保限產(chǎn)影響

“雙碳”目標(biāo)提出后，環(huán)保限產(chǎn)政策不斷加碼，要求燒結(jié)常態(tài)限產(chǎn)30%，重污染天氣期間停產(chǎn)，生產(chǎn)組織極為困難，日均影響燒結(jié)礦產(chǎn)量在15000t以上。3月份以來已消耗落地庫存燒結(jié)礦25萬 t。

1.3 燒結(jié)礦堿度影響

燒結(jié)礦堿度的確定以獲得較高的強(qiáng)度和良好還原性為原則。通過不同堿度的燒結(jié)杯試驗(yàn)可以看出，堿度過高不利于改善燒結(jié)礦粒度組成，小粒級(jí)燒結(jié)礦占比隨堿度上升而增加，燒結(jié)礦平均粒徑隨堿度上升而降低。轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)。

圖1 高堿度燒結(jié)礦微觀圖

2 燒結(jié)高堿度生產(chǎn)實(shí)踐

在燒結(jié)礦產(chǎn)量大幅降低的前提下，為保持高爐生產(chǎn)連續(xù)，燒結(jié)礦堿度被迫大幅提高。由于初期倉促調(diào)整，給高爐生產(chǎn)帶來較大影響，高爐球礦比頻繁調(diào)整，產(chǎn)量降低，消耗上升。

面對(duì)新情況，公司成立高堿度燒結(jié)攻關(guān)協(xié)調(diào)部門，結(jié)合高爐實(shí)際表現(xiàn)，從原料結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)組織、生產(chǎn)工藝、設(shè)備改造等方面逐步摸索，采取如下措施。

圖2 堿度中線

表2 2020年原料結(jié)構(gòu)與高爐指標(biāo)

2.1 建立穩(wěn)定的主鐵料配礦體系和合理的輔料結(jié)構(gòu)

配礦是為了優(yōu)化燒結(jié)過程，燒結(jié)過程最終是為了使不同鐵礦粉的高溫?zé)Y(jié)行為和成礦結(jié)構(gòu)能夠相互匹配，從而獲得穩(wěn)定的燒結(jié)礦質(zhì)量和冶金性能，還需要考慮燒結(jié)礦品位、有害微量元素、成本等因素，以達(dá)到綜合效益最大化。

以2020年高爐產(chǎn)量大幅提高后的原料結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，再結(jié)合今年原料庫存、種類充裕的有利條件，構(gòu)建以巴西粉為主、澳粉為輔、小料種為補(bǔ)的主體配礦結(jié)構(gòu)。

具體為根據(jù)礦粉高溫基礎(chǔ)特性互補(bǔ)的原則，建立調(diào)料機(jī)制。如巴西卡粉：高鐵低硅，同化性差，單燒效果不好，與低鐵高硅同化溫度的低的礦粉搭配使用；超特粉：低品高鋁，燒損較大（8.5～9.5），能夠提高燒結(jié)透氣性，大比例配吃影響燒結(jié)礦強(qiáng)度，與高品位同化溫度高的赤鐵礦搭配使用等。

變料過程中，注重精細(xì)化調(diào)整，小比例微調(diào)，長周期過渡，以成份穩(wěn)定為前提。同時(shí)建立不同原料結(jié)構(gòu)冶金性能數(shù)據(jù)庫，為不斷優(yōu)化調(diào)整做準(zhǔn)備。

燒結(jié)循環(huán)輔料是燒結(jié)礦有害元素的主要來源，燒結(jié)最大程度消耗的同時(shí)需嚴(yán)格管控有害微量元素含量，如燒結(jié)礦鋅小于0.023%，磷小于0.085%等，必要時(shí)可切斷循環(huán)路徑，平衡好外排、外賣與吃入的關(guān)系。

2.2 優(yōu)化生產(chǎn)組織

面對(duì)嚴(yán)峻的環(huán)保形式，強(qiáng)化啟、停機(jī)操作。不斷摸索經(jīng)驗(yàn)，制定操作清單，優(yōu)化啟、停機(jī)步驟，要求各班組嚴(yán)格執(zhí)行，嚴(yán)密組織，提前準(zhǔn)備，上料料量由400提高到500，根據(jù)環(huán)保限產(chǎn)解除時(shí)間迅速組織開機(jī)。

環(huán)保限產(chǎn)期間，周期性的檢修安排基本取消，為保證設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，合理利用限產(chǎn)停機(jī)時(shí)間，靈活檢修、分解檢修。

2.3 積極改進(jìn)設(shè)備

為有效提高高堿度燒結(jié)礦的產(chǎn)量，利用停機(jī)時(shí)間合理安排設(shè)備改造，逐步實(shí)現(xiàn)了富氧燒結(jié)和料面噴灑蒸汽技術(shù)。

燒結(jié)新增脫硝、冷凝設(shè)備后，存在主抽風(fēng)機(jī)后風(fēng)阻加大，風(fēng)量明顯不足的情況，通過微負(fù)壓點(diǎn)火項(xiàng)目改造，有效解決了這一問題。采取如下改進(jìn)措施：在3#至4#風(fēng)箱支管之間增加隔斷，有效避免串風(fēng)；校準(zhǔn)1-3#風(fēng)箱支管執(zhí)行器及壓力檢測(cè)儀，使其更加精準(zhǔn)；生產(chǎn)后1-3#風(fēng)箱支管開度控制在15°～30°，負(fù)壓降低3Kpa～5Kpa。燒結(jié)機(jī)改造及優(yōu)化操作后，燒結(jié)機(jī)料量提升35t/h～40t/h，產(chǎn)量提升300t～350t，達(dá)到歷史最好水平，自返配比14%，燒結(jié)礦質(zhì)量穩(wěn)定。

2.4 提高生產(chǎn)工藝水平

不斷提高操作水平。穩(wěn)定混合料水分和配碳，提高混勻鐵礦和輔料混勻效果，保證燒結(jié)原料穩(wěn)定和連續(xù)。加強(qiáng)布料操作，布料平整均勻松散，具有一定的透氣性。穩(wěn)定的燒結(jié)機(jī)機(jī)速，保證點(diǎn)火效果良好，提高燒結(jié)礦內(nèi)部氧化還原氛圍。減少篦條糊堵和缺失現(xiàn)象，穩(wěn)定燒結(jié)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)燒結(jié)連續(xù)生產(chǎn)能力。穩(wěn)定混合料溫，通過對(duì)添加水的熱處理以及蒸汽的使用避免季節(jié)變化對(duì)物料的影響。排查漏風(fēng)隱患部位，減少漏風(fēng)率，提升燒結(jié)整體水平。嚴(yán)格控制鋪底料粒級(jí)，避免粒級(jí)偏析問題對(duì)燒結(jié)整體透氣性的影響。

圖3 高爐燒結(jié)配比與產(chǎn)量

表4 燒結(jié)礦冶金性能

不斷優(yōu)化配加固廢方式。高爐冶煉過程中礦石中有害雜質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)越低越好，特別是堿金屬鉀、鈉及鋅。由于燒結(jié)配吃的固體廢棄物品種多且雜，成分也不穩(wěn)定，尤其煉鋼、煉鐵的各種除塵灰品位低、粒度細(xì)、親水性差，造球效果不好，在燒結(jié)過程中極易被負(fù)壓風(fēng)抽走，造成篦條糊堵，進(jìn)而影響燒結(jié)礦質(zhì)量。為此，不斷優(yōu)化配吃清單，合理分流高堿金屬、高鋅料給轉(zhuǎn)底爐配吃，包括高爐重力灰、布袋灰、燒結(jié)機(jī)頭灰、煉鋼二次除塵灰等。燒結(jié)部分配吃煉鋼污泥、軋鋼污泥、氧化鐵皮、煉鐵除塵灰、鋼渣固廢等，配吃原則：一是先預(yù)混，再與高返混合配吃，減少成分波動(dòng)，二是針對(duì)固廢含碳波動(dòng)大影響配碳穩(wěn)定的問題，固廢含碳按平均成分帶入配碳計(jì)算，減少配碳波動(dòng)。

2.5 合理配吃高堿度燒結(jié)礦

制定合理的燒結(jié)礦庫存量。按全年常態(tài)70%產(chǎn)能生產(chǎn)，日需燒結(jié)礦2.5萬t，日虧燒結(jié)礦1萬t，經(jīng)驗(yàn)看每次污染持續(xù)時(shí)間5天～7天，再考慮其它不確定性因素，庫存15萬t燒結(jié)礦較為合理。

制定合理的高爐球礦比。從實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)看，高爐產(chǎn)量與燃料比隨高爐燒結(jié)配比的變化呈線性對(duì)應(yīng)關(guān)系。由圖4可以看出，高爐燒結(jié)配比在66%～69%時(shí)，新區(qū)三座高爐產(chǎn)量在15000t左右，當(dāng)高爐燒結(jié)配比降低到58%～60%時(shí)，新區(qū)三座高爐產(chǎn)量降到14000t，產(chǎn)量相差較大，為此，在環(huán)保限產(chǎn)期間，我們把燒結(jié)配比維持在65%左右，做到低耗燒結(jié)與高爐穩(wěn)產(chǎn)平衡。

3 高堿度燒結(jié)礦產(chǎn)量、質(zhì)量

以新區(qū)燒結(jié)礦為例，高堿度燒結(jié)礦生產(chǎn)期間，燒結(jié)礦產(chǎn)量單機(jī)組提產(chǎn)300t/天，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓指數(shù)由78%提高到81%，＜5mm占比和平均粒徑均有所改善，燒結(jié)礦低溫還原粉化指數(shù)和還原性等冶金性能均表現(xiàn)尚可（表3）。

表3 外礦粉性能

4 結(jié)語

受環(huán)保限產(chǎn)政策影響，燒結(jié)礦產(chǎn)能不足，高爐生產(chǎn)穩(wěn)定受到極大影響。燕山鋼鐵逐步摸索高堿度燒結(jié)生產(chǎn)方式，從原料結(jié)構(gòu)、設(shè)備改造、生產(chǎn)組織等方面完善燒結(jié)工藝，與高爐密切配合，為極端條件下燒結(jié)供料穩(wěn)定，高爐生產(chǎn)穩(wěn)定奠定了基礎(chǔ)。