昆鋼新區(qū)2#高爐小粒度燒結(jié)礦回收利用實踐

王猛

（武昆股份煉鐵廠高爐作業(yè)區(qū)）

前言

高爐對燒結(jié)礦的粒度有一定的要求，通常情況下，必須超過5 mm，然而，因為高爐原料成本過高，再加上燒結(jié)礦資源不充足，所以存在很多沖突，為了改善這種局面，2#高爐充分發(fā)揮其工藝和設(shè)備優(yōu)勢，結(jié)合其他先進技術(shù)對部分小粒度燒結(jié)礦進行回收，讓其再利用，從而實現(xiàn)礦料成本的降低。在新區(qū)2#高爐中，被回收利用的是高爐料倉槽下穿過振動篩直徑超過3 mm 的小粒度燒結(jié)礦，若這部分不被回收，就會和直徑小于3 mm 的部分一起被再次返礦，這樣不但增加了原料消耗，還增加了成本。相關(guān)試驗結(jié)果證明，小粒度燒結(jié)礦不僅具有高穩(wěn)定性及大堆積空隙度的優(yōu)勢，還具有粒度均勻和強度高的優(yōu)點。所以，只要選對使用小粒度燒結(jié)礦方法，就能實現(xiàn)其回收再利用。

1 小粒度燒結(jié)礦的回收

1.1 小粒礦回收

新區(qū)2#高爐在設(shè)計建造之初就考慮到小粒礦的回收利用，不需要進行額外的改造。工藝流程為：通過槽下的返礦皮帶將篩下礦回收至返礦倉，在其下部安裝振動篩，篩分出≥3 mm 的小粒礦，通過皮帶輸送至高爐14#礦倉，最后送入高爐中；至于＜3 mm 的部分，將直接送入燒結(jié)車間進行二次燒結(jié)。具體流程如圖1 所示。

2 小粒度燒結(jié)礦的入爐使用情況

2.1 小粒度燒結(jié)礦的裝入方式

關(guān)于小粒度燒結(jié)礦的裝入，共有四種方式可供選擇：

（1）混裝，與燒結(jié)礦一起入爐，但會讓高爐的透氣性大大降低，不建議采取。

（2）單獨裝入，布在邊緣，國外應(yīng)用較廣。對邊緣的煤氣流具有抑制的作用，而對爐墻具有保護的作用。然而，由于2#高爐剛投產(chǎn)，爐體內(nèi)襯穩(wěn)定，且結(jié)合昆鋼的原燃料條件，2#高爐邊緣氣流較弱，中心氣流發(fā)展，所以此種方式對爐體有副作用，也不建議采取。

（3）單獨裝入，布在中間。在高爐中，中間是煤氣被充分利用的地方，而單獨將小粒度燒結(jié)礦裝進爐內(nèi)后，因為其粒度均勻，不會對高爐的透氣性產(chǎn)生影響，所以比較可取。

（4）混裝入爐，與焦丁（10-25 mm）一起入爐布料。由于此種方式可以實現(xiàn)爐內(nèi)整體透氣性的良好，所以此方式最可取。

綜上，發(fā)現(xiàn)（3）（4）兩種方式均可采取，但當前高爐小粒度燒結(jié)礦的用量較少（相隔5-10批使用一次），而焦丁的用量很大（每批都用），所以當前2#高爐采取的是3 號方案。

2.2 小粒度燒結(jié)礦的裝入順序

因為目前小粒度燒結(jié)礦的用量小，礦批較輕，氣流阻力會抑制它的下降，所以小粒度礦落到焦層時，幾乎對焦層沒有影響，然而，和焦炭粒度相比，小粒度燒結(jié)礦小很多，若焦層上面分布一層小粒度燒結(jié)礦，很可能會降低焦層的透氣性，所以選擇小粒度燒結(jié)礦分布的層面時，盡量以粒度相近的為主，這樣才能避免被小粒度礦覆蓋后其透氣性降低。

通過查詢資料和參考其他鋼鐵廠的經(jīng)驗，2#高爐裝入小粒礦時，通過集中入爐，以小礦批為主，在礦石后單罐裝入的方式，即C ↓O 大↓O 小↓，料線1.4 m。

此方式能對正常礦批中的小粒度礦的占比及界面效應(yīng)實現(xiàn)有效降低，可以提高正常礦批的透氣性，從而實現(xiàn)高爐料柱透氣性、小粒礦料層透氣性的提高，且在抑制邊緣氣流變化的同時還能保證中心氣流的穩(wěn)定變化。

2.3 裝入料批的重量及頻率

在高爐內(nèi)需要形成邊沿和中心兩道氣流，即小粒度燒結(jié)礦不能越過礦平臺邊界，以防止大量小粒徑礦石進人中心區(qū)域，惡化中心料柱透氣性，造成中心氣流受阻。經(jīng)過查找各種資料及數(shù)據(jù)得知，14 t 是小粒度礦批的最大極限，一旦超過極限，小粒度礦就會越過中心區(qū)域邊緣，故將小粒度燒結(jié)礦每批的量保證在14 t 以內(nèi)。2#高爐根據(jù)槽下小粒礦回收能力，確定料批重量為9-10 t，隨槽下小粒礦倉槽位做臨時調(diào)整。

2#高爐在正常爐況下，8-11 批，如果裝入間隔低，將出現(xiàn)不壓料線產(chǎn)生空尺，上料速度將會受到很大的影響。因此2#高爐小粒礦裝入頻率為每隔9 批集中裝入1 次，并在裝入小粒礦的料批時，相應(yīng)減少正常燒結(jié)礦的重量，保證高爐入爐每一批礦石重量一致，礦焦負荷平衡。

2.4 小粒度燒結(jié)礦的裝入矩陣

基于2#高爐對原料的要求、裝爐操作的要求及裝料的測量數(shù)據(jù)（見表1、圖2）選擇單獨、中間布料的方式作為小粒度燒結(jié)礦的入爐方式，考慮到可能帶來的料柱透氣性惡化和爐壁結(jié)厚結(jié)瘤，將所有的小粒度燒結(jié)礦布在中間環(huán)帶邊緣處，這樣既能對邊緣氣流起到抑制的作用，又能對中心氣流起到穩(wěn)定保護的作用。通過計算得知，2#高爐正常料批及小粒礦的矩陣分別為、。

表1 礦石料流中心料流中心軌跡與該料線水平交點到爐墻的距離（mm）

圖2 礦石的料流中心軌跡曲線

2.5 回收利用小粒度燒結(jié)礦的原則

（1）之所以回收小粒度燒結(jié)礦且再利用，旨在降低燒結(jié)礦的耗損率、減少返礦量、節(jié)約成本，因此，在爐況沒有出現(xiàn)異常的狀態(tài)下，小粒度燒結(jié)礦的應(yīng)用應(yīng)該持續(xù)。

（2）當爐況出現(xiàn)異常時，比如懸料、滑料、管道、低料線等，停止使用小粒度燒結(jié)礦。另外，在計劃休風前在退負荷的同時也要停用，等到休風完成，爐況運行恢復(fù)正常，小粒礦恢復(fù)使用，用量遵循從少到多的原則。

（3）使用小粒礦時，要將用料周期安排合理，節(jié)約槽下稱量斗放料時間；在有小粒礦裝入的料批時，相應(yīng)減少正常燒結(jié)礦的重量，保證高爐入爐每一批礦石重量一致，礦焦負荷平衡。

（4）變料通過燒結(jié)礦被小粒礦（含在礦批內(nèi)）代替完成。

（5）為保證小粒度燒結(jié)礦被高爐最大量回收利用，將槽位調(diào)到7 m 以上，可根據(jù)回收情況做500-1 000 kg 的臨時調(diào)整。

3 小粒度燒結(jié)礦入爐使用效果

在使用了一段時間小粒度燒結(jié)礦后，2#高爐爐內(nèi)氣流穩(wěn)定，高爐各技術(shù)參量也并未出現(xiàn)明顯波動。從表2 可以看出，隨小粒度燒結(jié)礦入爐，頂溫下降，煤氣利用率上升，冷卻水水溫差趨于穩(wěn)定，說明隨小粒度礦的加入有利于穩(wěn)定邊緣氣流，改善煤氣利用率。

表2 高爐主要技術(shù)參數(shù)

圖3 中左圖為8 月3 日爐內(nèi)溫度場示意圖，右圖為8 月17 日內(nèi)溫度場示意圖，通過對比，第7、8、9 段冷卻壁溫度基本上都有下降的趨勢；而對軟融帶以下的部位小粒度燒結(jié)礦影響不大。結(jié)合表2、圖3 發(fā)現(xiàn)，使用小粒度燒結(jié)礦礦時，操作爐型穩(wěn)定性高、水溫差及熱負荷均降低。

圖3 爐內(nèi)溫度場示意圖

綜合分析2#高爐使用小粒度燒結(jié)礦后的爐況變化，結(jié)合各項生產(chǎn)數(shù)據(jù)指標，足以證明在高爐中加入小粒度燒結(jié)礦，不僅可以達到保護爐襯的效果，還對高爐使用壽命的延長非常有效。

2#高爐自8 月5 日啟用小粒度燒結(jié)礦后，多次摸索其使用方法，最終確定了合理的布料矩陣、入爐頻率和入爐重量，在合理的操作制度下，高爐爐況未受影響，取得了良好的預(yù)期效果，高爐的各項指標都在向良性循環(huán)的方向發(fā)展，燒結(jié)返礦量由之前的每班700-1 000 t 下降至每班400-600 t，取得了很好的經(jīng)濟效益。

4 結(jié)語

（1）通過小粒度燒結(jié)礦入爐的開發(fā)與應(yīng)用，收到了預(yù)期的效果，在節(jié)能降耗、穩(wěn)定爐況及爐體維護、高爐長壽方面都有促進作用，也進一步堅定了高爐工長進一步挖掘該技術(shù)的潛力，使其發(fā)揮更大作用的信心。

（2）回收利用小粒度燒結(jié)礦以后高爐冷卻水水溫差由6.8 ℃下降至6.1 ℃，達到保護爐襯、延長高爐使用時長的效果，煤氣利用率趨于穩(wěn)定并且由46.2 %上升至46.8 %，降低了高爐燃料消耗。

（3）爐況接受小粒度燒結(jié)礦的極限能力能否達到1 000 kg/批以上，現(xiàn)在還沒有定論，只有本著小心謹慎，統(tǒng)一三班操作，在接下來的操作中不斷去摸索，才有望進一步將其用量提高。

（4）雖然回收利用小粒度燒結(jié)礦短期內(nèi)效果可觀，但就長遠發(fā)展而言，高爐還是要注重燒結(jié)礦品質(zhì)的提升，向精料方向發(fā)展，減少粒徑＜5 mm 燒結(jié)礦的入爐量，確保高爐長期穩(wěn)定順行。