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        淺談優(yōu)化石料粒度降低活性灰成本

        2018-04-08 09:08:58劉芳趙宵曄
        魅力中國 2018年50期
        關(guān)鍵詞:成本

        劉芳 趙宵曄

        摘要:活性冶金石灰是一種密度小、結(jié)晶細(xì)、比表面積大、反應(yīng)性強(qiáng),含硫、磷等有害雜質(zhì)少的優(yōu)質(zhì)輕燒石灰,在煉鋼過程中具有熔解速度快,造渣能力強(qiáng),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(yōu)點(diǎn),是煉鋼工序必不可少輔料之一。本文就如何優(yōu)化石料粒度降低石灰成本展開討論。

        關(guān)鍵詞:石灰石;粒度;煅燒分解;成本

        引言:邯鋼礦業(yè)分公司現(xiàn)有4座以焦?fàn)t煤氣為燃料,粒度40-80㎜的石灰石為原料,生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)冶金石灰的麥爾茲雙膛石灰窯,年產(chǎn)能約為60萬噸,是邯鋼公司重要的冶金輔料供應(yīng)基地。冶金石灰作為鋼鐵冶煉工序中重要的輔料,在保證質(zhì)量的前提下降低活性石灰生產(chǎn)費(fèi)用,對降低公司優(yōu)質(zhì)鋼材生產(chǎn)費(fèi)用,提升公司產(chǎn)品市場競爭力具有顯著的促進(jìn)作用。

        一、存在的問題

        邯鋼礦業(yè)分公司現(xiàn)有4座以天然氣為燃料,粒度40-80㎜的石灰石為原料,生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)冶金石灰的麥爾茲雙膛石灰窯,年產(chǎn)能約為60萬噸,是邯鋼公司重要的冶金輔料供應(yīng)基地。

        冶金石灰作為鋼鐵冶煉工序中重要的輔料,在保證質(zhì)量的前提下降低活性石灰生產(chǎn)費(fèi)用,對降低公司優(yōu)質(zhì)鋼材生產(chǎn)費(fèi)用,提升公司產(chǎn)品市場競爭力具有顯著的促進(jìn)作用。

        近年來,活性石灰生產(chǎn)費(fèi)用降低的效果不明顯,原因如下:

        礦業(yè)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(biāo)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(huán)保檢查影響礦點(diǎn)關(guān)停較多,石料供應(yīng)點(diǎn)及供貨量減少,買方市場處于被動地位;另收社會物價(jià)增長因素影響,礦業(yè)分公司40-80mm石料采購費(fèi)用逐年上升,活性石灰生產(chǎn)成本居高不下。(見表1)降低灰石消耗比是降本增效的關(guān)鍵點(diǎn)。

        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(nèi)部緩慢進(jìn)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(chǎn)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(dǎo)致窯爐內(nèi)部氣流阻力增大,增大窯壓,加大設(shè)備負(fù)荷。也就是說,如果能夠控制好窯膛壓力,使其處于與產(chǎn)量對應(yīng)的合理區(qū)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(chǎn)實(shí)踐,我們發(fā)現(xiàn)通過對煤氣量、助燃風(fēng)量、灰冷風(fēng)量、窯通道溫度及壓力等工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整,可以做到符合30-60mm石灰石的煅燒工藝參數(shù)要求,并生產(chǎn)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(shù)上是可行的。

        (二)工藝參數(shù)調(diào)控難點(diǎn)

        1.煅燒溫度

        在實(shí)際生產(chǎn)中隨著煅燒繼續(xù),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(nèi)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(chǎn)生過燒、結(jié)瘤,不僅得不到優(yōu)質(zhì)石灰也會使窯況惡化。

        2.煅燒周期

        根據(jù)石灰石粒度、風(fēng)機(jī)空氣壓力、流量、窯溫度等參數(shù)的不同,煅燒時間也須相應(yīng)地變化。石灰石是在不斷地發(fā)生著化學(xué)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?yàn)殡S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(guān)系。煅燒溫度低時,可適當(dāng)延長煅燒時間;煅燒溫度高時,可適當(dāng)縮小煅燒時間。但煅燒溫度的高低對分解石灰石質(zhì)量的影響比煅燒持續(xù)時間更重要。另外,在實(shí)際生產(chǎn)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(fēng)系數(shù)

        麥爾茲窯石灰冷風(fēng)系數(shù)一般在0.6-0.8之間。石灰冷卻風(fēng)系數(shù)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(nèi)石料預(yù)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(fēng)系數(shù)過小,出灰灰溫上升,熱能利用率降低。因此灰冷風(fēng)系數(shù)設(shè)定時,應(yīng)當(dāng)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(fēng)系數(shù)設(shè)定在0.7左右,冬季略低、夏季略高。經(jīng)過長期的生產(chǎn)實(shí)踐檢驗(yàn),效果良好。

        (三)工藝參數(shù)控制標(biāo)準(zhǔn)

        煅燒溫度、配風(fēng)系數(shù)、煅燒時間,窯體壓力、石料粒度等工藝參數(shù)之間相互聯(lián)系,相互制約,如何將其調(diào)整到最優(yōu)化狀態(tài),是一個艱難的課題。本單位經(jīng)過長期對麥爾茲窯工藝學(xué)習(xí)及生產(chǎn)實(shí)踐,在生產(chǎn)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(shù)控制范圍(見表2),使麥爾茲窯達(dá)到了良好的運(yùn)行效果。

        三、完成效果

        1.優(yōu)化調(diào)整工藝參數(shù)后,活性灰噸灰天然氣單耗、電耗有所降低,活性石灰生產(chǎn)成本費(fèi)用降低顯著2017年灰石消耗比降至1.84,較16年節(jié)約石料9萬噸。全年節(jié)約石料采購費(fèi)用639萬元;節(jié)約電費(fèi)86萬元;節(jié)約天然氣費(fèi)用112萬元。

        2.冶金石灰質(zhì)量滿足公司標(biāo)準(zhǔn)。

        四、結(jié)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(yè)分公司活性石灰產(chǎn)能為60萬噸/年,以30-60mm粒度的石灰石替代40-80mm,年均節(jié)約石料6-10萬噸,降低成本400-700萬元,經(jīng)濟(jì)效益可觀。

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