王守鑫， 趙祥棟， 張海璇

（山東省冶金設(shè)計院股份有限公司， 山東 萊蕪 271104）

萊鋼股份煉鐵廠現(xiàn)有8 m2豎爐一座，年產(chǎn)球團(tuán)礦50萬t。隨著原燃料價格不斷上漲，迫于成本壓力，自2013年4月底開始，豎爐處于停爐階段。進(jìn)入雨季，高爐用塊礦水分大且黏稠、粉末高，給高爐提高塊礦配比帶來了嚴(yán)重的困難，如何降低塊礦的含水量和粉末量成為了提高塊礦配加比例、保持爐況順行、實現(xiàn)降本增效的關(guān)鍵。因此，股份煉鐵廠通過對豎爐進(jìn)行相應(yīng)改造實現(xiàn)了用豎爐烘干塊礦。

1 烘干塊礦的工藝流程

根據(jù)生產(chǎn)的實際情況，豎爐造球前的系統(tǒng)停用，烘干塊礦的過程為：塊礦進(jìn)廠后由供料車間對塊礦進(jìn)行預(yù)篩分，然后用汽車倒運至豎爐裝爐場地，用鏟車把塊礦加入裝爐料斗，通過球-1皮帶、裝爐皮帶、球-2皮帶、布料車進(jìn)豎爐，在豎爐內(nèi)用高爐煤氣燃燒后的熱廢氣烘干，從電振排料至鏈板，通過成-2皮帶、成品篩篩分后進(jìn)入料倉，最后再通過皮帶傳輸?shù)讲凵先敫郀t倉入爐，塊礦烘干工藝流程圖見圖1。

圖1 塊礦烘干工藝流程圖

2 改造項目

2.1 裝爐場地料斗改造

工藝上針對豎爐開爐復(fù)風(fēng)時需重新裝球團(tuán)礦，在球-1皮帶處增加了裝爐場地料斗，這就給烘塊礦提供了條件，但必須進(jìn)行部分改造才能投入使用?？紤]到塊礦和球團(tuán)礦的差異（數(shù)據(jù)見表1），塊礦水分比球團(tuán)礦大5%，濕塊礦甚至大10%以上，粉末多10%以上，粒度極不均勻，為此具體改造包括：在料斗上加裝電振，上方安裝200 mm×200 mm的料篦，出料口加大，增加內(nèi)部坡度，同時安裝插板閥用來調(diào)節(jié)料流的大小，主要是保證下料的順暢和防止大塊堵塞下料口等。

表1 塊礦和球團(tuán)物理性能對比

2.2 烘床托條、篦條改造

考慮到塊礦的堆角比球團(tuán)礦大11°，濕度大的時候達(dá)到12°，對豎爐烘床篦條進(jìn)行改造：將烘床兩側(cè)的下托條支撐點加高350 mm，這樣就加大了下料口面積，避免出現(xiàn)塊礦在烘床上下料不暢的問題，大大降低了人工作業(yè)強度。

2.3 齒輥改造

豎爐內(nèi)的齒輥起支撐料柱、活動料柱和破碎大塊的作用，豎爐正常生產(chǎn)時齒輥由3根靜輥和4根動輥組成，由于在烘干塊礦室溫度不高，不會出現(xiàn)大的燒結(jié)塊現(xiàn)象，對齒輥進(jìn)行了改造：拆除1號、3號靜輥，并將爐皮處進(jìn)行封堵，并對冷卻壁及基礎(chǔ)水梁漏水進(jìn)行處理。這樣既能使塊礦均勻下料又不會對塊礦造成二次破壞。

2.4 電振排料改造

由于塊礦自然堆角大于球團(tuán)且粒度極不均勻，為保證順利烘干好的塊礦順利排出，原計劃是增大電振給料機排料口面積，適當(dāng)加大電振傾角約10°，同時摘掉排料口處的鏈條，通過5月份進(jìn)行烘干塊礦試驗發(fā)現(xiàn)，排料時烘干后的塊礦在振動時下料極為順暢，沒有出現(xiàn)阻滯的現(xiàn)象，僅采取了摘掉排料口處鏈條的措施，未進(jìn)行角度和料口增大改造。

3 工藝調(diào)整

工藝改造主要集中在熱工制度方面，包括烘床溫度、廢氣溫度、燃燒室溫度和煤氣使用量等。表2為生產(chǎn)球團(tuán)和烘干塊礦工藝數(shù)據(jù)對比。

表2 生產(chǎn)球團(tuán)和烘干塊礦工藝參數(shù)對比

豎爐烘干塊礦主要目的就是蒸發(fā)塊礦的吸附水，為高爐提供干燥、粉末低的優(yōu)質(zhì)塊礦。但蒸發(fā)吸附水的同時不能把結(jié)晶水分解，否則會因結(jié)晶水的分解而導(dǎo)致塊礦破碎粉化，增加除塵的壓力和返礦量，甚至?xí)绊懜郀t的順行。

3.1 理論依據(jù)

一方面吸附水一般加熱到105℃就迅速干燥和蒸發(fā)，結(jié)晶水在200℃左右開始分解，400～500℃分解速度激增；所以理論上烘床溫度控制在105～200℃之間，廢氣溫度要達(dá)到露點（約60℃）以上使廢氣中的水蒸氣不會凝結(jié)即可。

另一方面焙燒球團(tuán)的固結(jié)反應(yīng)主要為氧化放熱反應(yīng),900～1100℃時絕大部分的Fe3O4氧化成Fe2O3；而烘塊礦是氧化吸熱反應(yīng)，要控制在900℃以下,保證塊礦現(xiàn)有粒度不會由于再結(jié)晶而破壞。經(jīng)過試驗烘干塊礦時燃燒室溫度最后確定為900℃。同時，根據(jù)燃燒室溫度要求，來調(diào)節(jié)煤氣的使用量。

3.2 實際應(yīng)用

在5、7、8月份的烘干塊礦實踐中發(fā)現(xiàn)與理論設(shè)計有所差異：

1）在5月份2天的試生產(chǎn)中按照理論熱工制度操作：烘床溫度控制在150～300℃、廢氣溫度為150℃左右、燃燒室溫度控制在900～1000℃、煤氣用量為6500 m3/h左右，鏈板排出的塊礦溫度高達(dá)350℃，不得不打水降溫，粉化的也相當(dāng)嚴(yán)重。

2）在7、8月份烘干塊礦的過程中，對熱工制度進(jìn)行了調(diào)整，使烘床溫度控制在50～70℃、廢氣溫度為65℃左右、燃燒室溫度控制在700～800℃、煤氣用量為5000 m3/h左右，以保證足夠的廢氣量用于烘干塊礦，又不至于出現(xiàn)安全隱患，最后從鏈板排出的塊礦溫度為90～100℃。

由表3可以看出25～40 mm粒級爆裂的較多，粒度集中在10～25 mm之間，符合高爐的生產(chǎn)需要，每天的生產(chǎn)成本也控制在30元/t左右，并保證了高爐配加塊礦比例保持在18%左右。

表3 粒度組成

3.3 存在的不足

存在的問題一方面是裝爐場地狹小，塊礦的運輸主要靠倒運來實現(xiàn)，加塊礦必須由斗車進(jìn)行裝載，不僅增加了倒運和裝載費用，人工的勞動強度也比較大；另一方面是豎爐的傳輸線不是全封閉除塵，使烘干的塊礦揚塵較生產(chǎn)球團(tuán)礦時嚴(yán)重的多，尤其是鏈板、成品皮帶和成品篩處除塵能力不足亟待解決。

4 結(jié)語

為了實現(xiàn)烘干塊礦，對豎爐的部分設(shè)備包括裝爐場地料斗、烘床、齒輥和電振排料器進(jìn)行了改造。通過對熱工制度的調(diào)整，實現(xiàn)了對塊礦的烘干篩分的目標(biāo)，為高爐提高生礦配比提供了有利條件。

[1]孫漢勇，李炳岳，張志強，等.邢鋼利用球團(tuán)豎爐烘干巴西塊礦的實踐[C]//2010年全國煉鐵低碳技術(shù)研討會論文集.石家莊：河北省冶金協(xié)會，2011.

[2]范廣全.球團(tuán)礦生產(chǎn)技術(shù)問答（下冊）[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2010.