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        安鋼燒結(jié)機(jī)配加澳褐鐵礦粉的生產(chǎn)實(shí)踐

        2020-10-21 01:30:56劉月建郭軍偉趙恒山
        河南冶金 2020年4期

        劉月建 郭軍偉 公 毅 趙恒山

        (安陽鋼鐵股份有限公司)

        0 前言

        安鋼本部3 臺(tái)燒結(jié)機(jī)長期大比例使用了兩種澳褐鐵粉礦。由于這兩種礦粉均為高水化程度的褐鐵礦,雖然同化性能和流動(dòng)性較好,但燒損較大[1-4],大比例配加時(shí)存在燃耗升高,燒結(jié)礦結(jié)構(gòu)松散、強(qiáng)度變差的問題[5]。為確保大比例配加該褐鐵粉礦而又不影響燒結(jié)礦質(zhì)量,安鋼技術(shù)人員對(duì)包括該粉礦在內(nèi)的多種礦粉進(jìn)行了基礎(chǔ)性能研究,通過配礦優(yōu)化技術(shù)與其他礦粉的基礎(chǔ)性能進(jìn)行優(yōu)勢互補(bǔ)[6-7],同時(shí)在燒結(jié)生產(chǎn)操作上采取了一系列強(qiáng)化措施,保證了燒結(jié)生產(chǎn)過程的穩(wěn)定以及燒結(jié)礦產(chǎn)、質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

        1 澳褐鐵礦粉的理化性能

        1.1 兩種褐鐵礦粉的化學(xué)成分特點(diǎn)

        安鋼使用的澳褐鐵礦A 粉和澳褐鐵礦B 粉以及其他主要品種鐵礦粉的化學(xué)成分見表1。

        表 1 安鋼所用主要礦粉的化學(xué)成分 %

        從表1 可以看出,兩種粉礦的品位均在58%左右,且均為高鋁礦粉,尤其是澳褐鐵礦B 粉的Al2O3含量達(dá)到2.45%,為目前安鋼所用礦粉中Al2O3含量最高的品種,且兩種礦粉均為褐鐵礦,燒損較高,其中澳褐鐵礦A 粉的燒損達(dá)到9.34%,澳褐鐵礦B 粉的燒損為7.85%,兩種礦粉的燒損也是目前所用礦粉中最高的。

        1.2 兩種粉礦的粒度組成

        澳褐鐵礦A 粉和澳褐鐵礦B 粉的粒度組成見表2。

        表 2 澳褐鐵礦 A 粉和澳褐鐵礦 B 粉的粒度組成 %

        從表2 可以看出,兩種礦粉的粒度組成接近,粒度>6.3 mm 的占比分別為18%和15%,粒度≤0.15 mm 的占比分別為6%和7%,礦粉總體粒度偏粗,有利于提升料層透氣性。

        1.3 兩種褐鐵礦粉的同化性和液相流動(dòng)性能

        澳褐鐵礦A 粉和澳褐鐵礦B 粉的同化溫度和液相流動(dòng)指數(shù)見表3。

        表3 安鋼在用幾種鐵礦粉的同化溫度和流動(dòng)指數(shù)

        從表3 可以看出,兩種褐鐵礦粉的同化溫度均在1 200 ℃左右,兩種褐鐵礦粉的流動(dòng)性均較好,尤其是澳褐B粉的流動(dòng)性指數(shù)達(dá)到了5.27倍,為安鋼目前所使用的礦粉中流動(dòng)性最好的品種。

        2 配加褐鐵礦粉出現(xiàn)的問題

        2.1 燒結(jié)礦Al2O3 含量平衡難度大

        澳褐鐵礦B粉的Al2O3含量典型值為2.5%左右,澳褐鐵礦A粉的稍低,為1.8%左右。因高爐要求爐渣鎂鋁比≥0.45,所以燒結(jié)礦Al2O3的含量越高,MgO 的含量也需要跟隨上調(diào),一方面使燒結(jié)礦品位降低,另一方面過高的Al2O3和MgO 含量也不利于燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度。所以,在提高澳褐鐵礦粉配加比例時(shí),燒結(jié)礦Al2O3含量平衡難度較大,需要充分考慮燒結(jié)礦Al2O3含量和高爐爐渣Al2O3含量的要求,合理控制配加比例。

        2.2 礦粉粒度偏粗影響燒結(jié)礦強(qiáng)度

        澳褐鐵礦A粉和澳褐鐵礦B粉兩種礦粉的粒度均偏粗,大粒級(jí)占比較高,一般認(rèn)為,富礦粉燒結(jié),混合料平均粒度在3.8~4.8 mm 較為合適,大粒級(jí)的礦粒在混勻和制粒過程中不利于與熔劑和燃料混合,在燒結(jié)過程中與熔劑和燃料的接觸面積也較小,不利于燒結(jié)礦的均質(zhì)性,燒結(jié)礦較為松散。且大粒級(jí)礦粉配比過高時(shí),燒結(jié)料層透氣性過好,燃料燃燒速度快,燒結(jié)溫度低,也不利于燒結(jié)礦強(qiáng)度。因此,提高褐鐵礦比例需要考慮混合料的平均粒級(jí)、提高精礦比例以及加強(qiáng)壓料水平來滿足燒結(jié)過程對(duì)透氣性的要求。

        2.3 燒結(jié)礦固體燃耗升高

        澳褐鐵礦A 粉和澳褐鐵礦B 粉兩種礦粉均為高水化的褐鐵礦,結(jié)晶水含量較高、燒損大,由于結(jié)晶水的分解需要消耗大量的熱量,結(jié)晶水分解后導(dǎo)致燒結(jié)礦呈現(xiàn)多孔疏松狀態(tài),燒結(jié)礦強(qiáng)度和成品率均會(huì)受到影響。因此,大比例配加澳褐鐵礦粉時(shí)需要適當(dāng)提高燒結(jié)燃料配比,從而導(dǎo)致燒結(jié)礦固體燃料消耗升高。

        3 燒結(jié)機(jī)配礦結(jié)構(gòu)及操作參數(shù)優(yōu)化

        3.1 燒結(jié)機(jī)配礦結(jié)構(gòu)優(yōu)化

        根據(jù)高爐生產(chǎn)需要,安鋼結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際展開了技術(shù)攻關(guān),摸索確定了燒結(jié)礦適宜的成分結(jié)構(gòu),具體見表4。

        表4 燒結(jié)礦成分標(biāo)準(zhǔn)要求

        澳褐鐵礦A 粉和澳褐鐵礦B 粉作為高Al2O3的褐鐵礦,在礦粉結(jié)構(gòu)搭配上需要與低鋁的赤鐵礦或精礦粉搭配,保證燒結(jié)礦Al2O3含量≤2.0%。同時(shí),燒結(jié)礦中MgO 的含量根據(jù)高爐Al2O3含量和爐渣鎂鋁比的要求應(yīng)設(shè)定在1.6%~1.8%范圍內(nèi),才能保證燒結(jié)礦鎂鋁比和鋁硅比達(dá)到配礦要求。

        裝備大型化之后,對(duì)燒結(jié)礦性能和高爐順行狀態(tài)提出了更高的要求,技術(shù)人員對(duì)于褐鐵礦粉的大規(guī)模使用經(jīng)歷了一段時(shí)間的摸索和工業(yè)試驗(yàn),使用品種由最初的四個(gè)品種搭配或輪替,轉(zhuǎn)變?yōu)槟壳耙园暮骤F礦A粉為主、澳褐鐵礦B粉為輔,同時(shí)根據(jù)不同機(jī)組對(duì)燒結(jié)礦指標(biāo)的要求微調(diào),褐鐵礦粉的總配加比例由0~40%不等逐步固定為25%~30%。以3#燒結(jié)機(jī)為例,2016 年,3#燒結(jié)機(jī)褐鐵礦的配加比例最低為8%,最高為41.69%,波動(dòng)區(qū)間為33.69%,波動(dòng)幅度較大;2017 年,3#燒結(jié)機(jī)褐鐵礦的配加比例最低為22%,最高為30%,波動(dòng)區(qū)間為8%,波動(dòng)幅度大幅度縮窄,褐鐵礦的配加比例穩(wěn)定性逐年提高。各年度3#燒結(jié)機(jī)褐鐵礦配加比例變化見表5 和圖1。

        表 5 2016 年 ~2018 年 3# 燒結(jié)機(jī)褐鐵礦種比例變化 %

        圖1 2016 年~2018 年3#燒結(jié)機(jī)褐鐵礦比例變化

        3.2 燒結(jié)配煤結(jié)構(gòu)優(yōu)化

        由于褐鐵礦燒結(jié)時(shí)結(jié)晶水分解需要消耗較多熱量,因此,需要提高燃料配比來彌補(bǔ)熱量損失,造成固體燃料消耗升高。技術(shù)人員通過燒結(jié)杯實(shí)驗(yàn)和工業(yè)試驗(yàn)證明:最大限度低減少燃料中≤0.5 mm 含量部分,可以有效提高燃料利用效率,降低固體燃料消耗。

        為此,技術(shù)人員采取了合理控制焦粉和煤粉比例、降低混和燃料水分、實(shí)行焦煤分開破碎等措施。在此基礎(chǔ)上,3#燒結(jié)機(jī)在一系列燃破系統(tǒng)上加裝了波紋篩預(yù)篩分裝置,在進(jìn)入破碎輥之前將≤3 mm的焦粉或煤粉提前篩出,篩分效率可達(dá)到70%左右。使得各機(jī)組在提高燃料粒度合格率的同時(shí),減少了小粒級(jí)燃料占比,提高了燃料利用效率,抵消了褐鐵礦配比升高帶來的影響。技術(shù)攻關(guān)前后,3#燒結(jié)機(jī)燃料粒度分布變化見表6。

        表 6 攻關(guān)前后 3# 燒結(jié)機(jī)燃料粒度組成變化 %

        3.3 燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)參數(shù)優(yōu)化

        隨著澳褐鐵礦粉配比的提升和穩(wěn)定,對(duì)燒結(jié)生產(chǎn)過程參數(shù)也做了相應(yīng)優(yōu)化,主要包括以下幾個(gè)方面:

        (1)因?yàn)楹骤F礦粉燒損較高,化學(xué)水分解耗熱需求增加,所以技術(shù)人員經(jīng)過摸索,將燒結(jié)機(jī)點(diǎn)火溫度控制標(biāo)準(zhǔn)由(1 000±50)℃略上調(diào)到(1 050±50) ℃。

        (2)隨著褐鐵礦粉配比的提升,燒結(jié)混合料加水量應(yīng)適當(dāng)降低,主要原因?yàn)楹骤F礦粉自身含水量較大,且礦粉粒度較粗,親水性不強(qiáng),混合料水分不宜過濕。在當(dāng)前褐鐵礦配比23%~28%的條件下,混合料水分適宜范圍確定為6.8%~7.2%。

        (3)褐鐵礦粉粒度較粗,燒結(jié)料透氣性較好,且礦粉燒損較大,燒結(jié)后料面收縮現(xiàn)象增加。為此各機(jī)組壓料輥重量增加一倍至300 kg,并增加可調(diào)式配重,加長增重版邊緣小壓料輥,生產(chǎn)中加強(qiáng)了平料和壓料,防止透氣性過好造成的垂直燃燒速度過高,提升了燒結(jié)礦強(qiáng)度。

        4 燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量指標(biāo)變化

        近年來,在提高燒結(jié)礦品位的要求下,為降低燒結(jié)礦中的Al2O3含量,澳褐鐵礦A粉使用量有所增加。由于高爐對(duì)燒結(jié)礦質(zhì)量要求不同,安鋼各機(jī)組燒結(jié)礦的SiO2有所差異,一般控制均值在5.3%~5.7%,燒結(jié)礦堿度均按2.00±0.10 控制,各機(jī)組燒結(jié)礦的Al2O3含量能夠滿足≤2.0%的要求,燒結(jié)礦成分穩(wěn)定。

        在配比結(jié)構(gòu)優(yōu)化的同時(shí),技術(shù)人員對(duì)燒結(jié)機(jī)工藝設(shè)備和操作參數(shù)進(jìn)行了同步提升,在滿足燒結(jié)礦成分指標(biāo)要求的前提下,燒結(jié)礦產(chǎn)量、固體燃料消耗保持在穩(wěn)定水平,強(qiáng)度指標(biāo)略有改善。攻關(guān)前后,各機(jī)組燒結(jié)礦強(qiáng)度指標(biāo)完成情況見表7。

        表7 攻關(guān)前后對(duì)比各機(jī)組燒結(jié)礦強(qiáng)度指標(biāo)完成情況 %

        5 結(jié)論

        (1)生產(chǎn)實(shí)踐表明,在安鋼當(dāng)前的資源條件下,燒結(jié)配加23%~30%的澳褐鐵礦粉較為合理,燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量可以滿足當(dāng)前高爐生產(chǎn)技術(shù)要求。

        (2)高Al2O3含量的澳褐鐵礦粉宜與低鋁礦粉搭配,降低燒結(jié)礦Al2O3含量,控制合適的鎂鋁比和鋁硅比,促進(jìn)燒結(jié)礦中鐵酸鈣的生成。

        (3)澳褐鐵礦粉配比提升后,應(yīng)適當(dāng)提升點(diǎn)火溫度,同時(shí)采取低碳厚料燒結(jié)技術(shù)、合理控制混合料水分、適當(dāng)壓料等生產(chǎn)措施有利于提升燒結(jié)礦質(zhì)量。

        (4)提高澳褐鐵礦粉配加比例需要適當(dāng)增加燃料配比,在燃料粒度控制上既要減少大粒度燃料占比,又要盡可能減少過粉碎現(xiàn)象。實(shí)踐表明,燃料粒度合格率≤3 mm 占比73%~80%較為合理,≤0.5 mm 的那部分的含量要求低于20%。

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