張玉鋒，唐 斌

（石橫特鋼集團(tuán)有限公司，山東肥城 271612）

1 前 言

長(zhǎng)期以來石橫特鋼集團(tuán)有限公司（簡(jiǎn)稱石橫特鋼）堅(jiān)持低成本發(fā)展戰(zhàn)略，在注重產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整、品種優(yōu)化升級(jí)的同時(shí)，始終以控制鐵前成本、提升經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、狠抓原料結(jié)構(gòu)優(yōu)化增效等工作為核心。2021 年至今，以煉鐵廠為主責(zé)單位的性價(jià)比工作組在優(yōu)化燒結(jié)配礦結(jié)構(gòu)，大比例提升低品質(zhì)優(yōu)勢(shì)經(jīng)濟(jì)料等方面，開展了大量成效卓著的技術(shù)研究及生產(chǎn)實(shí)踐，提出多項(xiàng)管理及技術(shù)應(yīng)對(duì)措施，解決了增加低品質(zhì)料使用后燒結(jié)礦質(zhì)量下滑的生產(chǎn)瓶頸問題，燒結(jié)工序生產(chǎn)操作及質(zhì)量控制平穩(wěn)過渡，各項(xiàng)指標(biāo)穩(wěn)定并達(dá)到高爐入爐控制標(biāo)準(zhǔn)，在確保成品礦產(chǎn)質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)水平的前提下，鐵水生產(chǎn)成本大幅降低。

2 低品質(zhì)料的概念及范疇

燒結(jié)低品質(zhì)料主要是指與傳統(tǒng)意義上的燒結(jié)主流粉或標(biāo)準(zhǔn)粉比較，成分質(zhì)量、理化性能、燒結(jié)性能、冶金性能相對(duì)較差的礦粉。在主流礦粉市場(chǎng)價(jià)格較高時(shí)，低品質(zhì)料因價(jià)格優(yōu)勢(shì)就轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)濟(jì)料，配用并增加低品質(zhì)料使用比例成為降本增效的重要手段。低品質(zhì)料多為有害元素含量高、鐵品位低、硅鋁含量高、燒結(jié)性能差的含鐵料，常用的品種包括高鋅高堿雜料、硫酸渣、印度粉、塞拉利昂粉、高硅巴粗、毛里塔尼亞粉等，見表1。

表1 常用低品質(zhì)礦粉成分及粒度組成 %

3 工藝控制標(biāo)準(zhǔn)

3.1 有害元素控制

在燒結(jié)生產(chǎn)中穩(wěn)定使用低品質(zhì)料，并使燒結(jié)礦質(zhì)量滿足高爐實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期穩(wěn)定順行、高效經(jīng)濟(jì)、長(zhǎng)壽化冶煉的工作目標(biāo)，就必須制定使用規(guī)范，細(xì)化工藝控制標(biāo)準(zhǔn)，守住生產(chǎn)、質(zhì)量穩(wěn)定的紅線。為最大量消化高鋅高堿雜料，石橫特鋼煉鐵廠依據(jù)實(shí)際原燃料質(zhì)量、高爐爐型及行業(yè)鋼企控制經(jīng)驗(yàn)等，制定了入爐有害元素控制標(biāo)準(zhǔn)：鋅負(fù)荷不超0.40 kg/t、堿負(fù)荷不超3.8 kg/t，尤其重點(diǎn)控制鉀元素入爐負(fù)荷。日常配礦中燒結(jié)礦、球團(tuán)礦K2O 含量分別不超0.06%、0.07%，每周對(duì)入爐鋅及堿金屬收支作平衡計(jì)算。優(yōu)化高爐排堿、排鋅管理制度，2022 年為提高污泥等高鋅雜料回收量，在脫鋅項(xiàng)目投產(chǎn)前，實(shí)現(xiàn)固棄物最大程度資源化利用，提高入爐鋅負(fù)荷至0.45 kg/t，高爐生產(chǎn)操控上按照收邊適當(dāng)抑制邊緣氣流，疏引發(fā)展活躍有力中心氣流的操作思路，提高高爐排鋅能力。

3.2 燒結(jié)礦質(zhì)量控制

燒結(jié)生產(chǎn)提高使用低品質(zhì)料最大的工藝難點(diǎn)是如何克服并解決燒結(jié)料性能變差對(duì)燒結(jié)礦質(zhì)量和技術(shù)指標(biāo)的負(fù)面影響，同時(shí)高爐持續(xù)高冶強(qiáng)生產(chǎn)模式也對(duì)燒結(jié)礦質(zhì)量提出更為嚴(yán)格的控制要求。為確保高爐穩(wěn)定順行，對(duì)燒結(jié)礦低溫還原粉化指數(shù)按不低于68%控制。同時(shí)為強(qiáng)化燒結(jié)主要操控及管理人員質(zhì)量服務(wù)意識(shí)，根據(jù)燒結(jié)礦質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)影響燒結(jié)礦質(zhì)量的關(guān)鍵控制點(diǎn)進(jìn)行梳理和完善，明確關(guān)鍵控制點(diǎn)責(zé)任人，制定燒結(jié)礦粒度質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及考核辦法，改善燒結(jié)礦粒級(jí)組成，其中燒結(jié)礦＞40 mm 粒級(jí)、5～10 mm 粒級(jí)標(biāo)準(zhǔn)分別按≤10%和≤25%控制。

4 優(yōu)化配礦結(jié)構(gòu)

4.1 理順配礦思路

近年來大宗原料市場(chǎng)因經(jīng)濟(jì)下滑持續(xù)承壓，外礦價(jià)格震蕩運(yùn)行，石橫特鋼煉鐵廠積極研究開發(fā)使用新品種礦粉，重點(diǎn)提升性價(jià)比優(yōu)勢(shì)明顯的低品質(zhì)經(jīng)濟(jì)料消耗，相應(yīng)大幅壓縮燒結(jié)性能較好的主流礦比例。為穩(wěn)定燒結(jié)生產(chǎn)過程及燒結(jié)礦質(zhì)量，在參考各品種原料性價(jià)比排序的同時(shí)，根據(jù)行業(yè)實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用效果，對(duì)配礦結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。以成分、強(qiáng)度及粒度組成受控為前提，在低品質(zhì)料具備較大經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)時(shí)及時(shí)跟進(jìn)原料市場(chǎng)，將品質(zhì)優(yōu)良、燒結(jié)性能較好且長(zhǎng)期配用的紐曼粉、卡粉、巴混等主流礦停用，并確保燒結(jié)料的制粒效果及冶金性能滿足燒結(jié)過程控制要求。

4.2 礦粉燒結(jié)性能指標(biāo)及配礦方案

常用礦粉燒結(jié)性能參數(shù)見表2。近兩年低品位的印度粉、塞拉利昂粉、高硅巴粗等高鋁高硅料因成本優(yōu)勢(shì)大幅領(lǐng)先于澳礦、巴西礦等主流礦山燒結(jié)料，石橫特鋼煉鐵廠集中力量消化此類經(jīng)濟(jì)料。為確保生產(chǎn)穩(wěn)定及配礦結(jié)構(gòu)的最大程度優(yōu)化，依據(jù)各品種礦粉性能指標(biāo)及實(shí)際應(yīng)用效果，技術(shù)管理人員對(duì)常用礦粉的燒結(jié)性能進(jìn)行整理分析并評(píng)價(jià)，因印度粉同化性能較差、鐵酸鈣生成能力一般，高硅巴粗及塞拉利昂粉液相流動(dòng)性一般，為平衡低品質(zhì)礦提量后混合料的整體性能，選擇少量配用同化性、高溫液相流動(dòng)性及冷卻過程中黏結(jié)強(qiáng)度均較好的PB粉、超特粉這兩種礦粉，搭配印度粉、高硅巴粗、塞拉利昂粉使用，并在配礦結(jié)構(gòu)中適當(dāng)約束液相流動(dòng)性及強(qiáng)度不高的RTGF粉、羅伊山粉配比。

表2 常用礦粉燒結(jié)性能參數(shù)

周邊礦山精粉性價(jià)比介于低品質(zhì)經(jīng)濟(jì)料和主流外礦之間，其高溫下燒結(jié)性能尚可、品位高、鋁磷等含量低，有利于提高低品質(zhì)料消耗。但需綜合考量原料整體燒結(jié)性能趨差后，其粒度對(duì)燒結(jié)產(chǎn)能及加工成本的影響。實(shí)際生產(chǎn)中結(jié)合高爐冶強(qiáng)及生產(chǎn)模式，有選擇性地配用精粉，可有效提高燒結(jié)礦強(qiáng)度，改善冶金性能特別是燒結(jié)礦低溫還原粉化指數(shù)。按照成分及基礎(chǔ)性能互補(bǔ)的原則，燒結(jié)集中配用低硅的堿性精粉，有利于控制燒結(jié)生熔劑消耗及輔料成本，對(duì)提升燒結(jié)礦質(zhì)量有促進(jìn)作用，綜合效益最佳；同化性稍差、粒度更細(xì)的高硅酸性精粉由球團(tuán)消耗，可使球團(tuán)礦SiO2含量長(zhǎng)期穩(wěn)定在7.5%～8%，有利于穩(wěn)定爐渣堿度及入爐結(jié)構(gòu)。

根據(jù)以上配礦結(jié)構(gòu)調(diào)整控制原則，石橫特鋼煉鐵廠每周制定低品質(zhì)料使用方案、按月推進(jìn)優(yōu)化遞進(jìn)，低品質(zhì)料比例逐步提升，2021—2022 年上半年期間，燒結(jié)低品質(zhì)料最大比例提升至61%，其中高鋁低品位印度粉最高配比達(dá)到27%，燒結(jié)配礦結(jié)構(gòu)見表3。

表3 配礦結(jié)構(gòu) %

5 生產(chǎn)操控及管理優(yōu)化

低品質(zhì)原料燒結(jié)、低品位冶煉對(duì)于燒結(jié)和煉鐵而言，都是富有挑戰(zhàn)的重大課題，用礦結(jié)構(gòu)的重大調(diào)整對(duì)已有的燒結(jié)生產(chǎn)工藝會(huì)不同程度上形成沖擊，高硅高鋁礦種大量配用也會(huì)打破燒結(jié)礦綜合質(zhì)量平衡受控的狀態(tài)，生產(chǎn)操作及質(zhì)量控制難度增加。為應(yīng)對(duì)以上問題，需研究實(shí)施工藝創(chuàng)新措施，全方位提升鐵前管理技術(shù)水平。

5.1 優(yōu)化配料制程

加強(qiáng)污泥摻混料預(yù)處理及高爐灰在線使用過程的管理，針對(duì)污泥摻混料因庫存降低、濕黏料因中和時(shí)間短造成配料間下料困難的情況，安排塊篩粉、少量鋼渣與污泥提前預(yù)混處理，以減輕入倉后粘倉而影響配料生產(chǎn)穩(wěn)定性。高爐灰在線使用后，值班調(diào)度負(fù)責(zé)平衡高爐及料場(chǎng)11#倉庫存，及時(shí)微調(diào)在線配比，確保含碳鐵料的穩(wěn)定使用。

優(yōu)化燒結(jié)配料品種，針對(duì)高硅巴粗硅含量波動(dòng)大的情況，將高硅巴粗用量分流至原料場(chǎng)混勻料20%～30%，以穩(wěn)定燒結(jié)礦堿度，剩余量由燒結(jié)單配，在燒結(jié)礦硅含量及堿度出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，使用高硅巴粗調(diào)劑燒結(jié)礦成分，以提高燒結(jié)礦堿度調(diào)整效率，實(shí)現(xiàn)成分的快速精準(zhǔn)糾偏。

5.2 改進(jìn)混合料加水工藝

石橫特鋼燒結(jié)一混圓筒進(jìn)料端長(zhǎng)期存在結(jié)圈倒料現(xiàn)象，直接影響燒結(jié)料的混勻和燒結(jié)礦質(zhì)量均勻性。一混結(jié)圈與粘倉情況相似，各種水分不一的物料呈層狀鋪在配料皮帶上，進(jìn)入一混筒體進(jìn)料端開始堆積，在一混進(jìn)料端物料沖擊力作用下，以一層“干”、一層“濕”的方式堆積，板結(jié)成圈。針對(duì)這一問題，一是對(duì)燒結(jié)配混系統(tǒng)加水位置及水量進(jìn)行分段布控優(yōu)化，使用新型螺旋式噴頭，霧化加水以改善混合料加水混勻效果；二是為處理頭部結(jié)圈，重新規(guī)劃布置一混圓筒加水位置，取消原有的配料間石灰粉消化用水、皮帶打水、二混補(bǔ)水的加水工方式，將配混系統(tǒng)加水位置改為距一混圓筒頭部5 m 位置、加水量不低于總加水量的90%；三是加強(qiáng)燒結(jié)料水分、熔劑質(zhì)量的在線監(jiān)督力度，崗位間加強(qiáng)信息溝通協(xié)作，及時(shí)掌握各品種物料的原始水分及石灰粉活性度變化，確保燒結(jié)加水量的準(zhǔn)確調(diào)整。

5.3 優(yōu)化二次配料調(diào)整

高硅高鋁料用量增加后，為穩(wěn)定燒結(jié)礦質(zhì)量，根據(jù)混勻礦SiO2、A12O3含量，及時(shí)優(yōu)化調(diào)整熔劑結(jié)構(gòu)及燒結(jié)礦成分。一是停用菱鎂石粉，鎂系熔劑以白云石粉為主，以降低石灰石粉等生熔劑用量，維持燒結(jié)過程充足的高溫保持時(shí)間；二是提高燒結(jié)礦MgO 含量及MgO/A12O3比值，MgO 控制2.5%～2.8%，使液相中硅酸鹽的熔化溫度降低，在燒結(jié)溫度下，其低熔點(diǎn)化合物可以完全熔融或部分熔融，可增加燒結(jié)料層中的液相數(shù)量，在冷卻時(shí)成為液相結(jié)晶核心，減少玻璃質(zhì)生成，同時(shí)MgO 有穩(wěn)定正硅酸鈣結(jié)構(gòu)的作用，可抑制正硅酸鈣晶型轉(zhuǎn)變，提高燒結(jié)礦機(jī)械強(qiáng)度，減少粉化率，改善還原性。

5.4 燒結(jié)工藝參數(shù)控制改進(jìn)

配礦結(jié)構(gòu)大幅度調(diào)整后，為改善燒結(jié)礦粒度組成、提高入爐原料質(zhì)量水平，燒結(jié)積極摸索現(xiàn)有工藝條件下適宜的焦粉粒度。重點(diǎn)監(jiān)督進(jìn)廠焦粉質(zhì)量，提高燃料利用效率，其中焦粉小于1 mm比例控制不超45%。為確保焦粉破碎質(zhì)量及燒結(jié)過程均勻性，嚴(yán)格控制焦粉中大顆粒燃料比例，焦粉進(jìn)廠＜10 mm比例控制≤7%。定期車削四輥輥皮，提高四輥破碎機(jī)破碎質(zhì)量和效率，焦粉加工后小于3 mm比例≥78%。轉(zhuǎn)變燒結(jié)礦質(zhì)量管理理念，鐵前及高爐聯(lián)動(dòng)優(yōu)化工藝參數(shù)，燒結(jié)礦亞鐵含量按7.0%～9.0%控制，并適當(dāng)下控，以改善燒結(jié)礦還原性能。

6 結(jié) 語

（1）高比例低品質(zhì)料燒結(jié)配礦技術(shù)，技術(shù)方案制定、配礦調(diào)整、工藝優(yōu)化、生產(chǎn)組織等始終本著降本增效和保障煉鐵的原則，力求不因原料條件的劣化而影響燒結(jié)礦質(zhì)量，實(shí)施以來取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

（2）因低品質(zhì)料成分波動(dòng)大、燒結(jié)性能差，造成原料整體質(zhì)量穩(wěn)定性下滑，不利于煉鐵技術(shù)指標(biāo)的提升優(yōu)化，鐵前及高爐需繼續(xù)加強(qiáng)生產(chǎn)管理及技術(shù)研究以應(yīng)對(duì)。

（3）對(duì)部分品種經(jīng)濟(jì)料的燒結(jié)性能、冶金性能及在生產(chǎn)中的應(yīng)用缺乏深入研究，需進(jìn)一步總結(jié)配礦結(jié)構(gòu)調(diào)整對(duì)工藝參數(shù)、技術(shù)指標(biāo)及質(zhì)量變化的影響。