中天鋼鐵一燒結(jié)高堿度燒結(jié)生產(chǎn)實(shí)踐

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中天鋼鐵一燒結(jié)高堿度燒結(jié)生產(chǎn)實(shí)踐劉桐盛建華裴元東張巧玉王博文（中天鋼鐵集團(tuán)有限公司，江蘇常州 213000）摘要：中天鋼鐵集團(tuán)550m2燒結(jié)機(jī)處于大修期間，燒結(jié)礦供應(yīng)緊張，為了滿足高爐供…

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中天鋼鐵一燒結(jié)高堿度燒結(jié)生產(chǎn)實(shí)踐
劉桐盛建華裴元東張巧玉王博文
（中天鋼鐵集團(tuán)有限公司，江蘇常州 213000）

摘要：中天鋼鐵集團(tuán)550m²燒結(jié)機(jī)處于大修期間，燒結(jié)礦供應(yīng)緊張，為了滿足高爐供礦需求，將燒結(jié)礦堿度中線由2.1逐步調(diào)整到2.25。在排除因換堆而造成混勻料成分變化的條件下，隨著堿度中線的逐漸上調(diào)，生石灰配比不斷增加，混勻料加水量逐漸升高，燒結(jié)機(jī)上料量由285 t/h提升至300 t/h，平均內(nèi)返率降低至15.76%；燒結(jié)過(guò)程中，隨著堿度中線的上調(diào)，總管負(fù)壓呈下降趨勢(shì)，廢氣溫度呈上升趨勢(shì)；堿度中線為2.2時(shí)，堿度偏差最大，亞鐵偏差最小，轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度達(dá)到最大值78.2%。
關(guān)鍵詞：堿度中線；上料量；堿度偏差；亞鐵偏差；轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度

Practice of sintering process with high bascity in No.1 sintering plantof Zenith steel
Liu Tong,Zhang Qiaoyu,Sheng Jianhua,Wang Bowen ,Pei Yuandong
(Zenith Steel Group Corporation ,Changzhou213000, Jiangsu)

Abstract: As the sinter machine of 550m² in Zenith in the period of overhaul, sinter supply is shortage. In order to meet the demand sinter supplyof blast furnace, the sinter basicity line gradually adjusted to 2.25 from 2.1 in ruled out due to change of blending of material composition change conditions, as the basicity of the midline gradually rise, quicklime ratio increasing, blending material water content increased, sinter machine on shoes by 285 t/h to 300 t/h, within an average return rate reduce to 15.76%; During sintering process, with the increase of basicity midline, the negative pressure of main pipe decreases and the exhaust gas temperature rises. When the middle line of alkalinity is 2.2, the alkalinity deviation is the largest, the ferrous deviation is the smallest, and the drum strength reaches the maximum value of 78.2%
Key words:alkalinity midline; The shoes; Alkalinity deviation; Ferrous deviation; Drum strength

燒結(jié)礦作為高爐入爐原料，其質(zhì)量的好壞直接影響高爐煉鐵的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)指標(biāo)^[1]。高堿度燒結(jié)搭配酸性爐料是中國(guó)高爐的普遍特色，一般爐料結(jié)構(gòu)中燒結(jié)礦的比例在70%水平。一方面，近幾年隨著環(huán)保形勢(shì)的逐步嚴(yán)峻，燒結(jié)面臨頻繁的限產(chǎn)管控，因此燒結(jié)礦入爐比例被迫減少，提高球團(tuán)礦和塊礦酸性料的比例后，為了平衡高爐渣堿度，燒結(jié)礦的堿度被迫進(jìn)一步提高；另一方面，在企業(yè)的部分燒結(jié)機(jī)進(jìn)行大修后，燒結(jié)礦備料的不足也會(huì)造成后續(xù)其余燒結(jié)礦堿度提高。
中天燒結(jié)有1臺(tái)550m²燒結(jié)機(jī)和4臺(tái)180m²燒結(jié)機(jī)，在550m²大修期間，其余燒結(jié)礦的堿度從2.1水平將逐步提高到2.25水平。前人研究表明，高堿度燒結(jié)礦適宜的堿度范圍為1.8-2.1^[2]。超過(guò)這個(gè)堿度范圍后，如有堿度進(jìn)一步提升，可能對(duì)燒結(jié)礦的質(zhì)量造成一定的影響。為了滿足高爐對(duì)燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量的需求，燒結(jié)在采取高堿度操作時(shí)，探索了一系列應(yīng)對(duì)措施來(lái)保證燒結(jié)礦的產(chǎn)質(zhì)量。本文對(duì)中天第一燒結(jié)廠180m²的高堿度燒結(jié)實(shí)踐進(jìn)行了總結(jié)。
1 研究方法
高堿度燒結(jié)期間堿度調(diào)整時(shí)間如表1所示，通過(guò)對(duì)不同堿度燒結(jié)礦質(zhì)量以及生產(chǎn)工藝的對(duì)比分析，探究燒結(jié)礦的合適堿度區(qū)間。

表1 堿度中線調(diào)整情況

日期	堿度調(diào)整基準(zhǔn)
1月1日	R中線調(diào)整到2.10
3月8日	R中線調(diào)整到2.15
3月15日	R中線調(diào)整到2.20
4月9日	R中線調(diào)整到2.25

同時(shí)考慮到堿度調(diào)整階段使用各C型料庫(kù)堆配比不同，混勻礦粉稍有不同，在堿度中線調(diào)整期間，對(duì)1-6#堆配比單、成分進(jìn)行分析如下表2和表3所示。

表2 1-6#堆配比情況

堆號(hào)	高返	巴西混合粉	紐曼粉	PB粉	楊迪粉	MAC粉	燒損	水分
1#	32	19	17	12	20		4.6	5.3
2#	32	22	16		18	12
3#	32	22		16	18	12	4.7	5.2
4#	32	35	18	15			2.9	6.1
5#	32	17	18	15	18		4.4	6
6#	32	20	14	12	22		4.6	5.9

表3 1-6#堆成分情況

堆號(hào)	TFe/%	SiO₂/%	CaO/%	MgO/%	Al₂O₃/%	Zn/%	S/%	P/%
1#	59.5	5.0	3.2	0.8	2		0.029	0.074
2#	59.5	5.1	3.2	0.8	1.95		0.025	0.074
3#	59.01	5.12	3.2	0.75	1.88	0.29	0.033	0.074
4#	60.7	4.9	3.2	0.8	1.89	0.29	0.023	0.086
5#	59.5	5.1	3.2	0.8	1.92	0.29	0.022	0.079
6#	59.6	5.2	3.2	0.8	1.87	0.29	0.022	0.077

從給定的配比單以及成分測(cè)算上看，除4#堆受設(shè)備因素影響導(dǎo)致配比設(shè)定上礦粉品種僅為3種，二氧化硅百分比含量偏低，影響燒結(jié)過(guò)程液相生成外，其他配比單成分設(shè)定上，成分基本一致，故因配比單變化帶來(lái)的波動(dòng)情況不做考慮。
2 不同堿度中線條件下生產(chǎn)工藝參數(shù)變化
2.1 不同堿度中線條件下生石灰配比情況
本燒結(jié)廠所使用的生石灰分為兩種，一種是有自己石灰窯生產(chǎn)的生石灰（統(tǒng)稱自產(chǎn)灰），還有其他廠家提供的生石灰（統(tǒng)稱外購(gòu)灰），由于堿度中線的調(diào)整，配料過(guò)程中生石灰的配比調(diào)整比較頻繁，調(diào)整過(guò)程中生石灰和燃料的配比如表4所示。

表4 燒結(jié)堿度中線調(diào)整階段配比調(diào)整

堿度中線	調(diào)整日期	堆號(hào)	換堆時(shí)間	上料量 t/h	自產(chǎn)灰配比 /%	外購(gòu)灰配比 /%	燃料配比 /%
R=2.10	1月1日	1#	1月8日	285	2.36	3.06	4.36
		2#	1月30日	285-290	2.68	2.85	4.38
		3#	2月21日	285-290	2.56	2.88	4.4
R=2.15	3月8日	3#	3月8日	285-290	3.03	2.87	4.06
R=2.20	3月15日	3#	3月15日	290-300	2.62	3.61	4.42
		4#	3月18日	290-300	2.14	3.92	4.36
		5#	3月26日	290-300	2.53	3.12	3.94
		6#	4月8日	295-300	1.9	3.88	3.86
R=2.25	4月9日	6#	4月9日	295-300	3.15	2.88	3.94

從堿度中線調(diào)整期間生石灰和燃料的配比來(lái)看，隨著燒結(jié)礦堿度的不斷提升，生石灰配比逐漸提高，燃料配比逐漸下降，另外由于4#堆配比的調(diào)整，巴西混合粉配比較高，導(dǎo)致燒結(jié)過(guò)程中燒結(jié)礦同化溫度較高，液相生成受到一定影響，且4#堆沒(méi)有配比燒結(jié)性能較好的楊迪粉，故使得燃料配比略有提高。
2.2不同堿度中線條件下燒結(jié)過(guò)程參數(shù)變化情況
隨著堿度中線的不斷上調(diào)，燒結(jié)過(guò)程中的總管負(fù)壓逐漸下降，總管廢氣溫度相應(yīng)上升，
由于生石灰本身具有良好的親水性和粘結(jié)性，且能夠較好的改善混合料的制粒效果，提高燒結(jié)混合料透氣性，為了更好的延長(zhǎng)高溫?zé)Y(jié)時(shí)間，充分利用料層的蓄熱作用，強(qiáng)化燒結(jié)液相生成，使燒結(jié)結(jié)晶更充分，提高燒結(jié)礦強(qiáng)度，燒結(jié)上采取厚料層操作方針要領(lǐng)，使料層保持在810mm-820mm之間。生產(chǎn)過(guò)程中各工藝參數(shù)變化如表5所示。

表5 燒結(jié)堿度中線調(diào)整階段燒結(jié)參數(shù)變化情況

堿度中線	調(diào)整日期	堆號(hào)	換堆時(shí)間	總管廢氣溫度/℃	總管負(fù)壓/Kpa	返礦率 /%	一混加水量 /t/h
R=2.10	1月1日	1#	1月8日	116	13.96	18.66	14.42
		2#	1月30日	123	13.88	18.55	16.66
		3#	2月21日	125	13.79	18.59	15.41
R=2.15	3月8日	3#	3月8日	130	14.54	18.62	17.18
R=2.20	3月15日	3#	3月15日	140	13.83	18.74	20.13
		4#	3月18日	133	13.94	18.53	17.90
		5#	3月26日	145	13.12	17.11	19.32
		6#	4月8日	148	13.49	--	17.82
R=2.25	4月9日	6#	4月9日	141	13.74	15.75	23.30

從表5中可以看出，隨著燒結(jié)礦堿度中線的逐步上調(diào)，總管廢氣溫度呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，總管負(fù)壓整體上呈下降趨勢(shì)，燒結(jié)過(guò)程中料層透氣性隨堿度中線的升高逐漸變好，上料量逐步提升，最高上料量突破至300t/h，燒結(jié)理論返礦率呈現(xiàn)逐步下降趨勢(shì)，堿度中線調(diào)整至2.25后，平均內(nèi)返率降低至15.76%，較之前降低15.54%。另外，隨著堿度中線的逐漸上調(diào)，一混加水量逐漸增加。
對(duì)堿度中線調(diào)整各時(shí)期混合料平均水分、燒結(jié)機(jī)主機(jī)機(jī)速（Hz）、料層厚度（mm）、垂直燒結(jié)速度（mm/min）進(jìn)行跟蹤分析，如表6所示。

表6 堿度中線調(diào)整期間各階段工藝參數(shù)

堿度中線	調(diào)整日期	換堆時(shí)間	混合料水分/%	機(jī)速 /（Hz）	料層厚度 /（mm）	垂直燒結(jié)速度 /（mm/min）
R=2.10	1月1日	1月8日	6.79	27.47	800	24.84
		1月30日	6.76	26.15	800	23.64
		2月21日	6.76	26.14	800	23.63
R=2.15	3月8日	3月8日	6.72	27.82	800	25.15
R=2.20	3月15日	3月15日	6.59	27.65	810	25.31
		3月18日	6.64	26.94	810	24.66
		3月26日	6.70	27.54	820	25.52
		4月8日	6.66	26	820	25.85
R=2.25	4月9日	4月9日	6.86	28.63	820	26.53

混合料水分隨著堿度中線的提高而不斷變大，在堿度中線為2.25中線時(shí)混合料水分最高，達(dá)到6.86%；燒結(jié)料層厚度（扣除環(huán)保因素影響）隨著堿度中線的上調(diào)呈現(xiàn)逐步升高的趨勢(shì)，較之前料層升高20mm；垂直燒結(jié)速度隨著堿度中線的上調(diào)逐步上升，說(shuō)明高堿度燒結(jié)有利于改善燒結(jié)料層的透氣性，使燒結(jié)燃燒帶變窄，下移速度變快，有利于燒結(jié)過(guò)程的進(jìn)行。
2.3 不同堿度中線條件下燒結(jié)礦指標(biāo)變化情況
燒結(jié)堿度中線調(diào)整對(duì)燒結(jié)礦堿度穩(wěn)定性、亞鐵百分比含量變化均有不同程度影響。高堿度燒結(jié)條件下，因生石灰配比較大，配比達(dá)到6.03%，且生石灰質(zhì)量波動(dòng)（氧化鈣含量波動(dòng)）對(duì)燒結(jié)礦堿度帶來(lái)較大影響，同時(shí)高堿度條件下燒結(jié)礦堿度穩(wěn)定率受各類(lèi)原輔料的二氧化硅含量波動(dòng)的影響也加大。
對(duì)各堿度中線調(diào)整階段的堿度偏差進(jìn)行分析如下：
表7 堿度、亞鐵偏差

堿度中線	調(diào)整日期	堆號(hào)	換堆時(shí)間	堿度偏差	亞鐵偏差
R=2.10	1月1日	1#	1月8日	0.064	0.69
		2#	1月30日	0.065	0.63
		3#	2月21日	0.062	0.57
R=2.15	3月8日	3#	3月8日	0.070	0.62
R=2.20	3月15日	3#	3月15日	0.061	0.43
		4#	3月18日	0.075	0.56
		5#	3月26日	0.064	0.60
		6#	4月8日	--	--
R=2.25	4月9日	6#	4月9日	0.055	0.63

從表7中可以看出，隨著堿度中線在的逐漸上調(diào)，堿度偏差呈先上升后下降的趨勢(shì)，在堿度中線R=2.20時(shí)，堿度偏差最大。亞鐵偏差的變化趨勢(shì)呈現(xiàn)先下降在上升，這與高堿度條件下燒結(jié)礦能夠生成更多的鐵酸鈣（CaO·Fe₂O₃）有關(guān)，鐵橄欖石（2FeO·SiO₂）生成量相應(yīng)減少，亞鐵含量下降，另外，隨著堿度中線往上調(diào)整，生石灰配比增加，料層透氣性改善，透過(guò)料層的氧含量提高，也會(huì)促進(jìn)鐵酸鈣（CaO·Fe₂O₃）的生成，而遏制鐵橄欖石（2FeO·SiO₂）的生成，亞鐵含量也會(huì)下降。
同時(shí)對(duì)燒結(jié)礦強(qiáng)度、全鐵品位進(jìn)行分析。燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度均在77.5%以上，全鐵品位基本都在55%以上。如表8所示，為堿度中線各階段轉(zhuǎn)鼓、全鐵品位變化情況。
表8 轉(zhuǎn)鼓、全鐵變化情況

堿度中線	調(diào)整日期	堆號(hào)	換堆時(shí)間	轉(zhuǎn)鼓（%）	轉(zhuǎn)鼓偏差	全鐵品位（%）
R=2.10	1月1日	1#	1月8日	77.53	0.89	55.36
		2#	1月30日	77.71	1.08	55.11
		3#	2月21日	77.90	0.91	55.21
R=2.15	3月8日	3#	3月8日	77.73	0.83	55.2
R=2.20	3月15日	3#	3月15日	77.37	0.62	54.96
		4#	3月18日	78.20	0.79	55.21
		5#	3月26日	77.60	1.02	55.29
		6#	4月8日	--	--	--
R=2.25	4月9日	6#	4月9日	77.72	0.85	55.14

如表8所示，燒結(jié)礦全鐵品位隨著堿度中線的逐漸上調(diào)，整體呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度在堿度中線R=2.20時(shí)達(dá)到最高平均值78.20%，說(shuō)在明堿度中線為R=2.20的條件下，燒結(jié)礦強(qiáng)度最好。隨著堿度中線繼續(xù)上調(diào)到R=2.25后，燒結(jié)礦全鐵品位和轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度開(kāi)始下降，分析認(rèn)為可能是在超高堿度條件下，燒結(jié)礦液相量過(guò)多，CaO比例升高，全鐵含量下降，不利于發(fā)展針狀鐵酸鈣，從而使燒結(jié)礦強(qiáng)度變差。
同時(shí)期的燒結(jié)燃耗數(shù)據(jù)分析，高堿度下易形成以鐵酸鈣為主的液相，且料層整體透氣性較好，料層自動(dòng)蓄熱作用加強(qiáng)，通過(guò)燃料帶入熱量降低，燃料配比降低，燒結(jié)單耗（干基）下降明顯。同時(shí)，高堿度燒結(jié)下，利于燒結(jié)產(chǎn)能發(fā)揮，綜合燒結(jié)燃耗下降，如下表9所示，不同堿度、不同堆號(hào)下的燃耗（干基）。
表9 不同階段燃耗（干基）變化

堿度中線	堆號(hào)	換堆時(shí)間	燃耗（kg/t）
R=2.10	1#	1月8日	54.24
	2#	1月30日	56.89
	3#	2月21日	56.91
R=2.15	3#	3月8日	53.75
R=2.20	3#	3月15日	54.23
	4#	3月18日	56.29
	5#	3月26日	53.86
	6#	4月8日	53.69
R=2.25	6#	4月9日	53.91

堿度中線2.10階段，燃耗數(shù)據(jù)相對(duì)高位，達(dá)到56.91kg/t（干基），堿度中線調(diào)整至2.25后，燃耗反倒上升，主要為高堿度燒結(jié)會(huì)促進(jìn)鐵酸鈣（CaO·Fe₂O₃）的生成，而遏制鐵橄欖石（2FeO·SiO₂）的生成，亞鐵含量也會(huì)下降，為了保持FeO保持在一定水平，調(diào)整燃料配比強(qiáng)化還原氣氛，使得燃耗增加。堿度中線為2.20時(shí)，燃耗可達(dá)到最優(yōu)值53.69kg/t（干基），較之前降低3.22kg/t。
對(duì)燒結(jié)利用系數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)如下：

表10 燒結(jié)機(jī)理論利用系數(shù)

堿度中線	調(diào)整日期	堆號(hào)	換堆時(shí)間	利用系數(shù)
R=2.10	1月1日	1#	1月8日	1.581
		2#	1月30日	1.583
		3#	2月21日	1.591
R=2.15	3月8日	3#	3月8日	1.619
R=2.20	3月15日	3#	3月15日	1.655
		4#	3月18日	1.622
		5#	3月26日	1.632
		6#	4月8日	--
R=2.25	4月9日	6#	4月9日	1.641

隨著堿度中線的逐漸上調(diào)，燒結(jié)料層透氣性增加，燒結(jié)燃燒帶變窄，垂直燒結(jié)速度提高，燒結(jié)上料量增加，燒結(jié)產(chǎn)能得以發(fā)揮，利用系數(shù)提高。3月15日-17日三天數(shù)據(jù)樣本較少，但三天產(chǎn)量較高，因此利用系數(shù)相對(duì)較高，從整體趨勢(shì)來(lái)看，隨著堿度中線的逐漸上調(diào)燒結(jié)機(jī)理論利用系數(shù)逐步升高。
3 高堿度燒結(jié)下生產(chǎn)操作要領(lǐng)
在總結(jié)中天第一燒結(jié)廠高堿度燒結(jié)實(shí)踐基礎(chǔ)上，提出高堿度燒結(jié)的生產(chǎn)操作要領(lǐng)如下：
1）從源頭抓原料穩(wěn)定，對(duì)C型料庫(kù)下料跟蹤，根據(jù)配比穩(wěn)定下料，保證配比單上所需礦粉滿足生產(chǎn)需求，保證原料成分穩(wěn)定。
2）高堿度燒結(jié)下，生石灰配比較大，下料波動(dòng)勢(shì)必帶來(lái)的是堿度波動(dòng)，不利于高爐生產(chǎn)要求，通過(guò)對(duì)生石灰倉(cāng)下料技改后，生石灰下料較之前穩(wěn)定，同時(shí)生石灰倉(cāng)技改運(yùn)用到粉塵倉(cāng)，穩(wěn)定粉塵下料，避免因粉塵下料波動(dòng)帶來(lái)的二氧化硅波動(dòng)。
3）因高堿度下，生石灰配比增加，生石灰消化時(shí)間勢(shì)必延長(zhǎng)，保證一混水溫在75℃以上，適當(dāng)增加混合料水分，穩(wěn)定一混加水量，強(qiáng)化生石灰消化過(guò)程，同時(shí)，對(duì)小礦槽蒸汽流量跟蹤，對(duì)圓輥下的混合料溫跟蹤，保證在60℃以上。
4）生石灰配比結(jié)構(gòu)為部分自產(chǎn)會(huì)加部分外購(gòu)灰，在滿足供應(yīng)情況下，盡量穩(wěn)定自產(chǎn)灰配比，減少因配比調(diào)整帶來(lái)的影響。
4 結(jié)論
（1）中天一燒結(jié)堿度從2.1逐步提升到2.25后，生石灰配比從5.42%增加到7.03%，料層透氣性改善，配合厚料層燒結(jié)，有效利用料層自動(dòng)蓄熱作用，燒結(jié)燃料配比從4.4%下降到3.9%水平，內(nèi)返礦從18.66%降低到15.75%，燒結(jié)固體燃耗從56.91kg/t降到53.91kg/（干基）。
（2）高堿度燒結(jié)條件下，混合料水分呈現(xiàn)小幅度升高，主要是高配比的生石灰消化后形成Ca(OH)₂膠狀體需要水分，該膠體增強(qiáng)混合料混勻制粒效果、改善了料層透氣性，使燒結(jié)總管負(fù)壓下降，總管廢氣溫度上升，垂直燒結(jié)速度提升，燒結(jié)產(chǎn)能得到發(fā)揮，燒結(jié)利用系數(shù)提高。
（3）堿度中線為2.20時(shí)，堿度偏差最高，亞鐵偏差最低，堿度與亞鐵呈現(xiàn)非線性負(fù)相關(guān)關(guān)系；堿度超過(guò)2.2后，燒結(jié)礦全鐵品位相對(duì)低，且因液相成分和礦相結(jié)構(gòu)可能發(fā)生變化，使燒結(jié)礦強(qiáng)度降低，建議后續(xù)高堿度燒結(jié)不超過(guò)2.2。
參考文獻(xiàn)
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