安鋼降低燒結熔劑成本試驗研究及應用

趙德義 戴保才 陳 偉

(安陽鋼鐵股份有限公司)

0 前言

近20年來，生石灰作為燒結熔劑，其強化燒結的作用已普遍為人們所接受，這種強化作用主要體現(xiàn)在全精礦燒結或以精礦為主的燒結條件下。2005年以前，安鋼燒結含鐵原料結構以精礦為主，在此原料條件下，燒結熔劑無論是結構還是品種均較為單一，基本是全生石灰燒結。自2006年后，隨著國內(nèi)外鐵礦資源市場變化，安鋼燒結原料結構亦發(fā)生較大變化，燒結原料以精礦為主逐步變?yōu)橐赃M口粉礦為主，該原料條件下，生石灰強化燒結的作用逐步減弱，也為熔劑結構優(yōu)化創(chuàng)造了有利條件。受2008年全球金融危機的影響，安鋼生產(chǎn)經(jīng)營面臨巨大壓力，降本增效是企業(yè)求生存唯一出路。依據(jù)原料結構變化這一有利條件，積極探索降本新渠道，加大對熔劑結構的優(yōu)化，實現(xiàn)了燒結熔劑結構降本，取得了較大經(jīng)濟效益和社會效益。

1 概況

燒結使用的熔劑按成分不同可分為鈣質(zhì)熔劑和鎂質(zhì)熔劑，鈣質(zhì)熔劑主要有石灰石、生石灰、消石灰等，鎂質(zhì)熔劑有白云石、輕燒白云石、高鎂粉和蛇紋石等。國內(nèi)各燒結廠因原料條件、資源供應等不同，在熔劑結構的選擇和使用方面亦存在較大區(qū)別。在鈣質(zhì)熔劑使用方面，安鋼結合本企業(yè)的原料條件，從降低熔劑成本角度考慮，于2007年6 月份進行了石灰石粉替代部分生石灰的燒結杯試驗及工業(yè)試驗。在鎂質(zhì)熔劑使用方面，燒結生產(chǎn)起初是在原料場配加高鎂粉來生產(chǎn)高MgO 燒結礦，生產(chǎn)使用后，燒結礦MgO 含量由1.20%左右增加到了2.10%左右，但由于市場上高鎂粉資源緊缺、質(zhì)量波動大(進廠的高鎂粉MgO 含量高的達到80%以上，低的僅為50%左右)、且價格較高，使用后燒結礦的熔劑成本大幅升高。2006年8 月份，在燒結杯試驗和工業(yè)性試驗的基礎上，生產(chǎn)中停止配用高鎂粉，而采用價格較低的輕燒白云石進行替代，生產(chǎn)使用后，不但燒結礦質(zhì)量滿足了高爐強化冶煉要求，而且燒結礦熔劑成本大幅度降低，噸礦降低約4 元。輕燒白云石粉替代高鎂粉后，雖然熔劑成本顯著降低，但其成分波動也較大，造成燒結礦成分波動，同時輕燒白云石粉易潮解粉化，造成生產(chǎn)添加困難和現(xiàn)場環(huán)境嚴重污染。為扭轉生產(chǎn)被動局面，亦適應鐵前降本工作的需要，于2009年12 月份，開展了白云石粉替代輕燒白云石燒結杯試驗研究及工業(yè)試驗。

2 實驗室試驗

2.1 石灰石粉燒結試驗及結果分析

試驗所用原料均取自安鋼煉鐵廠燒結原料現(xiàn)場，其化學成分見表1。為了探索安鋼現(xiàn)有生產(chǎn)條件下，用石灰石粉部分取代生石灰作熔劑降低燒結礦成本的效果，以及對燒結生產(chǎn)指標(尤其是燒結礦質(zhì)量)的影響，試驗方案是在生產(chǎn)用原料結構的基礎上進行熔劑結構調(diào)整，燒結礦中MgO 含量設定為2.0%，堿度R=1.9。試驗方案及試驗結果見表2、表3。

表1 原料的化學成分 %

表2 試驗方案 %

表3 燒結技術質(zhì)量指標

試驗結果表明:該原料結構條件下，進口粉礦比例占含鐵原料58.7%。編號S1(基準樣)為全生石灰燒結，編號S2～S6 為石灰石粉比例由3%逐步提高至7%，編號S7 為全石灰石粉燒結。從燒結礦技術指標可以看出，當石灰石粉配比為5%、6%時(見S5、S6)，與基準樣比較，燒結礦各項指標均有不同程度改善;當石灰石粉配比超過7%后，燒結礦指標已有明顯的下降趨勢;當全部采用石灰石粉作熔劑燒結時，燒結礦指標最差。研究表明:燒結生產(chǎn)中配加5%～6%的石灰石粉替代部分生石灰是可行的，燒結礦質(zhì)量指標不但能夠滿足生產(chǎn)要求，且成本較高的生石灰比例卻大幅減少，客觀上有利于熔劑成本的降低。

2.2 白云石粉燒結試驗及結果分析

本試驗所用白云石取自周邊礦山，其余原料均取自燒結生產(chǎn)現(xiàn)場。燒結礦中MgO 含量設定為2.0%，堿度R=1.9。原料化學成分、配料方案、燒結礦質(zhì)量指標分別見表4、表5、表6。

表4 原料化學成分 %

表5 配料方案設計 %

表6 燒結技術質(zhì)量指標

試驗結果表明:該原料結構條件下，進口粉礦比例占含鐵原料57.7%。采用白云石全部取代輕燒白云石，配加5%青石情況下，與基準樣(見編號A)相比，除了利用系數(shù)升高外，轉鼓指數(shù)、成品率、粒度組成、固體燃耗明顯惡化;在此基礎上增加0.2%煤粉(見編號C)，與基準樣比較，燒結礦指標略有改善，但仍明顯劣于基準樣。考慮可能是生熔劑比例過大的影響，在第二組試驗基礎上，將石灰石粉比例降至3%，試驗結果較為理想，燒結礦各項指標均有不同程度改善，尤其轉鼓指數(shù)較基準樣提高了0.79百分點。研究表明:燒結生產(chǎn)中采用白云石粉替代輕燒白云石，在合理控制生熔劑總量條件下，適當增加煤粉比例，燒結礦指標完全能夠滿足生產(chǎn)要求，該方案是可行的。

3 工業(yè)性試驗

3.1 石灰石粉燒結工業(yè)性試驗

根據(jù)實驗室試驗結果，2007年10 月份在90/105 m2燒結系統(tǒng)進行了配加石灰石粉工業(yè)性試驗。試驗期間，石灰石粉配比為5%，工業(yè)試驗的熔劑消耗和燒結礦指標見表7、表8。

表7 熔劑消耗及成本

表8 燒結礦經(jīng)濟技術指標

工業(yè)試驗表明:生產(chǎn)中配加石灰石粉部分替代生石灰后，燒結利用系數(shù)提高了0.029 t/(m2.h)，篩分指數(shù)降低了0.39%，堿度穩(wěn)定率提高了1.85%，＜10 mm 粒級含量降低了0.87%，轉鼓指數(shù)處于同一水平。也就是說，在該原料結構下配加石灰石粉部分替代生石灰后，并未對燒結礦質(zhì)量產(chǎn)生負面影響。相比較而言，配加石灰石粉部分代替生石灰后，燒結礦熔劑成本則顯著降低，噸礦熔劑成本降低了1.59 元。

3.2 白云石粉燒結工業(yè)性試驗

2009年12 月16 日～2009年12 月25 日，技術中心、煉鐵廠在90/105 m2燒結機系統(tǒng)進行了白云石粉替代輕燒白云石的工業(yè)試驗。表9 為基準期、試驗期的熔劑消耗及成本。

表9 熔劑消耗及成本

工業(yè)試驗表明:試驗期燒結礦強度指標與基準期相比有改善趨勢，成分更趨穩(wěn)定，但粒度組成指標略有下降，該結果與實驗室試驗結論是一致的，表明生產(chǎn)中采用白云石粉替代輕燒白云石技術上切實可行，噸礦熔劑成本降低了2.72 元。

4 應用及效果

自2006年8 月份起，安鋼依據(jù)原料結構的變化，對燒結生產(chǎn)中的熔劑結構不斷地進行了優(yōu)化調(diào)整，鈣質(zhì)熔劑由生石灰→生石灰+石灰石，鎂質(zhì)熔劑由高鎂粉→輕燒白云石→白云石。近幾年來生產(chǎn)實踐表明:熔劑結構調(diào)整后，燒結礦質(zhì)量較為穩(wěn)定，轉鼓指數(shù)、粒度組成等指標均處于國內(nèi)同機型前列，堿度穩(wěn)定率、MgO 穩(wěn)定率均穩(wěn)步提高，促進了高爐的穩(wěn)定順行，熔劑結構成本有較大幅度降低，降本效果十分顯著。

從生產(chǎn)操作方面來看，配加石灰石粉、白云石后，混合機、料倉粘堵料現(xiàn)象明顯減輕，一次水分及混合料水分波動減小，燒結礦堿度、MgO 控制日趨穩(wěn)定，極大地促進了燒結生產(chǎn)的穩(wěn)定順行。

從熔劑供應方面來看，安鋼燒結使用的熔劑均為外購，熔劑結構調(diào)整后，生石灰的使用量明顯減少，緩解了生石灰的采購壓力，有利于提高外購生石灰質(zhì)量;而周邊的石灰石、白云石資源豐富，又為穩(wěn)定熔劑質(zhì)量和降低采購成本創(chuàng)造了有利條件。

表10 燒結礦指標

表11 熔劑消耗及成本

由從生產(chǎn)操作方面來看，配加石灰石粉、白云石后，混合機、料倉粘堵料現(xiàn)象明顯減輕，一次水分及混合料水分波動減小，燒結礦堿度、MgO 控制日趨穩(wěn)定，極大地促進了燒結生產(chǎn)的穩(wěn)定順行。

從熔劑供應方面來看，安鋼燒結使用的熔劑均為外購，熔劑結構調(diào)整后，生石灰的使用量明顯減少，緩解了生石灰的采購壓力，有利于提高外購生石灰質(zhì)量;而周邊的石灰石、白云石資源豐富，又為穩(wěn)定熔劑質(zhì)量和降低采購成本創(chuàng)造了有利條件。

5 結論

1)近幾年來，隨著安鋼燒結原料結構逐步轉為進口礦為主，為適應大比例粉礦燒結及降本需要，開展了大量熔劑結構優(yōu)化試驗。試驗表明:在大比例粉礦燒結條件下，生產(chǎn)中配加適當比例石灰石粉、白云石粉是可行的。

2)生產(chǎn)中配加石灰石粉、白云石粉后，生石灰的使用量大幅度減少，有效緩解了生石灰的采購壓力，有利于降低熔劑成本和提高外購生石灰質(zhì)量，亦有利于燒結礦堿度、MgO 含量的穩(wěn)定。生產(chǎn)操作及過程控制更趨穩(wěn)定，混合機、料倉粘堵料現(xiàn)象明顯減輕，一次水分及混合料水分波動減小。

3)生產(chǎn)中生熔劑的使用比例應進行總量控制，原則上石灰石+白云石的配比應控制在8%以內(nèi)，過高可能對燒結礦質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。

4)輕燒白云石的停配及生石灰使用量減少，減輕了對周邊環(huán)境及生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境的污染，其社會效益十分顯著。

［1］高丙寅，張春，陳偉，張紅利.原料結構變化對高MgO 燒結礦生產(chǎn)的影響.河南冶金，2006，14(4):11－13.

［2］陳偉，張紅麗，陳旋，蘇哲學.燒結添加輕燒白云石的試驗研究及生產(chǎn)應用.河南冶金，2007，15(3):12－14.