轉(zhuǎn)底爐直接還原處理含鋅塵泥配料模型研究

陸 穎

（山東省冶金設(shè)計院股份有限公司，山東 濟南 250000）

0 概述

鋼鐵廠在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量含鋅粉塵，傳統(tǒng)工藝將這些含鋅塵泥作為燒結(jié)原料返回?zé)Y(jié)進(jìn)行回收利用，但是因為含鋅粉塵粒度細(xì)，會降低料層的透氣性，并且會是鏈篦條、風(fēng)機等掛泥，降低燒結(jié)的產(chǎn)量，其中的鋅又會影響燒結(jié)礦的質(zhì)量，對環(huán)境也會造成污染。轉(zhuǎn)底爐直接還原技術(shù)采用碳球團(tuán)或者含碳量較高的除塵灰作為反應(yīng)原料，反應(yīng)速度快，并且能講粉塵中的鋅作為副產(chǎn)品分離出來，達(dá)到回收利用鋼廠粉塵，保護(hù)土壤環(huán)境的目的。

轉(zhuǎn)底爐工藝系統(tǒng)可分為配料混勻系統(tǒng)、壓球、烘干、焙燒、煙氣及主抽風(fēng)機系統(tǒng)，配料混勻作為頭道工序有著重要的意義，某鋼廠轉(zhuǎn)底爐系統(tǒng)配設(shè)15個料倉，分2排布置，一排5個倉、另一排10個倉，其中的5個倉采用皮帶機上料，2個燃料倉、2個選后精粉料倉、1個返料倉，倉下采用拖料秤配料；另外10個倉為除塵灰倉，通過星形給料機、電子皮帶秤出料實現(xiàn)除塵灰按一定比例配比，轉(zhuǎn)爐除塵灰定量出料設(shè)備為星形給料機、螺旋稱；配好的混合料分別經(jīng)刮板機、斗式提升機、加濕機及皮帶機送入強力混合機，混合料經(jīng)加濕機加水，強力混合機攪拌混勻，然后通過皮帶機輸送到壓球室。各個倉的下料比例直接影響到后續(xù)的產(chǎn)品質(zhì)量和品位，因此一套合理的配料方案是生產(chǎn)必備的條件之一。本文將論述通過不同比例的配料，使得到的混合粉塵具有合適的碳氧比，合適的還原條件，以及配料計算的基本方法。

1 配料計算的基本參數(shù)

進(jìn)行配料計算首先要確定一定的參數(shù)原則：（1）通過化驗取得各種粉塵的化學(xué)成分，如 TFe，MFe，F(xiàn)eO，ZnO，C：等，煤粉或焦灰。（2）確定除高爐布袋除塵灰以外各種粉塵的配加比例，一般來講，粉塵的比例為近階段鋼廠該粉塵的產(chǎn)生量的比例，而高爐布袋除塵灰的配加量比例需計算得出。（3）給出配料計算的碳氧比C∶O，一般來說可先確定為1.0，或根據(jù)生產(chǎn)工藝需要做相應(yīng)調(diào)整。（4）根據(jù)生產(chǎn)工藝需要，確定配料總量。

2 配料計算過程

粉塵品種一共有A、B、C、……和高爐布袋除塵灰，其成分為如下：

品種 TFe MFe FeO ZnO C 其它 比例A ATFe AMFe AFeO AZnO AC Aetc a B BTFe BMFe BFeO BZnO BC Betc b…… …… …… …… …… …… …… ……高爐布袋灰 BFTFe BFMFe BFFeO BFZnO BFC BFetc x

3 根據(jù)碳氧比例列方程，求解高爐布袋除塵灰的配入比例

（1）混合粉塵的碳來源

（2）混合粉塵的氧來源（只取鐵氧化物和鋅氧化物中的氧

（4）計算每種粉塵干基下料量

給出需要混合粉塵總量M，已經(jīng)獲得各種粉塵的比例：a，b，…，x，計算每種粉塵的配比和下料量：

每種粉塵比例（歸一化）：

金屬化球團(tuán)成分預(yù)測計算：球團(tuán)在轉(zhuǎn)底爐內(nèi)進(jìn)行還原后，重量減輕，根據(jù)物質(zhì)不滅定律，減輕的成分主要是：鐵氧化物發(fā)生直接還原反應(yīng)生成CO離開球團(tuán)，鋅和鉛氧化物還原揮發(fā)，鉀和鈉的化合物的揮發(fā)。根據(jù)相關(guān)的熱工參數(shù)，確定（或做相關(guān)檢測）最終球團(tuán)金屬化率η%，計算金屬化球團(tuán)的成分：

OFe 失重＝OFe0+OFe203；OFe203＝wOFe203生 球 ×；

ZnO 失重＝wZnO；KCl失重＝wKCl；NaCl失重＝wNaCl;C 失重＝（0.9～0.95）×wC

總失重：OFe失重+ZnO失重+KCl失重+NaCl失重+C失重

4 應(yīng)用實踐

某鋼廠某批次的除塵灰成分如表1所示。其中Fe2O3成分是通過TFe、MFe和FeO計算得出。

對比金屬化球團(tuán)預(yù)測成分和實際成分，誤差率在18%以內(nèi)。在實際應(yīng)用中，將以上公式模型編程寫入PLC中，在HMI畫面中預(yù)留除塵灰成分的輸入接口，操作員可根據(jù)每批次不同的除塵灰成分，按照不同的碳氧比及產(chǎn)量要求進(jìn)行預(yù)配比，直到配出達(dá)到符合生產(chǎn)要求的比例，從而可以精確控制產(chǎn)品品位質(zhì)量，達(dá)到生產(chǎn)要求。

按照前兩節(jié)所講計算步驟，碳氧比為1的情況下，可以得出各種除塵灰的配料比如表2所示。

表1 某鋼廠某批次的除塵灰成分

表2 各種除塵灰的配料比

表3 熟球預(yù)測成分

表4 實際熟球成分檢測結(jié)果

5 事故狀態(tài)下的配料應(yīng)急

（1）直接還原球團(tuán)的碳來源是高爐布袋除塵灰，因此高爐布袋除塵灰發(fā)生事故不能配加，應(yīng)立即啟動煤粉倉或焦化除塵灰倉。

（2）用煤粉或焦化除塵灰代替高爐布袋除塵灰，配料計算。

（3）除高爐布袋除塵灰意外的料倉發(fā)生故障，停止某種粉塵配入，從新進(jìn)行配料計算，修改下料量。

（4）品位控制，若檢測球團(tuán)品位低于65%，則需適量配入高品位原料，如軋鋼鐵皮等，從新帶入新數(shù)據(jù)矩陣。

[1]王定武.轉(zhuǎn)底爐工藝直接還原的現(xiàn)狀和前景[J].冶金管理，2007，17(12):53.

[2]黃潔.談轉(zhuǎn)底爐的發(fā)展[J]，中國冶金，2007，17(4):23

[3]許海川，周和敏，齊淵洪等.轉(zhuǎn)底爐處理鋼廠固廢工藝的工程化及其生產(chǎn)實踐[J]，鋼鐵，2012，47(3):89