低成本高適應(yīng)性配礦結(jié)構(gòu)的探索與實(shí)踐

唐利霞

（安陽鋼鐵股份有限公司）

0 前言

在長流程鋼鐵生產(chǎn)過程中，煉鐵鐵水成本占總生產(chǎn)成本的 50%～60%，鐵水成本中原料成本約占60%，因此，優(yōu)化燒結(jié)配礦、改善爐料性能，降低生鐵成本成為鋼鐵企業(yè)控制生產(chǎn)成本的關(guān)鍵，也是提高企業(yè)市場競爭力的重要支撐。2020 年以來，礦石資源的價(jià)格大幅度上漲，導(dǎo)致煉鐵成本大幅上升，面對嚴(yán)峻的市場形勢，優(yōu)化燒結(jié)配礦結(jié)構(gòu)，合理循環(huán)利用含碳、含鐵固廢，提高生產(chǎn)效率已成為鋼鐵企業(yè)提高競爭力的重要措施，安鋼根據(jù)不同爐機(jī)匹配模式，兼顧燒結(jié)產(chǎn)量和成本，通過優(yōu)化燒結(jié)配礦，合理利用含鐵、含碳固廢，穩(wěn)定燒結(jié)性能，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定高爐和降低煉鐵成本的目標(biāo)。

1 現(xiàn)狀

隨著新固廢法的頒布實(shí)施，對企業(yè)經(jīng)營活動(dòng)產(chǎn)生的固廢提出了新要求，從國內(nèi)來看，長流程鋼鐵企業(yè)均采用固廢循環(huán)利用的處理模式[1-2]，安鋼也不例外，具體冶煉工藝和固廢循環(huán)工藝分別如圖1、圖2 所示。目前，安鋼鐵前系統(tǒng)配備三臺(tái)燒結(jié)機(jī)（1×360 m2+1×400 m2+1×500 m2）和三座高爐（1×2 200 m3+1×2 800 m3+1×4747 m3）。隨環(huán)保形勢的日趨嚴(yán)峻，2019 年，安鋼鐵前系統(tǒng)3 機(jī)3 爐滿負(fù)荷生產(chǎn)天數(shù)不足一半，頻繁出現(xiàn)2 機(jī)3 爐、1機(jī)2 爐的生產(chǎn)情況。在此情況下，生產(chǎn)不確定性增加，燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)開、停機(jī)頻繁，對于各種資源的消耗預(yù)算難以按計(jì)劃執(zhí)行，給燒結(jié)鐵料資源采購、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定帶來了巨大影響。另外，煉鋼除塵灰、高爐除塵灰和高爐返粉的循環(huán)使用難以產(chǎn)消平衡，進(jìn)一步給燒結(jié)生產(chǎn)帶來了不利影響。

圖1 鋼鐵長流程冶煉工藝

圖2 鋼鐵長流程固廢循環(huán)工藝

由于2019 年燒結(jié)管控嚴(yán)格、產(chǎn)能偏低，高爐入爐燒結(jié)比例下調(diào)、球團(tuán)塊礦入爐比相應(yīng)提高，高爐爐料結(jié)構(gòu)的變化造成入爐品位升高，爐渣比降低，爐渣中的鋁含量大幅升高，爐渣粘度流動(dòng)性變差，高爐操作難度增大。為了更好的滿足高爐生產(chǎn)操作要求，需以礦石價(jià)效評價(jià)為指導(dǎo)，不斷優(yōu)化燒結(jié)結(jié)構(gòu)及配礦結(jié)構(gòu)，開展低成本、高適應(yīng)性的配礦結(jié)構(gòu)探索。

探索和實(shí)施低成本高適應(yīng)性配礦結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)運(yùn)行模式，需要?jiǎng)?chuàng)新新型配礦模式，探索長流程生產(chǎn)中固廢和回收料循環(huán)利用實(shí)踐，做到清潔生產(chǎn)，變廢為寶。目的是使各種固廢和回收料清潔循環(huán)利用，配礦結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化，高爐造渣制度更加穩(wěn)定。

2 不同爐機(jī)匹配模式下的配礦結(jié)構(gòu)研究

由于爐機(jī)匹配模式的不同，對燒結(jié)產(chǎn)量的要求不同，同時(shí)造成各種固廢和回收料配加模式不同，對配料結(jié)構(gòu)的要求也不同，因此，針對不同的爐機(jī)匹配模式，并結(jié)合資源價(jià)效，制定了不同條件下的配礦結(jié)構(gòu)S1-S6。

2.1 三機(jī)三爐條件下的配礦結(jié)構(gòu)

三機(jī)三爐條件下，燒結(jié)產(chǎn)量可滿足70%以上的燒結(jié)礦入爐要求，燒結(jié)產(chǎn)量較高，消耗的固廢和回收料總量較多，而燒結(jié)噸礦固廢和回收料的配加比例不高。此時(shí)，燒結(jié)配礦結(jié)構(gòu)主要以價(jià)效評價(jià)為指導(dǎo)，控制燒結(jié)礦的指標(biāo)和性能，兼顧高爐造渣制度，具體結(jié)構(gòu)見表1。

表1 三機(jī)三爐條件下的配礦結(jié)構(gòu) %

從表1 可以看出，由于在三機(jī)三爐條件下，對燒結(jié)提產(chǎn)的要求不高，配礦結(jié)構(gòu)在保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，適當(dāng)增加價(jià)效好的資源的使用量，主要是提高精礦的比例，精礦比例高達(dá)20%以上，回收料配比較為穩(wěn)定。

2.2 兩機(jī)三爐條件下的配礦結(jié)構(gòu)

兩機(jī)三爐條件下，燒結(jié)產(chǎn)量較低，配礦需要考慮燒結(jié)提產(chǎn)要求，另外還需考慮固廢和回收料配加比例升高對燒結(jié)礦指標(biāo)和性能的影響。此時(shí)，選擇成球性能較好的精礦和粒度合理的粉礦，參照價(jià)效評價(jià)進(jìn)行配礦結(jié)構(gòu)優(yōu)化，適當(dāng)降低精礦配比，增加粒度較好的粉礦3 的配比，可以有效改善燒結(jié)過程和燒結(jié)礦質(zhì)量，并兼顧高爐造渣制度，具體結(jié)構(gòu)見表2。

表2 兩機(jī)三爐條件下的配礦結(jié)構(gòu) %

2.3 一機(jī)兩爐條件下的配礦結(jié)構(gòu)

一機(jī)兩爐與兩機(jī)三爐情況較為接近，但各種回收料和固廢平衡更加困難，回收料對燒結(jié)的產(chǎn)質(zhì)量影響較大。此時(shí)，燒結(jié)礦入爐低于60%，接近50%，還需要考慮入爐品位提高、渣量降低導(dǎo)致渣中的Al2O3大幅升高，應(yīng)進(jìn)行配礦結(jié)構(gòu)優(yōu)化來改善燒結(jié)礦的指標(biāo)和性能，以及高爐爐渣性能，具體配礦結(jié)構(gòu)見表3。

表3 一機(jī)兩爐條件下的配礦結(jié)構(gòu) %

在一機(jī)兩爐模式下，由于高爐球團(tuán)入爐比例的大幅增加，高爐入爐品位顯著提高，爐渣比下降到270 kg/t 左右，渣中鋁含量急劇升高,達(dá)到17.0%以上，爐渣粘度升高、流動(dòng)性變差[3-5]。為了改善爐渣的熔化性能和流動(dòng)性，考慮調(diào)整燒結(jié)結(jié)構(gòu)配加高硅鐵礦粉，來提高燒結(jié)礦的SiO2含量，降低燒結(jié)品位。因此，開始配加高SiO2粉礦5，使得高爐入爐品位下降到60%以下，渣比保持在300 kg/t以上，渣中鋁含量下降到16.5%以下。

3 實(shí)踐

根據(jù)不同爐機(jī)匹配模式，優(yōu)化各機(jī)組的配料結(jié)構(gòu)，合理分配各種固廢和回收料，加強(qiáng)爐料混勻操作，精細(xì)化燒結(jié)機(jī)操作，實(shí)現(xiàn)了固廢和回收料在燒結(jié)工序的穩(wěn)定配加，且基本實(shí)現(xiàn)了循環(huán)利用，達(dá)到產(chǎn)消平衡。燒結(jié)機(jī)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，指標(biāo)性能穩(wěn)定，燒結(jié)礦的成分和指標(biāo)分別見表4、表5。高爐爐渣成分見表6。

表4 燒結(jié)礦成分

表5 燒結(jié)礦指標(biāo)

表6 高爐爐渣成分

4 效果

通過結(jié)合固體廢物和回收料循環(huán)利用來優(yōu)化燒結(jié)配礦結(jié)構(gòu)，保障長流程生產(chǎn)中固體廢物的零排放，使得安鋼全流程生產(chǎn)過程可控，生產(chǎn)經(jīng)營良好運(yùn)行，高爐各項(xiàng)指標(biāo)良好（見表7）。

表7 高爐指標(biāo)

2019 年共計(jì)消耗各種含鐵回收料28.77 萬t，其中高爐除塵灰10.71 萬t，品位約47.69%，煉鋼除塵灰6.83 萬t，品位約48.0%，氧化鐵皮（粉）8.09 萬t，品位約72.0%，據(jù)統(tǒng)計(jì)可節(jié)鐵增產(chǎn)共計(jì)16.48 萬t?？紤]內(nèi)部鐵水成本較采購廢鋼平均可降低100 元/t 左右，折算節(jié)鐵產(chǎn)生效益約為1 648 萬元。另外，2019 年消耗各種含C 回收料共計(jì)12.97萬t，預(yù)計(jì)可節(jié)約焦粉使用4.91 萬t。

結(jié)合不同爐機(jī)匹配，通過合理的優(yōu)化配礦，既實(shí)現(xiàn)了各類含鐵、含碳回收料的綜合利用，也實(shí)現(xiàn)了價(jià)效較好資源的合理利用，在保證燒結(jié)機(jī)提產(chǎn)穩(wěn)質(zhì)運(yùn)行的前提下，有效降低了燒結(jié)礦的成本，促進(jìn)了高爐的穩(wěn)定和生鐵成本的降低。

5 結(jié)束語

不同的爐機(jī)匹配對燒結(jié)礦產(chǎn)量的需求不同，這要求優(yōu)化配礦時(shí)考慮降本和提產(chǎn)兩個(gè)方面的因素。結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，開展優(yōu)化配礦，合理配加各類固廢和回收料，通過不同機(jī)組匹配運(yùn)行，可以有效減少其影響。結(jié)合爐渣成分體系，適當(dāng)調(diào)整配礦結(jié)構(gòu)，調(diào)整燒結(jié)礦成分，實(shí)現(xiàn)了燒結(jié)機(jī)的提產(chǎn)穩(wěn)質(zhì)以及高爐的穩(wěn)定低耗。