硫酸渣在燒結(jié)配料中的應(yīng)用

張海燕，王星，李新鵬

（新疆昆玉鋼鐵有限公司）

1 前言

新疆昆玉鋼鐵有限公司配置210m2燒結(jié)機(jī)一臺(tái)，采用帶式抽風(fēng)燒結(jié)工藝，2013年建成投產(chǎn)，設(shè)計(jì)年產(chǎn)218萬t燒結(jié)礦，利用系數(shù)1.31t/m2·h，供昆玉鋼鐵2座450m3高爐使用。受疆內(nèi)鋼鐵產(chǎn)能影響，燒結(jié)壓縮產(chǎn)能，采用間歇性生產(chǎn)方案，昆玉以現(xiàn)有燒結(jié)機(jī)配置，結(jié)合自身原料條件，不斷地優(yōu)化生產(chǎn)工藝，降低生產(chǎn)成本及工序能耗。

硫酸渣作為一種富含鐵元素的二次資源，還含有少量的銅、鋅等元素，以及較高的有害元素硫。目前硫酸渣的二次利用主要是制備建材、顏料，利用率較低。若能通過燒結(jié)工藝研究，實(shí)現(xiàn)硫酸渣在煉鐵燒結(jié)的應(yīng)用，將大大降低原料成本，為此昆玉公司在燒結(jié)工序進(jìn)行了配加硫酸渣試驗(yàn)研究。

昆玉燒結(jié)使用硫酸渣為紅渣以Fe2O3為主要成分，擬通過逐步配加硫酸渣試驗(yàn)，確定燒結(jié)生產(chǎn)中硫酸渣的最佳使用比例。

2 燒結(jié)配礦方案

昆玉燒結(jié)配料主要含鐵原料成分見表1。

表1 燒結(jié)配料結(jié)構(gòu)中主要含鐵原料成分 %

續(xù)表1

通過不同的配礦結(jié)構(gòu)試驗(yàn)，驗(yàn)證了硫酸渣配加比例變化在低硅燒結(jié)條件下，燒結(jié)礦產(chǎn)、質(zhì)量變化，尋求在昆玉原料條件下，配加硫酸渣的最佳比例及生產(chǎn)工藝控制參數(shù)。

2.1 基準(zhǔn)期

（1）工藝控制。以不配加硫酸渣燒結(jié)作為基準(zhǔn)期，燒結(jié)礦SiO2含量5.2%～5.4%，堿度1.8～1.9，鋪底料厚度20～30mm,料層厚度700～750mm,點(diǎn)火時(shí)間為1.5min，點(diǎn)火溫度1100℃，燒結(jié)終點(diǎn)溫度400～460℃，燒結(jié)礦FeO含量控制9%～11%，混合料水分7.5%±0.2%。

為充分利用內(nèi)循環(huán)物料，降低生產(chǎn)成本，對(duì)除塵灰、鋼渣、氧化鐵皮等與一定精粉進(jìn)行預(yù)配料形成混勻料。

（2）配礦結(jié)構(gòu)及燒結(jié)礦指標(biāo)?；鶞?zhǔn)期配礦結(jié)構(gòu)A及成分見表2，表3。燒結(jié)礦物理性能見表4。

表2 基準(zhǔn)期配礦結(jié)構(gòu)A

表3 基準(zhǔn)期燒結(jié)礦成分

表4 基準(zhǔn)期燒結(jié)礦物理性能 %

2.2 試驗(yàn)期

配礦基準(zhǔn)工藝參數(shù)不變。試驗(yàn)分階段進(jìn)行，第一階段配加硫酸渣2%（配礦結(jié)構(gòu)B），按此工藝參數(shù)控制，若燒結(jié)礦強(qiáng)度好，返礦穩(wěn)定，穩(wěn)定生產(chǎn)一段時(shí)間后，繼續(xù)進(jìn)一步試驗(yàn)；若燒結(jié)礦質(zhì)量變差，相應(yīng)的進(jìn)行生產(chǎn)措施調(diào)整，待生產(chǎn)穩(wěn)定后，提高硫酸渣配比至4.5%（配礦結(jié)構(gòu)C），穩(wěn)定生產(chǎn)一段時(shí)間后，提高硫酸渣配比至5.5%（配礦結(jié)構(gòu)D），逐步分階段驗(yàn)證不同硫酸渣配比下燒結(jié)礦質(zhì)量變化。試驗(yàn)期配礦結(jié)構(gòu)、參數(shù)變化、燒結(jié)礦化學(xué)成分及物理性能分別見表5、表 6、表 7、表 8。

表5 試驗(yàn)期分階段配礦結(jié)構(gòu) %

表6 試驗(yàn)期工藝參數(shù)變化

表7 試驗(yàn)期燒結(jié)礦成分 %

表8 試驗(yàn)期燒結(jié)礦物理性能

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

在配加硫酸渣初期，燒結(jié)礦質(zhì)量有明顯下滑，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓指數(shù)由未配加硫酸渣的79.66%降低至76.36%，燒結(jié)礦中＜10mm的比例由10.69%升高至13.28%，燒結(jié)礦質(zhì)量明顯變差，針對(duì)質(zhì)量變差，通過燒結(jié)礦質(zhì)量提升。

采取主要措施：（1）配加硫酸渣期間，適當(dāng)上調(diào)混合料水分。未配加硫酸渣時(shí)，燒結(jié)混合料水分控制標(biāo)準(zhǔn)為7.5%±0.2%，配加硫酸渣初期混合料水分仍按照原標(biāo)準(zhǔn)控制，硫酸渣水分25.52%，配加硫酸渣后原料中水分增加，操作上采取降低混合料配水量，燒結(jié)過程反而出現(xiàn)了負(fù)壓升高，料層降低的問題，燒結(jié)負(fù)壓由原來的12.83kPa提高至14.45kPa。經(jīng)對(duì)混合料粒度進(jìn)行檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，混合料中＜3mm的比例有所升高，混合料造球效果降低。

分析原因：硫酸渣粒度較細(xì)，-200目比例達(dá)到95.14%，在混合料造球過程主要為粘附粒子，硫酸渣親水性好，濕容量較大。根據(jù)經(jīng)典制粒的相關(guān)理論，濕容量較大的燒結(jié)混合料其制粒時(shí)混合料所需要的水分相應(yīng)提高。于是操作上上調(diào)了混合料的水分控制標(biāo)準(zhǔn)，由原來的7.5%±0.2%提高至8.0%±0.2%，混合料水分提高后，料層透氣性提高，燒結(jié)機(jī)負(fù)壓降低，由14.45kPa降低至13.15kPa，料層厚度提升，燒結(jié)礦質(zhì)量提升。

（2）加強(qiáng)換料時(shí)的工藝控制。因昆玉燒結(jié)使用硫酸渣為紅渣，硫酸渣落地存放，容易造成現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境污染。鑒于目前國家環(huán)保要求，昆玉燒結(jié)采用硫酸渣不落地直接入倉的消耗方案，經(jīng)原料場(chǎng)混勻系統(tǒng)與其它精粉、除塵灰、鋼渣等物料混合料由燒結(jié)配料使用，前期受硫酸渣物流貨運(yùn)及供應(yīng)影響，在燒結(jié)生產(chǎn)中硫酸渣頻繁斷料。因前期經(jīng)驗(yàn)不足，對(duì)混合料水分、造球效果的提前判斷能力不足，導(dǎo)致在燒結(jié)換料時(shí)燒結(jié)過程波動(dòng)，影響了燒結(jié)礦質(zhì)量。針對(duì)換料期間的工藝控制波動(dòng)，首先提前做好硫酸渣供應(yīng)不足的配料預(yù)案；其次做好換料期間的混合料水分控制，硫酸渣斷料后及時(shí)下調(diào)混合料水分，保證混合料透氣性的穩(wěn)定，通過采取調(diào)整措施后，燒結(jié)在配加硫酸渣期間的燒結(jié)過程穩(wěn)定性增強(qiáng)。

為進(jìn)一步發(fā)揮硫酸渣的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)，配礦結(jié)構(gòu)B穩(wěn)定一段時(shí)間后，采用配礦結(jié)構(gòu)C（增加硫酸渣配比至4.5%）組織生產(chǎn)，穩(wěn)定一段時(shí)間后，繼續(xù)增加硫酸渣配比，采用配礦結(jié)構(gòu)D(提高硫酸渣配比至5.5%)，因硫酸渣ZnO含量相對(duì)較高，隨著硫酸渣的配比提高，燒結(jié)礦ZnO含量分別升高至0.055%、0.063%，操作上相應(yīng)上調(diào)混合料的水分，由7.9%逐步提高至8.1%，燒結(jié)礦質(zhì)量逐漸升高，轉(zhuǎn)鼓指數(shù)由78.37%升高至80.43%，低溫還原分化指數(shù)有所下降。分析認(rèn)為主要是燒結(jié)礦MgO含量下降影響，MgO含量由2.47%降低至2.26%，但總體燒結(jié)礦質(zhì)量滿足高爐冶煉要求。因硫酸渣ZnO含量較高，在昆玉原料條件下進(jìn)一步提高硫酸渣配比，會(huì)造成燒結(jié)礦ZnO含量增加，增加高爐入爐鋅負(fù)荷?？紤]高爐的長(zhǎng)期穩(wěn)定順行，硫酸渣配比應(yīng)控制在6%之內(nèi)，在提高燒結(jié)礦質(zhì)量的前提下，最大限度地降低燒結(jié)原料成本。

4 成本效益

昆玉燒結(jié)配加硫酸渣后，原料成本大幅降低，硫酸渣相比昆玉燒結(jié)主要鐵精粉每噸具有118元的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)，2018年累計(jì)消耗硫酸渣3萬t，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)效354萬元。

5 結(jié)論

（1）昆玉燒結(jié)原料條件下，配加硫酸渣燒結(jié)時(shí)混合料的水分應(yīng)根據(jù)硫酸渣配比的提高逐步上調(diào)，才能保證混合料的造球效果，提高燒結(jié)混合料的料層透氣性。

（2）昆玉燒結(jié)原料條件下，考慮硫酸渣及進(jìn)口主流B礦粉ZnO含量相對(duì)較高的特點(diǎn)，硫酸渣的配比不宜太高，控制在6%之內(nèi)，燒結(jié)礦ZnO含量控制在0.065%之內(nèi)，是高爐爐況正常順行與原料結(jié)構(gòu)優(yōu)化降本的最佳平衡點(diǎn)。

（3）受昆玉原料條件限制，硫酸渣配加比例受限，硫酸渣比例超過5.5%后，硫酸渣燒結(jié)時(shí)燒結(jié)礦質(zhì)量及各項(xiàng)指標(biāo)尚不明確，需在后續(xù)原料條件變化后，進(jìn)一步驗(yàn)證。