穩(wěn)定燒結(jié)礦堿度的生產(chǎn)實踐

郭永杰，謝春帥，王 濤，施靈峰

（河鋼集團邯鄲鋼鐵公司，河北 056015）

0 引言

河鋼集團邯鋼煉鐵部2 號燒結(jié)機有效面積450m2，于2009 年建成投產(chǎn)，負責(zé)為煉鐵部8 號高爐供應(yīng)燒結(jié)礦。燒結(jié)礦堿度作為燒結(jié)生產(chǎn)的一個重要指標，直接關(guān)系到高爐運行的穩(wěn)定順行和煉鐵的經(jīng)濟技術(shù)指標[1-3]。經(jīng)驗數(shù)據(jù)表明[4]，燒結(jié)礦的堿度波動值由±0.1 降低到±0.075，高爐產(chǎn)量增加1.5%，焦比降低0.8%；如進一步降低堿度波動到±0.05時，高爐產(chǎn)量再增加1%，焦比再降低0.5%。根據(jù)生產(chǎn)統(tǒng)計，邯鋼煉鐵部2號燒結(jié)機燒結(jié)礦堿度（±0.08）穩(wěn)定率一直在85%左右，較國內(nèi)先進指標比有一定差距。為進一步提高2 號燒結(jié)機燒結(jié)礦堿度穩(wěn)定率，實現(xiàn)8 號高爐穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)和低耗的目的，二燒車間成立了穩(wěn)定燒結(jié)礦堿度的攻關(guān)團隊。

攻關(guān)團隊對2 號燒結(jié)機燒結(jié)礦堿度波動大、穩(wěn)定率低的原因進行了分析，結(jié)合2 號燒結(jié)機生產(chǎn)條件和物料實際情況，制定了減少燒結(jié)礦堿度波動的應(yīng)對措施。通過提高燒結(jié)礦堿度穩(wěn)定率的攻關(guān)以及應(yīng)對措施的實施，2 號燒結(jié)機燒結(jié)礦堿度穩(wěn)定率邁上了新臺階，實現(xiàn)了提高和穩(wěn)定燒結(jié)礦質(zhì)量的目的。

1 影響燒結(jié)礦堿度的因素

燒結(jié)礦堿度構(gòu)成可分為二元堿度、三元堿度和四元堿度，在現(xiàn)實生產(chǎn)中通常采用二元堿度來表達，其計算公式表達如下：

由二元堿度計算公式可以看出，影響燒結(jié)礦堿度穩(wěn)定率的因素主要是燒結(jié)混合料中CaO 和SiO2含量的波動。燒結(jié)料中CaO 和SiO2主要來源于混合料（由PB、紐曼、楊迪、巴卡等粉礦組成）、返礦、除塵灰、燃料，此外還有外加熔劑（主要為生石灰、石灰石、消石灰和白云石）。添加熔劑是為了改善燒結(jié)過程狀況，強化燒結(jié)礦強度，提高燒結(jié)礦產(chǎn)量和質(zhì)量，同時也是高爐造渣、去除有害雜質(zhì)的需求。最終燒結(jié)物料中CaO 和SiO2以一定的礦物質(zhì)形式存在于燒結(jié)礦中。

從CaO 和SiO2的物質(zhì)流向可以得出，控制燒結(jié)礦堿度波動，特別是超出控制范圍（±0.08）波動的方法，就是控制燒結(jié)物料中CaO 和SiO2含量的穩(wěn)定。

2 CaO和SiO2含量波動影響因素

邯鋼煉鐵部2號燒結(jié)機各燒結(jié)物料流程為：燒結(jié)混勻料和燃料由二次料場供給，熔劑（生石灰、輕燒白云石和白云石粉等）由罐車經(jīng)氣體輸送到配料熔劑倉，燒結(jié)車間環(huán)境除塵灰經(jīng)管道輸送到除塵灰倉，有時還需要接受外來除塵灰。各種不同成分、不同性質(zhì)的物料分儲在配料室不同料倉中，再按照一定的比例，經(jīng)稱量皮帶、混合機加水混勻，制粒后鋪在燒結(jié)機上，最后經(jīng)點火抽風(fēng)燒結(jié)完成造塊過程。2號燒結(jié)機物料流程如圖1所示。

圖1 2號燒結(jié)機物料流程圖

結(jié)合2 號燒結(jié)機物料流程及實際生產(chǎn)情況跟蹤調(diào)研，經(jīng)分析，確定造成2 號燒結(jié)機燒結(jié)礦堿度波動的因素主要包括以下幾方面：

（1）含鐵原料中CaO和SiO2含量的不穩(wěn)定性；

（2）除塵灰種類多，成分不一；

（3）在配料過程中，配料秤下料偏差；

（4）取樣化驗時間間隔長，試樣代表性差；

（5）熔劑調(diào)整的不及時和各班組調(diào)整規(guī)則不統(tǒng)一。

3 應(yīng)對燒結(jié)礦堿度波動措施

針對上述造成2 號燒結(jié)機燒結(jié)礦堿度波動的因素，攻關(guān)小組制定了一系列解決方案。

3.1 加強混合料換堆管理

表1 為2 號燒結(jié)機混合料化學(xué)成分統(tǒng)計均值。由表1 可以看出，混合料中CaO 和SiO2質(zhì)量分數(shù)分別為5.84%和4.47%?；旌狭显跓Y(jié)過程中用量最大，約占到新料的85%左右，穩(wěn)定混合料中CaO 和SiO2含量，是穩(wěn)定燒結(jié)礦堿度的重要步驟。經(jīng)分析混合料實際化學(xué)成分與預(yù)算成分偏差最大的部位就是二次料場料堆的頭部和尾部錐段，因此確定如下主要措施：

表1 2號燒結(jié)機混合料化學(xué)成分 /%

（1）堅持換堆操作標準化。每堆混勻料的使用周期在一周左右，換堆的一天內(nèi)，堿度波動是最大的。通過每天查詢料堆混勻料剩余量，估算取到料尾及料頭的時間，安排專人去料場巡查，監(jiān)督確保每堆料取完平段后即取用下一堆料，料尾錐段作為鋪底料消化。

（2）做好換堆期間熔劑的調(diào)整。換堆期間，根據(jù)新料到達每個配料倉時的料位，計算出各倉新料下到配料秤的時間，由之前的一次熔劑配比調(diào)整更改為逐步調(diào)整熔劑配比，穩(wěn)定堿度，減小波動。

通過上述措施，換堆的一天時間內(nèi)，堿度穩(wěn)定率由原來80%提高到85%。

3.2 穩(wěn)定除塵灰配加種類

根據(jù)環(huán)保相關(guān)要求，邯鋼公司除塵灰不允許出廠，要求全部進入燒結(jié)機進行配料。公司內(nèi)除塵灰種類繁多，有燒結(jié)工序產(chǎn)生的機頭除塵灰、機尾除塵灰和配料除塵灰，還有其它工序的除塵灰，比如高爐爐前除塵灰和煉鋼除塵灰等等。各種除塵灰成分復(fù)雜多變，而除塵灰配加時間和配加量主要根據(jù)燒結(jié)灰倉料位和各產(chǎn)灰點除塵灰儲存量進行安排，影響燒結(jié)礦堿度穩(wěn)定率。

攻關(guān)團隊將各燒結(jié)車間每天外進除塵灰按照種類進行統(tǒng)計，并按照每臺燒結(jié)機分配除塵灰種類最少原則進行分配，改變了之前的除塵灰隨機卸車的情況。2號燒結(jié)機在每天消耗除塵灰總量基本不變的前提下，除消耗掉自產(chǎn)除塵灰外，外進除塵灰種類由5種減少到2種。除塵灰化學(xué)成分穩(wěn)定性得到了提高，同時配加量較之前更加穩(wěn)定。

3.3 加強熔劑質(zhì)量跟蹤

燒結(jié)熔劑，特別是生石灰在燒結(jié)過程中有重要作用[5-6]。生石灰在消化過程中放熱，可提高料溫，降低過濕層厚度，改善料層透氣性；在制粒過程中，消化灰可提高小球的成球率，提高燒結(jié)機的利用系數(shù)和產(chǎn)量；同時生石灰的添加，在燒結(jié)過程中使混合料更容易產(chǎn)生熔點低、流動性好和易凝結(jié)的凝固相，顯著提高燒結(jié)速度，同時也是產(chǎn)生以針狀鐵酸鈣等為主要礦相的優(yōu)質(zhì)燒結(jié)礦的必要條件。但生石灰的過量添加，除不經(jīng)濟外還會使物料過于疏松，混合料堆比重降低，生球強度變差，在燒結(jié)過程中未消化的生石灰會使料層透氣性變差。因此控制生石灰用量，即氧化鈣添加量，對燒結(jié)工序十分重要。

在燒結(jié)生產(chǎn)中，生石灰用量是否合適主要體現(xiàn)在燒結(jié)過程、燒結(jié)礦的礦相組成和燒結(jié)礦的強度等技術(shù)指標上。目前2 號燒結(jié)機有二次料場，混勻料中SiO2含量相對穩(wěn)定，生石灰用量可以根據(jù)堿度要求計算，給料量由電子皮帶秤控制，配加量比較穩(wěn)定。經(jīng)分析，實際配加到燒結(jié)礦中的CaO 的不穩(wěn)定性主要是由生石灰中CaO 含量的不穩(wěn)定造成的，最終造成燒結(jié)礦中CaO含量波動，堿度穩(wěn)定率降低。

為此攻關(guān)團隊對一個月內(nèi)生石灰質(zhì)量進行跟蹤分析，發(fā)現(xiàn)生石灰中CaO 含量波動大，最高80%，最低只有72.6%，平均76.5%。針對此種情況，加大了對生石灰CaO 含量的抽檢頻次，并將檢測結(jié)果報送生石灰供應(yīng)單位和廠部生產(chǎn)技術(shù)科，促使穩(wěn)定生石灰質(zhì)量。同時根據(jù)進灰質(zhì)量，計算生石灰實際需求量，將由生石灰成分波動帶來的損失降低到最低。

3.4 加強對皮帶秤的跟蹤和維護

首先對皮帶秤的運行部分進行檢查。在檢查過程中發(fā)現(xiàn)有皮帶跑偏、皮帶工作面變形、托輥卡死不轉(zhuǎn)和皮帶粘料等問題。針對皮帶跑偏的，對下料點進行調(diào)整，對機架進行水平矯正，并對跑偏皮帶增加巡查頻次，及時對跑偏皮帶進行調(diào)整。對稱量皮帶超出使用期限或影響下料精度的組織進行更換。加裝毛刷清掃器，解決皮帶的粘料問題。

其次對皮帶秤的電子稱量系統(tǒng)進行檢查。每周對電子皮帶秤進行零點標定，每月進行掛碼校零，并做好臺賬記錄。對出現(xiàn)問題頻次高的電子秤，更換電子秤傳感器，確保稱量的準確性和下料的平穩(wěn)性。

3.5 增加取樣次數(shù)、規(guī)范熔劑調(diào)整準則

3.5.1 增加取樣次數(shù)

燒結(jié)礦取樣時間間隔、縮分過程、制樣粒度等因素均會影響化驗結(jié)果。原2 號燒結(jié)機燒結(jié)礦取樣及化學(xué)成分檢測周期為4 個小時，時間間隔長，代表性差，因此將取樣周期縮短為1 個小時，即每個整點啟動取樣機，將4 次取料作為一個批次進行縮分、送檢，提高化驗結(jié)果的代表性與可信度。

3.5.2 規(guī)范熔劑調(diào)整準則

化學(xué)成分出結(jié)果后，要根據(jù)一定準則對熔劑配加量進行調(diào)整（盡量減少調(diào)整次數(shù)，減少人為波動）。

（1）當堿度與上一個試樣出現(xiàn)同向偏差且距設(shè)定值平均超過0.04 時，要以兩個試樣均值為基準點進行調(diào)整；當與上一個試樣出現(xiàn)異向偏差時，則暫時不需要調(diào)整，但要檢查各物料下料情況并分析原因。

（2）當出現(xiàn)廢樣時，要立即取樣再檢測（暫定為自取樣）。如果自取樣與基準值堿度偏差不大于0.04，且與第一個試樣為同向偏差，則暫時不需要調(diào)整；如果自取樣與基準值堿度偏差大于0.04或廢樣，且與第一個同向偏離正常值，則以兩者平均值做為基點對生石灰做調(diào)整；如果自取樣與第一個樣子反向偏離正常值，首先檢查各個下料點是否正常，分析取樣、制樣和檢測等過程是否規(guī)范，如確定沒問題，聯(lián)系檢測站對檢測儀器進行校正并觀察第二個試樣。

4 實施效果

圖2 為燒結(jié)礦堿度在攻關(guān)前與攻關(guān)后堿度穩(wěn)定率對比。由圖2 可以看出，通過攻關(guān)團隊采取的一系列措施，燒結(jié)礦的堿度穩(wěn)定率得到提高，堿度穩(wěn)定率由85%提高到90%。通過穩(wěn)定燒結(jié)礦堿度，燒結(jié)礦的FeO 穩(wěn)定率、TFe 穩(wěn)定率和MgO 穩(wěn)定率等指標均得到不同程度的提高。

圖2 堿度穩(wěn)定率對比

5 結(jié)語

針對邯鋼煉鐵部2 號燒結(jié)機燒結(jié)礦堿度穩(wěn)定率不高的問題，提高燒結(jié)礦堿度穩(wěn)定率攻關(guān)團隊結(jié)合2 號燒結(jié)機生產(chǎn)條件和自身實際存在的問題，對影響燒結(jié)礦堿度波動的因素進行了深入分析，并提出了一系列解決方案。

通過加強混合料換堆管理、穩(wěn)定除塵灰配加種類、加強熔劑質(zhì)量跟蹤、加強對皮帶秤的跟蹤和維護、增加混合料取樣次數(shù)、規(guī)范熔劑調(diào)整準則等一系列措施的實施，使2 號燒結(jié)機燒結(jié)礦堿度穩(wěn)定由85%提高到90%，達到了攻關(guān)預(yù)期目標，為后續(xù)高爐的高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和低耗奠定了基礎(chǔ)。