韶鋼麥爾茲窯石灰含粉率偏高的原因分析與改進措施

黃 勇

(寶鋼集團廣東韶關鋼鐵有限公司，廣東 韶關 512123)

1 前言

2008年9 月韶鋼與瑞土麥爾茲歐芬堡公司簽定了“2座日產500噸麥爾茲并流蓄熱式(PFR)石灰豎窯項目”技術附件，并進行了商務談判，委托太原鋼鐵集團設計院于2008年11月完成了《廣東韶鋼松山股份有限公司新石灰窯工程初步設計》。

2010年5 月7日中冶集團武漢勘察研究院有限公司開工打樁，2011年6月11日竣工;上海寶冶建設有限公司施工總承包，工程主體于2010年8月31日開始施工;2011年6月10日開始聯動調試，2011年7月17日1#窯送煤氣點火;2011年9月3日2#窯點火、熱負荷調試，至2011年9月10日韶鋼2×500TPD麥爾茲窯進入正常生產階段。

麥爾茲窯出窯石灰粉化率(粒度＜5mm)有時高達30%以上，對煉鋼除塵設備造成嚴重影響。煉鋼要求石灰粉化率(粒度＜10mm)占比低于10%。

本文從石灰石質量、焙燒工藝、石灰過篩、汽運供料等多方面致使含粉率高的原因進行認真分析，找到了導致石灰含粉率偏高的主要原因，并提出改進建議和解決措施。

2 工藝系統存在的問題及改進措施

2.1 原料儲運路線長，存在石灰石二次破碎現象

原料儲運是由9個60m3地下受料倉、1#原料皮帶機、水洗圓筒篩、2#皮帶機和3#～8#(6條)皮帶機組成，將篩分水洗后的合格石灰石分別配倉到4個350m3窯前倉中。

進廠石灰石(1#皮帶機的樣品)粒度合格率為82%(粒度＜40mm的碎石占18%);經過篩分水洗后的石灰石(2#皮帶機的樣品)粒度合格率提高到了94.5%，但是經過多點轉運后的石灰石(進窯前倉之前5#皮帶機的樣品)粒度合格率降低到了91%(粒度＜40mm的碎石提高到了9%，且石米較多)，自窯前倉卸出的石灰石(9#皮帶機的樣品)粒度合格率進一步降低到了85%(粒度＜40mm的碎石提高到了15%，且石米更多)。

上述情況說明，在石灰石篩分水洗、多點轉運，直到入窯的全過程中由于落點多，且落差大使石灰石產生了二次破碎，最終導致入窯碎小石灰石量較多。

因此，焙燒廠對各落料點進行了整改，使局部產生集料而形成料打料的落料方式，并控制好各窯前倉的料位以減小落差，通過改進使入窯石灰石粒度合格率提高到了90%以上。

2.2 成品篩篩分效率低

成品系統雙層圓筒篩上層篩面開孔率不足，使其篩分效率低下，因此焙燒廠于2012年8月29日對雙層圓筒篩上層篩面進行擴孔改造，即將原來的φ10mm圓孔改為φ10×30mm的條孔，使其開孔率較之前提高了近二倍，從而使篩分效率大幅度提高，經多次取樣分析雙層圓筒篩上層篩下料合格率(粒度≥10mm所占的百分比)由改造前的85%提高到了95%以上。

2.3 成品團灰倉儲量小、落差大

三個成品團灰倉的容積均為1000m3、有效高度為17m，是按三座麥窯的成品量建設的，而現有2×500TPD麥窯都在約80%的低負荷狀態下運行，這就造成了三個成品塊灰倉的儲量均偏小，增大了團灰配倉下料時的落差，造成成品塊灰的二次破碎現象較嚴重。

因此，焙燒廠調整了團灰的儲存方式，即只用2#、3#存放團灰(4#暫時閑置，1#倉仍存放粉灰)，使2#、3#倉儲量增大，成品團灰進入倉內時的落差減小，成品團灰的二次破碎現象降低到了最輕限度。

3 石灰石問題及改進意見

3.1 石灰石燒裂率測試實驗

焙燒廠麥爾茲窯出窯石灰粉化率(粒度＜5mm)有時高達30%以上，經初步分析關鍵因素是所用石灰石的燒裂率偏高。為了查清進廠原料中不同色澤石頭的燒裂率指標，為麥爾茲窯原料質量把關提供技術依據，用質量檢測中心的馬弗爐進行不同色澤石頭燒裂率指標的測定(2008年焙燒廠石灰石料場取樣寄送瑞士麥爾茲公司試驗室的測定結果為7.3%)。

焙燒廠選取三種色澤的石頭(白色為方解石，淺灰色、深灰色為普通石灰石)，進行燒裂率對比測試。

3.1.1 測試步驟

(1)在焙燒廠麥爾茲窯石灰石料場選取白色石頭一塊，淺灰色石頭兩塊，深灰色石頭一塊，將三種色澤石頭共四塊放置于馬弗爐熱電偶兩側(見圖1)。

(2)關閉爐門，緩慢升溫至950℃，然后保溫兩個小時，關閉馬弗爐，待溫度降低取出四塊石頭置于托盤上觀察實驗結果(見圖2)。

圖1

圖2

3.1.2 實驗結果對比

(1)白色石頭(方解石)實驗前(見圖3)與試驗后(見圖4)。

(2)淺灰色石頭(普通石灰石)實驗前(圖5)與試驗后(圖6)。

(3)深灰色石頭(普通石灰石)實驗前(圖7)與試驗后(圖8)。

(4)強度測試，輕度擠壓前狀態(圖9)與輕度擠壓后狀態(圖10)。

3.1.3 實驗結論及建議

(1)淺灰色石頭為普通石灰石，煅燒后石灰顏色較白，強度符合要求。

(2)深灰色石頭也是普通石灰石，占有一定比例，煅燒后石灰顏色白中帶黃，其強度略高于白色石灰。

(3)白色石頭為方解石，在焙燒廠所占比例較高，煅燒后石灰顏色較白，表面布滿裂紋，輕輕碰觸后就碎裂，其強度低。

(4)本次實驗是在馬弗爐內進行的靜態、低溫(950℃)煅燒實驗，若將其置于麥爾茲窯的動態、高溫(1050℃)工況下，則方解石會在煅燒帶因高溫分解爆裂、物料間的磨擦撞擊下碎裂，并在石灰冷卻風的作用下風化成粉(既使有塊狀方解石灰出窯，也會在后續提升、運輸、篩分、入倉過程中碎裂成小粒或粉狀)。

(5)方解石在煅燒帶碎裂后也會局部氣路堵塞，使麥爾茲窯內熱氣流分布不均、窯壓升高而不利于麥窯的優質、低耗、高效生產，因此應嚴格進廠原材料控制，杜絕方解石和其他雜石進窯，以充分發揮麥爾茲窯的技術優勢。

3.2 石灰石問題

與工藝系統存在的問題相比，進廠石灰石質量問題更為突出，自麥爾茲窯投產至2012年12月底，按Q/SG 61.02-2012冶金用石灰石標準判定的粒度合格率不足85%，化學成份合格率不到50%，而且其中混有30%以上的方解石，方解石中的CaCO3含量高于普通石灰石，但它是由粗大的晶粒構成的石頭，晶粒間結合緊密而吸收熱膨脹的能力小，煅燒過程中容易發生破碎和粉化，被國內外同行公認為不適合燒制石灰。

造成2×500TPD麥窯出窯石灰含粉率有時高達30%以上的直接主要原因就是石灰石中含有大量的方解石，圖11為9#皮帶機(窯前倉底，石灰石即將計量入窯)上方解石(白色石頭)與普通石灰石含量比，圖12為10#皮帶機上粉灰與團灰的含量比(出窯石灰粒度＜5mm者占30%以上)。

圖11

圖12

3.3 改進意見

早在2008年初以焙燒廠為主進行“十一五”冶金石灰窯型選擇時，就在提交給公司的《“十一五”冶金石灰的規劃意見》中明確提出：“無論選用什么樣的窯型，首先必須要解決石灰石的質量問題，即通過對韶鋼周邊石灰石資源的深入普查，選定三到五個成份符合企業標準要求的礦層穩定的且易于開采的礦點，通過技術支持與需求量保證等多種措施，做大做強這些礦點，使之成為韶鋼熔劑礦基地，確保韶鋼發展所需的熔劑礦資源”。

4 結論

(1)對原料儲運路線上各落料點進行了整改，使局部產生集料而形成料打料的落料方式，并控制好各窯前倉的料位以減小落差，通過改進使入窯石灰石粒度合格率提高到了90%以上，從而基本解決了石灰石二次破碎的問題。

(2)將圓筒篩的φ10mm圓孔改為φ10×30mm的條孔，使其開孔率提高近二倍，從而使篩分效率大幅提高，篩下料合格率(粒度≥10mm所占百分比)由改造前的85%提高到了95%以上。

(3)調整團灰的儲存方式，減小團灰入倉的落差，降低了團灰的二次破碎現象。

(4)導致韶鋼麥爾茲窯石灰粉化率偏高的最主要原因是進廠石灰石中方解石含量偏高，方解石燒裂率高，煅燒過程中容易發生破碎和粉化，被國內外同行公認為不適合燒制石灰。要從根本上解決麥爾茲窯石灰粉化率問題，必須從源頭上杜絕方解石等雜石入窯。沒有質量合格的石灰石不可能生產出優質高活性的石灰。