石灰石粉代替生石灰的燒結生產試驗

唐斌，田鵬，王明，郭建

（山東石橫特鋼集團有限公司，山東肥城 271612）

經驗交流

石灰石粉代替生石灰的燒結生產試驗

唐斌，田鵬，王明，郭建

（山東石橫特鋼集團有限公司，山東肥城 271612）

從優化燒結熔劑結構入手，進行了配加不同比例的石灰石粉替代生石灰的燒結工業試驗，總結出石灰石不同配加量對燒結燃料消耗、質量指標的影響，得出石灰石粉最佳配比為3.0%，生石灰消耗量每年降低11萬t，燃料熔劑單位成本降低3.16元/t。

石灰石粉；生石灰；燒結指標；燃料熔劑

1 前言

目前，生石灰強化燒結的觀念已經被廣大燒結工作者所接受，而這種強化作用主要體現在粒度較細的全精粉燒結或以精粉為主的燒結條件下［1］。由于進口富礦粉的粒度粗且均勻，混合料原始透氣性較為理想，在這種原料條件下，現有的全生石灰強化制粒的作用效果減弱。石橫特鋼燒結生產所使用的熔劑主要有生石灰、白云石、石灰石粉等。燒結原料結構主要以進口富礦粉為主，其比例達到含鐵原料的60%以上。如果燒結熔劑全部采用生石灰，其改善制粒的作用得不到有效發揮，還會使燒結熔劑成本升高。為此，從優化燒結熔劑結構入手，進行了石灰石粉替代生石灰的燒結工業試驗，摸索總結出石灰石粉最佳配比及對燒結質量指標的影響。

2 工業試驗

2.1 主要原料成分

試驗所用主要原料的化學成分見表1。

表1 燒結主要原料的化學成分%

2.2 工業試驗方案及方法

為研究在目前鐵精粉使用比例較低（＜10%）的生產條件下，用石灰石粉部分取代生石灰作熔劑對固體燃料消耗、轉鼓強度、粉化指數、燃料熔劑成本等燒結指標的影響。試驗在現有原料結構的基礎上，通過單配石灰石粉對熔劑結構進行調整。根據石灰石粉供應和燒結配料間料倉的布置情況，選定在1#燒結機進行初步的工業試驗。試驗共分6個階段，每階段持續5 d，試驗期為1個月。試驗配比如表2所示。

表2 各階段含鐵原料、熔劑、燃料配比%

2.3 主要工藝參數控制情況

試驗期混勻料換堆，原料結構存在變化。料層厚度650～700 mm、終點溫度在330℃以上、燒結礦FeO含量（9.0±0.5）%、堿度1.90倍、MgO含量2.3%～2.5%。混合料水分控制（7.5±0.5）%。

3 試驗結果分析

3.1 對燃料消耗及燃料熔劑成本的影響

試驗期間加強對現場操作的管理，根據原料結構變化情況，及時對燒結生產過程各主要工藝參數、配比進行調整，確保燒結礦質量滿足高爐要求。通過對石灰石粉配比的調整，各階段燃料熔劑消耗、原料條件及成本情況見表3。

由表3可知：

1）0 階段不使用石灰石粉，作為試驗的基準期。因在整個試驗期混勻料換堆，分析中應考慮原料條件對部分指標的影響。

表3 各階段消耗、原料條件及成本

2）基準期、1階段的原料結構相同，成品礦FeO含量基本持平。石灰石配比為1.0%時，對應石灰石消耗14.93 kg/t，燃料消耗較基期升高0.49 kg/t；1階段每消耗10 kg/t石灰石，燃料消耗升高0.29 kg/t。

3）2 、3 階段原料結構相同，與基期存在差異。石灰石配比為1.5%時，對應石灰石消耗22.42 kg/t，燃耗較基期升高0.29 kg/t；考慮原料條件及成品礦FeO含量影響燃耗降低0.58 kg/t，實際使用石灰石影響燃耗升高0.87 kg/t，2階段每消耗10 kg/t石灰石影響燃料消耗升高0.39 kg/t。石灰石配比為2.0%，對應石灰石消耗29.94 kg/t，燃耗較基期升高0.76 kg/t；原料條件及成品礦FeO含量影響燃耗降低0.49 kg/ t，實際使用石灰石影響燃耗升高1.23 kg/t，該階段每消耗10 kg/t石灰石影響燃料消耗升高0.42 kg/t。

4）4 、5 階段原料結構相同，與基期存在差異。石灰石配比為2.5%，對應石灰石消耗37.43 kg/t，燃耗較基期升高1.47 kg/t；考慮原料條件及成品礦FeO含量影響燃耗降低0.66 kg/t，實際使用石灰石影響燃耗升高2.13 kg/t。4階段每消耗10 kg/t石灰石影響燃料消耗升高0.57 kg/t。石灰石配比為3.0%，對應石灰石消耗44.91 kg/t，燃耗較基期升高2.05 kg/t；原料條件及成品礦FeO含量影響燃耗降低0.74 kg/ t，實際使用石灰石影響燃耗升高2.79 kg/t。5階段每消耗10 kg/t石灰石影響燃料消耗升高0.62 kg/t。

5）6 階段對應石灰石消耗49.75 kg/t，燃耗較基期升高1.76 kg/t；考慮原料條件及成品礦FeO含量影響燃耗降低1.80 kg/t，實際使用石灰石影響燃耗升高3.56 kg/t，該階段每消耗10 kg/t石灰石影響燃料消耗升高0.72 kg/t。

由以上分析可知添加石灰石粉代替生石灰作熔劑，燒結固體燃料消耗增加，但燃料熔劑總體成本降低，具體變化趨勢如圖1所示。

圖1 各階段燃料消耗升高值及成本情況

1、2 階段添加石灰石粉對燃料消耗影響的幅度較4、5、6階段小。6階段添加石灰石粉比例為3.3%，對應消耗49.75 kg/t，燃料消耗升高的幅度較之前的1～5階段要大；燃料熔劑成本總體下降幅度較小，僅較5階段降低0.16元/t。此時燒結成礦率已明顯下降，較基期降低0.46%，燒結礦小于5 mm部分超過10%，燒結礦粒度組成細化。也就是說石灰石粉消耗達到該階段水平后，燃料熔劑總成本降低已有限，燒結礦質量開始變差。所以5階段為石灰石最佳配比點，該階段燃料熔劑總成本較基期降低3.16元/t。

3.2 對燒結其他指標的影響

由以上分析可知，通過添加石灰石粉代替部分生石灰可有效降低燒結生產成本。但生石灰作為燒結熔劑的同時，具有強化混合料制粒、改善料層透氣性的作用；在生石灰消耗不斷降低的情況下，試驗期燒結主要技術指標見表4。

表4 試驗期燒結主要技術指標

由表4可知：

1）試驗后期燒結機利用系數較初期提高了0.08 t/（m2·h），隨石灰石粉配比增加，燒結機利用系數提高明顯。

2）試驗期燒結礦的轉鼓強度、粉化指數較基準期基本持平，冷熱強度無明顯下滑。

3）隨石灰石粉配比增加，生石灰用量減少。試驗后期6階段燒結成礦率較基準期79.12%有所下降。成品礦粒度中小于5 mm部分比例較基準期8.33%升高2.16%，這與生石灰用量減少有一定關系。生石灰主要成分是CaO，其遇水即消化成消石灰Ca（OH）2后，在燒結料中起粘結劑的作用，增加了混合料的成球性，并提高了混合料成球后的強度，提高了料層的透氣性。生石灰用量減少導致成球條件變壞，制粒效果變差。6階段燒結混合料小于3 mm部分較基準期45.08%升高4.0%，該階段燒結原始料層透氣性較基準期差。同時隨著石灰石粉用量增加，礦物結晶不完全，成品礦強度下降，返礦增加成礦率下降。所以在提高石灰石粉比例的同時，為確保混合料制粒效果及料溫，生石灰用量應有一個下限值，該用量應不低于52.92 kg/t。

4）隨石灰石粉配比的增加，不同試驗階段燒結混合料的溫度較基準期均存在不同程度的下降。當配加石灰石至3.3%（6階段）時，混合料溫度下降4.5℃。主要原因是生石灰消化放熱，在二次混合機蒸汽壓力及混合時間不變的情況下，生石灰用量減少勢必造成出二次混合機后燒結料溫下降。在一定程度上影響燒結原始料層的透氣性。

4 結語

1）隨石灰石粉用量的增加，燒結固體燃料消耗升高；燒結機利用系數提高。配比超過3.0%時混合料溫度降低，制粒效果變差，燒結成礦率降低明顯；固體燃料消耗升高幅度加劇。

2）試驗表明在精粉消耗比例低于10%的原料結構條件下，配加45.0 kg/t左右的石灰石粉代替生石灰，可保證燒結礦質量指標與全用生石灰條件下基本持平；燒結燃料熔劑總成本降低3.16元/t。

3）通過配加石灰石粉，每年可節約外購生石灰用量11萬t；高活性度自產生石灰使用比例提高，也為石灰石粉配比的進一步提升創造了條件。

［1］邢建民.安鋼燒結配加石灰石粉的試驗研究及應用［J］.燒結球團，2010，35（3）：17-19.

TF046.4

B

1004-4620（2014）03-0069-03

2014-01-22

唐斌，男，1986年生，2008年畢業于遼寧工程技術大學金屬材料專業。現為山東石橫鋼鐵集團有限公司煉鐵廠助理工程師，從事燒結生產工藝技術研究工作。