豎爐烘干塊礦生產實踐

王守鑫， 趙祥棟， 張海璇

（山東省冶金設計院股份有限公司， 山東 萊蕪 271104）

萊鋼股份煉鐵廠現有8 m2豎爐一座，年產球團礦50萬t。隨著原燃料價格不斷上漲，迫于成本壓力，自2013年4月底開始，豎爐處于停爐階段。進入雨季，高爐用塊礦水分大且黏稠、粉末高，給高爐提高塊礦配比帶來了嚴重的困難，如何降低塊礦的含水量和粉末量成為了提高塊礦配加比例、保持爐況順行、實現降本增效的關鍵。因此，股份煉鐵廠通過對豎爐進行相應改造實現了用豎爐烘干塊礦。

1 烘干塊礦的工藝流程

根據生產的實際情況，豎爐造球前的系統停用，烘干塊礦的過程為：塊礦進廠后由供料車間對塊礦進行預篩分，然后用汽車倒運至豎爐裝爐場地，用鏟車把塊礦加入裝爐料斗，通過球-1皮帶、裝爐皮帶、球-2皮帶、布料車進豎爐，在豎爐內用高爐煤氣燃燒后的熱廢氣烘干，從電振排料至鏈板，通過成-2皮帶、成品篩篩分后進入料倉，最后再通過皮帶傳輸到槽上入高爐倉入爐，塊礦烘干工藝流程圖見圖1。

圖1 塊礦烘干工藝流程圖

2 改造項目

2.1 裝爐場地料斗改造

工藝上針對豎爐開爐復風時需重新裝球團礦，在球-1皮帶處增加了裝爐場地料斗，這就給烘塊礦提供了條件，但必須進行部分改造才能投入使用。考慮到塊礦和球團礦的差異（數據見表1），塊礦水分比球團礦大5%，濕塊礦甚至大10%以上，粉末多10%以上，粒度極不均勻，為此具體改造包括：在料斗上加裝電振，上方安裝200 mm×200 mm的料篦，出料口加大，增加內部坡度，同時安裝插板閥用來調節料流的大小，主要是保證下料的順暢和防止大塊堵塞下料口等。

表1 塊礦和球團物理性能對比

2.2 烘床托條、篦條改造

考慮到塊礦的堆角比球團礦大11°，濕度大的時候達到12°，對豎爐烘床篦條進行改造：將烘床兩側的下托條支撐點加高350 mm，這樣就加大了下料口面積，避免出現塊礦在烘床上下料不暢的問題，大大降低了人工作業強度。

2.3 齒輥改造

豎爐內的齒輥起支撐料柱、活動料柱和破碎大塊的作用，豎爐正常生產時齒輥由3根靜輥和4根動輥組成，由于在烘干塊礦室溫度不高，不會出現大的燒結塊現象，對齒輥進行了改造：拆除1號、3號靜輥，并將爐皮處進行封堵，并對冷卻壁及基礎水梁漏水進行處理。這樣既能使塊礦均勻下料又不會對塊礦造成二次破壞。

2.4 電振排料改造

由于塊礦自然堆角大于球團且粒度極不均勻，為保證順利烘干好的塊礦順利排出，原計劃是增大電振給料機排料口面積，適當加大電振傾角約10°，同時摘掉排料口處的鏈條，通過5月份進行烘干塊礦試驗發現，排料時烘干后的塊礦在振動時下料極為順暢，沒有出現阻滯的現象，僅采取了摘掉排料口處鏈條的措施，未進行角度和料口增大改造。

3 工藝調整

工藝改造主要集中在熱工制度方面，包括烘床溫度、廢氣溫度、燃燒室溫度和煤氣使用量等。表2為生產球團和烘干塊礦工藝數據對比。

表2 生產球團和烘干塊礦工藝參數對比

豎爐烘干塊礦主要目的就是蒸發塊礦的吸附水，為高爐提供干燥、粉末低的優質塊礦。但蒸發吸附水的同時不能把結晶水分解，否則會因結晶水的分解而導致塊礦破碎粉化，增加除塵的壓力和返礦量，甚至會影響高爐的順行。

3.1 理論依據

一方面吸附水一般加熱到105℃就迅速干燥和蒸發，結晶水在200℃左右開始分解，400～500℃分解速度激增；所以理論上烘床溫度控制在105～200℃之間，廢氣溫度要達到露點（約60℃）以上使廢氣中的水蒸氣不會凝結即可。

另一方面焙燒球團的固結反應主要為氧化放熱反應,900～1100℃時絕大部分的Fe3O4氧化成Fe2O3；而烘塊礦是氧化吸熱反應，要控制在900℃以下,保證塊礦現有粒度不會由于再結晶而破壞。經過試驗烘干塊礦時燃燒室溫度最后確定為900℃。同時，根據燃燒室溫度要求，來調節煤氣的使用量。

3.2 實際應用

在5、7、8月份的烘干塊礦實踐中發現與理論設計有所差異：

1）在5月份2天的試生產中按照理論熱工制度操作：烘床溫度控制在150～300℃、廢氣溫度為150℃左右、燃燒室溫度控制在900～1000℃、煤氣用量為6500 m3/h左右，鏈板排出的塊礦溫度高達350℃，不得不打水降溫，粉化的也相當嚴重。

2）在7、8月份烘干塊礦的過程中，對熱工制度進行了調整，使烘床溫度控制在50～70℃、廢氣溫度為65℃左右、燃燒室溫度控制在700～800℃、煤氣用量為5000 m3/h左右，以保證足夠的廢氣量用于烘干塊礦，又不至于出現安全隱患，最后從鏈板排出的塊礦溫度為90～100℃。

由表3可以看出25～40 mm粒級爆裂的較多，粒度集中在10～25 mm之間，符合高爐的生產需要，每天的生產成本也控制在30元/t左右，并保證了高爐配加塊礦比例保持在18%左右。

表3 粒度組成

3.3 存在的不足

存在的問題一方面是裝爐場地狹小，塊礦的運輸主要靠倒運來實現，加塊礦必須由斗車進行裝載，不僅增加了倒運和裝載費用，人工的勞動強度也比較大；另一方面是豎爐的傳輸線不是全封閉除塵，使烘干的塊礦揚塵較生產球團礦時嚴重的多，尤其是鏈板、成品皮帶和成品篩處除塵能力不足亟待解決。

4 結語

為了實現烘干塊礦，對豎爐的部分設備包括裝爐場地料斗、烘床、齒輥和電振排料器進行了改造。通過對熱工制度的調整，實現了對塊礦的烘干篩分的目標，為高爐提高生礦配比提供了有利條件。

[1]孫漢勇，李炳岳，張志強，等.邢鋼利用球團豎爐烘干巴西塊礦的實踐[C]//2010年全國煉鐵低碳技術研討會論文集.石家莊：河北省冶金協會，2011.

[2]范廣全.球團礦生產技術問答（下冊）[M].北京：冶金工業出版社，2010.