新冶鋼燒結(jié)“一拖三”保供模式生產(chǎn)實(shí)踐

岳爭超，柯顯峰，張　勇，陽銀權(quán)

（湖北新冶鋼有限公司，湖北 黃石435000）

1　前　言

新冶鋼煉鐵廠原有1×300 m2帶式燒結(jié)機(jī)和2×24 m2環(huán)形燒結(jié)機(jī)，生產(chǎn)的燒結(jié)礦分別直供1×1 780 m3高爐和2×520 m3高爐，燒結(jié)礦保供模式為“三拖三”。就當(dāng)時(shí)而言，燒結(jié)產(chǎn)能能夠滿足高爐需求，且略有富余。為淘汰落后產(chǎn)能，2臺24 m2環(huán)形燒結(jié)機(jī)按計(jì)劃逐步停機(jī)拆除，2016年1月底，24 m2燒結(jié)機(jī)全面停產(chǎn)后，3座高爐又面臨著燒結(jié)礦產(chǎn)能缺口的問題。經(jīng)多方論證，2016年1月在現(xiàn)有300 m2燒結(jié)機(jī)基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)容改造，擴(kuò)容后燒結(jié)機(jī)有效燒結(jié)面積增加到344 m2，并將欄板高度由原來的720 mm增加至780 mm，燒結(jié)礦日產(chǎn)量平均增加800 t以上，理論上能夠滿足3座高爐的生產(chǎn)需求。但隨著保供模式由“三拖三”轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙煌先?，生產(chǎn)組織壓力驟然加大。為此，通過對生產(chǎn)過程進(jìn)行分析，采取系列改進(jìn)措施，提高設(shè)備作業(yè)率，創(chuàng)新保供模式，確保了燒結(jié)“一拖三”保供模式生產(chǎn)順行。

2　生產(chǎn)分析

高爐冶煉過程中，入爐料一般要求較高的熟料比，因?yàn)橄鄬τ谏V（塊礦）而言，熟料（燒結(jié)礦和球團(tuán)礦）的冶金性能較好，有利于高爐的穩(wěn)定順行［1］；從性價(jià)比考慮，燒結(jié)礦性價(jià)比要高于球團(tuán)礦。因此，實(shí)際生產(chǎn)中要求盡可能提高燒結(jié)礦的配比。表1為3座高爐2012年以來入爐燒結(jié)礦配比的變化情況，其中2012、2013年受市場形勢不佳的影響，2#520 m3高爐停產(chǎn)。

表1　2012年以來高爐入爐燒結(jié)礦配比變化情況

由表1可以看出，2012、2013年2#520 m3高爐停產(chǎn)，燒結(jié)礦生產(chǎn)量富余，正常生產(chǎn)的2座高爐使用的燒結(jié)礦配比較高，入爐配比超過了76%。2016年以后，隨著24 m2環(huán)形燒結(jié)機(jī)停產(chǎn)拆除及300 m2帶式燒結(jié)機(jī)擴(kuò)容改造，入爐燒結(jié)礦量有所增加，但因鐵水產(chǎn)量增加，3座高爐入爐燒結(jié)礦的配比下降。因此，燒結(jié)礦產(chǎn)能雖然實(shí)現(xiàn)了“一拖三”的整體規(guī)劃目標(biāo)，但整體燒結(jié)礦配比偏低，制約了高爐成本的降低和熟料率的提升。

表2為2012年以來300 m2燒結(jié)機(jī)作業(yè)情況。從中可以看出，燒結(jié)機(jī)的日歷作業(yè)率基本維持在95%～96%水平。公開資料顯示，國內(nèi)唐山國豐［2］、寶鋼［3］、攀鋼［4］燒結(jié)機(jī)日歷作業(yè)率均可達(dá)到97%以上，新冶鋼與之相比尚有一定的差距，故障停機(jī)及檢修時(shí)間較長，不利于燒結(jié)、高爐同步生產(chǎn)，進(jìn)一步加劇了燒結(jié)礦的產(chǎn)能壓力，進(jìn)而制約燒結(jié)礦配比的提高。

此外，燒結(jié)保供模式由“三拖三”變?yōu)椤耙煌先焙螅?臺燒結(jié)機(jī)供應(yīng)3座高爐燒結(jié)礦，如果生產(chǎn)中燒結(jié)機(jī)本體系統(tǒng)或向高爐供料的成品礦系統(tǒng)突發(fā)長時(shí)間故障停機(jī)，將有可能導(dǎo)致3座高爐減風(fēng)、休風(fēng)，會對下道工序造成嚴(yán)重影響。因此，目前“一拖三”保供模式下的生產(chǎn)組織容不得半點(diǎn)閃失。

表2　2012年以來燒結(jié)機(jī)作業(yè)情況 %

3　優(yōu)化改進(jìn)措施

3.1　減少原料波動，為穩(wěn)產(chǎn)創(chuàng)造條件

3.1.1優(yōu)化配礦結(jié)構(gòu)

2016年以前，燒結(jié)產(chǎn)能富余時(shí)，燒結(jié)配礦堅(jiān)持“成本優(yōu)先”的原則，配礦結(jié)構(gòu)主要以高性價(jià)比礦砂資源為主，而對燒結(jié)冶金性能次要關(guān)注?！耙煌先蹦Ｊ胶螅饕苻D(zhuǎn)變?yōu)闊Y(jié)產(chǎn)能提升，經(jīng)過持續(xù)性的燒結(jié)杯試驗(yàn)和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，結(jié)合市場礦砂資源情況，逐步摸索固化出目前的配礦結(jié)構(gòu)：35%～40%的澳系褐鐵礦+20%粗顆粒澳系赤鐵礦+10%巴系黏性好的赤鐵礦+15%的高品位精粉+5%的非主流低價(jià)礦砂+10%的廠內(nèi)回收含鐵原料，經(jīng)過2 a的生產(chǎn)實(shí)踐驗(yàn)證，此配料結(jié)構(gòu)同時(shí)兼顧了產(chǎn)能提升及燒結(jié)成本控制。

得益于相對穩(wěn)定的配礦結(jié)構(gòu)，客觀上減小了前后幾堆混勻料間的成分差異，縮短了換堆期間的生產(chǎn)波動，調(diào)整周期由2 d縮短至1.5 d，換堆期間上料量波動由30～40 t/h降低至10～20 t/h，換堆期間燒結(jié)日增產(chǎn)250 t。

3.1.2提高混勻料儲料能力

燒結(jié)機(jī)配套設(shè)計(jì)混勻料場單堆量7萬t，使用周期9 d，燒結(jié)機(jī)擴(kuò)容改造后單堆使用周期降低至7 d，前后換堆調(diào)整周期3～4 d，穩(wěn)定生產(chǎn)時(shí)間僅有3～4 d，生產(chǎn)波動大，對燒結(jié)生產(chǎn)造成較大影響。針對此問題，新冶鋼克服了場地受限及堆取料機(jī)不允許長時(shí)間停機(jī)改造等困難，最大可能地將混勻料場料長度在線延長20 m、高度增加0.5 m，單堆量增加至9萬t，單堆使用周期恢復(fù)至9 d，為燒結(jié)產(chǎn)能提升創(chuàng)造了有利條件。

3.2　強(qiáng)化過程控制，確保穩(wěn)定生產(chǎn)

3.2.1創(chuàng)新分段打水提前潤濕技術(shù)

新冶鋼從燒結(jié)原料、配料、混合、制粒等工序著手，綜合考慮自身原燃料條件及現(xiàn)場設(shè)備布局，通過對使用礦砂及混勻料水分分析，結(jié)合堆料過程料斗粘料情況，分段式在低水分、高吸水品種處補(bǔ)水，將混勻料水分從7.3%提高至8.0%；同時(shí)也對燒結(jié)內(nèi)部循環(huán)用返礦提前打水潤濕。既滿足了生產(chǎn)過程輸送不粘料、下料穩(wěn)定的要求，又達(dá)到延長潤濕時(shí)間、改善混合料粒度、強(qiáng)化制粒效果、提高原始燒結(jié)料透氣性的目的，有利于提高燒結(jié)礦產(chǎn)量。

3.2.2加強(qiáng)生石灰質(zhì)量過程管控

燒結(jié)生產(chǎn)使用的生石灰全部外購，每天定時(shí)罐車運(yùn)輸送貨，現(xiàn)場取樣質(zhì)量監(jiān)控。生產(chǎn)中質(zhì)檢結(jié)果常常滯后于生產(chǎn)使用過程，對燒結(jié)礦質(zhì)量的穩(wěn)定性造成較大影響。為了最大程度確保生石灰質(zhì)量，新冶鋼采取了化學(xué)成分分析結(jié)合現(xiàn)場生石灰消化后溫度檢測及消化后生燒測定等措施：

1）制定生石灰分級控制標(biāo)準(zhǔn)，由質(zhì)檢部門對到貨的每批次生石灰進(jìn)行化學(xué)成分取樣檢測，新冶鋼煉鐵廠內(nèi)部隨機(jī)在下料口抽檢，對二級及以下批次加大考核力度。

2）每1 h取樣檢測生石灰水分以及生石灰加水后的消化溫度情況，以判斷生石灰質(zhì)量的波動。

3）每4 h取樣加水消化后，烘烤后測量殘留量，檢測生石灰燒損。

3.2.3推行定時(shí)、定量化管理

1）混合料水分控制采用自動檢測及人工觀測相結(jié)合的方式，人工觀測頻次從30 min改為15 min，避免水分出現(xiàn)波動造成生產(chǎn)不穩(wěn)定。

2）每次定修后對混合料倉進(jìn)行料存標(biāo)定，穩(wěn)定混合料存料量在1/3～1/2，避免由于存料過多破壞混合料粒度，同時(shí)避免存料過少布料過程偏析造成生產(chǎn)過程波動。

3）對泥滾倉出料口微調(diào)料門進(jìn)行刻度標(biāo)示，穩(wěn)定出料量，避免臺車料門出現(xiàn)波動后恢復(fù)調(diào)整周期過長造成生產(chǎn)波動。

4）在點(diǎn)火器進(jìn)口前安裝雷達(dá)探測裝置，數(shù)據(jù)化料層厚度。針對每次料堆燒結(jié)性能情況，制定合適料層厚度，通過計(jì)劃性的控制保證生產(chǎn)穩(wěn)定。

3.3　優(yōu)化生產(chǎn)工藝，降低燒結(jié)礦返礦量

1）強(qiáng)化過程控制，改善焦粉粒度。由于外購焦粉水分偏高、破碎設(shè)備更換周期達(dá)不到要求等原因，焦粉粒度≤3 mm的只有65%，造成燒結(jié)過程中上部熱量不足，返礦量偏高。通過加強(qiáng)設(shè)備運(yùn)行管理，提高操作人員技術(shù)水平，焦粉粒度≤3 mm的比例達(dá)到75%以上。

2）厚料層燒結(jié)，降低表層比例。在優(yōu)化配礦、提升混勻料質(zhì)量后堅(jiān)持厚料層燒結(jié)，料層厚度從680 mm提高至780 mm。

3）優(yōu)化壓料裝置，提高表層燒結(jié)質(zhì)量。在不影響燒結(jié)產(chǎn)能的前提下，通過對刮料板、配重壓料板、自然滾動壓料滾等平料裝置的優(yōu)化使用，優(yōu)化改進(jìn)為刮料板加可調(diào)速壓料滾相結(jié)合的壓料裝置。在確保燒結(jié)過程透氣性無較大影響的情況下，提高了上部燒結(jié)礦質(zhì)量，達(dá)到了減低返礦量的目的。

4）減少臺車邊緣效應(yīng)。由于泥滾兩側(cè)三角區(qū)域常發(fā)生粘料現(xiàn)象，造成臺車邊緣效應(yīng)。通過安裝刮料板、改變料門邊緣出口大小、對泥滾兩側(cè)三角區(qū)域進(jìn)行打水潤濕等，達(dá)到了減少臺車邊緣效應(yīng)的目的。

圖1為近年來燒結(jié)機(jī)返礦率變化情況，可以看出，燒結(jié)返礦率自2016年以來呈逐漸下降趨勢。

圖1　近年來燒結(jié)機(jī)返礦率變化情況

3.4　高爐返礦回收再利用

2016年以前，燒結(jié)產(chǎn)能富裕時(shí)，1 780 m3高爐返礦中≥5 mm粒級占60%以上?！耙煌先蹦Ｊ胶鬄榱舜_保1 780 m3高爐穩(wěn)定，高爐返礦未進(jìn)行調(diào)整。為了緩解燒結(jié)產(chǎn)能不足的情況，對1 780 m3高爐返礦皮帶頭部進(jìn)行改造，添加返礦分級篩分系統(tǒng)，將部分≥5 mm粒級大顆粒返礦進(jìn)行二次篩分，回收到2×520 m3高爐配用。

3.5　提高設(shè)備作業(yè)率

在“一拖三”生產(chǎn)模式運(yùn)行后，為了確保燒結(jié)機(jī)產(chǎn)能得到最大限度發(fā)揮，避免故障停機(jī)造成高爐爐料結(jié)構(gòu)變化，提高設(shè)備作業(yè)率至關(guān)重要。針對燒結(jié)工序，重點(diǎn)抓好計(jì)劃檢修控制、降低設(shè)備故障、穩(wěn)定生產(chǎn)過程等方面工作。

1）對燒結(jié)皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行定周期更換。在主要原燃料進(jìn)料皮帶及燒結(jié)礦成品運(yùn)輸皮帶上加裝自動感應(yīng)除鐵器，避免運(yùn)輸過程中帶入的鐵器和生產(chǎn)過程中掉落的鐵器劃傷皮帶。

2）推行三級點(diǎn)檢制度。實(shí)現(xiàn)崗位工、維保工及專業(yè)點(diǎn)檢工的分級監(jiān)護(hù)巡檢模式，設(shè)備問題早發(fā)現(xiàn)早解決，確保設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。

3）雨季混勻料供應(yīng)系統(tǒng)改造。針對雨季混勻料堆垮塌、含水量大、皮帶易粘料等問題，對混勻料供應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行改造，在堆料機(jī)上料皮帶頭部加裝堆料直供料斗，實(shí)現(xiàn)雨季混勻料直供。

2016年4—12月，日歷作業(yè)率98.35%，計(jì)劃檢修率1.34%，故障停機(jī)率0.31%；2017年上述3項(xiàng)指標(biāo)分別為97.93%、1.71%、0.36%。

3.6　創(chuàng)新保供新模式

3.6.1燒結(jié)礦直供改造

在“一拖三”生產(chǎn)模式運(yùn)行后，為了降低燒結(jié)礦轉(zhuǎn)運(yùn)過程中的損耗和轉(zhuǎn)運(yùn)費(fèi)用，利用計(jì)劃檢修時(shí)間，新增燒結(jié)礦落地對接皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)與2×520 m3高爐進(jìn)料皮帶進(jìn)行對接，將2×520 m3高爐上料皮帶串聯(lián)，實(shí)現(xiàn)燒結(jié)礦對3座高爐的直接供應(yīng)。

通過對燒結(jié)生產(chǎn)量、高爐入爐量及燒結(jié)礦倉容積進(jìn)行測算，創(chuàng)新“4+1+1”模式，實(shí)現(xiàn)3座高爐周期直供料，即直供4 h 1 780 m3高爐后，直供1 h 1#520 m3高爐，再直供1 h 2#520 m3高爐，滿足了“一拖三”生產(chǎn)模式下高爐用燒結(jié)礦的需求。

3.6.2燒結(jié)應(yīng)急供料改造

為了保障“一拖三”生產(chǎn)模式運(yùn)行中燒結(jié)檢修或故障時(shí)，高爐生產(chǎn)所需的燒結(jié)礦足量供應(yīng)，建立了燒結(jié)落地礦庫存儲備及應(yīng)急保供機(jī)制。

1）根據(jù)燒結(jié)正常檢修時(shí)間及高爐日入爐燒結(jié)礦消耗量，要求落地?zé)Y(jié)礦庫存2.5萬t以上，確保燒結(jié)機(jī)非正常生產(chǎn)時(shí)有足夠的燒結(jié)礦應(yīng)急保供。

2）利用1 780 m3高爐礦槽進(jìn)料皮帶，在礦槽尾部礦倉旁加裝與卸礦小車對接的溜管及轉(zhuǎn)運(yùn)皮帶，新增燒結(jié)礦落地礦倉，從而實(shí)現(xiàn)落地?zé)Y(jié)礦的儲備轉(zhuǎn)運(yùn)。

3）在燒結(jié)成品系統(tǒng)1#、2#皮帶中部分別加裝落地?zé)Y(jié)礦上料斗，實(shí)現(xiàn)燒結(jié)檢修或故障情況下落地?zé)Y(jié)礦的應(yīng)急保供，保證1 780 m3高爐和2×520 m3高爐正常生產(chǎn)。

4）在24 m2燒結(jié)機(jī)拆除后廢棄的上料皮帶前加裝落地?zé)Y(jié)礦上料斗，以應(yīng)對燒結(jié)成品皮帶落地?zé)Y(jié)礦保供能力不足時(shí)的供料，實(shí)現(xiàn)對2×520 m3高爐的應(yīng)急保供。

4　生產(chǎn)效果

2016年新冶鋼煉鐵廠開始實(shí)施“一拖三”生產(chǎn)模式，1—3月為技術(shù)改造磨合階段，4—12月為生產(chǎn)模式摸索、實(shí)施階段，2017年為固化階段，經(jīng)過2 a的生產(chǎn)實(shí)踐，取得了明顯的效果，入爐燒結(jié)礦配比變化對比見表3，燒結(jié)礦質(zhì)量及燒結(jié)技術(shù)參數(shù)對比見表4。

1）2017年，3座高爐平均日產(chǎn)量7 128.53 t，燒結(jié)礦入爐量9 002.94 t，分別較2016年1—3月提高了3.82%和6.89%；3座高爐平均燒結(jié)礦配比分別較2016年1—3月提高了2.37%、1.47%和1.99%。同時(shí)3座高爐2017年燒結(jié)礦的配比也達(dá)到或超過了2014年、2015年水平（見表1）。

表3　2016年以來3座高爐入爐燒結(jié)礦配比變化

表4　2016年以來燒結(jié)礦指標(biāo)及燒結(jié)技術(shù)參數(shù)

2）2017年，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓指數(shù)77.37%，F(xiàn)eO含量7.5%，分別較2016年1—3月提高了0.96%和降低了0.99%，燒結(jié)礦質(zhì)量得到明顯改善；燒結(jié)焦粉消耗、電耗和煤氣消耗分別較2016年1—3月下降了11.27%、4.15%和33.23%，燒結(jié)機(jī)實(shí)現(xiàn)了高產(chǎn)低耗生產(chǎn)。2017年上述5項(xiàng)指標(biāo)均創(chuàng)造了2012年燒結(jié)機(jī)投產(chǎn)以來最好水平。

3）2016年以來，落地?zé)Y(jié)礦長期按照2.5萬t庫存組織生產(chǎn)，2 a來未發(fā)生1例因燒結(jié)礦斷供而導(dǎo)致的高爐慢風(fēng)、休風(fēng)等事故，“一拖三”保供模式運(yùn)行正常。