白云石粉在燒結過程中的應用調整策略

彭元飛 李恒 王鵬

摘 要：通過對燒結過程白云石粉理論配料計算的研究，作為一種降低燒結溶劑成本的方式，并結合實際生產過程變化，指出白云石石粉替換高鎂粉的意義和效益。

關鍵詞：白云石粉;理論計算;效益;指導

1 前言

隨著鋼鐵企業利潤空間進一步壓縮，甚至采用一些倒退的工藝控制方式，來換取較寬裕成本的空間，成為目前部分鋼鐵企業的主流降本增效措施。經過前期的研究和分析，在燒結配料過程配加入白云石粉主要理論盲區在于燃料消耗的控制和燒結礦粒度、轉鼓的控制。龍鋼公司煉鐵廠400m2燒結機于2015年10月開始使用白云石粉代替部分高鎂粉灰進行試驗性生產，運行至今降本效果較明顯，燒結礦質量無大幅波動，具體情況如下分析：

2 配加方案及實驗結果

2.1 理論計算

2.1.1 熔劑方面的計算

EXCEL布局策劃：按順序A、B、C、D、E、F列，第1行為項目（CaO、MgO、SiO2、R、有效CaO）、第2行為高鎂粉灰成分（51.00、30.58、3.29、1.75、45.24）、第3行為高鈣粉灰成分（86.55、2.28、1.80、1.75、83.40）、第4行為白云石粉成分（30.41、19.79、4.06、1.75、23.30），計算辦法如下：

有效CaO含量為去除熔劑中SiO2含量與燒結礦R控制倍數關系后的數值，公式核定為：有效CaO=熔劑CaO含量-R控制×熔劑SiO2含量。龍鋼公司周邊石粉廠均生產高鎂粉灰和高鈣粉灰，汽車拉運白云石粉過程中存在交叉現象，導致白云石粉分析樣波動較大，指導生產存在波動，此處僅作理論計算。

為確保燒結礦R和MgO含量穩定，首先要穩定配料中高鎂粉灰與白云石粉轉換期間熔劑中CaO和MgO含量，核定公式如下：

Ⅰ 利用白云石粉和高鈣粉灰替換1t高鎂粉灰公式為：

高鈣粉灰=（F2×C4-C2×F4）/（F3×C4-C3×F4） ? ? ? ? ? ①

白云石粉=（F2×C3-C2×F3）/（F4×C3-C4×F3） ? ? ? ? ? ②

高鎂粉灰=①+② ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?③

Ⅱ 利用高鎂粉灰和高鈣粉灰替換1t白云石粉公式為：

高鈣石粉=（F4×C2-C4×F2）/（F3×C2-C3×F2） ? ? ? ? ?①

高鎂石粉=（F4×C3-C4×F3）/（F2×C3-C2×F3） ? ? ? ? ?②

白云石粉=①+② ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?③

根據熔劑實際質量數據，帶入公式后計算得：

1t高鎂粉灰=1.53t白云石粉+0.11t高鈣粉灰;

1t白云石粉=0.65t高鎂粉灰-0.07t高鈣粉灰。

2.1.2 燃料計算

CaCO3分解熱為1.78J/g、MgCO3分解熱為1.33J/g，設定白云石粉在燒結分解過程中熱利用系數為100%，在不考慮生灰或高鎂調整后對燒結過程透氣性的影響;燃料主要為焦末，其發熱值基本穩定在5500cal/g;代入數據計算得：白云石粉消耗額外消耗燃料為65.8kg/t;周邊生產高鎂粉灰灰窯燃料指標為130kg/t，燃料利用效率為50%;估算燒結機在白云石粉礦化燃料利用效率為80%。

2.1.3 成本計算

高鎂粉灰價格為314元/t、高鈣粉灰價格為297元/t、白云石粉價格為89元/t、燃料價格為477元/t，根據熔劑計算和燃料計算得出白云石粉替換高鎂粉灰成本公式如下：

①白云石粉燃料利用效率為100%時：

替換1t高鎂粉灰成本=1.53*89+0.11*297+0.0658*477=200.23元

效益=314-200.23=113.77元。

②白云石粉燃料利用效率為50%時：

替換1t高鎂粉灰成本=1.53*89+0.11*297+0.13*477=230.85元

效益=314-230.85=83.15元。

2.2 試驗性生產

在燒結礦R2=1.55±0.1倍、燒結礦MgO含量1.55%基礎上，以白云石粉代替50%原高鎂灰配比，試驗期為10天。

2.2.1 原料結構

試驗前：粗粉（巴西卡粉37%+克里夫斯38%）+精礦（主流精礦1#垛10%+主流精礦3#垛5%+青林精礦10%）

試驗期：粗粉（紐曼25%+巴西卡粉20%+Pb塊末5%）+精礦（主流精礦1#垛35%+主流精礦4#垛15%）

白云石粉配加實驗初期，受含鐵原料供應影響，混勻礦結構出現較大調整，粗粉比例由之前的80%降低至50%，精礦粉比例大幅提升。

2.2.2 其他物料數據

試驗過程中，高鈣生灰、燃料質量均無較大變化;同時受連續雨天影響，塊礦含水率升高2.59%，對塊礦篩分環節造成較大影響，塊礦鋪底料含末率平均升高8.98%。

2.3 物料單耗及成本變化情況

高鈣灰單價：297.67元/噸、外購焦末單價：477.33元/噸。

高鎂熔劑方面：在保持燒結礦MgO含量相同的情況下，用白云石粉置換50%高鎂灰后，高鎂石粉與高鎂灰綜合單耗較試驗前高鎂灰單耗升高了6.52kg/t，但成本較之前降低了5.05元/噸。

高鈣熔劑方面：由于高鎂石粉CaO含量僅30.4%，雖然高鎂熔劑單耗上升，但根據理論計算，高鈣灰單耗仍需上升4.13kg/t，折算成本為1.23元/噸。實際生產中高鈣灰單耗上升了6.99kg/t，超出理論計算2.86kg/t，經分析主要原因為：由于含鐵原料供應緊張影響，10月28日后混勻礦結構出現大幅調整，混勻礦SiO2含量較之前平均升高0.17%，為保證燒結礦R穩定，高鈣灰配比上調。

焦末方面：由于白云石粉為生料，配加后需消耗部分熱量，經理論計算，按置換50%高鎂灰比例，焦末單耗需上升1.8kg/t，折算成本為0.86元/噸。且由于試驗過程中受煤氣質量差、混合料料溫低（由于氣溫下降及蒸汽供應不穩定影響，平均料溫較前降低4.15℃）、鋪底料塊礦含水率和含末率上升等因素影響，燃料單耗升高值應大于理論計算，但實際生產中焦末單耗反而較試驗前降低了1.1kg/t，經分析主要原因為：10月28日混勻礦結構調整后，粗粉比例由之前75～80%降低至50%，精礦粉比例大幅上升，由于粗粉為赤、褐鐵礦，經前期化驗結晶水含量為5%，精礦粉為磁鐵礦，其中所含FeO含量高于赤、褐鐵礦，在燒結過程中氧化作用放熱，且磁鐵礦中不含結晶水，所以在精礦粉大幅度替換粗粉后焦末單耗反而較試驗前降低了1.1kg/t。

其他方面：根據理論數據計算，高鎂石粉置換50%高鎂灰后，由于SiO2攝入量的增加，燒結礦品位較之前降低了0.16%，但實際使用后由于混勻礦中精礦粉比例大幅提高，燒結礦品位較之前上升0.49%。

綜合成本分析：高鎂熔劑置換成本：10.13-15.18=-5.05元/噸;實際成本變化：53.71-57.21=-3.5元/噸;熔劑及燃料成本變化：1.23+0.86-5.05=-2.96元/噸。

3 存在問題

1.在白云石粉氣力輸送入配料倉過程中，多次出現堵管現象，經分析，主要由于白云石粉堆比重較大（1.68t/m3），氣力輸送的穩定性主要受石粉粒度和氣源壓力影響，當白云石粉粒度<3mm占比>93%時，此類情況得到緩解。

2.白云石粉在試驗過程中，出現了人員調控滯后現象，造成燒結礦R穩定率下降，需對重點崗位人員最好培訓工作，特別是白云石粉和高鎂粉之間替換比例的設定問題。

4 結論

通過白云石粉在燒結過程的配加試驗使用，對降低溶劑成本起較大作用，利于目前鋼鐵企業低成本運行的生產模式;總體而言，在燒結過程中使用白云石粉是一種工藝倒退，但促進燒結礦區間成本的降低，若以穩定高爐冶煉鎂鋁比為前提，可逐步提升白云石粉在燒結過程中的配加比例，甚至停止高鎂粉在燒結過程中的配加。

參考文獻

[1]李廣斌等;不同鎂質溶劑對燒結礦質量影響的實驗研究[J].燒結球團，2012年6月.