首鋼遷鋼燒結提高白灰質量生產應用

劉 磊，朱 旺，辛 越，趙俊花，趙滿祥

（首鋼股份遷安鋼鐵公司，河北 唐山 064404）

0 引言

首鋼遷鋼現有兩臺360 m2燒結機，設計利用系數均為1.3 t/（m2·h），為3 座高爐（2 座2 650 m3和1 座4 000 m3）提供堿性料，由于燒結產能不足，爐料結構中燒結礦占比50%左右，燒結礦堿度長期穩定在2.3，提高燒結機利用系數一直是首鋼遷鋼的重點工作。

白灰是鐵礦燒結中必不可少的添加劑，高活性生石灰粉能顯著提高燒結礦產質量[1]。燒結生產用生石灰作為熔劑預熱混合料，改善混合料成球性，提高料層透氣性，加快垂直燒結速度，并使料層相應增高，提高成品率，固體燃料用量減少，提升燒結生產率，改善燒結礦質量[2]。

2 燒結生產和質量情況分析

采用單因素分析了白灰質量對燒結參數的影響。

提高燒結白灰質量工作在三燒開展，三燒工藝流程包括2 次配料和3 次混合，1 混采用愛立許立式混合機，2 混、3 混為常規臥式混合機，三燒工藝流程圖如圖1 所示。

圖1 燒結工藝流程圖

生產采用單因素分析了白灰質量對燒結參數的影響，除白灰質量改變外，其他條件保持不變，堿度2.3，w（FeO）控制區間為8%～10%。燒結生產用的金屬料配比見表1。

表1 燒結生產用的金屬料配比表

2.1 外購白灰質量變化

2020 年4 月1 日開始燒結外購白灰執行新標準，新標準白灰w（CaO）從78%提高到83%、活性度從180 mL 提高到300 mL。執行新的質量標準前后實際白灰質量如表2 所示。

表2 外購白灰新舊采購標準

從表3 可以看出：執行新的外購白灰質量標準后，質檢檢驗w（CaO）升高5.11%，活性度提高61.3 mL，活度儀檢測溫度可以提高37.0 ℃，外購白灰的質量有了明顯的提高。

表3 執行新的外購白灰質量標準前后外購白灰質量對比

2.2 對混合料的影響

執行新的外購白灰質量標準后，白灰質量明顯提高，混合料料溫和粒級明顯改善，泥輥處料溫升高了12 ℃，三混混合料-3 mm 粒級占比降低了6.9%，混合料粒徑增加了0.31 mm。白灰打水消化后，呈粒度極細的消石灰Ca（OH）2膠體顆粒，由于這些廣泛分散于混合料料內的Ca（OH）2具有較強的親水性，故使礦石顆粒與消石灰顆粒靠近，并產生必要的毛細力，把礦石等物料聯系起來形成小球[3]。

2.3 對燒結機參數的影響

在負壓基本不變的情況下，燒結機料厚大幅度提升，由之前的700 mm 提高到780 mm，機速也有一定程度的提高，每臺燒結機產量提高了50.0 t/h，日產量提高1 200 t 左右，利用系數提高0.138 t/（m2·h）。含有Ca（OH）2的小球，由于消石灰膠體顆粒具有較大的比表面，可以吸附和持有大量的水分而不失去物料的疏散性和透氣性，即可增大混合料的濕容量，燒結過程中料層內少量的冷凝水將為這些膠體顆粒所吸附和持有，既不會引起料球破壞，也不會堵塞料球間的氣孔，使料層保持良好透氣性。燒結速度與燒結過程透氣性成正比，另外白灰消化生成的Ca（OH）2膠體顆粒在混合料中分布均勻，改善了液相的生成條件，隨著液相生成速度的增加，燒結速度也得到了提高。主要原因是由于液相生成速度越快，燒結物料從軟化到熔融的區間變窄，從而有利于提高燃燒帶的透氣性，且液相快速生成，有利于加速燃料的燃燒[4]。

2.4 對燒結礦質量的影響

外購白灰質量改善后，燒結機料厚提高80 mm，燒結礦實物質量明顯改善，-5 mm 粒級占比下降3.83%，-10 mm 粒級占比下降5.32%，平均粒徑升高1.06 mm，轉鼓強度提高0.47%。這是因為白灰CaO 含量高，活性度大，有利于生成鐵酸鈣黏結相，對提高燒結礦強度非常有利[5]。

2.5 固體燃料消耗

由于其在混合料中分布均勻，改善了液相的生成條件，又能夠促進焦粉或無煙煤粉的燃燒[6-7]。使用高鈣白灰后混合料w（C）從3.38%下調至3.26%左右進行控制，w（C）下降0.12%，計算配比約下調0.2%，單耗約下降2 kg/t。

2.6 點火消耗

配加高鈣白灰后燒結料層明顯提高，由之前的700 mm 提高到780 mm，點火消耗明顯降低，焦爐煤氣消耗情況見表4。

表4 焦爐煤氣消耗情況見表

從表4 可以看出，使用高鈣白灰后，焦爐煤氣的消耗由3.5 m3/t 降低到3.2 m3/t.

3 效益分析

首鋼遷鋼提高外購白灰質量后，提高了混合料料溫，改善了混合料粒級，提升了燒結礦質量和產量，同時固體燃料消耗有所降低，取得的經濟效益分析如下：

1）白灰消耗：燒結外購白灰單耗75 kg/t，新老標準白灰價差161 元/t，增加成本12.08 元/t。

2）石灰石消耗：按照外購白灰有效鈣質量分數提高5.11%、配比8%計算，灰石粉（有效鈣質量分數47%左右）大致下調0.87%，單耗降低約9 kg/t，灰石粉單價135.2 元/t，平均成本降低1.22 元/t。

3）固體燃料消耗：燃料消耗降低2 kg/t，焦粉價格2 104 元/t，平均成本降低4.21 元/t。

4）點火消耗：焦爐煤氣消耗降低0.2 m3/t，焦爐煤氣價格0.53 元/m3，平均成本降低0.106 元/t。

5）產量提升：正常生產情況下，燒結礦產量提高1 200 t/d，按照外購燒結礦對比自產燒結礦提高138.17 元/t 計算，則日產生效益為16.58 萬元，折合成本降低13.82 元/t。

綜上所述，使用高質量白灰后，燒結噸礦成本降低7.27 元。

4 結語

在金屬料比不變的情況下，燒結使用高鈣白灰能夠改善混合料粒級組成，降低燒結機料層透氣性，燒結機機速明顯增加，燒結礦產量和質量顯著提高，在使用8%高質量白灰后噸礦成本降低7.27 元。