肖 揚， 范維國，李 軍
(武鋼股份公司燒結(jié)廠, 湖北武漢 430083)
摘 要:通過燒結(jié)過程物料平衡分析, 建立了燒結(jié)礦鐵料單耗計算模型,在此基礎(chǔ)上探討了鐵料單耗與含鐵原料燒損、燒結(jié)礦Ro 、TFe 及SiO2 之間的關(guān)系。同時, 設(shè)計了一組燒結(jié)杯試驗, 測算出燒結(jié)礦實際鐵料單耗, 對鐵料單耗的兩種計算方法及結(jié)果進(jìn)行了對比分析。
關(guān)鍵詞:燒結(jié)礦鐵料單耗;計算模型;試驗設(shè)計
1 前 言
近年來, 隨著中國鋼鐵工業(yè)的持續(xù)快速發(fā)展, 國內(nèi)鋼鐵產(chǎn)能不斷擴(kuò)張, 一方面造成部分鋼鐵產(chǎn)品供大于求, 鋼鐵產(chǎn)品價格下降;另一方面, 對鐵礦石的需求逐漸增大。當(dāng)前世界鐵礦石市場的壟斷性導(dǎo)致鐵礦石價格持續(xù)快速上漲, 致使國內(nèi)鋼鐵行業(yè)微利運營。因此不斷提高管理水平, 進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本, 是當(dāng)前鋼鐵企業(yè)追求的目標(biāo)。
2011 年, 為有效降低燒結(jié)生產(chǎn)成本, 武鋼股份公司燒結(jié)廠開展了與國內(nèi)同行業(yè)的一系列對標(biāo)活動。在燒結(jié)原料消耗對標(biāo)中發(fā)現(xiàn), 武鋼燒結(jié)工序含鐵原料消耗(鐵料單耗)較國內(nèi)多數(shù)燒結(jié)廠要高, 且波動大。武鋼燒結(jié)用鐵料由港務(wù)公司提供, 經(jīng)多條皮帶傳輸進(jìn)入燒結(jié)廠。生產(chǎn)中鐵料的用量采用電子皮帶秤進(jìn)行計量, 由于電子秤波動大, 加之傳送距離遠(yuǎn), 鐵料存在一定損耗(途耗)。為消除皮帶秤的計量誤差, 準(zhǔn)確衡量輸送途耗的比例, 進(jìn)一步提升管理水平, 有效降低成本, 需要準(zhǔn)確確定入爐燒結(jié)礦的鐵料單耗狀況。為此, 采用簡單理論計算和燒結(jié)杯試驗測算兩種方法分析了當(dāng)前武鋼原料條件下的鐵料單耗, 并對結(jié)果進(jìn)行了分析。
2 燒結(jié)礦鐵料單耗理論計算分析
2.1 理論計算模型
燒結(jié)生產(chǎn)使用的原料主要有鐵料(混勻粉)、熔劑(石灰石、白云石、生石灰)、燃料(無煙煤、焦粉)和返礦, 經(jīng)混合后統(tǒng)稱為混合料, 燒結(jié)后產(chǎn)生燒結(jié)礦(入爐量)和返礦。正常的燒結(jié)過程是在返礦平衡的條件下進(jìn)行的, 即:混合料中配入的返礦量與燒結(jié)后產(chǎn)生的返礦量相當(dāng)。通過對燒結(jié)過程的物料平衡分析, 建立了燒結(jié)礦鐵料單耗理論計算模型, 如表1 所示。
根據(jù)燒結(jié)礦質(zhì)量指標(biāo)要求及原料情況, 合理調(diào)整原料配比, 計算后即可得出鐵料單耗數(shù)據(jù)。從計算模型可知, 燒結(jié)礦鐵料單耗與鐵料燒損、燒結(jié)礦Ro 、燒結(jié)礦TFe 密切相關(guān)。
2.2 燒結(jié)礦鐵料單耗與鐵料燒損的關(guān)系
鐵料(混勻粉)燒損是指鐵料在燒結(jié)過程中水分(物理水)的蒸發(fā)、結(jié)晶水的逸出和氧化物的分解等導(dǎo)致礦石重量損失?；靹蚍蹮龘p的高低與褐鐵礦的配入量密切相關(guān), 主要原因是褐鐵礦為含結(jié)晶水的三氧化二鐵(化學(xué)式為mFe2O3·nH2O), 結(jié)晶水含量越高, 燒損越大。
鐵料(混勻粉)燒損越大, 其殘存量越小, 鐵料單耗就越高, 反之越低。按照武鋼燒結(jié)礦的質(zhì)量要求并結(jié)合原料條件, 可計算出在Ro 一定的條件下, 不同燒損時的燒結(jié)礦鐵料單耗, 結(jié)果見表2 。
經(jīng)過計算可以得出, 在武鋼當(dāng)前原料條件下, 燒結(jié)礦鐵料單耗與燒損之間的關(guān)系, 即:在Ro 相同的情況下, 鐵料燒損每增加1 %, 鐵料單耗上升約8 kg/t , 燒結(jié)礦TFe 相應(yīng)升高。
2.3 燒結(jié)礦鐵料單耗與燒結(jié)礦Ro 的關(guān)系
燒結(jié)礦堿度為堿性脈石和酸性脈石含量的比值, 即Ro =CaO/SiO2 。在相同鐵料條件下,燒結(jié)礦Ro 升高, 熔劑(石灰石或生石灰)配比就要增加, 鐵料(混勻粉)配比降低, 鐵料單耗相應(yīng)降低, 反之則升高。
參照武鋼燒結(jié)礦的質(zhì)量要求和原料條件,可計算出在鐵料燒損一定時, 燒結(jié)礦不同Ro 時的鐵料單耗。表3 是鐵料燒損為5 %時, 不同Ro 下燒結(jié)礦鐵料單耗和TFe 的變化情況。
從上表可以得出燒結(jié)礦鐵料單耗與Ro 的關(guān)系, 即:在鐵料燒損相同的情況下, Ro 每提高0.1 倍, 鐵料單耗降低約10 kg/t , 燒結(jié)礦TFe 相應(yīng)降低。
2.4 燒結(jié)礦鐵料單耗與燒結(jié)礦TFe 的關(guān)系
表4 是武鋼燒結(jié)礦化學(xué)成分分析。
在燒結(jié)礦Ro 和鐵料燒損不變的情況下, 燒結(jié)礦SiO2 含量的高低影響TFe , 同時也影響鐵料單耗。這是由于當(dāng)SiO2 含量降低, CaO 配入量必然減少, 鐵料配比增加, 鐵料單耗隨之也增加, 燒結(jié)礦TFe 升高;反之亦然。
調(diào)整武鋼燒結(jié)原料中鐵料(混勻粉)的SiO2后, 利用鐵料單耗計算模型可以算出:燒結(jié)礦SiO2 含量降低1 %, 燒結(jié)礦TFe 上升約1.8 %,鐵料單耗增加25 kg/t 。
3 燒結(jié)杯試驗測算燒結(jié)礦鐵料消耗
3.1 試驗鐵料
燒結(jié)杯試驗所用混勻粉配礦結(jié)構(gòu)及各原料化學(xué)成分見表5 、表6 。
3.2 試驗流程
燒結(jié)杯試驗流程及試驗參數(shù)如圖1 所示。
3.3 不同Ro 燒結(jié)礦的化學(xué)成分及原料配比
燒結(jié)杯試驗中原料配比、燒結(jié)礦化學(xué)成分及過程數(shù)據(jù)分別見表7 、表8 所示。
現(xiàn)階段武鋼燒結(jié)礦Ro 約為1.87 倍左右,參照燒結(jié)杯試驗的結(jié)果可知, 其對應(yīng)的鐵料單耗約為915 ～ 926 kg/t 。
3.4 燒結(jié)杯試驗測算燒結(jié)礦鐵料單耗值與理論計算值對比分析
用試驗所用混勻粉做燒結(jié)礦鐵料單耗理論計算, 并與試驗測算值對比, 結(jié)果見表9 所示。
從表9 可以看出, 理論計算值比試驗測算值要略低。其原因可能是在試驗過程中, 在成品破碎工序中存在少量燒結(jié)礦重量損失, 從而造成試驗測算值偏高。
4 結(jié) 論
1)通過燒結(jié)礦鐵料單耗理論計算模型可以得出, 現(xiàn)階段武鋼燒結(jié)廠燒結(jié)礦鐵料單耗與鐵料燒損、Ro 和SiO2 存在如下對應(yīng)關(guān)系:在燒結(jié)礦Ro =1.87 時, 鐵料燒損每增加1 %, 鐵料單耗上升8 kg/t ;在鐵料燒損為5 %時, 燒結(jié)礦Ro 每增加0.1 倍, 鐵料單耗降低10 kg/t ;在燒結(jié)礦Ro 為1.87 時, 燒結(jié)礦SiO2 每降低1 %, TFe 升高約1.8 %, 鐵料單耗增加約25kg/t 。
2)通過燒結(jié)杯試驗, 實際測出武鋼當(dāng)前原料條件下, 燒結(jié)礦鐵料單耗約為915 ～ 926 kg/t 。