顧亞楠
(河鋼集團宣鋼公司煉鐵廠，河北張家口075100)
摘要: 介紹了河鋼宣鋼燒結(jié)車間在配加蘭炭的實驗過程中，燒結(jié)參數(shù)、指標變化的情況，研究了蘭炭與焦粉的替代比例及其對燒結(jié)礦的質(zhì)量、性能、燒結(jié)設(shè)備及過程的影響。結(jié)果表明: 在適當?shù)臒Y(jié)參數(shù)和配比下，蘭炭作為燒結(jié)燃料對燒結(jié)礦的產(chǎn)量、質(zhì)量以及冶金性能影響不大，當蘭炭配比超過燃料用量的30%時，各項性能指標下降明顯，固體燃耗增加; 蘭炭與焦粉適宜的置換比例為1∶ ( 0． 65 ～ 0． 7) 。
關(guān)鍵詞: 燒結(jié)； 蘭炭； 燒結(jié)礦質(zhì)量； 燒結(jié)參數(shù)；燃耗
0 引言
鐵礦石燒結(jié)是在高溫條件下進行的，其主要熱量來源是分散在混合料中碳粉的燃燒熱［1］。鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)過程中，燒結(jié)工序能耗僅次于煉鐵工序，居第二位，一般為企業(yè)總能耗的9% ～ 12%，而固體燃耗占79． 8%［2］。如何降低煉鐵成本從而提高鋼材利潤是各大鋼鐵企業(yè)追逐的目標。燒結(jié)作為鐵前系統(tǒng)主體之一，其成本的高低影響著最終產(chǎn)品的利潤。其中，固體燃耗對燒結(jié)礦成本有著很大的影響，也是直接的降本手段。
蘭炭是一種產(chǎn)自陜北神木縣的半焦，具有固定碳高、發(fā)熱值高和價格相對低廉的特點［3］，是一種很好的降低燃料成本的資源，近年來被一些鋼廠的燒結(jié)車間所使用。為了降低燒結(jié)成本同時又不會影響燒結(jié)礦的質(zhì)量，2018 年1 月開始，河鋼宣鋼嘗試以蘭炭替代部分焦粉作為燒結(jié)燃料，通過反復(fù)實驗、數(shù)據(jù)跟蹤、參數(shù)調(diào)整等方法，最終確定了最佳的蘭炭配加工藝控制模式。
1 實驗條件
1． 1 原燃料條件
表1 為實驗期間燒結(jié)礦的入燒配料結(jié)構(gòu)?？梢钥闯觯愉撔撏夥叟浔瓤刂圃?7% 左右，以澳系粉為主礦粉。配礦中蘭炭、焦粉的質(zhì)量與粒級組成見表2 及圖1。可知，焦粉固定碳較為穩(wěn)定，基本在82% ～ 85% 之間; 蘭炭固定碳差值較大，最低73． 62%，最高79． 01%。從粒級組成看，破碎后蘭炭－ 3 mm 粒度含量比焦粉高9． 74%，+ 8 mm 粒級含量比焦粉低1． 53%。另外，蘭炭的揮發(fā)分及水分分別比焦粉高8． 2%及7． 6%。
1． 2 燒結(jié)參數(shù)
為保證在實驗過程中，能夠更好地反應(yīng)入燒料中配加蘭炭后對燒結(jié)礦各項指標的影響，實驗過程中參數(shù)控制不發(fā)生調(diào)整，具體如表3 所示。
1． 3 實驗方案
西安建筑科技大學(xué)冶金學(xué)院曾對蘭炭的使用效果進行過燒結(jié)杯實驗，得出30% 的最佳替換比例［4］。借鑒他們的實驗結(jié)果，結(jié)合實際特點將實驗分為三個階段，蘭炭占總?cè)剂狭勘壤謩e為20%、30%、40%，對應(yīng)在燒結(jié)配料的比例約為1． 0%、1． 5%、2． 0%。在保證所有外部條件不變的情況下依次進行配加實驗，每一階段實驗時間為1 天。
2 實驗結(jié)果
分別對三個階段的實驗過程參數(shù)、燒結(jié)礦的質(zhì)量及冶金性能作了統(tǒng)計分析，結(jié)果如表4 ～ 6 所示。
由表4 ～ 6 可看出，隨著蘭炭配加比例不斷增加，固體燃耗越來越高，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強度稍有降低，5 ～ 10 mm 小粒級燒結(jié)礦量有所升高; 隨著燒結(jié)礦FeO 含量的降低，還原粉化指數(shù)RDI + 3． 15降低了15． 9%，還原度基本持平。
3 實驗過程中的問題及調(diào)整方案
3． 1 實驗中遇到的問題
( 1) 配加蘭炭后，燒結(jié)機尾斷面不整齊且分布不均，存在局部過熔現(xiàn)象。隨著蘭炭比例增加，燒結(jié)礦斷面不均勻性更加嚴重，主要是由于蘭炭強度和抗碎性差、燃料粒度分布不合理，經(jīng)破碎后－ 1 mm粒級含量達到40． 61%， － 3 mm 粒級含量達到75%，燃料布料存在偏析。在實驗階段，隨著蘭炭比例的不斷提高，燒結(jié)礦FeO 含量波動越大，因此在實際生產(chǎn)中亞鐵穩(wěn)定性亦不易控制。
( 2) 配加蘭炭后，點火料面變黃，同樣的煤氣消耗條件下，點火溫度比配加前平均下降20 ℃左右。蘭炭本身粒級偏細、強度不高、揮發(fā)分高，因此在燒結(jié)過程中燃燒速度快、燒損多。過高的揮發(fā)分隨著氣體的析出帶走過多的熱量，造成原有熱量不足，需配加更多焦粉以保證高溫區(qū)足夠的溫度，導(dǎo)致固體燃耗升高明顯。隨著蘭炭配比不斷增加，這一情況進一步發(fā)展。當配加比例達到總?cè)剂嫌昧康?0%時，燒結(jié)透氣性逐步惡化，負壓開始升高，且返礦率由20． 28%上升至22． 13%。
( 3) 燒結(jié)臺車篦條損壞程度較重。由于蘭炭粒度細、強度低，在抽風過程中，大量細小顆粒的蘭炭偏析分布于料層最底部，夾雜在鋪底料中，燃燒時對篦條損壞巨大。隨著蘭炭配加比例不斷上升，篦條損壞程度就越高，甚至出現(xiàn)粘臺車現(xiàn)象。
( 4) 由于蘭炭灰分高于焦粉，配加后燒結(jié)煙道放灰量增加。當蘭炭配加比例達到總?cè)剂嫌昧康?0%時，每周需放灰6 h; 配加至30% 時，每周需放灰12 h; 配比達到40%時，每周放灰達15 h。
( 5) 對濕法石灰石脫硫工藝有影響: 脫硫塔內(nèi)漿液泡沫增加，石膏成型較晚，漿液外溢增加。
3． 2 調(diào)整方案
針對實驗過程中出現(xiàn)的問題，在接下來的正式生產(chǎn)過程中，對生產(chǎn)操作制度、參數(shù)標準等做了如下調(diào)整:
(1) 蘭炭與焦粉的置換比例控制為1∶ ( 0． 65 ～0． 7) ，并隨著蘭炭比例的增加，置換比例控制越來越低。為降低蘭炭粒級細，強度差對燒結(jié)過程的影響，騰出灰石倉用作蘭炭配加，蘭炭不破碎直接配用。配用后效果較為理想，篦條損壞程度緩解，但因未經(jīng)過破碎工序，大于5 mm 的粒級較多，機尾斷面層次不齊，所以要求進廠蘭炭大于5 mm 的粒級含量≤5%。
(2) 控制蘭炭配加比例不應(yīng)超過總?cè)剂鲜褂昧康?0%; 燒結(jié)過程中提高點火煤氣的使用量，將點火溫度由1 050 ℃提高至1 070 ℃。
(3) 針對蘭炭對臺車篦條損壞程度高，易粘臺車的現(xiàn)象，規(guī)定開機前在無鋪底料階段停配蘭炭; 生產(chǎn)中臺車篦條振打設(shè)備保持常開狀態(tài); 提高對篦條使用情況的點檢頻率。
(4) 因配加蘭炭會造成點火溫度降低，煤氣單耗和固體燃耗提高，所以生產(chǎn)中必須保證厚料層、低水分的燒結(jié)操作，以減少其帶來的不利影響，同時要控制蘭炭過快燃燒，提高料層的自動蓄熱作用及熱量利用率［5］。
(5) 針對配加蘭炭會影響脫硫工藝的問題，該作業(yè)區(qū)可適當降低塔內(nèi)漿液的液位，減少外溢，但由于漿液液位降低，脫硫效率會受到一定影響，因此在實際生產(chǎn)中應(yīng)注意原料中硫含量的控制。
4 結(jié)論
(1) 蘭炭配加比例不應(yīng)超過總?cè)剂鲜褂昧康?0%。燒結(jié)實驗數(shù)據(jù)表明，當配加比例大于總?cè)剂狭康?0%后，燒結(jié)各項參數(shù)、設(shè)備狀況以及人工勞動量均變差，而配加比例在30% 以內(nèi)對工藝的影響較小。
(2) 蘭炭與焦粉之間的置換比例，可根據(jù)各廠不同焦粉質(zhì)量進行調(diào)整，原則控制在1 ∶ ( 0． 65 ～0． 7) 。
(3) 河鋼宣鋼用蘭炭價格為420 元/t，外購焦粉703 元/t，按照燃料比30% 配加替換焦粉使用，置換比例按1∶ 0． 7 進行計算，那么每用1 t 蘭炭替換焦粉將降低燃料費用為703 × 100% － ［420 × 30% +( 1 － 21%) × 703］ = 21． 63 元/t。
(4) 作為新型燒結(jié)燃料的蘭炭，由于其價格低且能夠滿足燒結(jié)生產(chǎn)需要，在越來越多的企業(yè)中得到了應(yīng)用。通過合理控制蘭炭配加比例并制定相應(yīng)的操作制度，既可保證燒結(jié)礦產(chǎn)、質(zhì)量不受影響，又達到了降本增效的作用。
參考文獻
［1］李光輝李思導(dǎo)，姜濤，等． 燒結(jié)過程中燃料利用率的提高［J］． 燒結(jié)球團，1998，( 03) : 29 ～ 34．
［2］姜濤． 燒結(jié)球團生產(chǎn)技術(shù)手冊［M］． 北京: 冶金工業(yè)出版社，2014．
［3］楊雙平，延雨雨，王帥，等． 蘭炭末在燒結(jié)礦生產(chǎn)中的應(yīng)用研究［J］． 礦業(yè)工程， 2015，( 06) : 30 ～ 32．
［4］廷雨雨． 蘭炭作為燒結(jié)燃料的應(yīng)用研究［C］． 西安: 西安建筑科技大學(xué)冶金學(xué)院，2016．
［5］王潤博，張建良，王喆，等． 蘭炭替代焦粉對燒結(jié)過程影響研究［J］． 鋼鐵釩鈦， 2015，( 02) : 126 ～ 131．