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燒結過程配加蘭炭生產實踐

放大字體  縮小字體 發布日期:2019-06-24  作者:顧亞楠  瀏覽次數:1094
 
核心提示:摘要: 介紹了河鋼宣鋼燒結車間在配加蘭炭的實驗過程中,燒結參數、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礦的質量、性能、燒結設備及過程的影響。結果表明: 在適當的燒結參數和配比下,蘭炭作為燒結燃料對燒結礦的產量、質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) 。 關鍵詞: 燒結; 蘭炭; 燒結礦質量; 燒結參數;燃耗
 燒結過程配加蘭炭生產實踐

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車間在配加蘭炭的實驗過程中,燒結參數、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礦的質量、性能、燒結設備及過程的影響。結果表明: 在適當的燒結參數和配比下,蘭炭作為燒結燃料對燒結礦的產量、質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) 。

關鍵詞: 燒結; 蘭炭; 燒結礦質量; 燒結參數;燃耗

0 引言

鐵礦石燒結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]。鋼鐵企業生產過程中,燒結工序能耗僅次于煉鐵工序,居第二位,一般為企業總能耗的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追逐的目標。燒結作為鐵前系統主體之一,其成本的高低影響著最終產品的利潤。其中,固體燃耗對燒結礦成本有著很大的影響,也是直接的降本手段。

蘭炭是一種產自陜北神木縣的半焦,具有固定碳高、發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車間所使用。為了降低燒結成本同時又不會影響燒結礦的質量,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燃料,通過反復實驗、數據跟蹤、參數調整等方法,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 為實驗期間燒結礦的入燒配料結構??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、焦粉的質量與粒級組成見表2 及圖1??芍?,焦粉固定碳較為穩定,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,蘭炭的揮發分及水分分別比焦粉高8. 2%及7. 6%。

圖片1 

圖片2 

1. 2 燒結參數

為保證在實驗過程中,能夠更好地反應入燒料中配加蘭炭后對燒結礦各項指標的影響,實驗過程中參數控制不發生調整,具體如表3 所示。

圖片3 

1. 3 實驗方案

西安建筑科技大學冶金學院曾對蘭炭的使用效果進行過燒結杯實驗,得出30% 的最佳替換比例[4]。借鑒他們的實驗結果,結合實際特點將實驗分為三個階段,蘭炭占總燃料量比例分別為20%、30%、40%,對應在燒結配料的比例約為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 實驗結果

分別對三個階段的實驗過程參數、燒結礦的質量及冶金性能作了統計分析,結果如表4 ~ 6 所示。

圖片4 

圖片5 

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,燒結礦轉鼓強度稍有降低,5 ~ 10 mm 小粒級燒結礦量有所升高; 隨著燒結礦FeO 含量的降低,還原粉化指數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整方案

3. 1 實驗中遇到的問題

( 1) 配加蘭炭后,燒結機尾斷面不整齊且分布不均,存在局部過熔現象。隨著蘭炭比例增加,燒結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,燒結礦FeO 含量波動越大,因此在實際生產中亞鐵穩定性亦不易控制。

( 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、揮發分高,因此在燒結過程中燃燒速度快、燒損多。過高的揮發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足夠的溫度,導致固體燃耗升高明顯。隨著蘭炭配比不斷增加,這一情況進一步發展。當配加比例達到總燃料用量的40%時,燒結透氣性逐步惡化,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,甚至出現粘臺車現象。

( 4) 由于蘭炭灰分高于焦粉,配加后燒結煙道放灰量增加。當蘭炭配加比例達到總燃料用量的20%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: 脫硫塔內漿液泡沫增加,石膏成型較晚,漿液外溢增加。

3. 2 調整方案

針對實驗過程中出現的問題,在接下來的正式生產過程中,對生產操作制度、參數標準等做了如下調整:

(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超過總燃料使用量的30%; 燒結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,易粘臺車的現象,規定開機前在無鋪底料階段停配蘭炭; 生產中臺車篦條振打設備保持常開狀態; 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,所以生產中必須保證厚料層、低水分的燒結操作,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,該作業區可適當降低塔內漿液的液位,減少外溢,但由于漿液液位降低,脫硫效率會受到一定影響,因此在實際生產中應注意原料中硫含量的控制。

4 結論

(1) 蘭炭配加比例不應超過總燃料使用量的30%。燒結實驗數據表明,當配加比例大于總燃料量的30%后,燒結各項參數、設備狀況以及人工勞動量均變差,而配加比例在30% 以內對工藝的影響較小。

(2) 蘭炭與焦粉之間的置換比例,可根據各廠不同焦粉質量進行調整,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) 作為新型燒結燃料的蘭炭,由于其價格低且能夠滿足燒結生產需要,在越來越多的企業中得到了應用。通過合理控制蘭炭配加比例并制定相應的操作制度,既可保證燒結礦產、質量不受影響,又達到了降本增效的作用。

參考文獻

[1]李光輝李思導,姜濤,等. 燒結過程中燃料利用率的提高[J]. 燒結球團,1998,( 03) : 29 ~ 34.

[2]姜濤. 燒結球團生產技術手冊[M]. 北京: 冶金工業出版社,2014.

[3]楊雙平,延雨雨,王帥,等. 蘭炭末在燒結礦生產中的應用研究[J]. 礦業工程, 2015,( 06) : 30 ~ 32.

[4]廷雨雨. 蘭炭作為燒結燃料的應用研究[C]. 西安: 西安建筑科技大學冶金學院,2016.

[5]王潤博,張建良,王喆,等. 蘭炭替代焦粉對燒結過程影響研究[J]. 鋼鐵釩鈦, 2015,( 02) : 126 ~ 131.

 
 
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