彭元飛  吳戰(zhàn)林  李斌宜

（陜鋼集團(tuán)龍鋼公司煉鐵廠，陜西韓城，715405）

摘要：2019年度在400m²燒結(jié)機(jī)開展入爐料中MgO含量結(jié)構(gòu)生產(chǎn)優(yōu)化探索研究，隨著內(nèi)容的逐步深入，燒結(jié)過程趨于合理，通過對燒結(jié)礦MgO含量研究，發(fā)現(xiàn)其與燒結(jié)機(jī)流量與利用系數(shù)組成之間的關(guān)系，通過優(yōu)化燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)參數(shù)控制，對煉鐵廠整體經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的提升有著巨大的促進(jìn)意義，降低了鐵前生產(chǎn)成本。

關(guān)鍵詞：入爐料；MgO含量；燒結(jié)礦

1 課題提出的背景

在燒結(jié)的過程中，Al₂O₃含量影響燒結(jié)礦品質(zhì)占比越來越大，傳統(tǒng)的燒結(jié)配料已經(jīng)不能滿足實(shí)際的需求，所以應(yīng)該更進(jìn)一步的提升其冶煉條件，在整個(gè)燒結(jié)配料中缺少一種有效的脫硫物質(zhì)，這就使得渣的流動(dòng)性呈現(xiàn)降低趨勢，不能達(dá)到理想的脫硫效果。所以可以添加少量MgO進(jìn)行脫硫處理，對提升爐渣的流動(dòng)性具有重要的意義。隨著燒結(jié)工藝的逐步優(yōu)化，為了更加了解MgO的使用性能，開展本項(xiàng)目研究。

2 課題研究的意義

隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化進(jìn)程的不斷加快，各國之間的經(jīng)濟(jì)、文化交流日益密切，進(jìn)口礦產(chǎn)的比例不斷增加，礦產(chǎn)原料中Al₂O₃的含量有了顯著提高，能夠有效降低燒結(jié)液相的黏度，為氧離子的擴(kuò)散提供便利，有利于燒結(jié)氧化，生成更多的鐵酸鈣。如果Al₂O₃的含量相對較高，可能會(huì)造成燒結(jié)礦還原分化性能惡化，而MgO能夠有效消除這種不利影響。因此，控制燒結(jié)礦中MgO的含量具有重要意義。

3 課題研究的理論依據(jù)

目前爐料中MgO含量來源主要為熟料中含量，其中燒結(jié)礦中MgO含量控制柜1.7-1.9%、球團(tuán)中MgO含量0.5-1.0%，高爐鋅負(fù)荷控制≤0.4kg/t，其中球團(tuán)礦中MgO含量來源為部分含鐵料、燒結(jié)礦中MgO含量來源為鎂質(zhì)熔劑。燒結(jié)礦中鎂質(zhì)熔劑主要為白云石粉，其MgO含量為17-20%、CaO含量為28-30%。有研究表明，當(dāng)燒結(jié)礦開始軟化時(shí)，隨著MgO含量的增加，初始溫度隨之上升。這主要是因?yàn)镸gO含量的增加會(huì)導(dǎo)致燒結(jié)礦中難熔物質(zhì)的增加，液相熔點(diǎn)相應(yīng)提高。在高爐冶煉中，軟化初始溫度的上升能夠改善高爐爐料的透氣性及還原過程，擴(kuò)大其間接還原區(qū)域。因此，適當(dāng)增加MgO的含量能夠?qū)Y(jié)礦的高溫冶金性能起到一定的改善作用。燒結(jié)礦中由熔劑帶入MgO含量同時(shí)帶CaO含量，對目前燒結(jié)礦產(chǎn)能影響較大，有必要探尋合適的MgO含量及結(jié)構(gòu)分布，促進(jìn)燒結(jié)機(jī)產(chǎn)能提升。

4 課題研究的主要過程

2018年12月，煉鐵廠為進(jìn)一步優(yōu)化燒結(jié)塊礦MgO含量控制，經(jīng)前期論證，在400m²燒結(jié)機(jī)開展“入爐料中MgO含量結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究”的科研項(xiàng)目。2018年12月，成立了科研小組，并上報(bào)了該科研項(xiàng)目，上報(bào)公司后正式立項(xiàng)，該項(xiàng)目開展期間受到集團(tuán)和公司領(lǐng)導(dǎo)的高度重視，并給予大力支持，促進(jìn)本項(xiàng)目順利進(jìn)行。在9個(gè)月的生產(chǎn)過程中，充分研究了400㎡燒結(jié)機(jī)工藝控制難點(diǎn)，我們逐步、逐條予以解決，科研內(nèi)容得到驗(yàn)證，至2019年10月該項(xiàng)目實(shí)施良好，為優(yōu)化高爐料種MgO含量指明了方向，同時(shí)提高400m²燒結(jié)機(jī)燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量。回顧以往，本課題主要經(jīng)歷了以下三個(gè)階段：

4.1技術(shù)方案的確立

2019年1月，項(xiàng)目組對400㎡燒結(jié)機(jī)工藝及設(shè)備條件進(jìn)行初步分析，首先確定了生產(chǎn)參數(shù)研究方向。

首先，物料條件多變，課題組無法周密預(yù)估生產(chǎn)實(shí)踐中遇到問題，為了試驗(yàn)的順利進(jìn)行，提高方案準(zhǔn)確性，課題組對不同原料及工藝條件下生產(chǎn)過程進(jìn)行跟蹤，并走訪技術(shù)人員和生產(chǎn)人員，探索試驗(yàn)過程和方法。

第二，研究文獻(xiàn)資料，借鑒理論經(jīng)驗(yàn)。課題組成員終點(diǎn)研究近幾年來國內(nèi)外燒結(jié)礦質(zhì)量控制研究動(dòng)態(tài)，明確自身不足和新的研究方向，期間明確了研究創(chuàng)新點(diǎn)以及研究范圍。

第三，對初步實(shí)施方案進(jìn)行討論。課題組根據(jù)前期走訪信息及文獻(xiàn)資料，對初步方案進(jìn)行討論，并進(jìn)行修訂。

4.2調(diào)整及改造方案的實(shí)施

2019年3月-6月重點(diǎn)在400m²燒結(jié)機(jī)開展工業(yè)生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)，探索燒結(jié)MgO含量與生產(chǎn)過程與燒結(jié)礦高溫性能關(guān)系，當(dāng)燒結(jié)礦中MgO含量不斷增大時(shí)，燒結(jié)礦低溫粉化性能出現(xiàn)較好的抑制作用，可見適當(dāng)量的MgO在燒結(jié)礦影響上還是具有顯著促進(jìn)作用。同步通過調(diào)整高鎂石粉比例來調(diào)整燒結(jié)礦MgO含量，進(jìn)而優(yōu)化高爐料種MgO含量結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定控制渣中MgO含量及鎂鋁比至0.55-0.60倍。

4.3穩(wěn)定運(yùn)行階段

7月對高鎂石粉粒度進(jìn)行監(jiān)測，其＜3mm占比逐步由90%提升至93%，燒結(jié)礦表觀白點(diǎn)明顯減少和R穩(wěn)定率大幅提升，燒結(jié)礦MgO含量趨于穩(wěn)定控制，燒結(jié)料層由800mm逐步提升至850mm，垂直燒結(jié)速度由18mm/min提升至20mm/min，促進(jìn)燒結(jié)機(jī)流量由860t/h提升至880t/h。

5 課題研究成果

5.1項(xiàng)目目標(biāo)完成情況

5.1.1燒結(jié)機(jī)流量提升10t/h。

項(xiàng)目實(shí)施后，燒結(jié)機(jī)流量穩(wěn)定運(yùn)行至847.7t/h，較項(xiàng)目前提升14.2t/h，完成目標(biāo)任務(wù)；同時(shí)燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)提升0.07t/㎡h。

5.1.2形成企業(yè)生產(chǎn)操作規(guī)范2項(xiàng)

①修訂燒結(jié)礦MgO含量控制標(biāo)準(zhǔn)至1.8-1.9%，并形成操作規(guī)范。

②修訂400㎡燒結(jié)機(jī)參數(shù)控制標(biāo)準(zhǔn)。

5.2效益分析

采用2018年400㎡燒結(jié)機(jī)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)核定效益，加工費(fèi)用為204.39元/t，成礦率69.14%，篩上率為76.51%，流量提升14.2t/h；2019年3-9月400㎡燒結(jié)機(jī)作業(yè)率為94.29%，生產(chǎn)周期為212天，效益核定如下：14.2*69.14%*76.51%*204.39*212*24*94.29%=736.6萬元。

5.3生石灰質(zhì)量與生產(chǎn)關(guān)系研究

5.3.1參數(shù)統(tǒng)計(jì)

5.3.2相關(guān)性分析

分析：

①燒結(jié)礦MgO含量與燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)呈現(xiàn)明顯的負(fù)相關(guān)性，即隨著燒結(jié)礦MgO含量提升將導(dǎo)致燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)降低，關(guān)系式為y=-0.380x+2.259，相關(guān)系數(shù)為-0.453。

②在爐料結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定情況下，燒結(jié)礦MgO含量與渣中MgO含量呈現(xiàn)明顯正相關(guān)性，關(guān)系式為y=1.495x+4.993，相關(guān)系數(shù)為0.363。

③燒結(jié)礦MgO含量與燒結(jié)礦RDI+3.15含量呈現(xiàn)較弱相關(guān)性。

6 理論結(jié)果

6.1通過研究，逐步細(xì)化了400㎡燒結(jié)礦質(zhì)量提升的工藝及設(shè)備管控思路，分廠內(nèi)部形成了集中針對燒結(jié)過程中配料過程、造球過程、參數(shù)控制等方面的攻關(guān)思路，比如采取了水分控制、漏風(fēng)治理、FeO優(yōu)化、返礦優(yōu)化、布料模式研究等重點(diǎn)攻關(guān)活動(dòng)，促進(jìn)燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量均大幅提升。

6.2隨著研究內(nèi)容的逐步深入，燒結(jié)過程趨于合理，通過對燒結(jié)礦MgO含量研究，發(fā)現(xiàn)其與燒結(jié)機(jī)流量與利用系數(shù)組成之間的關(guān)系，提升了科研人員分析、研究、解決問題的能力，同時(shí)提升項(xiàng)目組成員與公司相關(guān)部門的協(xié)調(diào)溝通能力。

7 課題研究重要結(jié)論

7.1燒結(jié)礦MgO合理控制范圍為1.6-1.8%，目前控制1.9-2.0%控制偏高，不利于燒結(jié)利用系數(shù)提升。

7.2在目前爐料結(jié)構(gòu)條件下，以控制燒結(jié)礦MgO含量為主，促進(jìn)渣中鎂鋁比穩(wěn)定0.55-0.60倍。

7.3形成不同的原料結(jié)構(gòu)及變化及時(shí)調(diào)整關(guān)鍵工藝參數(shù)，根據(jù)燒結(jié)機(jī)參數(shù)變化預(yù)判控制生灰及燃料配比；操作嚴(yán)格執(zhí)行工藝技術(shù)操作規(guī)程；扎實(shí)落實(shí)設(shè)備的三級點(diǎn)檢及設(shè)備的維護(hù)、保養(yǎng)，以過程監(jiān)督為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)定檢定修等要求。

本項(xiàng)目開展過程中，燒結(jié)生產(chǎn)過程控制參數(shù)較為模糊，存在一些誤區(qū)和盲區(qū)，我們將繼續(xù)跟蹤過程變化情況，存在的隱患與問題逐步暴露后予以探索和攻關(guān)，對燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量產(chǎn)生不同程度的影響，今后類似研究可在燒結(jié)杯實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究后提出攻關(guān)措施與注意事項(xiàng)。