別 威，閆林虎，柴亨睿
（蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)大學(xué),甘肅730021）
[摘 要] 經(jīng)濟(jì)礦是一種有害雜質(zhì)多，品位低，燒結(jié)性能不好的含鐵原料，但是隨著鋼鐵產(chǎn)能過(guò)剩，利潤(rùn)空間的壓縮，它已成為降低生產(chǎn)成本的有效措施之一。承德鋼鐵公司通過(guò)應(yīng)用原料性價(jià)比測(cè)算系統(tǒng)，尋找適用于燒結(jié)生產(chǎn)所需的性價(jià)比較高的經(jīng)濟(jì)鐵料，再通過(guò)燒結(jié)杯試驗(yàn)和工業(yè)實(shí)踐，成功將印度粉、石灰石粉、新西蘭海砂、蒙古粉等性價(jià)比較高的原料引入到承鋼 360 m2 燒結(jié)機(jī)。通過(guò)各項(xiàng)工藝改造措施的實(shí)施和工藝操作制度的完善，保證了燒結(jié)礦質(zhì)量的穩(wěn)定，達(dá)到了降低燒結(jié)礦原料成本的目的，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
[關(guān)鍵詞] 燒結(jié)杯實(shí)驗(yàn)；工業(yè)實(shí)踐；燒結(jié)礦；降低成本
0 引言
河鋼集團(tuán)承德鋼鐵公司（下稱承鋼）現(xiàn)有 3 臺(tái)360 m2 燒結(jié)機(jī)和 1 臺(tái) 180 m2 燒結(jié)機(jī)。近年來(lái)，為降低燒結(jié)礦成本，承鋼煉鐵部在 180 m2 燒結(jié)機(jī)配加了印尼海砂、新西蘭海砂、鎳礦、印度粉等性價(jià)比較高的原料，大大降低了 180 m2 燒結(jié)機(jī)原料成本。但由于這些物料粘度大、粒度粗細(xì)不均勻（差別大）、不吸水等缺點(diǎn)，加入印度粉等高性價(jià)比料后，燒結(jié)混合料難以混勻，燒結(jié)礦堿度穩(wěn)定率和氧化亞鐵穩(wěn)定率不能保證，且存在較細(xì)小鐵礦粉，對(duì)燒結(jié)時(shí)料層的透氣性影響較大，降低了燒結(jié)機(jī)的利用系數(shù)，且影響到了燒結(jié)礦產(chǎn)量和轉(zhuǎn)鼓指數(shù)，對(duì)高爐的穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)較大的隱患。為避免對(duì)大高爐的影響，故印度粉等高性價(jià)比料只在 180 m2 燒結(jié)機(jī)上配加，未在360 m2 燒結(jié)機(jī)上配加[1-2]。
隨著近年來(lái)鋼鐵行業(yè)利潤(rùn)空間的逐步壓縮，降低燒結(jié)礦原材料成本迫在眉睫。2021 年，承鋼煉鐵事業(yè)部通過(guò)對(duì)燒結(jié)各種原料資源的性價(jià)比核算和燒結(jié)杯實(shí)驗(yàn)，決定在 360 m2 燒結(jié)機(jī)配加印度粉、石灰石粉、新西蘭海砂、蒙古粉等性價(jià)比較高的原料。
本文介紹了承鋼經(jīng)濟(jì)礦的選擇思路，分析了工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐存在的問(wèn)題，提出了相應(yīng)的工藝改進(jìn)措施，并對(duì) 360 m2 燒結(jié)機(jī)配加高性價(jià)比原料的生產(chǎn)實(shí)踐效果進(jìn)行了總結(jié)[3]。
1 經(jīng)濟(jì)礦選擇思路
1.1 原料性價(jià)比測(cè)算
承鋼煉鐵事業(yè)部經(jīng)營(yíng)組通過(guò)已建立的原料性價(jià)比測(cè)算系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)有燒結(jié)原料資源進(jìn)行性價(jià)比測(cè)算，從而選擇出印度粉、石灰石粉、新西蘭海砂、蒙古粉、海南粉等性價(jià)比較高的原料用于燒結(jié)杯實(shí)驗(yàn)，并準(zhǔn)備用于 360 m2 燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)。
1.2 燒結(jié)杯實(shí)驗(yàn)
2021 年 1～8 月，煉鐵事業(yè)部共進(jìn)行燒結(jié)杯試驗(yàn)126 組，通過(guò)對(duì)各種原料不同配比條件下燒結(jié)礦化學(xué)成分、粒度、轉(zhuǎn)鼓指數(shù)、固體燃料消耗、利用系數(shù)、低溫還原粉化指數(shù)等經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的對(duì)比，確定各種原料的配料方案，以指導(dǎo)工業(yè)生產(chǎn)。
2 工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐存在的問(wèn)題及改進(jìn)措施
2021 年 4 月份開(kāi)始，煉鐵事業(yè)部根據(jù)原料性價(jià)比測(cè)算和燒結(jié)杯試驗(yàn)結(jié)果，陸續(xù)在 360 m2 燒結(jié)機(jī)配加了印度粉、石灰石粉、新西蘭海砂、蒙古粉等經(jīng)濟(jì)料。通過(guò)工藝改造的實(shí)施和工藝操作制度的完善，逐步改善了配加經(jīng)濟(jì)礦的后混合料的燒結(jié)性能，保證燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量的穩(wěn)定。但在工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中也存在一些問(wèn)題。
2.1 工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐存在的問(wèn)題
根據(jù) 180 m2 燒結(jié)機(jī)配加經(jīng)濟(jì)礦的經(jīng)驗(yàn)以及對(duì)原料理化性能的分析，我們對(duì) 360 m2 燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)實(shí)踐中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行歸納總結(jié)如下：
（1）混合料成球性能差，燒結(jié)料層透氣性變差。
（2）由于石灰石粉較生石灰粉粒度粗很多，容易堵塞螺旋下料機(jī)，導(dǎo)致下料不均勻，燒結(jié)礦堿度和氧化亞鐵穩(wěn)定性下降。
（3）石灰石分解需要吸收熱量，造成混合料溫度降低，過(guò)濕層加厚，影響了燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量。
（4）承鋼使用多個(gè)廠家的熔劑，現(xiàn)又配加了石灰石粉，熔劑種類較多，且熔劑取樣化驗(yàn)時(shí)效性差，燒結(jié)礦堿度出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)調(diào)整，導(dǎo)致燒結(jié)礦堿度不穩(wěn)定。
2.2 生產(chǎn)實(shí)踐存在問(wèn)題的解決方案
針對(duì)生產(chǎn)實(shí)踐中存在的問(wèn)題，承鋼煉鐵事業(yè)部通過(guò)研究討論以及考察調(diào)研，制定了相應(yīng)解決方案：
（1）將石灰石粉的配加放在南山一次配料，使用圓盤給料機(jī)配加，增加燒結(jié)之前石灰石粉與含鐵原料的混合次數(shù)，有利于燒結(jié)礦堿度穩(wěn)定率的提高。
（2）在溶劑配加皮帶安裝分合料裝置。分合料裝置的主要作用是提高溶劑消化效率，安裝在配料皮帶中間，熔劑倉(cāng)前側(cè)，距離配料皮帶底部 10cm，分合料裝置示意如圖 1、圖 2 所示。該裝置安裝方向與配料皮帶機(jī)的運(yùn)行方向相反，靠配料皮帶機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)達(dá)到分合料的目的。分料部分安裝在生石灰下料點(diǎn)的前方，可對(duì)皮帶上的混合料進(jìn)行分割拉溝，使后續(xù)的生石灰全部落在此料溝內(nèi)，然后對(duì)生石灰進(jìn)行打水消化；合料裝置是將皮帶兩側(cè)的混合料擋回料溝內(nèi)并將進(jìn)行消化的生石灰覆蓋起來(lái)，配料皮帶經(jīng)過(guò)所有的生石灰下料點(diǎn)后裝有兩套合料裝置，而且是錯(cuò)位對(duì)應(yīng)安裝，最終實(shí)現(xiàn)物料的分合過(guò)程。
（3）利用熔劑取樣器對(duì)石灰粉取樣。取樣器組成中包括取樣直管、電動(dòng)插板閥和濾袋，閥門安裝在取樣直管上，取樣直管一端與石灰輸灰管路連接，另一端與濾袋連接。石灰粉試樣的取樣方法是：開(kāi)啟閥門，以罐車內(nèi)高壓空氣作載體的氣粉混合物沿輸送管路和取樣直管分別被送入石灰粉倉(cāng)和取樣濾袋中,濾袋中獲取灰粉數(shù)量達(dá)取樣標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，關(guān)閉電動(dòng)插板閥，打開(kāi)卡子，取下濾袋封存。針對(duì)多廠家、多罐車供給石灰粉現(xiàn)狀，可實(shí)現(xiàn)對(duì)每罐車石灰粉進(jìn)行取樣，準(zhǔn)確獲取不同廠家、不同批次石灰粉的成分與含量，在減小燒結(jié)礦堿度波動(dòng)的同時(shí)也為指導(dǎo)生產(chǎn)和成本結(jié)算提供依據(jù)。圖 3 為熔劑取樣器示意圖，其中 1-輸灰總管、2-輸灰曲管、3-輸灰直管、4-取樣直管、5-閥門、6-濾袋。
（4）設(shè)計(jì)一種清料裝置安裝在混料桶內(nèi)。清料裝置可以及時(shí)清理混料筒粘料，清料裝置構(gòu)造如圖4 所示，安裝示意方式如圖 5 所示。由于圓筒的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，筒內(nèi)物料被筒壁帶起，主要集中在大約與水平成 45°角的方向[4]。由圖 5 可以看出，清料裝置的安裝位置對(duì)襯板不造成損傷，適當(dāng)調(diào)整清料裝置和筒壁（襯板）的距離，不會(huì)撞傷襯板，還可存少量積料保護(hù)襯板。新型圓筒混合機(jī)清料裝置的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)清料，減少了事故停機(jī)，消除了人工清料和其他清料方法的種種弊端，促進(jìn)了燒結(jié)生產(chǎn)的高效穩(wěn)定運(yùn)行，效果非常顯著。
（5）摸索一二混打水管適宜角度、打水量及打水方式。一次混合機(jī)內(nèi)壁體粘料與混合料打水的方式和角度有一定關(guān)系，正對(duì)打水點(diǎn)的方向上筒體基本沒(méi)有粘料，距離打水點(diǎn)位置較遠(yuǎn)的粘料較多[5]。為此，將一混筒內(nèi)的配水管增加長(zhǎng)度，貫穿整個(gè)筒體，且要求在配水管上的各噴水孔沿混合料出口方向上打水量逐漸減小，同時(shí)增加一根旁路打水管，當(dāng)管內(nèi)水壓降低供水不足時(shí)，打開(kāi)旁路水管保證正常打水，改進(jìn)后，減少了粘料；另外，一次混合機(jī)加水是為了調(diào)整混合料的濕度，以期獲得較好的混勻效果，因此噴水應(yīng)成細(xì)滴，力求均勻，原噴淋方法過(guò)于簡(jiǎn)單，孔徑太大，水和物料不能均勻混合，因此將噴水孔直徑由 3 mm 減小為 1 mm，同時(shí)增加噴水孔數(shù)量，通過(guò)減小噴水孔直徑、增加噴水孔數(shù)量達(dá)到了物料和水充分混合的目的。
（6）在污泥池、混料機(jī)、礦槽加蒸汽提高混合料溫度，防止燒結(jié)混合料層過(guò)濕。當(dāng)料溫提高到 65 ℃以上時(shí)，其它工藝條件不變的情況下，燒結(jié)利用系數(shù)可從 1.09 t/m2h 提高至 1.24 t/m2h，提高了 13.7％。轉(zhuǎn)鼓指數(shù)由 77.4%提高到 77.6％，提高了 0.2%，效果明顯。篩分指數(shù)有波動(dòng)，但變化較小。
（7）采用熱風(fēng)燒結(jié)、低負(fù)壓點(diǎn)火等操作工藝提高燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量。將經(jīng)環(huán)冷機(jī)加熱并經(jīng)除塵凈化后的熱煙氣通過(guò)增壓風(fēng)機(jī)引入燒結(jié)機(jī)主機(jī)臺(tái)面，抽入料層中，可提高燒結(jié)表層燒結(jié)礦的強(qiáng)度，降低返礦率。低負(fù)壓點(diǎn)火操作工藝是通過(guò)調(diào)整點(diǎn)火爐下風(fēng)門開(kāi)度，使點(diǎn)火爐內(nèi)保持微負(fù)壓（10 Pa 以內(nèi)），減少由于負(fù)壓過(guò)高導(dǎo)致料層壓實(shí)和水分向料層下側(cè)偏移出現(xiàn)泥料，造成燒結(jié)料層透氣性降低，導(dǎo)致產(chǎn)量和強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)。
3 項(xiàng)目生產(chǎn)實(shí)踐效果
3.1 經(jīng)濟(jì)效益
3.1.1 項(xiàng)目投入
燒結(jié)杯試驗(yàn)費(fèi)用約 50 萬(wàn)元，各項(xiàng)改造費(fèi)用約20 萬(wàn)元，合計(jì) 70 萬(wàn)元。
3.1.2 項(xiàng)目創(chuàng)效
（1）2021 年，360 m2 燒結(jié)機(jī)共配加印度粉 142770 t 用來(lái)代替 PB 粉作為燒結(jié)原料，PB 粉價(jià)格比印度粉高約 100 元/t，則配加印度粉創(chuàng)效=印度粉配加量×PB 粉與印度粉差價(jià)，即=142 770 t×100 元/t=1427×104 元。
（2）2021 年，360 m2 燒結(jié)機(jī)共配加蒙古粉 31322 噸用來(lái)代替 PB 粉作為燒結(jié)原料，PB 粉價(jià)格比蒙古粉高約 140 元/噸，則配加蒙古粉創(chuàng)效=蒙古粉配加量×PB 粉與蒙古粉差價(jià)，即=31 322 t×140 元/t=438.51×104 元。
（3）2021 年，360 m2 燒結(jié)機(jī)共配加新西蘭海砂19 401 t 用來(lái)代替高品位釩粉作為燒結(jié)原料，高品位釩粉價(jià)格比新西蘭海砂高約 170 元/t，則配加新西蘭海砂創(chuàng)效=新西蘭海砂配加量×高品位釩粉與新西蘭海砂差價(jià), 即=19 401 t×170 元/t=329.82×104 元。
（4）2021 年，360 m2 燒結(jié)機(jī)共配加石灰石粉 73065 噸用來(lái)代替鈣石灰粉作為熔劑。鈣石灰粉有效氧化鈣含量約為 65.40%，石灰石粉有效氧化鈣含量約為 44.55%（燒結(jié)礦堿度控制在 2.15±0.05 倍）。則73 065 t 石灰石粉相當(dāng)于 73 065×44.55%÷65.40%=49 771 t 鈣石灰粉。鈣石灰粉單價(jià)為 300 元/t，石灰石粉單價(jià)為 62 元/t，則配加石灰石粉創(chuàng)效=配加當(dāng)量的鈣石灰粉成本-石灰石粉成本。鈣石灰粉成本=鈣與石灰石粉相當(dāng)?shù)拟}石灰粉用量×石灰粉單價(jià)，即=49771t×300 元/t=14931300 元；石灰石粉成本=石灰石粉用量×石灰石粉單價(jià), 即=73 065 t×62 元/t=4 530 030 元；則配加石灰石粉創(chuàng)效=鈣石灰粉成本-石灰石粉成本，即=1 4931 300 元-4 530 030元=10 401 270 元≈1 040 萬(wàn)元綜上所述，360 m2 燒結(jié)機(jī)原料結(jié)構(gòu)優(yōu)化累計(jì)創(chuàng)效=1 427.7+438.51+329.82+1 040=3 236.03 萬(wàn)元。
3.2 質(zhì)量效益
通過(guò)各項(xiàng)工藝改造的實(shí)施和工藝操作制度的優(yōu)化，優(yōu)化原料結(jié)構(gòu)后，燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量對(duì)比如表 1所示。
從表 1 可以看出，原料結(jié)構(gòu)優(yōu)化后，除轉(zhuǎn)鼓指數(shù)略有降低和返礦率升高外，其余各項(xiàng)指標(biāo)均較穩(wěn)定，說(shuō)明各項(xiàng)措施的實(shí)施可有效改善燒結(jié)礦指標(biāo)，在保證燒結(jié)礦質(zhì)量滿足高爐需求的前提下降低生產(chǎn)成本。
4 結(jié)語(yǔ)
2021 年承鋼煉鐵事業(yè)部在 180 m2 燒結(jié)機(jī)上配加實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)各種原料燒結(jié)性能的研究和摸索，以及對(duì)燒結(jié)各種原料資源的性價(jià)比核算和燒結(jié)杯實(shí)驗(yàn)，在 360 m2 燒結(jié)機(jī)進(jìn)行了配加印度粉、石灰石粉、新西蘭海砂、蒙古粉等高性價(jià)比原料的生產(chǎn)實(shí)踐。
實(shí)踐表明，通過(guò)原料結(jié)構(gòu)優(yōu)化、各項(xiàng)工藝改造的實(shí)施和工藝操作制度的完善，燒結(jié)礦大部分指標(biāo)均較穩(wěn)定，這說(shuō)明各項(xiàng)措施的實(shí)施可有效改善燒結(jié)礦指標(biāo)，在保證燒結(jié)礦質(zhì)量滿足高爐需求的前提下降低生產(chǎn)成本，2021 年承鋼 360 m2 燒結(jié)機(jī)優(yōu)化原料結(jié)構(gòu)項(xiàng)目創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益約 3 236 萬(wàn)元。
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