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提高烧结矿强度的实践

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-12-09  作者:雷建梅 周新宇  浏览次数:541
 
核心提示:摘 要:转鼓强度不仅是衡量烧结矿质量的重要指标,也是影响高炉生产的重要工艺参数,因此需要从改进生产技术,加强配料数据分析,加强操作等方面着手,提高烧结矿转鼓强度。 关键词:强度;温度;实践
 提高烧结矿强度的实践

雷建梅    周新宇

(山西建龙实业有限公司)

摘 要:转鼓强度不仅是衡量烧结矿质量的重要指标,也是影响高炉生产的重要工艺参数,因此需要从改进生产技术,加强配料数据分析,加强操作等方面着手,提高烧结矿转鼓强度。

关键词:强度;温度;实践

0  前言

烧结矿的转鼓强度是烧结生产和高炉冶炼的重要指标。它不仅受生石灰消化温度、配碳量、燃料粒度、混合料水分、混合料温度影响,而且还受料层厚度、烧结过程、配矿、烧结矿化学成份等的共同影响。山西建龙现有三台烧结机,分别是198m2、265m2、360m2,年产烧结矿1060万吨,分别为五座:两座630 m3高炉、一座1080 m3高炉、一座1380 m3高炉和一座1680m3高炉提供烧结矿。所产烧结矿转鼓指数平均值一般在74.7%,与同行业、同类型企业相比存在着一定的差距,烧结矿的返矿率基本维持在13~18%之间相对较高的水平,入炉烧结矿低温还原粉化率也处于较高的状态,使得高炉炉况一直达不到良好的状态,影响了高炉的稳产、高产。为此,烧结技术人员围绕提高烧结矿强度开展了技术攻关,以保障高炉冶炼强度的提高和稳产、高产。通过分析影响烧结矿强度提高的因素,提出了改进措施,烧结矿强度得到了提高,实现了高炉的稳产、顺产。

2  影响烧结矿强度的因素及采取措施

(一)优化燃料分布与粒度组成

在众多的影响因素中,燃料配比的大小影响最大,FeO的含量与配碳量大小呈正相关关系。在通常的情况下,增加燃料用量,料层中烧结温度升高,还原气氛加强,有利于FeO的生成,形成的铁橄榄石粘结相就越多,可提高烧结矿强度。但是如果FeO含量过高,烧结矿的还原性将变差,会增加炼铁燃料比,同时也会增加烧结燃料成本。在生产实践中,烧结过程中的最高温度不仅取决于燃料粒度的大小,还取决于原料粒度的大小,只有当燃料粒度与原料粒度相适宜时,也就是说只有燃烧速度和传热速度同步时,烧结温度才最高,燃料消耗最少。

为降低燃料消耗,合理控制FeO含量,充分利用燃料的燃烧热,提高燃料的利用率,针对原料条件合理选择燃料粒度及其粒度分布至关重要。燃料燃烧产生的热量是烧结过程需要热量的主要来源,燃料粒度过大,在布料过程中容易造成燃料偏析,在混合料中分布不均。燃料粒度过细会造成燃料燃烧速度过快,垂直烧结速度过快,燃烧带过窄,高温持续时间短,液相数量生成不足。烧结过程中液相生成量与烧结矿转鼓强度之间有着良好的线性关系,液相的增多有助于将混合料固结成块而减少烧结散料,随着液相生成量的提高,烧结转鼓强度提高。燃料粒度的控制方面,我厂前期由于基本全富矿粉烧结,燃料粒度要求≥5mm粒级含量<20%,≤1mm的部分<35%,随着精粉比例的提高,对工艺也进行了相应的修改≥5mm粒级含量<15%,≤1mm 的部分<25%,1-3mm 粒级的数量明显提高了,达到了48.54%。燃料粒度发生变化后,在原料组成不变的情况下,转鼓强度由74.7% 提高到了75.8%,转鼓强度提高了1.1%。表1和表2中可以看出我厂燃料粒度组成变化后对转鼓强度的影响。

表1:2018年度燃料粒度情况及各指标

月份

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

平均

燃料+5mm(%)

20.34

19.67

19.5

21.4

19.2

18.4

18.21

17.8

18.5

18.5

18

18

18.96

燃料-3mm(%)

71.07

72.1

72.1

70.09

72.5

73.07

73.46

74.39

73.2

73.2

73.11

73.14

72.62

燃料3-1mm(%)

38.83

38.14

38.83

34.74

37.72

39.65

40.19

41.36

38.09

41.94

40.33

36.43

38.85

燃料-1mm(%)

32.24

33.96

33.27

35.35

34.78

33.42

33.27

33.03

35.11

31.26

32.78

36.71

33.77

转鼓强度(%)

74.7

75.1

74.5

74.8

74.4

74.9

74.2

74.3

74.8

74.5

75.6

74.6

74.7

表2:2019年度燃料粒度情况及各指标

月份

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

平均

燃料+5mm(%)

17.5

16.8

14.8

14.5

14.5

14.2

14.7

14

13.7

13.9

14.2

14.1

14.74

燃料-3mm(%)

72.12

71.1

73.1

73.59

73.6

73.75

73.2

73.9

74.16

73.5

73.15

73.77

73.25

燃料3-1mm(%)

 

 

47.74

49.21

48.42

48.38

50.02

48.21

50.05

48.55

49.46

48.59

48.54

燃料-1mm(%)

 

 

25.36

24.38

25.18

25.37

23.18

25.69

24.11

24.95

23.69

25.18

24.71

转鼓强度(%)

 

 

75.6

75.8

75.4

75.9

76.3

75.6

76.1

75.8

75.4

75.9

75.8

从表 1 可以看出,2018年度所用燃料粒级-3mm 占72.62%,-1mm粒级占33.77%,1-3mm粒级占38.85%,转鼓强度为74.7%。从表2可以看出,2019年度燃料粒级-3mm占73.25%,-1mm粒级占24.71%,1-3mm粒级占48.54%,转鼓强度75.8%。

(二)优化生石灰消化工艺,提高制粒效果

在烧结过程中生石灰不只是用来调节烧结矿的碱度。生石灰在加水消化过程中会放出大量的热,消化后的生石灰在与各种铁料、燃料等混合后,释放出的热量会传递给这些原料,提高了混合料的整体料温,在春秋季生石灰带来的温度可以提高整体料温15—23摄氏度,为了提高生石灰的消化速度,有在螺旋给料机内加热水,有在配料大皮带生石灰下料处加热水,不仅明显的提高了生石灰的消化速率,缩短了消化时间,确保了生石灰在混匀过程中更容易的与其他原料均匀的混合在一起,而且混合料在经过蒸汽的预热之后,混合料温度可以达到65度,能够有效的消除烧结过程的过湿层,提高烧结过程的透气性,为进一步提高布料厚度创造了有利条件。

生石灰还能提高混合料的制粒效果,增加混合料的透气性。制粒是混合料中水分和粘结剂黏附粗颗粒长大的过程。因此,黏附粉与核颗粒相对比例、黏附粉的性质、黏结剂用量和性质是影响制粒的关键因素。混合料中生石灰配比从5.5%提高到6.5%时,在主抽风门开度相同的条件下,烧结过程的负压由-14.9KPa降至-13.7KPa,负压降低了8.05%,烧结过程的风量由575km³/h提高到638km³/h ,风量增加了10.96%,这说明料层的透气性显著增加了。这不仅提高了烧结过程的垂直烧结速度,促进了烧结过程的顺利进行,也为稳定烧结过程、提高烧结矿强度打下了基础。

(三)优化原料结构,改善原料粒度组成

目前,烧结生产的原料结构主要是外购富矿粉配加钢污泥、磁选粉等杂料,原料品种多、成份不稳定、含铁品位低,使得混合料粒度和成份也变得不稳定,尤其是引起烧结矿生产中铁酸钙数量的降低,致使烧结矿强度降低。原料结构品种多,受原料库存场地的限制,每批混合料的原料消耗不一致,导致混合料的一次配比不断调整,混合料的粒度组成不合理、成份不稳定、性能差异大,严重影响了烧结矿强度的稳定和提高。

结合实际生产情况,针对外购富粉的品种和粒级开展研究,增加一定量的精矿粉 (比例约20%左右),相对减少了杂料的配加,使混合料粒度组成趋于合理,在经混合机混合造球后,混合料的粒度组成明显改善,见表 3。

表3:烧结混合料粒度组成

指标

>8mm

8~3mm

3~1mm

<1mm

水分

措施前

30.25

49.05

13.58

5.12

7.5

措施后

15.45

51.65

22.73

10.17

7.7

差值

-14.80

2.60

9.15

5.05

0.20

由表3可看出,混合料中粒级大于8 mm部分为15.45%,比措施前 30.25%降低了 14.80%。通过优化混合料结构,增加精粉率,改善混合料粒度组成,为厚料层烧结打下基础,保证了烧结矿强度的提高。

(四)合理、稳定的返矿配比与返矿粒度

各个高炉的返矿产出量不稳定,使得烧结返矿配比不断调整,返矿的使用量变得不均衡,从而造成混合料粒度不稳定。受高炉槽下筛分设备等因素影响,返矿粒度也不稳定,同样影响着混合料粒度的大小。只有稳定高炉返矿量和粒度大小才能有效改善混合料的粒度组成,保证烧结矿的转鼓强度。

内返矿在重新配料过程中作为制粒过程中的核颗粒,它的配入量有着较为重要的作用,在实践生产过程中控制好内返矿的配比和内返仓位控制,不仅有利于烧结矿质量的稳定,而且有利于生产过程的稳定,为实现低碳、厚料层的操作创造了有利条件。对内返矿仓位控制管理和返矿配比制定严格的管理规定,要求返矿仓位控制在三分之一到二分之一之间,内返矿配比每次调整不超过3%,时间间隔不低于1小时。通过严格的管理,不仅稳定了内返矿配比,为混匀料提供了较多的热量,也稳定了制粒过程的核颗粒数量,提高了制粒过程的粒度的均匀性,从而保证了布料后烧结过程的稳定与烧结矿质量的提高。

(五)采用低碳、厚料层、控制好烧结熔融区成矿过程

烧结过程在熔融区成矿过程主要包括固相反应、液相生成、冷却结晶三个阶段,其中液相反应是成矿的基础,所以在整个烧结过程中液相数量是影响烧结矿强度的重要因素。采用厚料层烧结过程,不仅增强了料层内部的自动蓄热能力,提高了燃烧带高温保持时间,更加充分的促进了液相数量的生成和增加液相固相结晶时间,降低了玻璃质的数量,在一定程度上增加了烧结矿的强度,而且由于蓄热作用还降低了燃料的配比,降低了烧结矿的单耗,不仅降低了成本,也在节能减排方面做出了贡献。

表4 2020年度布料厚度和转鼓

月份

1

2

3

4

5

6

7

8

平均

布料厚度(mm)

750

750

750

780

780

780

780

780

770

转鼓指数(%)

75.9

75.8

76.1

76.5

76.2

76.2

76.6

76.8

76.3

通过此表可以看出来在料层厚度增加之后转鼓强度方面有了比较大的提升,为高炉的稳定顺行提供了一定的基础。

3  结束语

1、降低燃料中>5mm粒级含量,增加-3+1mm粒级含量,优化了燃料粒度组成,有效地提高了烧结矿转鼓强度,降低了烧结燃料成本(约1.2kg燃料消耗),改善了烧结矿还原性(RI指标提高了3%),降低了高炉燃料比。

2、通过提高生石灰配比与改进加水方式,不但缩短消化时间,而且提高了混合料温度与制粒效果,有效地消除了烧结过湿层,为稳定烧结过程、提高烧结矿强度打下了基础。

3、以外购富矿与本地精矿相结合的配料结构,适量消化各种含铁物料,经过不断的优化,有效地改善了混合料的粒度组成,为烧结过程中铁酸钙相体的形成创造了有利条件。同时,在稳定混匀料粒度和成份的同时,结合实际生产情况合理调整工艺参数,通过实践,使烧结矿的转鼓指数平均达到 75%以上,返矿率基本稳定在 15%以下,为高炉高产稳产提供了保证。

4、加强内返矿仓位管理与返矿配比的管理,内返配比调整不超过3%,且间隔时间要求在1小时以上;作为核颗粒,控制好返矿中>5mm粒级含量不超3%。

5、在生产实践过程中不断通过工艺技术的改革和操作方式、方法的完善,不仅提高了烧结矿的转鼓强度、产量等指标,还降低了烧结矿的燃料单耗,为保护环境和促进烧结厂低耗生产提供了良好的经验。

 
 
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