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工艺操作提高烧结产量,提产降耗

放大字体  缩小字体 发布日期:2021-11-17  作者:程文龙 崔晨靖 潘泉泉 陈豪杰 卫明亮  浏览次数:1580
 
核心提示:论述怎样通过工艺操作手段提高烧结产量。明确烧结提产能够节能降本、备矿检修、应对突发情况等作用的必要性,烧结提产应该以确保高炉顺行和烧结矿优质为前提。用理论和实践相结合的方法分析烧结生产普遍存在的大水大碳操作产量高、生石灰配加量无度、用小烧损来提产和盲目追求透气性等问题。对烧结生产每个工艺阶段应该注意的问题进行量化说明,给出具体的工艺参数标准。通过以上的分析和说明,确定烧结工艺提产的基本思路:改善进厂原料、优化配比、提高烧结矿碱度、强化一线工人操作、加强各口和上下游工序间的沟通。根据提产的基本思路和现实生产
 工艺操作提高烧结产量,提产降耗

程文龙  崔晨靖  潘泉泉  陈豪杰  卫明亮

(山西晋钢)

论述怎样通过工艺操作手段提高烧结产量。明确烧结提产能够节能降本、备矿检修、应对突发情况等作用的必要性,烧结提产应该以确保高炉顺行和烧结矿优质为前提。用理论和实践相结合的方法分析烧结生产普遍存在的大水大碳操作产量高、生石灰配加量无度、用小烧损来提产和盲目追求透气性等问题。对烧结生产每个工艺阶段应该注意的问题进行量化说明,给出具体的工艺参数标准。通过以上的分析和说明,确定烧结工艺提产的基本思路:改善进厂原料、优化配比、提高烧结矿碱度、强化一线工人操作、加强各口和上下游工序间的沟通。根据提产的基本思路和现实生产状况制定烧结提产的可执行方案,从而达到烧结工艺提产的目的。 

  烧结过程是将自然界中因为提升品位而进行选矿破碎不再适宜高炉冶炼过程的小粒级矿粉进行重新烧结造块的过程。

1   烧结提产的必要性

现代烧结机和高炉的建设都是相互匹配的,而且现代高炉生产用的是直供烧结矿要比落地矿好得多,为何烧结生产还需要提产呢?

1.1  节能降本

烧结提产是在单位时间内提高烧结矿产量,直接降低烧结生产中的加工成本,为降低整个钢铁冶炼的总成本打下良好的基础。

1.2  备矿检修、技改

烧结设备是烧结生产中最重要的基础条件,烧结设备的正常运行直接关系到烧结生产是否能顺利进行。

1、烧结设备的正常运行除了日常保养外主要靠定期检修来维护。烧结矿的产量提高,可以多备烧结落地矿,为烧结设备定期检修的顺利完成创造了时间上的条件。

2、如果有新工艺或设备需要技改,烧结必须提产备矿,以满足其时间上的需求。

1.3  应对突发

由于突发性大型设备故障和环保检查等原因造成烧结停产、限产的事情屡有发生,所以很多企业须加大力度提高烧结矿产量,准备足够的落地烧结矿用以应对突发事件。否则外购烧结矿,将会直接增加炼铁冶炼成本。

2  烧结提产的前提

2.1  必须以保证高炉冶炼优质、高产、低耗为前提而进行。

烧结生产的第一任务就是生产烧结矿为满足高炉冶炼达到优质、高产、低耗的要求,因此烧结提产时也必须保证高炉冶炼达到优质、高产、低耗的目的。

2.2  必须按照烧结矿先优质、再高产、后低耗的顺序进行。

1、烧结矿的质量是高炉冶炼最重要的前提条件之一,直接关系到高炉的生产顺行。

(1)烧结的产能不够尚有调剂其它铁料的办法弥补,但劣质烧结矿则会给高炉冶炼造成不良影响如:炉矿难行、慢风,甚至炉缸冻结等,这会导致企业巨大的经济损失。     

(2) 备用的优质烧结矿的特性主要是要有低温还原粉化率低、机械强度高、粒度组成均匀等,是提产后烧结矿必须所拥有的条件。

2、提高烧结的产量就意味着加工成本的降低,远远比“低耗”能给企业带来的效益更多。

3  烧结生产的普遍误区

3.1  大水大碳产量高

1、大水大碳操作虽然能暂时提高烧结矿毛矿产量。但是以磁铁矿和铁橄榄石发展为主的矿相成份,却抑制了高碱度烧结矿中的铁酸钙矿相的生成。而且铁橄榄石和磁铁矿在高炉冶炼前易在露天环境常温粉化,从而造成了炉内烧结矿低温还原粉化率升高,逆行炉况;不易被还原,最终造成高炉焦比的增高。

2、在烧结矿的生产中大水大碳的操作不仅起不到烧结矿提产的效果,反而造成产量降低,得不偿失。那是因为大水大碳会造成高炉返矿量的增大,而且还会降低混匀矿的使用比例。

3.2  只要碱度不超标,生石灰配加量越大产量越高

1、在生产高碱度烧结矿中,一般情况下配入生石灰的确能提高烧结矿产量,但是过大配入生石灰,当其含量超过5%时,会造成烧结矿中的游离氧化钙(白点)和正硅酸钙成倍增加,使烧结矿膨化,极大地增加了烧结矿的常温粉化率。同时烧结矿强度变差、粒度组成变细、返矿量增加。

2、烧结矿的实际生产中,由于生石灰的大量配加会造成烧结配、混料流程和混合料仓大量结块,还会造成上料系统堵塞,破坏正常生产运行,并影响烧结矿指标稳定性。

3.3  烧结台车布料透气性越高越好

1、在烧结生产中料层透气性是烧结产量的重要条件,料层透气性代表烧结垂直速度,烧结产量同烧结垂直速度基本上成正比关系。但料层透气性和密闭性是相辅相成的。在烧结过程中保证料层自动蓄热的能力和有效风量,密闭性是关键因素。为了确保烧结有效风量足够就必须保证烧结料层具有一定的密闭性。因此要保证烧结矿的成品率就必须保证烧结垂直燃烧速度均匀稳定。

2、生产高碱度烧结矿时过分的追求料层透气性,往往很容易忽视烧结过程中燃料带来的风阻。生产烧结矿过程中很多烧结单位都会遇到这种情况:烧结矿中亚铁含量低,即使提高燃料配比后亚铁含量仍然升不上去,负压高、不好烧。这时一般的生产单位总是找料层透气性不好的原因。其实这恰恰是因为料层透气性过好或低熔点液相成分过多,从而造成燃料燃烧带过宽引起的。

3.4  混合料烧损越小产量越高

1、适当降低混合料的烧损确实可以提高烧结矿成品辆,从而提高产量。但是混合料的烧损如果过小就会导致烧结料面收缩不够,减慢烧结速度,从而导致烧结矿产量大幅度降低。

2、这是因为混合料烧损过小会造成烧结矿强度大大降低,烧结矿粉化严重,返矿量增加,导致烧结矿产量降低。

4  烧结提产主要注意事项

现阶段国内高炉冶炼的主流配料方式是:高碱度烧结矿+酸性球团矿+富矿块。

本章主要论述的是高碱度烧结矿生产过程中各阶段提产的主要注意事项。

4.1  一次配料(混匀矿)

1、粒度

混匀矿最佳的粒度组成应该是:0mm~3mm占20~40%;3mm~5mm占40~60%;5mm~8mm<15%;8mm以上<5%[2]

2、水份

混匀矿综合水份5~6.5%[3] 结晶水≤3%[4]

3、 烧损

混匀矿综合烧损控制在8~10%为宜。(烧结配料的基本标准。)

4、氧化镁含量

混匀矿中氧化镁含量一般应调至其三氧化二铝含量的1.3~1.5倍,一般值为:2~3%。这不仅关系到烧结矿的矿相组成,而且直接关系到高炉冶炼的顺利进行。(烧结配料的基本标准。)

5、碱度

混匀矿二元碱度一般控制在1.1~1.2[5](烧结配料的基本标准。)

6、 配料计算

配料计算时必须用物料湿基带入计算,这样才能确保配料的准确性,同时可以保证原料不亏库。(烧结配料的基本标准。)

4.2  二次配料(混合料)

1、 燃料

(1)粒度

焦粉粒度:0mm~3mm≥75%;3mm~5mm≤20%;5mm~8mm<3%

白煤粒度:0mm~3mm≥65%;3mm~5mm≤30%;5mm~8mm<5%

(2)水份

焦粉水份<10;白煤水份<8。

(3)注意事项:

①燃料粒度和铁料粒度相匹配,当混合料粒度增大时可相应增加燃料粒度3mm~5mm的比例,5mm~8mm的比例不能增加。

②烧结所用燃料硅、铝成份比例很大,影响烧结矿的成分与烧成。所以必须把燃料计算在烧结配比100%之内。(烧结配料的基本标准。)

2、 生石灰

(1)配加量不能过多,在能保证混合料碱度、粒度和料温需求情况下一般生石灰配加量不超过4%。

(2)如果二次配料生石灰配加量过大,甚至超过5%,则需要增高一次配料碱度或降低混合料二氧化硅含量,从而达到降低生石灰配入量的目的。(烧结配料的基本标准。)

3、料温

布料时混合材料温控制在65~75℃为宜,不应过高。过高温度的混合料在布料和烧结过程中会产生膨化现象,对结矿不利。

4、水份与烧损

计算二次配料的综合水份(未加水前)一般4~6%,综合烧损9~11%,综合烧成量83~87%为宜。

4.3  烧结生产

1、 料好不好烧

虽然混合料透气性是烧结生产中好烧、高产的重要指标,但是为了料好烧就一味的追求混合料的透气性往往达不到预期的效果。要想达到烧结料好烧、高产就必须结合生产理论与实践,从烧结料的物理、化学性能、矿相反应、矿化程度和结晶条件入手研究:怎样才能在现有的条件下解决烧结过程中各种成分比例匹配、合适的粒度组成、水碳适中、均匀稳定的垂直燃烧速度、料面收缩有度等问题。

2、 垂直烧结速度

垂直烧结速度是控制烧结矿产质量最直接、最确切的指标之一。经过不断的实践摸索,得出高碱度烧结矿的垂直烧结速度应该控制20mm~25mm/min。如果垂直烧结速度低于20mm/min则烧结矿产量低;垂直烧结速度高于25mm/min则烧结矿质量变差、强度变低、粒度组成变细、返矿量增加。当然具体最佳的垂直燃烧速度值应根据实际物料、设备情况等来确定。

3、燃料燃烧带的厚度

燃料燃烧带的厚度会直接影响烧结矿的结矿质量,是烧结过程控制的关键所在,同时燃烧带厚度对垂直烧结速度有着很大的影响。在烧结工艺中,经过数以千次对烧结过程的实地观测与对烧结机风箱温度的监控分析,得出适宜的高碱度烧结生产燃料燃烧带厚度应在30mm~200mm之间。

4、全量核算

烧结生产过程中可以通过全量公式[6]核算原料与烧结矿的成份,如果遇烧结矿成份和预想成份偏差很大时,可一用全量公式和实际情况对比从而找出问题的根源,快速的解决问题。

5  烧结提产的基本思路

1、改善进厂原料

供应口除了要根据以往经验采购矿粉外,还应采纳烧结生产口和技术口反馈的信息,根据实际的生产情况来采购矿粉,改善矿粉的物化性能和结构组成,从而满足烧结提产的需求。

2、优化配比

在现有人、机、物、料条件下根据“硅定一切原则[7]”优化配比。在烧结矿中二氧化硅的含量必须保证在4.5~6%之间。(烧结配料的基本标准。)

(1)调整好铁料粒度组成,尤其关注3mm~8mm铁料粒度。

(2)控制烧结矿中三氧化二铝的含量;三氧化二铝的含量高则相应增加氧化镁的含量。一般烧结矿中的三氧化二铝的含量<2.5%。(烧结配料的基本标准。)

(3)调整好一次配料中碳酸盐含量和结晶水含量,降低返矿量,提高成矿率。

3、提高烧结矿碱度

(1)烧结矿降硅,降铝、降镁,不提钙,保烧结矿质量和品位。

(2)烧结生产高碱度、超高碱度烧结矿时,要发展以铁酸钙为主的液相,适当降低以磁铁矿和铁橄榄石为主的液相(适当降低亚铁含量,但不能过低。一般高碱度烧结矿亚铁含量9~10%,不能低于8%)。

4、强化操作

(1)强化烧结一线生产的操作。

(2)设立超产奖励机制。

5、 加强合作

(1)加强供应口、技术口和生产口的联系。

(2)加强上下游工序之间的联系。

(3)技术口做好烧结矿烧成的预判,用于指导烧结生产。

6  烧结提产可执行性方案

6.1  供需结合

1、各公司采购的主要铁矿粉(长协外矿)应尽量满足以下条件:

(1)中高品位(61~63)、中硅(4~5)、中低铝(2±0.5)

(2)粒度组成适中(3mm~8mm粒级占30~60%,8mm以上粒级<5%)

(3)结晶水<4。

(4)同化性能[8]较好。

2、其他辅助铁料应做到弥补主要铁料性能缺陷的效果。

3、所有铁料的供应能够满足一次配料综合物化性能的要求。

6.2  强化烧结操作 

1、烧结生产具体操作:

(1)保证低水低碳操作,尤其对结晶水含量高的混合料一定要保证水分下线。

(2)烧结料层没有特殊情况保证布满,上层根据物料情况适当压料。

(3)保证垂直烧结速度在20mm~25mm/min之间,同时按料层厚度和垂直烧结速度核算烧结机速度是否合适,这也是混合料好不好烧的主要数据依据。随着混匀矿粒度和碱度的增加,逐渐降低白灰配比(白灰配比争取控制在4%以下),同时相应少量调高燃料3mm~5mm粒度组成比例。

(4)把降低烧结自返矿量当成生产重点,少用返矿、多用混合料是增产的关键。

(5)加强各重点岗位的定时巡检和异常情况巡检,避免发生操作失误和生产事故。

(6)关注物料成分变化,尤其要关注能导致混合料中氧化钙、二氧化硅和氧化亚铁大幅度变化的物料。

(7)关注每个烧结矿成品化验成分,用全量公式进行核算,如与预想成分不符或者全量波动较大,要及时找出原因,并调整到位。

(8)当班班长应随时询问成品烧结矿的质量情况,勤到成品区域观测实际烧结矿的烧成状况。

2、 设立增产奖:

(1)由技术口和生产口根据当前情况制定全面的达产、增产奖罚条例。

(2)对重点岗位操作和盯岗做出详细的规定,根据本月每班的生产情况对超产班组进行相应的增产奖励。

6.3  多方合作

 1、 供应口每新进厂原料时要第一时间通知技术口进行全方位的物化性能和冶金性能的分析,同时技术口做好物料配入到一次配比前的预算产量和预测烧成工作。

 2、 每次混匀矿变堆前技术口要提前与生产口通知变料详情,并给出烧结生产过程中应相应调整的操作手法,同时给出综合烧成量、配碳量、二次配料熔剂配加量、混合料水分值、垂直烧结速度、烧结机速、反矿量控制范围等工艺系数预测量值。

3、 加强上下游工序之间的联系。上游工序在出现异常情况时能及时通知下游工序,并通知技术口和相应生产口进行快速调整,不能因等料而耽误生产。

7  结论

提高烧结矿产量是降低烧结工序中消耗能耗最直观有效的办法,与其费劲心思的降低设备非正常生产时的异常消耗,还不如使烧结满负荷生产设备产能最大化,同时加大炼钢,销售等多渠道消耗,利益最大化的同时确保工序能耗降低。

8  技术展望

   煤层气是与煤炭共生的矿产资源,属于一种高效、洁净能源。晋城市煤层气资源总储量约6.85万亿立方米,2020年煤层气产量达37.74亿立方米,煤层气产业总产值已经突破100亿元。已形成煤层气地面抽采、液化、管道集输、瓦斯发电等产业体系。

甲烷是煤层气的主要成份,约占97%,可作为实施氢冶金的主要燃料。甲烷吸收红外线的能力是二氧化碳的26 倍左右,其温室效应要比二氧化碳高出22 倍。煤层气直排的带来温室效应更大。

烧结使用煤层气(主要成份为98%的CH4)代替高炉煤气,用于烧结机点火器,可显著提高点火效果;同时烧结内部返矿中大于3mm粒级增加14%,提高了混合机的造球性能,产量能增加3%。

在烧结机烟气循环回风烟道中加入煤层气,加入比例约为20m3/h,可降低烧结燃料消耗15kg/t;同时烧结烟气中SO2含量下降1/3,极大的降低了脱硫成本,脱硫成本降低8元/t。

参考文献

以上文献参考大量同僚文本与参数进行汇总改进,不足与雷同之处,敬请同僚海涵

[1]   加工成本:烧结过程中的加工成本包括:人工工资、设备磨损费用、水电蒸汽煤气等能源消耗费用。

[2]   一次配料最佳粒度组成:此数据由上百次的实践检验摸索得出。

[3]   混匀矿综合的水份:水份小于5%则过干,运输过程中易产生扬尘,水份大于6.5%则料过湿容易粘连在皮带上。另外混匀矿水份太大、太小或者波动过大会造成烧结生产时混合料加水困难。

[4]   混匀矿的结晶水:铁料中的结晶水在烧结过程中200~900℃分解析出,使烧结铁料变细,降低料层的透气性,恶化烧结过程,因此结晶水应越低越好。但只要使用粗矿粉烧结就不能避免带入结晶水。

[5]   混匀矿的二元碱度:混匀矿二元碱度的控制要求是:①保证烧结矿相组成合理②保证二次配料生石灰配入比例合适③保证碳酸盐物质配入量达到结矿要求。

[6]   硅定一切原则:确定和分析烧结矿成分时,以烧结矿中二氧化硅的成分为中心,由于二元碱度的确定直接决定了氧化钙的成分;烧结矿中的三氧化二铝的成分不能超过二氧化硅成分的一半;氧化镁成分一般为三氧化二铝成分的1.2~1.5倍,二元碱度和四元碱度相匹配,比值一般为1~1.2倍。在四大元素都基本确定情况下,烧结矿全铁含量基本固定。这种以二氧化硅为中心的配料原则叫做:硅定一切原则。烧结矿成分组成和分析遵守以上原则。

 

 
 
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