陳開泉,陳生利,柏德春,胡春暉
(廣東中南鋼鐵股份有限公司,廣東韶關(guān) 512123)
摘 要:為應(yīng)對兩臺燒結(jié)機輪流大修造成鐵燒平衡的矛盾,韶鋼 3200m3 高爐被迫進行大比例球團礦冶煉,通過提前策劃,加強爐頂布料矩陣的調(diào)整與優(yōu)化,縮小風(fēng)口面積與提髙鼓風(fēng)動能,優(yōu)化爐渣組成與保持適宜鎂鋁比等措施,取得了較好的生產(chǎn)效果,確保高爐的穩(wěn)定順行。
關(guān)鍵詞:球團礦,爐料結(jié)構(gòu),布料制度,送風(fēng)制度
1 前言
2022 年以來,韶鋼兩臺燒結(jié)機輪流大修改造,一臺燒結(jié)機供1050m3和3200m3兩座高爐生產(chǎn)(一機對兩爐),高爐被迫進行大比例球團礦冶煉,3200m3高爐 9 月底開始球礦比例逐步從 12%逐步提高到 25%左右,爐料結(jié)構(gòu)模式為 61%燒結(jié)+25% 球礦+14%生礦。大比例使用球團礦在韶鋼 3200m3高爐是首次,球團礦大幅度提升后對爐況影響較大,期間 8 號爐燒結(jié)礦由 6#燒結(jié)機切換到 5#燒結(jié)機(同等的配料狀態(tài)下 6#燒結(jié)機的燒結(jié)礦性能優(yōu)于 5#燒結(jié)機)以后,加大了對爐況的沖擊。為避免因大幅調(diào)整爐料結(jié)構(gòu)造成對高爐生產(chǎn)大幅波動,通過提前策劃,探索合理的操業(yè)模式,以及借鑒行業(yè)大比例球礦生產(chǎn)經(jīng)驗[1],廠部多次召開針對大比例使用球團礦的討論會、實時修正操業(yè)方針,根據(jù)球礦容易滾動的特性,明確要保持兩道氣流,中心溫度基本原則。確保了兩臺燒結(jié)機輪流大修期間,大比例球團礦冶煉 3200m3高爐爐況平穩(wěn)過渡。
2 高爐大比例球比的影響
2.1 對高爐布料的影響
由于球團礦滾動性好,安息角小,因此使用高比例球團礦的爐料在布料過程中表現(xiàn)為料面趨于平坦,堆尖低,礦石平臺有擴寬的趨勢,進而對邊沿和中心氣流都有抑制作用,特別是中心氣流的抑制作用更為明顯。
2.2 對料面形狀的影響
隨著球團礦比例的增加,料面形狀更加難以穩(wěn)定,影響爐料的層狀分布狀態(tài),從而影響高爐整體煤氣流的穩(wěn)定性;結(jié)合礦石平臺趨于擴寬,會造成高爐兩股氣流減弱,導(dǎo)致氣流兩頭堵,更易形成局部氣流或管道氣流。
2.3 球團礦高溫冶金性能的影響
酸性球團礦軟熔性能較差,軟化開始溫度低,軟熔溫度區(qū)間趨寬,從而造成軟熔帶上移,進而影響料柱的透氣性。相對于酸性球團礦,堿性球團礦高溫冶金性能有所改善。
2.4 球團礦還原膨脹性能的影響
球團礦在還原過程中會發(fā)生體積膨脹,使得物理強度降低。若體積膨脹超過一定程度后,將導(dǎo)致粉末量急劇增加,爐內(nèi)料柱透氣性顯著變差,甚至產(chǎn)生懸料或崩料,造成爐況失常。相對于酸性球團礦,堿性球團礦還原膨脹性能有所增加。
3 大比例球團礦爐況調(diào)整情況
韶鋼 3200m3 高爐在大比例球團礦生產(chǎn)過程中,球團礦比例最高 25.5%,這么高比例的球團礦是首次嘗試,2023 年 8 月份開始球團礦比例趨勢如圖 1 所示。
由圖 1 可知,韶鋼 3200m3高爐原來球團礦比例基本在 10-12%,2023 年 9 月份開始逐步提升, 10 月份最高達到 25.5%。隨球團比提升、燒結(jié)比降低,礦石軟化開始溫度降低、軟融區(qū)間擴大,整個軟融帶位置抬升;塊狀帶礦石平均粒度下降,礦石布料時滾動程度增加,將導(dǎo)致邊緣和中心均受抑,導(dǎo)致透氣性變差。
應(yīng)對措施方面,通過維持合適的風(fēng)速和鼓風(fēng)動能,利用定修機會調(diào)整風(fēng)口面積,適當(dāng)降低爐頂壓力,降低鼓風(fēng)量、提升富氧等措施。
4 大比例球團礦爐況調(diào)整措施
球團礦大幅提升后爐況變化,因氣流分布變化和高爐熱負荷波動,爐況順行變化及爐溫穩(wěn)定性變差。
1)礦石落料點變化,體積密度變大、布料初始速度增加;焦炭落點不變。
2)軟融帶位置及厚度變化,球團比例提高,礦石軟化區(qū)間擴大,軟融帶厚度增加。
通過維持合適的風(fēng)速和鼓風(fēng)動能,風(fēng)速 210-230m/min,保證回旋區(qū)占爐缸截面積不小于50%;利用定修機會調(diào)整風(fēng)口面積,風(fēng)口面積由0.4415m2下調(diào)至 0.4287m2,操業(yè)參數(shù)方面,風(fēng)量由 5750m3 /min 調(diào)整至 5600m3 /min,適當(dāng)降低爐頂壓力,頂壓由 240kPa 調(diào)整至 235kPa,富氧量由23000m3提高到 26000m3 /h。2021 年 9 月份開始高爐操業(yè)參數(shù)趨勢如圖 2、圖 3 所示。
由于球團礦的軟熔性能與燒結(jié)礦存在差異,造成軟熔帶位置發(fā)生變化,氣流分布可能會因此受到影響,高爐熱負荷有升高趨勢,煤氣利用率略有下降。
通過把球團排出在礦批中段,調(diào)整礦槽品種、調(diào)整排料方式。球礦比例提升后,球礦使用提升稱量斗料流調(diào)整滿足爐頂上料要求,燒礦比例下降后,稱量斗排料調(diào)整,槽下燒礦倉的 TH 調(diào)整。球團礦滾動性好安息角小使用比例提升后,槽下燒礦、球礦、生礦及中焦排料順序優(yōu)化。高爐熱負荷趨勢及煤氣利用趨勢見圖 4。
由于球團礦平均粒度遠低于燒結(jié)礦,提高球團比例、降低燒結(jié)比例后,礦石料層安息角降低,局部爐料過多或過厚,容易滑動導(dǎo)致崩滑料,影響氣流分布和高爐順行;同時,球團礦增加后,礦石布料過程中水平速度增加,更易布向爐墻,中心氣流充沛,邊緣氣流整體走弱。高爐中心及邊緣氣流指數(shù)趨勢見圖 5。
同時,為確保中心氣流為前提,保持合適的邊緣氣流,穩(wěn)定料面形狀;考慮礦石落點變化,兼顧焦炭落點。具體措施:用焦炭搭寬平臺,礦石適當(dāng)鋪平;適當(dāng)調(diào)整料線,避免礦石過分布向爐墻;逐步疏松邊緣氣流,溜槽檔位角度整體向里減 0.5°,溜槽傾角、檔位調(diào)整情況見表 2。
球團比提升后,中心氣流開始走弱,CCT1、CCT2 趨勢往下,中心檔加一圈,角度整體內(nèi)縮0.5°改善邊緣氣流。
在大比例使用球團礦前風(fēng)量 5750m3 /min,使用后 5580m3 /min,使用前平均日產(chǎn) 8513t/d,使用后 8351t/d,相差-162t/d;使用前燃料比 498kg/t,使用后 502-505kg/t,使用前熱負荷為 6962,使用后8020,上升 1000以上;期間氧量基本維持25000-26000m3 /h。
4 生產(chǎn)效果
韶鋼 3200m3高爐在大比例使用球團礦期間,通過維持合適的風(fēng)速和鼓風(fēng)動能、調(diào)整裝料制度、調(diào)整礦槽品種排料方式等措施,較好的解決了球團礦大幅提升后向中心滾動,導(dǎo)致煤氣流不穩(wěn)定的影響,爐況基本保持了穩(wěn)定順行,2023 年下半年主要技術(shù)經(jīng)濟指標見表 3。
6 結(jié)語
(1)在高比例球團礦生產(chǎn)模式下,高爐要加強爐頂布料矩陣的調(diào)整與優(yōu)化,縮小風(fēng)口面積與提高鼓風(fēng)動能,做好上、下部調(diào)劑相結(jié)合,確保高爐長期的穩(wěn)定順行。
(2)高球團比時礦石體積密度變化大,料層安息角降低,布料落點及料層穩(wěn)定性變化,而焦炭沒有變化,應(yīng)考慮礦、焦布料時二者不同步設(shè)定角度。
(3)高球團比料面形狀穩(wěn)定性降低,不同爐頂裝備工藝、冷卻系統(tǒng)配置高爐的高爐適應(yīng)性會有較大差異,對并罐偏析、銅冷卻壁高爐,操作難度會更高,有條件時應(yīng)差異配料。
(4)為確保爐況、操作爐型穩(wěn)定,降低燃料消耗,必須要優(yōu)先確保焦炭質(zhì)量,建議 CRI≤25%,CSR≥68%;同時,由于燒結(jié)比降低,其強度、粒度、成分穩(wěn)定性應(yīng)盡可能到標準的上限;在渣比較低情況下,必須要控制三氧化二鋁含量。
(5)高球團比情況下,排料方式對氣流影響較大,應(yīng)結(jié)合最優(yōu)化的排料順序,合理安排礦槽品種分布及次序。
參考文獻
[1]唐順兵,李夯為,梁建華,等.太鋼 5 號高爐髙比例球團礦生產(chǎn)實踐 [J].煉鐵,2014,33 (5):30-33.
