浅谈优化石料粒度降低活性灰成本

刘芳 赵宵晔

摘要：活性冶金石灰是一种密度小、结晶细、比表面积大、反应性强，含硫、磷等有害杂质少的优质轻烧石灰，在炼钢过程中具有熔解速度快，造渣能力强，能够缩短钢水吹氧时间，提高钢水收得率、减少炼钢辅料用量，除硫、磷效果明显的优点，是炼钢工序必不可少辅料之一。本文就如何优化石料粒度降低石灰成本展开讨论。

关键词：石灰石；粒度；煅烧分解；成本

引言：邯钢矿业分公司现有4座以焦炉煤气为燃料，粒度40-80㎜的石灰石为原料，生产优质冶金石灰的麦尔兹双膛石灰窑，年产能约为60万吨，是邯钢公司重要的冶金辅料供应基地。冶金石灰作为钢铁冶炼工序中重要的辅料，在保证质量的前提下降低活性石灰生产费用，对降低公司优质钢材生产费用，提升公司产品市场竞争力具有显著的促进作用。

一、存在的问题

邯钢矿业分公司现有4座以天然气为燃料，粒度40-80㎜的石灰石为原料，生产优质冶金石灰的麦尔兹双膛石灰窑，年产能约为60万吨，是邯钢公司重要的冶金辅料供应基地。

冶金石灰作为钢铁冶炼工序中重要的辅料，在保证质量的前提下降低活性石灰生产费用，对降低公司优质钢材生产费用，提升公司产品市场竞争力具有显著的促进作用。

近年来，活性石灰生产费用降低的效果不明显，原因如下：

矿业公司麦尔兹窑以粒度40-80mm的石灰石为原料煅烧活性冶金石灰，因粒度要求标偏大，40mm以下筛出物较多，灰石消耗比与理论值1.79相差较大；受环保检查影响矿点关停较多，石料供应点及供货量减少，买方市场处于被动地位；另收社会物价增长因素影响，矿业分公司40-80mm石料采购费用逐年上升，活性石灰生产成本居高不下。（见表1）降低灰石消耗比是降本增效的关键点。

二、解決方案

（一）解决思路

石灰石在煅烧分解过程中，CO2的分离是从石灰石表面向内部缓慢进行的，随着粒径增大，从晶格中释放出CO2气体就需要更高的温度来产生更高的分解压力。因此煅烧大粒径石灰石所需时间更长，温度更高。粒径小的石灰石煅烧所需温度与时间相对减少，但小粒度石料空隙率较小，会导致窑炉内部气流阻力增大，增大窑压，加大设备负荷。也就是说，如果能够控制好窑膛压力，使其处于与产量对应的合理区间中，煅烧小粒径的石灰石完全可行。

通过长期麦尔兹窑生产实践，我们发现通过对煤气量、助燃风量、灰冷风量、窑通道温度及压力等工艺参数进行优化调整，可以做到符合30-60mm石灰石的煅烧工艺参数要求，并生产出合格的冶金石灰。以30-60mm粒度石灰石替代40-80mm石料作为煅烧活性石灰原料在技术上是可行的。

（二）工艺参数调控难点

1.煅烧温度

在实际生产中随着煅烧继续，料块逐渐分解并向核心延伸，在其表面的CaO层逐渐加厚，阻碍了热量向内核传递，从而使物料分解速度显著降低，只有提高煅烧温度增加二氧化碳分解压力差，才能保证石料分解完全。一般控制煅烧温度不超过1200℃，若温度过高，很容易使石灰表面CaO产生过烧、结瘤，不仅得不到优质石灰也会使窑况恶化。

2.煅烧周期

根据石灰石粒度、风机空气压力、流量、窑温度等参数的不同，煅烧时间也须相应地变化。石灰石是在不断地发生着化学变化，逐渐由表层到深入，但超过一定的时间，石灰活性就会降低。这是因为随着煅烧时间延长，石灰晶粒长大、长好、缺陷减少、气孔率下降。煅烧时间和煅烧温度有着直接的关系。煅烧温度低时，可适当延长煅烧时间；煅烧温度高时，可适当缩小煅烧时间。但煅烧温度的高低对分解石灰石质量的影响比煅烧持续时间更重要。另外，在实际生产中还要考虑石灰石料层厚度的大小，料层厚度大时，煅烧时间就会长一些；相反，料层厚度小时，煅烧时间就会短一些。综合考虑我们将煅烧周期控制在12-15分钟左右。

3.石灰冷却风系数

麦尔兹窑石灰冷风系数一般在0.6-0.8之间。石灰冷却风系数越大，出灰灰温下降越明显。但是过量的冷却空气会加大窑体废气流速与流量，降低窑膛内石料预热效率，致使废气温度上升，增加窑炉热损耗、降低了热效率；石灰冷却风系数过小，出灰灰温上升，热能利用率降低。因此灰冷风系数设定时，应当考虑保证出灰与废气总的热损耗最低。本单位麦尔兹窑灰冷风系数设定在0.7左右，冬季略低、夏季略高。经过长期的生产实践检验，效果良好。

（三）工艺参数控制标准

煅烧温度、配风系数、煅烧时间，窑体压力、石料粒度等工艺参数之间相互联系，相互制约，如何将其调整到最优化状态，是一个艰难的课题。本单位经过长期对麦尔兹窑工艺学习及生产实践，在生产过程中不断修正，最终得到了满意的30-60mm石灰石煅烧工艺参数控制范围（见表2），使麦尔兹窑达到了良好的运行效果。

三、完成效果

1.优化调整工艺参数后，活性灰吨灰天然气单耗、电耗有所降低，活性石灰生产成本费用降低显著2017年灰石消耗比降至1.84，较16年节约石料9万吨。全年节约石料采购费用639万元；节约电费86万元；节约天然气费用112万元。

2.冶金石灰质量满足公司标准。

四、结论

以粒度范围30-60mm的石灰石代替40-80mm的石料煅烧活性石灰，可增加30-40mm石料的利用率，降低灰石消耗比，矿业分公司活性石灰产能为60万吨/年，以30-60mm粒度的石灰石替代40-80mm，年均节约石料6-10万吨，降低成本400-700万元，经济效益可观。