竖炉烘干块矿生产实践

王守鑫， 赵祥栋， 张海璇

（山东省冶金设计院股份有限公司， 山东 莱芜 271104）

莱钢股份炼铁厂现有8 m2竖炉一座，年产球团矿50万t。随着原燃料价格不断上涨，迫于成本压力，自2013年4月底开始，竖炉处于停炉阶段。进入雨季，高炉用块矿水分大且黏稠、粉末高，给高炉提高块矿配比带来了严重的困难，如何降低块矿的含水量和粉末量成为了提高块矿配加比例、保持炉况顺行、实现降本增效的关键。因此，股份炼铁厂通过对竖炉进行相应改造实现了用竖炉烘干块矿。

1 烘干块矿的工艺流程

根据生产的实际情况，竖炉造球前的系统停用，烘干块矿的过程为：块矿进厂后由供料车间对块矿进行预筛分，然后用汽车倒运至竖炉装炉场地，用铲车把块矿加入装炉料斗，通过球-1皮带、装炉皮带、球-2皮带、布料车进竖炉，在竖炉内用高炉煤气燃烧后的热废气烘干，从电振排料至链板，通过成-2皮带、成品筛筛分后进入料仓，最后再通过皮带传输到槽上入高炉仓入炉，块矿烘干工艺流程图见图1。

图1 块矿烘干工艺流程图

2 改造项目

2.1 装炉场地料斗改造

工艺上针对竖炉开炉复风时需重新装球团矿，在球-1皮带处增加了装炉场地料斗，这就给烘块矿提供了条件，但必须进行部分改造才能投入使用。考虑到块矿和球团矿的差异（数据见表1），块矿水分比球团矿大5%，湿块矿甚至大10%以上，粉末多10%以上，粒度极不均匀，为此具体改造包括：在料斗上加装电振，上方安装200 mm×200 mm的料篦，出料口加大，增加内部坡度，同时安装插板阀用来调节料流的大小，主要是保证下料的顺畅和防止大块堵塞下料口等。

表1 块矿和球团物理性能对比

2.2 烘床托条、篦条改造

考虑到块矿的堆角比球团矿大11°，湿度大的时候达到12°，对竖炉烘床篦条进行改造：将烘床两侧的下托条支撑点加高350 mm，这样就加大了下料口面积，避免出现块矿在烘床上下料不畅的问题，大大降低了人工作业强度。

2.3 齿辊改造

竖炉内的齿辊起支撑料柱、活动料柱和破碎大块的作用，竖炉正常生产时齿辊由3根静辊和4根动辊组成，由于在烘干块矿室温度不高，不会出现大的烧结块现象，对齿辊进行了改造：拆除1号、3号静辊，并将炉皮处进行封堵，并对冷却壁及基础水梁漏水进行处理。这样既能使块矿均匀下料又不会对块矿造成二次破坏。

2.4 电振排料改造

由于块矿自然堆角大于球团且粒度极不均匀，为保证顺利烘干好的块矿顺利排出，原计划是增大电振给料机排料口面积，适当加大电振倾角约10°，同时摘掉排料口处的链条，通过5月份进行烘干块矿试验发现，排料时烘干后的块矿在振动时下料极为顺畅，没有出现阻滞的现象，仅采取了摘掉排料口处链条的措施，未进行角度和料口增大改造。

3 工艺调整

工艺改造主要集中在热工制度方面，包括烘床温度、废气温度、燃烧室温度和煤气使用量等。表2为生产球团和烘干块矿工艺数据对比。

表2 生产球团和烘干块矿工艺参数对比

竖炉烘干块矿主要目的就是蒸发块矿的吸附水，为高炉提供干燥、粉末低的优质块矿。但蒸发吸附水的同时不能把结晶水分解，否则会因结晶水的分解而导致块矿破碎粉化，增加除尘的压力和返矿量，甚至会影响高炉的顺行。

3.1 理论依据

一方面吸附水一般加热到105℃就迅速干燥和蒸发，结晶水在200℃左右开始分解，400～500℃分解速度激增；所以理论上烘床温度控制在105～200℃之间，废气温度要达到露点（约60℃）以上使废气中的水蒸气不会凝结即可。

另一方面焙烧球团的固结反应主要为氧化放热反应,900～1100℃时绝大部分的Fe3O4氧化成Fe2O3；而烘块矿是氧化吸热反应，要控制在900℃以下,保证块矿现有粒度不会由于再结晶而破坏。经过试验烘干块矿时燃烧室温度最后确定为900℃。同时，根据燃烧室温度要求，来调节煤气的使用量。

3.2 实际应用

在5、7、8月份的烘干块矿实践中发现与理论设计有所差异：

1）在5月份2天的试生产中按照理论热工制度操作：烘床温度控制在150～300℃、废气温度为150℃左右、燃烧室温度控制在900～1000℃、煤气用量为6500 m3/h左右，链板排出的块矿温度高达350℃，不得不打水降温，粉化的也相当严重。

2）在7、8月份烘干块矿的过程中，对热工制度进行了调整，使烘床温度控制在50～70℃、废气温度为65℃左右、燃烧室温度控制在700～800℃、煤气用量为5000 m3/h左右，以保证足够的废气量用于烘干块矿，又不至于出现安全隐患，最后从链板排出的块矿温度为90～100℃。

由表3可以看出25～40 mm粒级爆裂的较多，粒度集中在10～25 mm之间，符合高炉的生产需要，每天的生产成本也控制在30元/t左右，并保证了高炉配加块矿比例保持在18%左右。

表3 粒度组成

3.3 存在的不足

存在的问题一方面是装炉场地狭小，块矿的运输主要靠倒运来实现，加块矿必须由斗车进行装载，不仅增加了倒运和装载费用，人工的劳动强度也比较大；另一方面是竖炉的传输线不是全封闭除尘，使烘干的块矿扬尘较生产球团矿时严重的多，尤其是链板、成品皮带和成品筛处除尘能力不足亟待解决。

4 结语

为了实现烘干块矿，对竖炉的部分设备包括装炉场地料斗、烘床、齿辊和电振排料器进行了改造。通过对热工制度的调整，实现了对块矿的烘干筛分的目标，为高炉提高生矿配比提供了有利条件。

[1]孙汉勇，李炳岳，张志强，等.邢钢利用球团竖炉烘干巴西块矿的实践[C]//2010年全国炼铁低碳技术研讨会论文集.石家庄：河北省冶金协会，2011.

[2]范广全.球团矿生产技术问答（下册）[M].北京：冶金工业出版社，2010.