首钢迁钢烧结提高白灰质量生产应用

刘 磊，朱 旺，辛 越，赵俊花，赵满祥

（首钢股份迁安钢铁公司，河北 唐山 064404）

0 引言

首钢迁钢现有两台360 m2烧结机，设计利用系数均为1.3 t/（m2·h），为3 座高炉（2 座2 650 m3和1 座4 000 m3）提供碱性料，由于烧结产能不足，炉料结构中烧结矿占比50%左右，烧结矿碱度长期稳定在2.3，提高烧结机利用系数一直是首钢迁钢的重点工作。

白灰是铁矿烧结中必不可少的添加剂，高活性生石灰粉能显著提高烧结矿产质量[1]。烧结生产用生石灰作为熔剂预热混合料，改善混合料成球性，提高料层透气性，加快垂直烧结速度，并使料层相应增高，提高成品率，固体燃料用量减少，提升烧结生产率，改善烧结矿质量[2]。

2 烧结生产和质量情况分析

采用单因素分析了白灰质量对烧结参数的影响。

提高烧结白灰质量工作在三烧开展，三烧工艺流程包括2 次配料和3 次混合，1 混采用爱立许立式混合机，2 混、3 混为常规卧式混合机，三烧工艺流程图如图1 所示。

图1 烧结工艺流程图

生产采用单因素分析了白灰质量对烧结参数的影响，除白灰质量改变外，其他条件保持不变，碱度2.3，w（FeO）控制区间为8%～10%。烧结生产用的金属料配比见表1。

表1 烧结生产用的金属料配比表

2.1 外购白灰质量变化

2020 年4 月1 日开始烧结外购白灰执行新标准，新标准白灰w（CaO）从78%提高到83%、活性度从180 mL 提高到300 mL。执行新的质量标准前后实际白灰质量如表2 所示。

表2 外购白灰新旧采购标准

从表3 可以看出：执行新的外购白灰质量标准后，质检检验w（CaO）升高5.11%，活性度提高61.3 mL，活度仪检测温度可以提高37.0 ℃，外购白灰的质量有了明显的提高。

表3 执行新的外购白灰质量标准前后外购白灰质量对比

2.2 对混合料的影响

执行新的外购白灰质量标准后，白灰质量明显提高，混合料料温和粒级明显改善，泥辊处料温升高了12 ℃，三混混合料-3 mm 粒级占比降低了6.9%，混合料粒径增加了0.31 mm。白灰打水消化后，呈粒度极细的消石灰Ca（OH）2胶体颗粒，由于这些广泛分散于混合料料内的Ca（OH）2具有较强的亲水性，故使矿石颗粒与消石灰颗粒靠近，并产生必要的毛细力，把矿石等物料联系起来形成小球[3]。

2.3 对烧结机参数的影响

在负压基本不变的情况下，烧结机料厚大幅度提升，由之前的700 mm 提高到780 mm，机速也有一定程度的提高，每台烧结机产量提高了50.0 t/h，日产量提高1 200 t 左右，利用系数提高0.138 t/（m2·h）。含有Ca（OH）2的小球，由于消石灰胶体颗粒具有较大的比表面，可以吸附和持有大量的水分而不失去物料的疏散性和透气性，即可增大混合料的湿容量，烧结过程中料层内少量的冷凝水将为这些胶体颗粒所吸附和持有，既不会引起料球破坏，也不会堵塞料球间的气孔，使料层保持良好透气性。烧结速度与烧结过程透气性成正比，另外白灰消化生成的Ca（OH）2胶体颗粒在混合料中分布均匀，改善了液相的生成条件，随着液相生成速度的增加，烧结速度也得到了提高。主要原因是由于液相生成速度越快，烧结物料从软化到熔融的区间变窄，从而有利于提高燃烧带的透气性，且液相快速生成，有利于加速燃料的燃烧[4]。

2.4 对烧结矿质量的影响

外购白灰质量改善后，烧结机料厚提高80 mm，烧结矿实物质量明显改善，-5 mm 粒级占比下降3.83%，-10 mm 粒级占比下降5.32%，平均粒径升高1.06 mm，转鼓强度提高0.47%。这是因为白灰CaO 含量高，活性度大，有利于生成铁酸钙黏结相，对提高烧结矿强度非常有利[5]。

2.5 固体燃料消耗

由于其在混合料中分布均匀，改善了液相的生成条件，又能够促进焦粉或无烟煤粉的燃烧[6-7]。使用高钙白灰后混合料w（C）从3.38%下调至3.26%左右进行控制，w（C）下降0.12%，计算配比约下调0.2%，单耗约下降2 kg/t。

2.6 点火消耗

配加高钙白灰后烧结料层明显提高，由之前的700 mm 提高到780 mm，点火消耗明显降低，焦炉煤气消耗情况见表4。

表4 焦炉煤气消耗情况见表

从表4 可以看出，使用高钙白灰后，焦炉煤气的消耗由3.5 m3/t 降低到3.2 m3/t.

3 效益分析

首钢迁钢提高外购白灰质量后，提高了混合料料温，改善了混合料粒级，提升了烧结矿质量和产量，同时固体燃料消耗有所降低，取得的经济效益分析如下：

1）白灰消耗：烧结外购白灰单耗75 kg/t，新老标准白灰价差161 元/t，增加成本12.08 元/t。

2）石灰石消耗：按照外购白灰有效钙质量分数提高5.11%、配比8%计算，灰石粉（有效钙质量分数47%左右）大致下调0.87%，单耗降低约9 kg/t，灰石粉单价135.2 元/t，平均成本降低1.22 元/t。

3）固体燃料消耗：燃料消耗降低2 kg/t，焦粉价格2 104 元/t，平均成本降低4.21 元/t。

4）点火消耗：焦炉煤气消耗降低0.2 m3/t，焦炉煤气价格0.53 元/m3，平均成本降低0.106 元/t。

5）产量提升：正常生产情况下，烧结矿产量提高1 200 t/d，按照外购烧结矿对比自产烧结矿提高138.17 元/t 计算，则日产生效益为16.58 万元，折合成本降低13.82 元/t。

综上所述，使用高质量白灰后，烧结吨矿成本降低7.27 元。

4 结语

在金属料比不变的情况下，烧结使用高钙白灰能够改善混合料粒级组成，降低烧结机料层透气性，烧结机机速明显增加，烧结矿产量和质量显著提高，在使用8%高质量白灰后吨矿成本降低7.27 元。