白云石粉在烧结过程的应用

白云石粉在烧结过程的应用

彭元飞  由磊  刘晓军

（陕钢集团龙钢公司炼铁厂）

摘要：通过对烧结过程白云石粉理论配料计算的研究，作为一种降低烧结溶剂成本的方式，并结合实际生产过程变化，指出白云石石粉替换高镁粉的意义和效益。

关键词：白云石粉 理论计算 效益 指导

1 前言

随着钢铁企业利润空间进一步压缩，甚至采用一些倒退的工艺控制方式，来换取较宽裕成本的空间，成为目前部分钢铁企业的主流降本增效措施，比如龙钢公司炼铁厂在400㎡烧结机开展的白云石粉的实验，利用未焙烧的白云石粉代替高镁粉灰以降低烧结矿熔剂成本。烧结矿中的MgO含量主要作用体现在高炉冶炼过程的造渣制度，为提高高炉利用系数和优化其他经济指标提供良好基础；烧结过程中，高镁粉灰与高钙粉灰的作用比较，高镁粉灰的烧结性能较弱，所以只要控制好白云石粉配加量，稳定烧结矿中MgO含量，不会对高炉炉渣制度造成较大影响。经过前期的研究和分析，在烧结配料过程配加入白云石粉主要理论盲区在于燃料消耗的控制和烧结矿粒度、转鼓的控制。龙钢公司炼铁厂400㎡烧结机于2015年10月开始使用白云石粉代替部分高镁粉灰进行试验性生产，运行至今降本效果较明显，烧结矿质量无大幅波动，具体情况如下分析：

2 配加方案及实验结果

2.1 理论计算

2.1.1 熔剂方面的计算

表1  烧结使用熔剂基本成分

有效CaO含量为去除熔剂中SiO2含量与烧结矿R控制倍数关系后的数值，公式核定为：有效CaO=熔剂CaO含量－R控制×熔剂SiO2含量。龙钢公司周边石粉厂均生产高镁粉灰和高钙粉灰，汽车拉运白云石粉过程中存在交叉现象，导致白云石粉分析样波动较大，指导生产存在波动，此处仅作理论计算。

为确保烧结矿R和MgO含量稳定，首先要稳定配料中高镁粉灰与白云石粉转换期间熔剂中CaO和MgO含量，核定公式如下：

Ⅰ 利用白云石粉和高钙粉灰替换1t高镁粉灰公式为：

高钙粉灰=(F2×C4-C2×F4)/(F3×C4-C3×F4)            ①

白云石粉=(F2×C3-C2×F3)/(F4×C3-C4×F3)            ②

高镁粉灰=①+②                                      ③

Ⅱ 利用高镁粉灰和高钙粉灰替换1t白云石粉公式为：

高钙石粉= (F4×C2-C4×F2)/(F3×C2-C3×F2)           ①

高镁石粉= (F4×C3-C4×F3)/(F2×C3-C2×F3)           ②

白云石粉=①+②                                      ③

根据熔剂实际质量数据，带入公式后计算得：

1t高镁粉灰=1.53t白云石粉+0.11t高钙粉灰；

1t白云石粉=0.65t高镁粉灰-0.07t高钙粉灰。

2.1.2 燃料计算

表2  白云石粉分解热值及燃料燃烧热值表

设定白云石粉在烧结分解过程中热利用系数为100%，公式核定为：白云石粉分解时燃料用量=（C2×D2+C3×D3）÷D4。此处不考虑生灰或高镁调整后对烧结过程透气性的影响；燃料主要为焦末，其发热值基本稳定在5500cal/g；此处仅作理论计算。

代入数据计算得：

白云石粉消耗额外消耗燃料为65.8kg/t；周边生产高镁粉灰灰窑燃料指标为130kg/t，燃料利用效率为50%；估算烧结机在白云石粉矿化燃料利用效率为50%～100%。

2.1.3 成本计算

高镁粉灰价格为314元/t、高钙粉灰价格为297元/t、白云石粉价格为89元/t、燃料价格为477元/t，根据熔剂计算和燃料计算得出白云石粉替换高镁粉灰成本公式如下：

①白云石粉燃料利用效率为100%时：

替换1t高镁粉灰成本=1.53*89+0.11*297+0.0658*477=200.23元

效益=314-200.23=113.77元。

②白云石粉燃料利用效率为50%时：

替换1t高镁粉灰成本=1.53*89+0.11*297+0.13*477=230.85元

效益=314-230.85=83.15元。

2.2 试验性生产

在烧结矿R₂=1.55±0.1倍、烧结矿MgO含量1.55%基础上，以白云石粉代替50%原高镁灰配比，试验期为10天。

2.2.1 原料结构

白云石粉配加实验初期，受含铁原料供应影响，混匀矿结构出现较大调整，粗粉比例由之前的80%降低至50%，精矿粉比例大幅提升。

2.2.2 其他物料数据

试验过程中，高钙生灰、燃料质量均无较大变化；同时受连续雨天影响，块矿含水率升高2.59%，对块矿筛分环节造成较大影响，块矿铺底料含末率平均升高8.98%。

2.3 物料单耗及成本变化情况

备注：高钙灰及焦末价格均采用外购不含税到厂价（高钙灰：297.67元/吨、外购焦末：477.33元/吨）。

高镁熔剂方面：在保持烧结矿MgO含量相同的情况下，用白云石粉置换50%高镁灰后，高镁石粉与高镁灰综合单耗较试验前高镁灰单耗升高了6.52kg/t，但成本较之前降低了5.05元/吨。

高钙熔剂方面：由于高镁石粉CaO含量仅30.4%，虽然高镁熔剂单耗上升，但根据理论计算，高钙灰单耗仍需上升4.13kg/t，折算成本为1.23元/吨。实际生产中高钙灰单耗上升了6.99kg/t，超出理论计算2.86kg/t，经分析主要原因为：由于含铁原料供应紧张影响，10月28日后混匀矿结构出现大幅调整，混匀矿SiO₂含量较之前平均升高0.17%，为保证烧结矿R稳定，高钙灰配比上调。

焦末方面：由于白云石粉为生料，配加后需消耗部分热量，经理论计算，按置换50%高镁灰比例，焦末单耗需上升1.8kg/t，折算成本为0.86元/吨。且由于试验过程中受煤气质量差、混合料料温低（由于气温下降及蒸汽供应不稳定影响，平均料温较前降低4.15℃）、铺底料块矿含水率和含末率上升等因素影响，燃料单耗升高值应大于理论计算，但实际生产中焦末单耗反而较试验前降低了1.1kg/t，经分析主要原因为：10月28日混匀矿结构调整后，粗粉比例由之前75～80%降低至50%，精矿粉比例大幅上升，由于粗粉为赤、褐铁矿，经前期化验结晶水含量为5%，精矿粉为磁铁矿，其中所含FeO含量高于赤、褐铁矿，在烧结过程中氧化作用放热，且磁铁矿中不含结晶水，所以在精矿粉大幅度替换粗粉后焦末单耗反而较试验前降低了1.1kg/t。

其他方面：根据理论数据计算，高镁石粉置换50%高镁灰后，由于SiO₂摄入量的增加，烧结矿品位较之前降低了0.16%，但实际使用后由于混匀矿中精矿粉比例大幅提高，烧结矿品位较之前上升0.49%。

综合成本分析：高镁熔剂置换成本：10.13-15.18=-5.05元/吨；实际成本变化：53.71-57.21=-3.5元/吨；熔剂及燃料成本变化：1.23+0.86-5.05=-2.96元/吨。

3 存在问题

1.在白云石粉气力输送入配料仓过程中，多次出现堵管现象，经分析，主要由于白云石粉堆比重较大（1.68t/m3），气力输送的稳定性主要受石粉粒度和气源压力影响，当白云石粉粒度＜3mm占比＞93%时，此类情况得到缓解。

2.白云石粉在试验过程中，出现了人员调控滞后现象，造成烧结矿R稳定率下降，需对重点岗位人员最好培训工作，特别是白云石粉和高镁粉之间替换比例的设定问题。

4 结论

  通过白云石粉在烧结过程的配加试验使用，对降低溶剂成本起较大作用，利于目前钢铁企业低成本运行的生产模式；总体而言，在烧结过程中使用白云石粉是一种工艺倒退，但促进烧结矿区间成本的降低，若以稳定高炉冶炼镁铝比为前提，可逐步提升白云石粉在烧结过程中的配加比例，甚至停止高镁粉在烧结过程中的配加。

参考文献：

[1]李广斌等;不同镁质溶剂对烧结矿质量影响的实验研究[J].烧结球团，2012年6月.

[2]赵志安等;烧结配加白云石粉的试验研究[J].烧结球团，2003年11月.

[3]高丙演等;不同MgO溶剂添加剂的烧结实验及生产.河南冶金，2006年3月.

[4]曹继礼;高镁粉替代白云石粉烧结实验研究[J].南方冶金，2015年5月.