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        首鋼股份3號高爐高球團礦配比冶煉試驗

        放大字體  縮小字體 發布日期:2022-03-16  作者:張俊偉 王榮剛 羅德慶 林春山 宋小來  瀏覽次數:1064
         
        核心提示:摘 要:首鋼股份3號高爐進行了持續18天高球團礦配比冶煉試驗,最高球團礦比例達到 38 %, 并持續了6天。 針對球團礦比例由27%提高到38%后,高爐煤氣流分布 、 Z值 、 W值、軟水溫差、透氣性指數等操作參數的變化, 通過高爐基本操作制度的調整,實現了球團礦在爐內布料平臺的準確控制,改善煤氣流分布, 保證了高爐穩定順行。 球團礦比例提高后,燃料比略有所上升。 關鍵詞:大型高爐;球團礦;煤氣流分布;操作制度
         首鋼股份3號高爐高球團礦配比冶煉試驗

        張俊偉 王榮剛  羅德慶 林春山 宋小來

        (北京首鋼股份有限公司)

        摘 要:首鋼股份3號高爐進行了持續18天高球團礦配比冶煉試驗,最高球團礦比例達到 38 %, 并持續了6天。 針對球團礦比例由27%提高到38%后,高爐煤氣流分布 、 Z值 、 W值、軟水溫差、透氣性指數等操作參數的變化, 通過高爐基本操作制度的調整,實現了球團礦在爐內布料平臺的準確控制,改善煤氣流分布, 保證了高爐穩定順行。 球團礦比例提高后,燃料比略有所上升。

        關鍵詞:大型高爐;球團礦;煤氣流分布;操作制度

        首鋼股份3號高爐 (4000m3)主要采用66%高堿度燒結礦+27%普通酸性球團礦+7%塊礦的爐料結構。 燒結礦生產能耗高、氣體污染物排放多,且遷安境內鐵礦石資源多為貧礦,選礦所得精礦粉粒度較細,更適合生產球團礦,且大比例球團礦冶煉具有高品位、低渣比、低能耗、低排放的特點,節能、環保優勢明顯。根據公司生產經營計劃和資源平衡安排, 3號高爐于2019 年8月4日開展高球團礦配比冶煉試驗。 球團礦比例由27%提高到38%后,由于球團礦堆角小,易滾動,軟熔溫度低的缺點,影響了高爐煤氣流分布,造成爐況波動。 通過各種調整,實現了球團礦在爐內布料平臺的準確控制,改善煤氣流分布,保證了高爐穩定順行。

        1 高球團礦配比對高爐冶煉的影響

        與燒結礦相比,球團礦具有含鐵品位高、 粒度均勻、 冷態強度高、FeO 含量低等優點,但是球團礦的缺點也十分明顯:

         (1) 球團礦堆角小,易滾動1。隨著球團礦比例不斷增加,這種滾動更為明顯,從而使得料面形狀難以穩定,煤氣穩定性降低。

        (2) 球團礦受熱還原時容易發生膨脹,影響高爐下料的均勻性,進而影響高爐爐況的穩定。

        (3) 球團礦的軟熔溫度較低,在爐料下降過程中,過早的軟化造成軟熔區間變寬,軟熔帶變厚,且軟培帶根部整體上移,使得料柱的透氣性惡化,高爐壓差升高,影響煤氣流分布。

        (4) 球團礦比例提高后,含鐵爐料的粒度降低,與焦炭層的“界面效應”增加,影響高爐的順行狀況 。

        2 主要原料成分及性能

        普通酸性球團礦高溫冶金性能較差,難以滿足大高爐高球團礦配比冶煉試驗的要求。 經 與公司協調, 給3號高爐調配京唐堿性球團礦,采用燒結礦配加京唐堿性球團礦、 酸性球 團礦、 生礦的爐料結構。 試驗用主要原料成分及性能見表1。 與普通酸性球團礦相比,京唐堿性球團礦的還原膨脹率降低到平均17.4%,成品球1014mm粒級比例達到77%。球團礦質量的改善,為高爐高球團礦配比冶煉試驗提供了有力支撐。

        圖片1 

        3 高球團礦配比冶煉試驗

        3.1 試驗簡況

        3號高爐高球團礦配比冶煉試驗,計劃采用兩步走策略:

        (1)以提高球團礦比例為主,不過分追求技術經濟指標,給冶煉試驗創造寬松條件。

        (2) 球團礦比例達到45%后,通過優化高爐操作制度改善技術經濟指標。實際上,由于京唐堿性球團礦斷供,球團礦比例只提高至38%。試驗期間球團礦比例的變化如圖1 所示。

        圖片2 

        理論上,高品位球團礦比例提高后,爐料整體品位提高,渣比降低,高爐燃料比應該下降。但實際上,由于球團礦比例提高后,煤氣流分布不穩定,熱負荷頻繁波動,爐溫波動大,燃料比并沒有降低,而略有所上升,從 512—516kg/t 上升至517—525kg/t。 試驗期間,燃料比及入爐焦比的變化如圖2所示。

        圖片3 

        3.2 主要操作參數的變化

        3號高爐高球團礦配比冶煉試驗期間,重點觀察了煤氣流分布、Z值、 W值、軟水差、透氣性指數等操作參數的變化。

        (1)煤氣利用率。由圖3可知,球團礦比例提高后,煤氣利用率變化明顯,煤氣穩定性變差。其主要原因是:布料時球團礦頻繁滾動,料面不穩定,造成煤氣流不穩;球團礦受還原時容易發生膨脹,料柱透氣性惡化,爐況波動。

        圖片4 

        (2)Z值、 W值。試驗前期,隨著球團礦比例逐步提高,高爐中心溫度逐漸降低,中心加重,Z值震蕩走低。中后期調整,中心漸開,Z值升高。試驗中期適度發展邊沿氣流,高爐的W值逐漸走高。試驗后期穩定邊沿,W值趨于平穩。3號高爐Z值和W值變化如圖4所示。

        圖片5 

        (3)上部軟水溫差。由圖5可看出,試驗前期球團礦比例提高,高爐上部軟水溫差升高,表明邊沿氣流發展,爐身中下部渣皮脫落嚴重,爐墻溫度升高。試驗中后期邊沿氣流趨穩定,上部軟水溫差震蕩下降。

        圖片6 

        (4) 透氣性指數。由圖6可看出,隨著球團礦比例逐步提高,高爐透氣性指數趨小。試驗后期,球團礦比例≥35%,并持續6天后,高爐透氣性指數急劇減小,說明大比例配吃球團礦,對高爐透氣性的影響有一定的累積效應,這種累積效應在大高爐冶煉中尤為明顯。主要是球團礦比例提高后,含鐵爐料與焦炭層的“界面效應”累積增加,加之大高爐的冶煉“慣性”,料柱透氣性嚴重惡化。

        圖片7 

        3.3 高爐操作的調整

        (1)原燃料調整。球團礦比例提高后,爐渣(Al2O3)含量上升幅度較大,(MgO)含量呈下降趨勢。為改善爐渣流動性,將燒結礦(MgO)含量適當上調,爐渣中(MgO、(Al2O3)和爐渣堿度控制在合理范圍。試驗前后高爐爐渣中(MgO)、(Al2O3)、鎂鋁比及堿度的變化如圖7所示。由圖可知,爐渣鎂鋁比、堿度均基本穩定。

        圖片8 

        試驗期間,保持焦炭質量穩定,入爐一級焦比例≥75%,波動要小。燒結礦以自產燒結礦為主,保持燒結礦質量穩定,不配吃外購燒結礦,二燒比例英≥85%,不發生大的波動。加強現場取樣管理,確保原燃料質量不發生大的波動。加強原燃料篩分力度,減少粉末入爐 。

        (2) 操作制度調整。根據相關操作參數變化,爐內操作制度也做出了相應調整。

        一是調整料罐放料方式。球團礦易滾動,在布料時容易滾向中心漏斗和邊沿爐墻處,使中心和邊沿兩股氣流均有所減弱,不利于爐況順行。為此:①調整放料延時,適當延長球團礦在N1皮帶上的長度,使球團礦與燒結礦充分混勻;②調整料罐放料順序,盡量將球團礦放在礦料批中段,布料時球團礦落在礦石環帶的中,燒結礦分布在礦石環帶兩端,減少球團礦往邊沿和中心滾動2,減輕對軟熔帶和煤氣分布的影響。

        二是調整裝料制度(見表2)。試驗初期,球團礦比例<30%,對高爐煤氣流影響并不明顯??紤]到球團礦使軟熔帶上移,造成中心氣流受抑制,布料以拓寬焦炭平臺為主,讓 礦 料批中的球團礦布在礦石環帶中間,疏松中心氣流為主。球團礦比例提高至32%,由于球團礦易滾動的特性, 料面形狀開始不穩定,十字測溫中心溫度下降。 將焦炭布料擋位6的 2圈焦炭改為擋位6 、7 各1圈焦炭,中心擋位焦炭不變,穩定焦炭平臺。試驗后期, 球團礦比例≥ 35% 邊沿氣流趨發展,中心氣流不足,采用適當發展中心氣流、穩定邊沿氣流的裝料制度。布料調整為焦炭中心擋位7、8不動,其余礦焦擋位角度整體外移0.5°。

        圖片9 

        三是調整送風制度。送風制度決定了風口回旋區的大小、 形狀和煤氣流的一次分布, 對活躍爐缸起著重要作用。試驗后期,球團礦比例≥35%,中心氣流受壓制嚴重,邊沿氣流發展。為吹透中心,加大了實際風速,保證實際風速≥260 m/s,以提高鼓風動能,活躍中心爐缸。

        四是調整熱制度。球團礦比例≥35%后,高爐操作爐型變化明顯,軟溶帶根部整體上移, 爐腹到爐身下部渣皮脫落嚴重,熱負荷頻繁波動,試驗期間高爐爐溫和物理熱控制在中上3,力求穩定,減少波動 。

        (3) 認真做好爐前出鐵工作,加強外圍設備的點檢和維護。球團礦比例提高后,邊沿氣流發展, 爐墻頻繁的脫落,尤其是下部爐墻脫落,也直接或間接造成了鐵口卡鐵流現象變多,使得鐵口不見渣、見渣晚、見渣后斷流的次數有所增加。 因此, 必須把握好出鐵節奏,保證重疊,杜絕間隔出鐵,保證渣鐵出凈。 同時,要加強外圍設備的點檢和維護,杜絕因設備故障影響髙爐整體生產。

        4 小結

        本次試驗,首鋼股份3號高爐進行了持續18天的燒結礦配加堿性團礦、酸性球團礦、 生礦的冶煉探索,最高球團礦比例達到38%,并持續了6天。試驗驗證了球團礦質量是髙球團礦比例冶煉是否成功的關鍵,基本掌握了高爐高球團礦配比冶煉時操作制度的調整規律, 為后續高球團礦配比冶煉生產的連續穩定積累了寶貴經驗。

        (1)試驗證明,球團礦比例<30%,對高順行影響不大。球團礦比例≥35%,高爐操作爐型變化明顯,煤氣流分布不穩。 通過調整料罐放料方式,實現了球團礦在爐內布 料平臺上的準確控制,穩定了煤氣流分布,改善了煤氣利用率。

        (2)布料調整上, 球團礦比例<32%,以拓寬、穩定焦炭平臺為主,穩定煤氣流。球團礦比例≥35%, 以“發展中心,穩定邊沿” 為主,活躍爐缸,力保順行。

        (3)球團礦比例≥35%, 高爐中心氣流受到抑制,采用了加大實際風速,提高鼓風動能的操作對策,保證了中心煤氣通路。

        (4)球團礦比例提高后,熱負荷頻繁波動,爐溫起伏明顯,燃料比略有所上升。

        參考文獻

        [1] 周傳典.高爐煉鐵生產技術手冊[M].北京:冶金工業出版社,2015 :45.

        [2] 張文強,肖宏.唐鋼1號高爐髙比例球團礦冶煉工業試驗[J].煉鐵,2019,38(2):13-16

        [3] 高峰,張永忠.寶鋼3號 爐低燒結礦比例生產實踐[J].煉鐵,2017,36(2) : 43 -46.

         

         
         
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