提高釩鈦球團(tuán)礦產(chǎn)量的生產(chǎn)實(shí)踐

王武鼎  肖前川

（成渝釩鈦科技有限公司燒結(jié)廠）

摘  要：通過(guò)成渝釩鈦科技有限公司燒結(jié)廠200萬(wàn)噸鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯釩鈦球團(tuán)球的生產(chǎn)實(shí)踐分析，從原料保供、優(yōu)化生球粒級(jí)、優(yōu)化熱工制度、抑制回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈等方面分析與總結(jié)，采取系列措施，在不影響球團(tuán)礦質(zhì)量的基礎(chǔ)上，將球團(tuán)礦產(chǎn)量從2017年的6000噸/天提升到2019年的6900噸/天，為高爐穩(wěn)定爐料結(jié)構(gòu)，減少外購(gòu)球團(tuán)礦的使用，降低鐵水成本做出了巨大貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：小球焙燒  熱工制度  回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈

1 前言

成渝釩鈦科技有限公司于2017年3號(hào)高爐復(fù)產(chǎn)生產(chǎn)后。實(shí)行了“2+3”的生產(chǎn)模式，達(dá)到了年產(chǎn)500萬(wàn)噸鐵水的生產(chǎn)能力。每天需要球團(tuán)礦約8500余噸，而我廠一臺(tái)200萬(wàn)噸鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力長(zhǎng)期穩(wěn)定在日產(chǎn)6000噸/天的水平，基本達(dá)到了設(shè)計(jì)能力。但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足高爐的生產(chǎn)需求，因此，必須通過(guò)外購(gòu)球團(tuán)礦來(lái)滿足高爐的生產(chǎn)，但外購(gòu)球團(tuán)礦的價(jià)格比我廠生產(chǎn)的球團(tuán)礦價(jià)格高約100元/t以上。故為減少外購(gòu)球團(tuán)礦的數(shù)量，降低鐵水的成本，落實(shí)公司“球團(tuán)礦是效益工程”的指導(dǎo)方針，進(jìn)一步發(fā)揮鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯的生產(chǎn)能力成為燒結(jié)廠的重要課題。2017年燒結(jié)廠成立了球團(tuán)礦產(chǎn)量攻關(guān)小組，在不降低球團(tuán)礦抗壓強(qiáng)度的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)球團(tuán)礦產(chǎn)量最大化，以滿足高爐的生產(chǎn)需求。

2 改進(jìn)措施

通過(guò)歷年球團(tuán)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)的分析與研究，采取“問(wèn)題清單式”的模式，對(duì)現(xiàn)有的球團(tuán)的生產(chǎn)現(xiàn)狀進(jìn)行了系統(tǒng)性排查，從原料保供、配料方案、造球、熱工制度、回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈等方面進(jìn)行問(wèn)題羅列，找出影響球團(tuán)礦產(chǎn)量提升主要有以下幾方面：一是原料不穩(wěn)定，導(dǎo)致造球波動(dòng)，影響鏈篦機(jī)機(jī)速與料層；二是生球質(zhì)量差，粒度偏大且不均勻，成品的堆比重下降；三是能源介質(zhì)不穩(wěn)定；四是熱工制度不合理，干燥預(yù)熱效果差；五是回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈導(dǎo)致處理結(jié)圈時(shí)停產(chǎn)或者減產(chǎn)。

2.1 精心組織，合理堆放，穩(wěn)定釩鈦精粉的配比

目前球團(tuán)使用原料，主要為攀西地區(qū)釩鈦精礦，但品種眾多，原料成分不均勻，影響生球控制及成品球化學(xué)成份波動(dòng)。目前球團(tuán)使用原料成份分析表見(jiàn)表-1。

表-1   球團(tuán)原料成分表（%）

根據(jù)回廠釩鈦精礦中SiO₂、S含量、-200目含量將釩鈦精礦劃分為高、中、低含硫精礦，進(jìn)行分區(qū)堆放；將球團(tuán)開(kāi)口倉(cāng)分為1#、2#、3#開(kāi)口倉(cāng)，堆放方案為：1#開(kāi)口倉(cāng)堆放中硫精礦（1#與5#釩鈦精粉），2#開(kāi)口倉(cāng)堆放高硫精礦（3#與4#釩鈦精礦），3#開(kāi)口倉(cāng)堆放低硫精礦（2#與6#釩鈦精礦）。

每月由方案組根據(jù)球團(tuán)生產(chǎn)需求，按日、按周向公司上報(bào)采購(gòu)計(jì)劃，協(xié)調(diào)其均衡回廠；若遇突發(fā)情況，某種精礦低于警戒庫(kù)存時(shí)，則由球團(tuán)車(chē)間提出需求量，由生產(chǎn)質(zhì)量部組織汽車(chē)進(jìn)行內(nèi)部轉(zhuǎn)運(yùn)所缺的釩鈦精粉，從而確保了開(kāi)口倉(cāng)庫(kù)存量基本穩(wěn)定在警戒庫(kù)存量以上，滿足了球團(tuán)配料要求，穩(wěn)定了其配比，達(dá)到了穩(wěn)定造球與球團(tuán)礦成分均勻的目的。

表-2   原料配比、球團(tuán)量及警戒庫(kù)存量

2.2 強(qiáng)化造球作業(yè)，提高生球質(zhì)量。

球團(tuán)的氧化是從表面至中心進(jìn)行的，在氧化開(kāi)始階段，表層FeO首先氧化，形成Fe₂O₃殼層，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，內(nèi)部逐步被氧化。釩鈦球團(tuán)含有TiO₂，如果FeO氧化不完全，在850℃時(shí)，將生成一種難以氧化的鐵鈦化合物，將阻止FeO的進(jìn)一步氧化。球團(tuán)直徑大，焙燒溫度要求高，不易燒透，形成內(nèi)核，強(qiáng)度低，FeO含量高。 隨著產(chǎn)量的提高，成品礦的抗壓強(qiáng)度、FeO含量波動(dòng)較大。合適的生球粒級(jí)能有效的提高成品質(zhì)量的穩(wěn)定性，且有利于高爐料柱的改善和氣流分布。為了提高生球的質(zhì)量，采取了如下措施：

1）適當(dāng)提高膨潤(rùn)土用量，膨潤(rùn)土配比從1.6%提升至1.7%左右，使生球更加緊密圓滑；保證生球落下強(qiáng)度4次/個(gè)以上，同時(shí)減少生球粉末。

2）調(diào)整打水點(diǎn)，嚴(yán)控生球水份：滴水點(diǎn)根據(jù)下料情況下移10~15cm，霧化水改為單點(diǎn)控制，利于造球打水控制，使得球核形成更快，長(zhǎng)大更均勻，保證生球水份受控，控制在7.5±0.5%。

3）采取“多開(kāi)盤(pán)少給料”，多開(kāi)一個(gè)造球盤(pán)，適當(dāng)減少單盤(pán)給料量，將造球盤(pán)從7個(gè)開(kāi)到8個(gè)，單盤(pán)給料量控制在50~60t/h左右。將成球時(shí)間控制在14min左右，使得生球粒級(jí)更加均勻，保證8~16mm粒級(jí)的生球形成率在70%以上。

4）根據(jù)造球盤(pán)內(nèi)成球情況，調(diào)整刮刀位置，將刮刀調(diào)動(dòng)5~10mm，使得盤(pán)內(nèi)球核、小球、成球呈區(qū)域狀分布，保證合適粒級(jí)的成球有效的甩出球盤(pán)，避免形成“包球”情況。

5）嚴(yán)格監(jiān)控生球篩、布料篩的篩分間隙，要求生球篩上部間隙8~9mm，下部間隙15~16mm，每班至少檢測(cè)2次，發(fā)現(xiàn)間隙因磨損變大或其它不合適現(xiàn)象時(shí)，立即聯(lián)系檢修調(diào)整或更換生球篩，使得合格粒級(jí)的生球能有效的進(jìn)入Q1皮帶，進(jìn)入鏈篦機(jī)，降低返料率。

采取上述措施后，生球的質(zhì)量明顯提高，生球的粒級(jí)得到了改善，由以前8~16mm合格率不足75%的基礎(chǔ)上提高到95%以上，徹底解決了“雞蛋球”等問(wèn)題，在球團(tuán)實(shí)現(xiàn)了“小球焙燒”技術(shù)，為穩(wěn)質(zhì)提產(chǎn)，增加球團(tuán)堆比重等創(chuàng)造了條件。

2.3 改造燃?xì)饨Y(jié)構(gòu)，保證能源介質(zhì)穩(wěn)定

球團(tuán)初始設(shè)計(jì)時(shí)回轉(zhuǎn)窯使用的是單一能源介質(zhì)（焦?fàn)t煤氣），若是焦化廠出現(xiàn)限產(chǎn)或者設(shè)備故障等問(wèn)題時(shí)，其焦?fàn)t煤氣量不能滿足球團(tuán)生產(chǎn)使用，迫使球團(tuán)減產(chǎn)或者停產(chǎn)，從而大大影響了球團(tuán)礦的產(chǎn)量。為了解決制約球團(tuán)礦產(chǎn)量提升的這一難題，經(jīng)過(guò)多方論證，燒結(jié)廠利用2018年中修對(duì)球團(tuán)回轉(zhuǎn)窯的燒嘴進(jìn)行了改造，由四通道燒嘴更換為五通道燒嘴，利用高爐煤氣代替了部分焦?fàn)t煤氣，從而緩解了焦?fàn)t煤氣能源介質(zhì)不足的問(wèn)題，穩(wěn)定了球團(tuán)的生產(chǎn)。同時(shí)，因高爐煤氣屬于長(zhǎng)焰且燃燒溫度偏低的特性，有利于提高鏈篦機(jī)煙罩的溫度（改造后煙罩溫度上漲了30℃以上），提高了干燥預(yù)熱的效果，為提高球團(tuán)礦產(chǎn)量提供了保障。

2.4優(yōu)化熱工制度，提高干預(yù)熱效果

隨著產(chǎn)量的提升，鏈篦機(jī)、回轉(zhuǎn)窯的設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)速度增加，減少了生球的氧化時(shí)間，為了確保生球的氧化率（鏈篦機(jī)段的氧化率≥50%，回轉(zhuǎn)窯段的氧化率≥20%），需對(duì)鏈篦機(jī)與回轉(zhuǎn)窯的熱工制度進(jìn)行調(diào)整。

2018年中修，將鏈篦機(jī)預(yù)熱2段與預(yù)熱1段的隔墻重新砌筑，使其通風(fēng)面積增加10%左右，使得鏈篦機(jī)預(yù)熱2段的高溫氣流更加流暢的進(jìn)入預(yù)熱1段，以提高鏈篦機(jī)的熱工溫度。使得熱工溫度提高30~50℃（預(yù)熱1段500~800℃提升至550~830℃；預(yù)熱2段930~1000℃提升至950~1050℃）。有效的保證了生球的干燥預(yù)熱效果，使鏈篦機(jī)段的氧化率由50%提升至55%左右。

通過(guò)調(diào)整煤氣用量，提高環(huán)冷機(jī)回?zé)犸L(fēng)溫度（一段回?zé)犸L(fēng)溫度提升至1050~1100℃），使得回轉(zhuǎn)窯窯尾窯頭950~1000℃提升至1030~1050℃，窯尾溫度由780℃提升至800~850℃，保證生球的焙燒效果，使回轉(zhuǎn)窯段的氧化率由20%提升至25~30%。

鏈篦機(jī)與回轉(zhuǎn)窯的熱工制度調(diào)整以后，雖然縮短了鏈篦機(jī)的預(yù)熱時(shí)間與回轉(zhuǎn)窯的高溫焙燒時(shí)間，但由于保證了整體的氧化率，使得球團(tuán)礦產(chǎn)量在提升后，球團(tuán)礦的質(zhì)量未下降。從而為提高球團(tuán)礦產(chǎn)量奠定了基礎(chǔ)。

2.5 研究結(jié)圈機(jī)理，抑制回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈

隨著產(chǎn)量的提升，進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯的物料增加，經(jīng)過(guò)高溫后液相物料增加，結(jié)合粉末在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)結(jié)塊增加，若不能有效的抑制結(jié)塊增漲速度，將會(huì)結(jié)成“死圈”，大量掉落時(shí)將會(huì)堵塞回轉(zhuǎn)窯下料口，將被迫停產(chǎn)或降產(chǎn)清理下料口，造成產(chǎn)量損失。

燒結(jié)廠根據(jù)多年的生產(chǎn)摸索及經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了以下措施來(lái)抑制回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈：

1)“燒好，無(wú)黑球，嚴(yán)控氣氛”：提高鏈篦機(jī)的干燥預(yù)熱效果，確保機(jī)頭干燥球的抗壓大于400N/個(gè)，并且無(wú)“黑球”進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯，避免回轉(zhuǎn)窯起粉，導(dǎo)致回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈結(jié)塊；

2）通過(guò)調(diào)整環(huán)冷機(jī)一鼓的風(fēng)量、風(fēng)溫控制回轉(zhuǎn)窯的氧化氣氛，使得窯內(nèi)無(wú)明顯粉末，能夠達(dá)到“一眼到底”的效果，從而減少了回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈。

3）火焰長(zhǎng)短搭配，避免高溫集中：為了避免火焰的高溫區(qū)長(zhǎng)期集中在一個(gè)區(qū)域位置，加劇回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈現(xiàn)象的發(fā)生，通過(guò)多次摸索與總結(jié)，得出了長(zhǎng)短焰的生產(chǎn)周期的規(guī)律，從而抑制了回轉(zhuǎn)窯的結(jié)圈。

4）定期“燒圈”，均勻掉落：在不影響成品礦質(zhì)量的前提下，每?jī)商旖M織一次30分鐘左右的升降溫，通過(guò)溫度的變化，使得窯皮得到抑制且均勻掉落，避免了結(jié)“死圈”現(xiàn)象。

上述措施實(shí)施后，燒結(jié)廠未出現(xiàn)回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈導(dǎo)致回轉(zhuǎn)窯停產(chǎn)或者減產(chǎn)事故的發(fā)生，確保了球團(tuán)礦的高產(chǎn)順行，為提高球團(tuán)礦產(chǎn)量解決了根本性的難題。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)精心操作，及問(wèn)題清單式的分析、解決限制產(chǎn)量的因素，使得球團(tuán)在確保了抗壓強(qiáng)度大于2000N合格率在90%以上的情況下，球團(tuán)礦產(chǎn)量由6000噸/天提升到了6900噸/天。達(dá)到了全國(guó)200萬(wàn)噸級(jí)鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)釩鈦球團(tuán)礦的一流水平，為高爐穩(wěn)定爐料結(jié)構(gòu)，減少外購(gòu)球團(tuán)礦的使用，降低鐵水成本做出了巨大貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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