燒結(jié)用生石灰消化控制與生產(chǎn)參數(shù)關(guān)系的實(shí)踐探索
彭元飛  李斌  嚴(yán)紅俠
（陜鋼集團(tuán)龍鋼公司煉鐵廠，陜西韓城，715405）
摘  要：2019年3月至2019年10月，在265㎡燒結(jié)機(jī)通過生石灰消化時(shí)間與生產(chǎn)參數(shù)關(guān)系的研究，形成不同的原料結(jié)構(gòu)及變化及時(shí)調(diào)整關(guān)鍵工藝參數(shù)，明確了生石灰消化時(shí)間與生產(chǎn)參數(shù)數(shù)量性關(guān)系。
關(guān)鍵詞：生石灰消化；燒結(jié)礦；參數(shù)關(guān)系
 
Practical exploration on the relationship between slaking control and production parameters of quicklime for sintering
Peng Yuanfei，Li Bin，Yan Hongxia
Abstract: from March 2019 to October 2019, through the research on the relationship between the slaking time and the production parameters of the 265 ㎡ sintering machine, different raw material structures and changes were formed to adjust the key process parameters in time, and the quantitative relationship between the slaking time and the production parameters was clarified.
Key words: quicklime digestion, sinter, parameter relationship
 
1 課題探索背景
燒結(jié)工藝是指根據(jù)原料特性所選擇的加工程序和燒結(jié)工藝制度，它對(duì)燒結(jié)生產(chǎn)的產(chǎn)量和質(zhì)量有著直接而重要的影響。按照燒結(jié)過程的內(nèi)在規(guī)律由配料、混料、點(diǎn)火、抽風(fēng)燒結(jié)、抽風(fēng)冷卻、破碎篩分，除塵等環(huán)節(jié)組成。在燒結(jié)工藝的配料、加水、混料、皮帶傳送、造球、一混、二混等過程中，從生石灰粉與水接觸開始，或者與其他濕的原料接觸開始，就開始了消化反應(yīng)，直到形成料球前，此段時(shí)間內(nèi)就應(yīng)該完成生石灰粉的消化，否則不利，其主要原因?yàn)樯�石灰粉吸水后體積會(huì)膨脹兩倍左右，會(huì)對(duì)料球的成球性產(chǎn)生一定的影響。而且，燒結(jié)工藝中的加水量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于檢測過程中的加水量，由此導(dǎo)致的是石灰消化時(shí)放出的熱量能令石灰周圍的原料溫度有較大的提升，消化反應(yīng)放出的熱量在將水霧化后，再傳導(dǎo)到其他原料上。由于料溫的急劇升高，還可以促進(jìn)石灰的加速消化。為此，合理控制石灰的消化時(shí)間和消化溫度范圍，與燒結(jié)過程相匹配，從而達(dá)到控制燒結(jié)前期的工藝效果。
2 課題研究的意義
265㎡燒結(jié)機(jī)生灰下料量結(jié)構(gòu)為給料機(jī)+托帶稱結(jié)構(gòu)，下料不穩(wěn)，密封效果差，嚴(yán)重制約目前生產(chǎn)，2018年265燒結(jié)礦R穩(wěn)定率為87.22%，遠(yuǎn)低于內(nèi)控要求91%的目標(biāo)，分析主要原因?yàn)樯�灰下料不穩(wěn)定造成，同時(shí)存在人員調(diào)整不及時(shí)，對(duì)生石灰質(zhì)量及后續(xù)生產(chǎn)影響認(rèn)識(shí)不清造成。另外生石灰主要為外購產(chǎn)品，質(zhì)量無法有效控制，有必要針對(duì)生石灰質(zhì)量與消
化分析研究，以提升人員操作及燒結(jié)礦質(zhì)量。
3 課題研究的理論依據(jù)
生石灰作為燒結(jié)生產(chǎn)的主要熔劑，主要有起到以下作用：作為黏結(jié)劑，可用于提高混合料的成球性；改善混合料的原始透氣性，經(jīng)充分與水消化后提高混合料的原始溫度；調(diào)控?zé)�結(jié)礦堿度，鐵礦粉與生石灰的反應(yīng)生成液相鐵酸鈣，形成液相的流動(dòng)性直接關(guān)系到黏結(jié)相的質(zhì)量，從而決定燒結(jié)礦的產(chǎn)量和質(zhì)量。與石灰石粉等含 CaO 的熔劑相比，生石灰的高分散性和粘附性，有利于 CaO與 Fe2O3 固相反應(yīng)的進(jìn)行，有利于液相的形成與發(fā)展，保證燒結(jié)礦中有足夠的鐵酸鈣生成。故有利于獲得燒結(jié)礦成品率、轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度、利用系數(shù)等良好的燒結(jié)指標(biāo)，在燒結(jié)原料中要配入一定量的生石灰，生石灰在燒結(jié)中的作用無可替代。
4、課題研究的主要過程
2018年12月，煉鐵廠為進(jìn)一步優(yōu)化燒結(jié)機(jī)熔劑使用，經(jīng)前期論證，在265㎡燒結(jié)機(jī)開展“生石灰消化控制與生產(chǎn)參數(shù)關(guān)系的研究”的項(xiàng)目。2018年12月，成立了研究小組，并上報(bào)了該科研項(xiàng)目，上報(bào)公司后正式立項(xiàng)，該項(xiàng)目開展期間受到集團(tuán)和公司領(lǐng)導(dǎo)的高度重視，并給予大力支持，促進(jìn)本項(xiàng)目順利進(jìn)行。在8個(gè)月的生產(chǎn)過程中，充分研究了265㎡燒結(jié)機(jī)工藝控制難點(diǎn)，我們逐步、逐條予以解決，科研內(nèi)容得到驗(yàn)證，至2019年10月該項(xiàng)目實(shí)施良好，為提高燒結(jié)超厚料層控制探索了重要途徑。回顧以往，本課題主要經(jīng)歷了以下三個(gè)階段：
4.1技術(shù)方案的確立
2019年3月，項(xiàng)目組對(duì)265㎡燒結(jié)機(jī)工藝及設(shè)備條件進(jìn)行初步分析，首先確定了生產(chǎn)參數(shù)研究方向。
首先，物料條件多變，課題組無法周密預(yù)估生產(chǎn)實(shí)踐中遇到問題，為了試驗(yàn)的順利進(jìn)行，提高方案準(zhǔn)確性，課題組對(duì)不同原料及工藝條件下生產(chǎn)過程進(jìn)行跟蹤，并走訪技術(shù)人員和生產(chǎn)人員，探索試驗(yàn)過程和方法。
第二，研究文獻(xiàn)資料，借鑒理論經(jīng)驗(yàn)。課題組成員終點(diǎn)研究近幾年來國內(nèi)外燒結(jié)礦質(zhì)量控制研究動(dòng)態(tài)，明確自身不足和新的研究方向，期間明確了研究創(chuàng)新點(diǎn)以及研究范圍。
第三，對(duì)初步實(shí)施方案進(jìn)行討論。課題組根據(jù)前期走訪信息及文獻(xiàn)資料，對(duì)初步方案進(jìn)行討論，并進(jìn)行修訂。
4.2調(diào)整及改造方案的實(shí)施
2019年5月利用檢修，對(duì)生灰給料機(jī)進(jìn)行檢修，發(fā)現(xiàn)其給料機(jī)小倉磨損嚴(yán)重，對(duì)原有給料機(jī)給料小倉進(jìn)行修補(bǔ)與調(diào)整，生灰下料穩(wěn)定性提升幅度較大，促進(jìn)后期燒結(jié)礦R穩(wěn)定率提升。配料電子秤皮帶架班班清理徹底，保證計(jì)量相對(duì)準(zhǔn)確、減小誤差；固化檢修期間給料機(jī)檢查與修補(bǔ)，同時(shí)對(duì)其他稱體進(jìn)行校準(zhǔn)；始終堅(jiān)持三級(jí)管控和微調(diào)控制方式，確保燒結(jié)礦R穩(wěn)定提升。
4.3穩(wěn)定運(yùn)行階段
7月對(duì)生灰粒度進(jìn)行監(jiān)測，其＜3mm占比逐步由90%提升至93%，燒結(jié)礦表觀白點(diǎn)明顯減少和R穩(wěn)定率大幅提升，燒結(jié)料層由750mm逐步提升至830mm，垂直燒結(jié)速度由18mm/min提升至20mm/min，促進(jìn)燒結(jié)機(jī)流量由540t/h提升至560t/h。
5 課題研究成果
5.1項(xiàng)目目標(biāo)完成情況
5.1.1燒結(jié)礦R穩(wěn)定率提升5%，達(dá)到≥92%。
 

月份	2019.3	2019.4	2019.5	2019.6	2019.7	2019.8	2019.9	2019.10	2019.11
燒結(jié)礦R穩(wěn)定率 %	87.98	88.49	89.46	89.53	92.56	94.50	88.28	94.66	95.49
階段均值	88.24		89.50		92.50				95.49
階段	理論研究		調(diào)整期		穩(wěn)定運(yùn)行				后期

項(xiàng)目實(shí)施后燒結(jié)礦R穩(wěn)定率逐步提升至94%以上，均值達(dá)到92.50%，達(dá)到項(xiàng)目目標(biāo)。
5.1.2燒結(jié)機(jī)流量提升10t/h。

月份	2019.3	2019.4	2019.5	2019.6	2019.7	2019.8	2019.9	2019.10	2019.11
燒結(jié)機(jī)流量 t/h	553	555	561	542	550	555	565	567	564
階段均值	554		552		559				564
階段均值	理論研究		調(diào)整期		穩(wěn)定運(yùn)行				后期

項(xiàng)目實(shí)施后燒結(jié)流量逐步穩(wěn)定至555t/h以上，均值達(dá)到559t/h，較前期540t/h提升19t/h，達(dá)到項(xiàng)目目標(biāo)。
5.1.3形成企業(yè)生產(chǎn)操作規(guī)范3項(xiàng)。
①修訂公司內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)，納入重點(diǎn)質(zhì)量關(guān)注項(xiàng)CaO含量。
②修訂265㎡燒結(jié)機(jī)參數(shù)控制標(biāo)準(zhǔn)。
③制定燒結(jié)機(jī)質(zhì)量管控標(biāo)準(zhǔn)，加入生石灰消化測定要求。
5.2效益分析
根據(jù)理論“燒結(jié)礦R穩(wěn)定提升10%,高爐焦比下降1%、鐵水產(chǎn)量提升1.5%”，265㎡燒結(jié)礦R穩(wěn)定提升至92.50%、較項(xiàng)目開展前漲幅4.26%，對(duì)高爐指標(biāo)穩(wěn)定提供了基礎(chǔ)。265㎡燒結(jié)機(jī)燒結(jié)礦供應(yīng)1#2#高爐，效益計(jì)算以1#2#高爐相關(guān)數(shù)據(jù)核定，其中1-6月份1#2#高爐完成焦比378kg/t、焦炭單價(jià)為1759.84元/t，7-11月1#2#高爐產(chǎn)量完成96.96萬噸，按焦比理論下降核定效益為：4.26%/10%*1%*376*1759.84/1000*96.96=273.31萬元
5.3生石灰質(zhì)量與生產(chǎn)關(guān)系研究
5.3.1參數(shù)統(tǒng)計(jì)

月份	流量 t/h	熔劑單耗 kg/t	利用系數(shù) t/㎡h	出廠礦 萬噸	成礦率 %	R穩(wěn)定率 %	混合料＜3mm %	臺(tái)車料溫 ℃	生石灰CaO %	生石灰＜3mm %	消化時(shí)間 S	燒結(jié)礦＞16mm %	平均粒徑 mm
2019.3	553	156.64	1.41	17.36	66.85	87.98	28.89	52.9	84.10	89.61	77.37	57.71	21.40
2019.4	558	164.23	1.44	20.49	68.41	88.49	28.91	55.7	83.82	89.75	77.15	57.73	21.53
2019.5	561	145.70	1.44	18.36	68.54	89.46	28.46	58.2	84.69	89.96	77.35	58.08	21.43
2019.6	534	149.48	1.44	18.14	70.86	89.53	29.20	63.3	85.47	89.91	77.31	58.86	21.33
2019.7	550	153.85	1.47	19.24	70.77	92.56	29.38	64.1	86.39	89.78	77.47	60.62	21.72
2019.8	555	146.16	1.49	19.04	71.16	94.50	30.62	63.1	85.98	89.14	78.18	58.93	21.34
2019.9	565	145.71	1.50	19.55	70.67	88.28	32.05	62.8	85.36	88.98	77.94	57.43	21.32
2019.10	567	145.35	1.51	18.61	70.95	94.66	30.83	61.3	84.73	90.16	77.19	57.47	21.27
2019.11	564	150.44	1.51	17.90	70.93	95.49	32.13	60.3	84.83	90.50	77.74	57.55	21.68

5.3.2相關(guān)性分析







5.3.3綜合分析

項(xiàng)目	關(guān)系式	R²	相關(guān)性
與CaO含量關(guān)系	y=1.297x-15.55	0.301	0.549
與混合料溫度關(guān)系	y=2.481x-62.3	0.397	0.630
與燒結(jié)機(jī)流量關(guān)系	y=4.929x+174.1	0.029	0.170
與混合料粒度關(guān)系（＜3mm）	y=2.481x-162.3	0.397	0.630
與成礦率關(guān)系	y=2.020x-86.70	0.212	0.460
與燒結(jié)礦粒度關(guān)系 （＞16mm）	y=0.255x+38.44	0.007	0.084

分析：
①生石灰消化時(shí)間為現(xiàn)場監(jiān)測，均表現(xiàn)出與生產(chǎn)過程較大相關(guān)性。
②生石灰消化時(shí)間與CaO含量相關(guān)性達(dá)到0.549、與混合料溫度相關(guān)系數(shù)0.630、與混合料粒度（＜3mm）相關(guān)系數(shù)0.630、與成礦率0.460，均呈現(xiàn)較高相關(guān)性，對(duì)生產(chǎn)過程直接相關(guān)。
③生石灰消化時(shí)間與燒結(jié)機(jī)流量相關(guān)系數(shù)0.170、與燒結(jié)礦粒度相關(guān)系數(shù)0.084，呈現(xiàn)較弱相關(guān)性，說明其兩項(xiàng)與生產(chǎn)過程其他參數(shù)相關(guān)較大。
6 課題組成員成果
6.1通過研究，逐步細(xì)化了265㎡燒結(jié)礦質(zhì)量提升的工藝及設(shè)備管控思路，分廠內(nèi)部形成了集中針對(duì)燒結(jié)過程中配料過程、造球過程、參數(shù)控制等方面的攻關(guān)思路，比如采取了水分控制、漏風(fēng)治理、FeO優(yōu)化、返礦優(yōu)化、布料模式研究等重點(diǎn)攻關(guān)活動(dòng)，促進(jìn)燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量均大幅提升。
6.2隨著研究內(nèi)容的逐步深入，燒結(jié)過程趨于合理，通過對(duì)生石灰消化時(shí)間研究，發(fā)現(xiàn)其與混合料溫度、粒度、燒結(jié)機(jī)流量、燒結(jié)礦粒度組成之間的關(guān)系，提升了科研人員分析、研究、解決問題的能力，同時(shí)提升項(xiàng)目組成員與公司相關(guān)部門的協(xié)調(diào)溝通能力。
7 課題研究重要結(jié)論
7.1生石灰粉分散大、密度小、具有粘性，是鐵礦燒結(jié)中必不可少的添加劑，燒結(jié)中添加生石灰粉能強(qiáng)化造粒過程，改善造粒效果，提高料球的強(qiáng)度，增強(qiáng)抗過濕能力，提高燒結(jié)混合料的原始透氣性。在燒結(jié)中參與反應(yīng)生成液相鐵酸鈣等，直接影響燒結(jié)礦強(qiáng)度，礦物組成和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
7.2生石灰性能不是由其用量或總氧化鈣含量決定，而是由活性氧化鈣含量決定，活性氧化鈣含量由生石灰活性來體現(xiàn)。生石灰活性越高則活性氧化鈣含量越高，反應(yīng)性越好，越易參與燒結(jié)過程。高活性生石灰粉能顯著提高燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量。
7.3根據(jù)龍鋼燒結(jié)工藝的生產(chǎn)特點(diǎn)，制定以氧化鈣含量、活性度、燒損、粒度小于3 mm比例為衡量生石灰質(zhì)量優(yōu)劣的主要指標(biāo)。質(zhì)量改善后生石灰粉料切出穩(wěn)定、下料順暢，有效支撐265㎡燒結(jié)機(jī)的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)和燒結(jié)礦的質(zhì)量穩(wěn)定。
7.4生石灰消化時(shí)間作為現(xiàn)場表觀測定重點(diǎn)內(nèi)容，在各燒結(jié)機(jī)配料崗位予以實(shí)施，促進(jìn)燒結(jié)過程控制能力進(jìn)一步提升。