昆钢新区2#高炉小粒度烧结矿回收利用实践

2023-12-26王猛

昆钢科技 2023年3期

王猛

（武昆股份炼铁厂高炉作业区）

前言

高炉对烧结矿的粒度有一定的要求，通常情况下，必须超过5 mm，然而，因为高炉原料成本过高，再加上烧结矿资源不充足，所以存在很多冲突，为了改善这种局面，2#高炉充分发挥其工艺和设备优势，结合其他先进技术对部分小粒度烧结矿进行回收，让其再利用，从而实现矿料成本的降低。在新区2#高炉中，被回收利用的是高炉料仓槽下穿过振动筛直径超过3 mm 的小粒度烧结矿，若这部分不被回收，就会和直径小于3 mm 的部分一起被再次返矿，这样不但增加了原料消耗，还增加了成本。相关试验结果证明，小粒度烧结矿不仅具有高稳定性及大堆积空隙度的优势，还具有粒度均匀和强度高的优点。所以，只要选对使用小粒度烧结矿方法，就能实现其回收再利用。

1 小粒度烧结矿的回收

1.1 小粒矿回收

新区2#高炉在设计建造之初就考虑到小粒矿的回收利用，不需要进行额外的改造。工艺流程为：通过槽下的返矿皮带将筛下矿回收至返矿仓，在其下部安装振动筛，筛分出≥3 mm 的小粒矿，通过皮带输送至高炉14#矿仓，最后送入高炉中；至于＜3 mm 的部分，将直接送入烧结车间进行二次烧结。具体流程如图1 所示。

2 小粒度烧结矿的入炉使用情况

2.1 小粒度烧结矿的装入方式

关于小粒度烧结矿的装入，共有四种方式可供选择：

（1）混装，与烧结矿一起入炉，但会让高炉的透气性大大降低，不建议采取。

（2）单独装入，布在边缘，国外应用较广。对边缘的煤气流具有抑制的作用，而对炉墙具有保护的作用。然而，由于2#高炉刚投产，炉体内衬稳定，且结合昆钢的原燃料条件，2#高炉边缘气流较弱，中心气流发展，所以此种方式对炉体有副作用，也不建议采取。

（3）单独装入，布在中间。在高炉中，中间是煤气被充分利用的地方，而单独将小粒度烧结矿装进炉内后，因为其粒度均匀，不会对高炉的透气性产生影响，所以比较可取。

（4）混装入炉，与焦丁（10-25 mm）一起入炉布料。由于此种方式可以实现炉内整体透气性的良好，所以此方式最可取。

综上，发现（3）（4）两种方式均可采取，但当前高炉小粒度烧结矿的用量较少（相隔5-10批使用一次），而焦丁的用量很大（每批都用），所以当前2#高炉采取的是3 号方案。

2.2 小粒度烧结矿的装入顺序

因为目前小粒度烧结矿的用量小，矿批较轻，气流阻力会抑制它的下降，所以小粒度矿落到焦层时，几乎对焦层没有影响，然而，和焦炭粒度相比，小粒度烧结矿小很多，若焦层上面分布一层小粒度烧结矿，很可能会降低焦层的透气性，所以选择小粒度烧结矿分布的层面时，尽量以粒度相近的为主，这样才能避免被小粒度矿覆盖后其透气性降低。

通过查询资料和参考其他钢铁厂的经验，2#高炉装入小粒矿时，通过集中入炉，以小矿批为主，在矿石后单罐装入的方式，即C ↓O 大↓O 小↓，料线1.4 m。

此方式能对正常矿批中的小粒度矿的占比及界面效应实现有效降低，可以提高正常矿批的透气性，从而实现高炉料柱透气性、小粒矿料层透气性的提高，且在抑制边缘气流变化的同时还能保证中心气流的稳定变化。

2.3 装入料批的重量及频率

在高炉内需要形成边沿和中心两道气流，即小粒度烧结矿不能越过矿平台边界，以防止大量小粒径矿石进人中心区域，恶化中心料柱透气性，造成中心气流受阻。经过查找各种资料及数据得知，14 t 是小粒度矿批的最大极限，一旦超过极限，小粒度矿就会越过中心区域边缘，故将小粒度烧结矿每批的量保证在14 t 以内。2#高炉根据槽下小粒矿回收能力，确定料批重量为9-10 t，随槽下小粒矿仓槽位做临时调整。

2#高炉在正常炉况下，8-11 批，如果装入间隔低，将出现不压料线产生空尺，上料速度将会受到很大的影响。因此2#高炉小粒矿装入频率为每隔9 批集中装入1 次，并在装入小粒矿的料批时，相应减少正常烧结矿的重量，保证高炉入炉每一批矿石重量一致，矿焦负荷平衡。

2.4 小粒度烧结矿的装入矩阵

基于2#高炉对原料的要求、装炉操作的要求及装料的测量数据（见表1、图2）选择单独、中间布料的方式作为小粒度烧结矿的入炉方式，考虑到可能带来的料柱透气性恶化和炉壁结厚结瘤，将所有的小粒度烧结矿布在中间环带边缘处，这样既能对边缘气流起到抑制的作用，又能对中心气流起到稳定保护的作用。通过计算得知，2#高炉正常料批及小粒矿的矩阵分别为、。

表1 矿石料流中心料流中心轨迹与该料线水平交点到炉墙的距离（mm）

图2 矿石的料流中心轨迹曲线

2.5 回收利用小粒度烧结矿的原则

（1）之所以回收小粒度烧结矿且再利用，旨在降低烧结矿的耗损率、减少返矿量、节约成本，因此，在炉况没有出现异常的状态下，小粒度烧结矿的应用应该持续。

（2）当炉况出现异常时，比如悬料、滑料、管道、低料线等，停止使用小粒度烧结矿。另外，在计划休风前在退负荷的同时也要停用，等到休风完成，炉况运行恢复正常，小粒矿恢复使用，用量遵循从少到多的原则。

（3）使用小粒矿时，要将用料周期安排合理，节约槽下称量斗放料时间；在有小粒矿装入的料批时，相应减少正常烧结矿的重量，保证高炉入炉每一批矿石重量一致，矿焦负荷平衡。

（4）变料通过烧结矿被小粒矿（含在矿批内）代替完成。

（5）为保证小粒度烧结矿被高炉最大量回收利用，将槽位调到7 m 以上，可根据回收情况做500-1 000 kg 的临时调整。

3 小粒度烧结矿入炉使用效果

在使用了一段时间小粒度烧结矿后，2#高炉炉内气流稳定，高炉各技术参量也并未出现明显波动。从表2 可以看出，随小粒度烧结矿入炉，顶温下降，煤气利用率上升，冷却水水温差趋于稳定，说明随小粒度矿的加入有利于稳定边缘气流，改善煤气利用率。

表2 高炉主要技术参数

图3 中左图为8 月3 日炉内温度场示意图，右图为8 月17 日内温度场示意图，通过对比，第7、8、9 段冷却壁温度基本上都有下降的趋势；而对软融带以下的部位小粒度烧结矿影响不大。结合表2、图3 发现，使用小粒度烧结矿矿时，操作炉型稳定性高、水温差及热负荷均降低。

图3 炉内温度场示意图

综合分析2#高炉使用小粒度烧结矿后的炉况变化，结合各项生产数据指标，足以证明在高炉中加入小粒度烧结矿，不仅可以达到保护炉衬的效果，还对高炉使用寿命的延长非常有效。

2#高炉自8 月5 日启用小粒度烧结矿后，多次摸索其使用方法，最终确定了合理的布料矩阵、入炉频率和入炉重量，在合理的操作制度下，高炉炉况未受影响，取得了良好的预期效果，高炉的各项指标都在向良性循环的方向发展，烧结返矿量由之前的每班700-1 000 t 下降至每班400-600 t，取得了很好的经济效益。