济钢第一烧结厂实施熔剂结构优化取得显著效益

　　2003年初，济钢第一烧结厂针对市场原料大幅度涨价造成生产成本上升的突出矛盾，将实施优化熔剂结构作为降成本的重要手段。众所周知，在烧结矿的成本构成中，原料部分约占75％，熔剂部分约占16％。根据市场供应情况，通过研究及分析对比，在充分考虑价格因素及烧结性能的基础上，以及目前烧结矿使用的基本上都是进口矿粉的现实，受资源及市场采购等多个环节的限制，降成本的空间很小(中和料的原料结构如表1所示)。
　　只有优化熔剂结构是一条可以进一步探索的降成本之路。这是因为在烧结生产中，既可使用生白云石也可使用轻烧白云石，无论生白云石还是轻烧白云石都能达到提高烧结矿中MgO的目的(不同熔剂的化学成分如表2所示)。

表1  中和料的原料结构表

表2  不同熔剂的化学成分（％）

　　第―烧结厂生产技术部门对熔剂供方市场情况进行全面调查了解，并根据济钢总公司的内部价格体系(与外部市场价格基本持平)，对两种熔剂价格进行分析：生白云石的单价只有50元/t，而烧烧白云石的单价为150元/t。通过反复测算，结合目前生产工艺及流程情况得出以下结论：用生白云石取代轻烧白云石可大幅度降低生产成本。按照理论计算：1.7t生白云石所含的MgO相当于1t轻烧白云石的MgO含量。实施熔剂结构的优化后，可以从两种熔剂的差价中获得成本大幅度下降，立项必要性和可行性较大，因此确定实施该项目。
　　首先，对采购成本、质量保证、过程使用等方面进行监控，即保证熔剂质量又实现最低价采购。立项后，进一步分析生产现状和成本潜力，对该项目进行更深层次的技术理论分析，找出项目的薄弱环节，找准应对措施，保证项目扬长避短，取得实效。通过分析发现，虽然烧结生产中无论使用生白云石还是轻烧白云石，都能达到提高烧结矿中MgO的目的，但是因工艺过程的不同，在烧结过程中的作用机理及对生产的影响也各不相同。生白云石的主要成分是Ca?Mg(C03)₂，即白云石是由CaC03和MgC03复杂的化学结构组合而成的。经焙烧后生成CaO和MgO，并放出C0₂气体，这一分解过程是吸热反应，需消耗一定的能源。在烧结生产中，如果使用轻烧白云石，由于该熔剂已加热分解，可直接参与烧结过程的各种理化反应，以至生成液相及粘结成块。由此可见，烧结过程配人生白云石取代白云石，需要消耗额外的固体燃料用于白云石的分解。经理论计算推算出，分析每千克白云石，需消耗热量157MJ/kg。
　　烧结生产过程不但是一个复杂的物理化学反应过程，而且涉及因素多，工艺参数变化快，在生产过程中难以把握。使用生白云石取代轻烧白云石后最为明显的变化是增加了焙烧过程中的吸热反应。由此带来工艺过程的相关变化有以下几个方面：一是高温区因生白云石的分解吸热而削弱；二是为了维护原来的温度水平，或满足焙烧过程对总热量的要求，需增加燃料配比；三是因生白云石高温分解放出C02气体，引起料层气氛条件的变化，而且影响各种反应的正常进行；四是因分解需要时间，使正常的物化反应时间加以延迟，相对缩短了化学反应及固结成块的时间；五是因分解过程产生C0₂气体及体积的变化，使料层透气性也或多或少地发生变化。因此，生产实际中充分考虑配加生白云石对烧结生产过程产生的影响，采取了以下工艺技术措施增加热量输入。
　　一是适量增加焦粉的配比；二是提高点火温度及调整台车速度；三是提高料层厚度。主要目的是通过增加外部热收入弥补因生白云石分解所需的化学热。通过理论计算可知，每千克生白云石分解所需的热量为1.57GJ，吨矿的轻烧白云石单耗为30―35kg/t；所以需补充焦粉2.5―3.0kg才能满足分解生白云石的热量需要。
在实际操作中，则可根据各个环节的工艺参数及机尾断面情况酌情调节。降低台车速度，使烧结料有更长的高温保持时间，有利于生白云石的焙烧分解，而且随着台车速度的下降，点火时间也相应延长，增加了料面的热量收入，既可以补充表面因生白云石分解所需的热量，又有利于表层混合料的烧结；随着生白云石分解，料层的透气性相对改善，也为增加料层厚度创造了有利条件。 
　　在实施过程中，客观上是将料层厚度的提高循序渐进地推进，并与水、碳及其它相关工艺参数协调进行。料层厚度由最初的550mm增加到最高时的700mm(正常一直维持在650mm)，仍然获得正常的烟道负压；其它指标都得到明显改善。 
　　在该项目实施初期，也曾因料层厚度没能及时跟上而造成大烟道负压下降到10kPa左右。这样一来，造成垂直烧结速度明显过快，造成一系列不利于生产问题。为此，相应采取了控制风机风门、适当压料等具体措施，将各方面因素统筹考虑，最终料层厚度提高到550―700mm，大烟道负压仍控制在11―12kPa之间。在混料过程中加入水分的主要目的是为了造球制粒。但另一方面，加入水分的分布却因原料的不同而不同。当加入轻烧白云石时，部分水分将渗透到轻烧白云石中，而使用生白云石时则水分只能停留在表面，如果加入同等数量的水，则在使用生白云石时，表现水分偏高。也就是说，两种熔剂在表面水分相近的情况下，使用生白云石的实际水分明显下降。针对这一情况，工艺检查技术人员跟踪水分测定，得出以下结论：在满足混料过程中造球制粒的条件下，测定的实际含水量只有6.5%―6.8%，比使用轻烧白云石时的正常情况下降1个百分点，这对强化生产过程也起到积极作用。除了上述所说工艺参数的合理控制外，对于操作制度的要求主要是各个环节之间的相互协调及整体的平衡，涉及到配料室与烧结机的平衡，返矿配料的平衡及水碳的平衡等。
　　通过实施以上措施，熔剂结构优化项目取得显著成效。
　　一是生产指标得到优化。实施期间的大烟道负压下降0.24kPa，大烟道废气温度上升2.84℃，混合料水分下降0.96个百分点。实施期间的日产量比实施前(基准期)提高226t/d，含粉率及转鼓指数等指标都有不同程度的提高，虽然焦粉单耗明显上升，破碎系统因生白云石的数量及硬度的提高，引起用电量明显上升，但总单耗都有所下降(不同时期的生产指标如表3所示)。

表3  不同时期的生产指标

　　二是烧结矿合理粒度百分比上升。项目实施后，产品的各种粒度组成变化不大，基本维持在原有水平，，其中变化最大的是10―25mm粒级有所增加(增加1.68个百分点)，部分的筛分指数下降0.55个百分点，总的趋势是>25mm的部分有所下降，<25m111的部分有所上升。因粒度的均匀及平均粒径有所下降，有利于高炉冶炼。
　　三是工艺参数得到进一步优化。大烟道负压下降0.24kPa，大烟道废气温度上升2.84℃，混合料水分下降0.96个百分点。在实施期间，根据烧结理论，对相关参数进行了合理地优化与调整，其中包括降水降碳(相对而言)及提高料层厚度等各个方面。各种因素对透气性的影响尽管有利有弊，但是，使用生白云石粉取代轻烧白云石后，对这些参数的改善都有好的趋势(熔剂优化前后操作工艺参数如表4所示)。

表4  熔剂优化前后操作工艺参数

　　四是最终取得明显经济效益。按照目前价格，轻烧白云石单价为150元/t，白云石单价为50元/t，用1.7t生白云石取代1t轻烧白云石。根据今年的原料条件，吨矿轻烧白云石单耗为30kg，1―10月份烧结矿产量约为235万t，使用白云石引起焦粉单耗上升2kg，焦粉单价为0.25元/kg，则该项目上半年的净效益为340．75万元。(张瑞堂  廉梅  李平)