1. 前言
2018年11月宝钢二烧结技改投产后,宝钢烧结单元从两个烧结机恢复为三个烧结机生产,烧结产能有效提高;但宝钢原料单元的料场技改正在进行,与烧结配套的混匀料场和混匀矿的输入和输出产能,都没有同步配套投运。为了缓解原料工序混匀能力的不足,在烧结配料中用约20%单味粉替代混匀矿,即单味粉直接配入进烧结生产。
单味粉直接进烧结,属于烧结使用原料的短流程,可以快速使用和快速撤回,具有“短、平、快”的特点 [1],所以在烧结新品种工业试验中经常使用单味粉流程。单味粉直接进烧结,可以有效地弥补厂内混匀能力不足的问题,同时对后续原料场改造提供技术和生产支撑。
2. 烧结生产选择单味粉的原则和方式
2.1. 单味粉选择原则和方式
① 品质:单味粉的化学成份与混匀矿目标值接近,SiO2含量、Al2O3含量相近;
② 粒度:粒度组成适宜,粒度相对较粗,属于烧结粉矿,非精粉类;
③ 生产和加工性能:生产作业性能良好;质量稳定性较好;
④ 资源供应:单味粉的资源量可以满足使用比例,供应较稳定;
⑤ 成本:同等质量和资源的条件下,优先考虑高性价比粉矿品种。
一般从年度方案中比例大的品种中选择,如2019年选中澳洲A粉,将其作为单味粉使用比例为20%,其余品种在匀矿中相应提高比例,遵循年度配矿比例。在外部港口设计并混合后的品种。
2.2. 近年宝钢烧结使用单味粉的简述
近些年宝钢在烧结试用新品种的过程中,广泛采用“单味粉”模式进烧结配料做工业实验,单味粉模式调节烧结生产“短、平、快”,详见表1。为了满足2018年宝钢高炉阶段性的生产需要(譬如,高炉降料线喷补稳定顺行 [2] ),阶段性降烧结矿中铝,在烧结使用巴西B粉,以达到降低高炉渣中Al2O3含量的目的;2018年11月烧结产能提高,但是原料产能没有同步提升,所以宝钢使用20%澳洲A粉替代混匀矿,弥补混匀能力的不足。2019年曾经短暂地使用巴西M混粉,在烧结做单味粉配比18%,M混合粉是巴西的供应商在港口两个品种混合好的混矿产品。
3. 混合粉矿做单味粉
港口混矿,是近年来新兴的产物,是矿山将销售阵地前移至消费地的一种举措。力拓的PB粉就是在生产地(发货港口)就完成的混配动作,而近年来巴西Vale在马来西亚和中国16个沿海港口做了两个品种的混矿中心,混矿的产品为BRBF,主要供应日本和韩国的钢铁厂;2019年10月澳洲的Riotinto也开始在中国的日照港口混矿,其产品为RTBF。2019年12月英美资源的曹妃甸港口混矿产品AAAF。
Table 1. Brief introduction of single flavor powder used in BAOSTEEL in recent years
表1. 近年宝钢使用单味粉的简介
3.1. 实验室条件和原料
宝钢也在混合配合的单味粉配入烧结生产方面做了一些探索实验。
本烧结实验在Φ300 × 600的烧结锅进行,烧结锅烧结工艺参数如下:点火时间120 sec,点火负压8.83 kPa,烧结负压14.71 kPa,冷却负压7.84 kPa。料层厚度600 mm,铺底料2.0 kg。实验原料取自宝钢生产原料。针对两种单味粉方案开展烧结试验,两种单味粉的配料情况见表2和表3。
Table 2. 1# single flavor powder proportioning scheme
表2. 1#单味粉配料方案
Table 3. 2# ingredient scheme of single flavor powder
表3. 2#单味粉配料方案
烧结实验各方案的烧结配料见表4。
代号分别为D、DA1、DA2、DB1、DB2,方案D为基准方案,采用生产现场的匀矿;方案DA1和DA2是用1#单味粉替代匀矿,替代比例分别为10%和20%;方案DB1和DB2是用2#单味粉替代匀矿,替代比例也分别为10%和20%。本次实验主要考察两种单味粉替代匀矿后,烧结技术经济指标的变化。
3.2. 试验结果
烧结试验结果见表5。
Table 4. Proportioning of sintering cup
表4. 烧结配料/%
两种单味粉开展烧结性能实验 [3],两种单味粉代号分别为1#和2#单味粉,其中1#单味粉中巴西A粉与巴西H粉的配比为75:25;2#单味粉中巴西B粉与澳洲M粉的配比为35:65。实验采用两种单味粉分别替代匀矿,替代比例均为10%和20%。
相对于基准方案,1#单味粉替代混匀矿使用的比例越高,烧结的生产率明显提高;使用2#单味粉替代混匀矿的比例越高,烧结的生产率比较平缓的逐步下降。1#单味粉替代混匀矿使用的比例越高,烧结的成品率略有提高;使用2#单味粉替代混匀矿的比例越高,烧结的成品率比较明显的逐步下降。1#单味粉和2#单味粉替代混匀矿使用的比例越高,烧结矿的强度逐步略有提高。1#单味粉替代混匀矿使用的比例越高,烧结的燃料单耗率略有降低;使用2#单味粉替代混匀矿的比例越高,烧结的燃料单耗比较明显的逐步上升。1#单味粉替代混匀矿使用的比例越高,烧结的烧结速度明显提高;使用2#单味粉替代混匀矿的比例越高,烧结的烧结速度逐步下降。
4. 两种澳洲单一粉矿在烧结做单味粉使用的生产实践
两种单一粉矿都产自西澳大利亚,其主要成分见表6。从化学成分来看,澳洲A粉的铁品位略高于澳洲B粉,澳洲A粉的SiO2略低于澳洲B粉,澳洲A粉的Al2O3略低于澳洲B粉,烧损和平均粒度相近。
烧结进行了两种澳洲粉矿的生产实践,分别在宝钢的二烧结、三烧结和四烧结进行了澳洲A粉和澳洲B粉烧结单味粉的生产实践。澳洲A粉和澳洲B粉在烧结的使用比例均为20%,在三个烧结分别使用15天。单味粉实验期间混匀矿配矿结构相似,固体燃料为焦粉。含碳小球和混匀矿中的高炉灰单耗综合维持在25 kg/t左右,对固体燃耗影响不大。使用两个单味粉的主要技术指标与过程参数变化见表7。整理数据时剔除了定修和长时间故障停机等因素导致的异常数据;数据统计期间,烧结使用的生石灰品质较为稳定。
Table 6. Composition of two kinds of single powder ores in Australia
表6. 澳洲两种单一粉矿的成分
Table 7. Sintering practice of two kinds of Australian single flavor powder
表7. 两种澳洲单一单味粉的烧结生产实践
从表7可以看出,澳洲B粉替代澳洲A粉,烧结的成品率、生产率、烧结速度略有下降,但烧结矿强度略有上升,同时燃料单耗上升;另澳洲B粉的铁品位略低,同时SiO2和Al2O3含量较高,会导致烧结矿成品铁品位下降,SiO2和Al2O3上升,高炉的渣量增加。
5. 小结
在宝钢匀矿能力不能满足烧结生产的情况下,宝钢烧结开展了不同粉矿做烧结单味粉的探索实验和实践。
1) 混合粉矿做烧结杯实验表明,1#单味粉替代匀矿,烧结速度加快,生产率提高,成品率、燃料单耗及烧结矿强度等指标基本保持稳定。2#单味粉替代10%匀矿,烧结速度和烧结矿强度变化不大,但成品率下降,燃料单耗上升,生产率略有下降 [4] ;2#单味粉替代比例增加至20%时,成品率依然较低,燃料单耗上升,但烧结速度开始下降,导致生产率下降,只有烧结矿强度指标略有改善。
2) 混合粉矿做单味粉的烧结杯实验结果表明,采用1#单味粉替代匀矿,有助于提高烧结生产率,对其它主要的烧结生产指标也无不利影响。采用2#单味粉替代匀矿时,烧结矿强度基本保持,其它主要指标均有不同程度的不利影响。总之,1#单味粉的烧结性能优于2#单味粉,同等条件下可优先采用1#单味粉;如受条件限制需采用2#单味粉时,其配比不宜过高,以减小对烧结生产的不利影响。
3) 单一粉矿的烧结实践表明,当烧结配比20%时,澳洲B粉可以近似替代澳洲A粉做烧结单味粉维持生产;澳洲B粉相对澳洲A粉,烧结的成品率、生产率、烧结速度都略有下降,燃料单耗上升,但烧结矿强度略有上升;同等价格和资源量情况下,优先使用澳洲A粉做烧结单味粉,如受条件限制需采用澳洲B粉做单味粉时,宜适当降低比例,以减小对烧结生产和高炉生产的不利影响。