高炉煤气TGS680石灰窑生产碱性球团溶剂的实践与技术探讨.pdf
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1、46Aug.2023Vol.48 No.4REFRACTORIES&LIME高炉煤气 TGS680 石灰窑生产碱性球团溶剂的实践与技术探讨刘树钢1刘志浩1王刚2张德国2许贵宾3(1.唐山助纲炉料有限公司,唐山 063600;2.北京首钢国际工程技术有限公司,北京 100040;3.宣化正朴铁业有限公司,张家口 075100)摘要:为了提高社会效益和经济效益,对高炉炼铁炉料提出了更高的要求,因此高炉应用裹皮高镁碱性球团配加高碱度烧结矿成为高炉炉料结构的一次革命性进步。而碱性球团在生产过程中需配加优质石灰和轻烧白云石,为石灰行业提供了新的应用市场。本文根据高炉煤气 TGS680 石灰窑生产碱性球团
2、溶剂的实践,对碱性球团溶剂质量标准及其使用方式进行了探讨。关键词:TGS 石灰窑;高炉炉料;碱性球团;石灰;白云石中图分类号:TF046.6文献标识码:A文章编号:1673-7792(2023)04-0046-04Discussion on practice and technology of production of alkalinity pellet solvent from TGS680 lime kiln with blast furnace gasLiuShugang1LiuZhihao1WangGang2ZhangDeguo2XuGuibin3(1.TangshanZhugang
3、BurdenCo.,Ltd.,Tangshan063600,China;2.BeijingShougangInternationalEngineeringTechnologyCo.,Ltd.,Beijing100040,China;3.XuanhuaZhengpuIronCo.,Ltd.,Zhangjiakou075100,China)Abstract:Inordertoimprovethesocialandeconomicbenefits,higherrequirementsareputforwardforblastfurnaceironmakingburdens.Therefore,the
4、applicationofhighmagnesiumalkalinitypelletandhighalkalisinteringoreinblastfurnacehasbecomearevolutionaryprogressinblastfurnaceburdenstructure.Alkalinitypelletsneedhighqualitylimeandlight-burneddolomiteintheproductionprocess,whichprovidesanewapplicationmarketforlimeindustry.Basedonthepracticeofproduc
5、ingalkalinitypelletsolventinTGS680limekilnwithblastfurnacegas,thequalitystandardofalkalinitypelletsolventanditsusagearediscussed.Key words:TGSlimekiln;Blastfurnaceburdens;Alkalinitypellet;Lime;Dolomite1国内高质量石灰的新市场随着近些年政策的持续引导,特别是国家产业结构调整指导目录2019年本,鼓励类第八项第14条明确写明:“熔剂性球团矿生产工艺技术,高炉高比例球团冶炼工艺技术”是淘汰过剩产能压力
6、较大的钢铁工业中少有的鼓励类产能增长项目,我国的球团产能出现了前所未有的发展势头,而引领这次风潮的就是碱性球团生产工艺技术,其生产过程中需配加优质石灰和轻烧白云石,这也为石灰行业提供了一个新的应用市场。1.1我国高炉炉料结构目前我国高炉炼铁常用且较好的炉料结构为:65%85%高碱度烧结矿030%酸性球团020%天然块矿,这种炉料结构使我国在现有的原料资源条件下,在40年内由一个钢铁匮乏的国家发展成了一个钢铁大国,钢铁装备和生产技术水平也达到或接近世界先进水平,这是三代中国钢铁人努力的结果。然而随着对炉料要求的不断提高,该投稿日期:2022-12-20作者简介:刘树钢(1962-),男,工程师4
7、7耐火与石灰2023 年 8 月第 48 卷 第 4 期炉料结构却遇到了难以逾越的挑战。首先,作为主要炉料部分的高碱度烧结矿的生产技术已相当成熟,而能耗和总污染物产生量却仍然很高,大幅度改善的潜力较小。其次,虽然生产1t球团矿的能耗和总污染物产生量是生产1t烧结矿的三分之一左右,但我国的铁精矿与国外相比普遍品位较低,SiO2较高,且在数年内难以出现根本性的改善,这严重影响了我国酸性球团的冶金性能,无法继续大幅度提高酸性球团的使用比例,因此我国只有大力发展碱性球团,全部取代酸性球团,部分甚至全部取代高碱度烧结矿,才是发展高炉高比例球团冶炼工艺技术的有效路线,也是我国高炉炼铁实现大幅度节能减排的方
8、向。我国高炉炼铁更好的炉料结构将是:065%高碱度烧结矿30%100%碱性球团010%天然块矿,并且尽量加大碱性球团比例,减小高碱度烧结矿比例。这一目标预期将在近年逐步实现,届时我国高炉炼铁的节能减排将有望全面达到世界领先水平,同时生产成本也将大幅降低,这是社会效益和经济效益同步提升的技术路线。1.2碱性球团(包括镁质球团)或称溶剂性球团目前世界范围内特别是我国大规模生产的球团是酸性球团,即自然碱度的球团,它是用球团铁精粉配加少量膨润土等粘结剂,再造球、焙烧而成。碱性球团是相对于酸性球团而言的,生产配料中还需要增加石灰、石灰石、轻烧白云石、白云石等,生产难度较大,焙烧参数也需要进行相应的变化。
9、按照目前已达到的技术发展水平,较高碱度的高镁碱性球团冶金性能很好,较低碱度(0.20.6)的高镁碱性球团其冶金性能也多数优于酸性球团,并且各钢铁企业的装备和原料资源条件、市场条件差异较大,所以不建议规定一个固定的碱度范围作为碱性球团的标准。例如当烧结粉价格很低、高碱度烧结矿生产能力很大时,可以采用较低的高镁碱性球团碱度(0.20.35),增加一些高碱度烧结矿的比例(60%75%),也可以达到较好的经济效益和节能环保效益,反之亦然。总之,全国的球团配比增加到40%50%后,相当一部分烧结粉会再加工为球团粉,碱性球团所产生的炼铁成本降低额有相当一部分被球团粉与烧结粉的差价所平衡,从而形成新的市场平
10、衡。预计在不久的将来,180m2甚至是90m2烧结机与大型碱性球团带式焙烧机的配合在800万t以下的中小规模钢铁公司内将是很好的炉料结构。1.2.1国外碱性球团生产工艺技术国外用低硅高品位精粉生产碱性球团已经有50年以上的历史了,100%使用高品位碱性球团高炉生产指标一直在国际上遥遥领先。目前国内的碱性球团生产技术是在国外的碱性球团生产工艺技术基础上发展而来的,包括提高球团MgO含量,降低或取代膨润土配比等成果,需要使用高品位低硅精粉。而使用低品位高硅精粉时,只能生产碱度较低的碱性球团,且生产难度较大,生产稳定性较低。生产碱度较高的碱性球团时遇到了四大难题:一是生球干燥过程中的爆裂问题;二是焙
11、烧过程的结瘤结圈问题;三是预热球强度较低问题;四是某些范围内成品球团的还原膨胀率和还原粉化率较高的问题。为解决生球干燥爆裂问题,增加了石灰石粉的配加比例,减少Ca(OH)2配加石灰也消化为Ca(OH)2的配加比例,又增加了球团的焙烧耗热量和膨润土配加量,进一步降低了预热球强度。对于其他问题,已经采取了很多措施,但结果尚不尽人意。首钢曹妃甸选用较高品位精粉和国外碱性球团生产类似的技术,进行碱性球团的生产和大比例配加碱性球团(56%)的高炉生产也取得了很好的指标和经济效益,因此首钢确定了高炉继续增加高镁碱性球团配加比例的战略方针。武钢、包钢、河(唐)钢等也进行了类似的工作,充分验证了高镁碱性球团的
12、价值。然而采用国外的碱性球团生产技术,使用高硅低品位精粉生产碱性球团时却遇到了很大困难。众所周知,球团生产的综合污染物排放量比同规模烧结生产减少2/3以上,其节能比例也是2/3左右,因此政府要求钢铁企业球团的比例至少要增加到30%以上。而我国的精粉多数是高硅低品位精粉,因此生产的酸性球团冶金性能较差,大比例配加低品位酸性球团会增加高炉的焦比和生产成本,这也是我国的球团比例一直偏低的根本原因。各大院校和钢铁企业对此进行了大量的试验研究工作,其结论是:用高硅低品位精粉生产的高镁碱性球团冶金性能很好,但生产难度过大,无法稳定生产,因此这一国际难题一直没有得到很好的解决。1.2.2裹皮高镁碱性球团宣化
13、正朴铁业有限责任公司在小高炉成功使用100%裹皮高镁碱性球团(又称熔剂性复合球团48Aug.2023Vol.48 No.4REFRACTORIES&LIME矿),实现了高炉顺行、节能减排和降低生产成本的目的。2013年5月的平均参数为:球的R2(CaO/SiO2)0.9,MgO3.5%,入炉品位55.09%,生产1418号优质球墨铸铁,风温1003,无喷吹,二级焦焦比574kg/t。创造了特种添加剂、裹皮和一系列优化生产工艺,研究了生产难度与冶金性能平衡控制理论与实践并申请了专利。裹皮高镁碱性球团与高碱度烧结矿的配合,使得高炉生产系统节能减排、提高产量并降低了生产成本。部分利用该技术的陕西汉中
14、钢铁公司,在14 m2矩形竖炉上也实现了R20.40.5和R20.80.91两种高镁碱性球团的稳定生产,并配加了球团竖炉除尘灰、高炉环境除尘灰、02mm烧结和球团返矿、150目占70%的烧结和球团返矿、炼钢污泥、炼钢钢渣等二次含铁物料(占总配料量的27%以上),在500m3高炉上采用高镁碱性球,球团配比高达30%40%和50%57%进行生产,既降低了碱性球生产成本,减少了烧结矿采购量,也取得了很好的经济效益。1.2.3裹皮高镁碱性球团生产工艺裹皮高镁碱性球团对精粉和膨润土的要求与酸性球团一样,在正常酸性球团生产线上增加如下设备即可达到高配置水平的裹皮高镁碱性球团生产线。(1)配料室增加12个配
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