杂副料对混匀矿质量的影响.pdf

-79-CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Feb.2024中国科技信息 2024 年第 4 期两星推荐为推进绿色低碳践行高质量发展，固废不出厂成为各大钢厂实行的要点和难点。炼铁原料场混匀矿是处理固废的主要手段，在固废不出厂要求下，杂副料等固废配入混匀矿将逐年增加，由于不同杂副料成分差异较大，同品种的杂副料成分波动也很大，堆入大量的杂副料对稳定混匀矿质量是一个挑战。本文通过对生产过程的研究，分析各个品种杂副料的性状，将杂副料进行归类拌料，降低堵料或扬尘。在操业上，针对杂副料制定了降低堆积层厚提高堆积层数等措施，规范杂副料堆积要求，均衡稳定配入杂副料。通过研究攻关，混匀矿中杂副料每月配入量逐步提升，混匀矿质量得到有效控制，取得较好成果。杂副料对混匀矿质量影响的研究混匀矿配入杂副料情况2018 年后，湛江钢铁混匀矿堆积杂副料品种有 14 个品种（参与匀矿堆积包含粉矿共有 24 个品种），杂副料品种占参与匀矿堆积品种的三分之二，配比约 9.1%，2018 年与2017 年对比数据见表 1，2018 年参与混匀矿堆积的杂副料情况见表 2。表 1 湛江钢铁 2018 年与 2017 年混匀矿中杂副料配比情况对比年份配比杂副料种类数2017 年8112018 年9.114为实现固废不出厂的目标，混匀矿承担了大量消化厂区发生的二次资源的任务，随着时间的推移，场内发生的二次资源配入匀矿的品种和配入量逐步增加，混匀矿的质量也随着劣化。杂副料对混匀矿质量的影响因素杂副料水分对匀矿的影响杂副料水分差异较大，见图 1，无价污泥等一系列污泥品种的水分较高，达到 15%以上，容易造成输出堵料，但链篦机散料和渣铁粉水分则偏低，水分低于 5%，极易扬尘。通过湛江钢铁原料场生产经验，渣铁粉、链篦机散料在低水分情况下取料会造成较大的扬尘，但渣铁粉在洒水抑尘后不会发生堵料，链篦机散料洒水后会很容易造成堵料。球团筛下粉虽不属于杂副料，但受水分低的影响，取料扬尘很行业曲线开放度创新度生态度互交度持续度可替代度影响力可实现度行业关联度真实度杂副料对混匀矿质量的影响章云飞章云飞宝钢湛江钢铁有限公司 炼铁厂章云飞，本科，工程师，从事原料工艺技术。中国科技信息 2024 年第 4 期CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Feb.2024-80-两星推荐大。水分较高的品种，OG 泥粗粒、无价污泥等在取料过程中极容易造成堵溜槽，在 BH 槽下 CFW 切出过程会出现间断现象，即影响混匀矿堆积的产量，也影响混匀矿质量。并且黏湿的杂副料容易黏附在匀矿大堆的堆尖上部，不容易均匀洒落在匀矿堆面两侧，见图 2。输出杂副料受堵料或扬尘影响，取料流量受限，匀矿堆积量受到很大影响，中控岗位工为保证匀矿产量，经常牺牲杂副料的堆积量。根据水分的区分，可将杂副料分为干料与湿料，见表3。表 3 各干、湿料性状分类干料湿料高炉一次灰、球团筛下粉、链篦机散料、渣铁粉杂矿、OG 泥粗粒、热轧污泥、氧化铁泥、酚氢污泥杂副料全铁与二氧化硅波动对匀矿的影响杂副料呈现的特性为单品种的二氧化硅与全铁的成分波动较大，在堆积过程中，同品种不同堆积段的成分差异较大，会对匀矿整体的成分波动造成较大影响。发生量较大的杂副料分别为：渣铁粉、链篦机散料、氧化铁皮、杂矿、预混匀料、无价污泥、高炉一次灰、OG泥粗粒。其中渣铁粉受检测仪器影响，无法频繁做成分检测，难以观察长期成分波动情况，其他品种的全铁与二氧化硅的成分波动数据见图 3。根据图中数据，可将杂副料分类为成分波动均匀的杂副料与成分波动较大的杂副料，分类见表 4。各种杂副料品种表 2 湛江钢铁 2018 年混匀矿中杂副料品种情况品种ZFG-S渣铁粉ZHW-S活性污泥ZLB-S链篦机散料ZQW-S连铸污泥ZSC-S氧化铁皮ZSP-S氧化铁泥ZSW-S热轧污泥ZXY-S杂矿ZWJ-S无价污泥ZYH-S预混匀料ZT1-S高炉二次灰PZD-N-F金属化球团筛下粉ZBG-S高炉一次灰ZFE-S转炉粗粒图 2 黏湿料大堆附着情况图 1 杂副料水分间成分的均值对比见表 5。表 4 杂副料成分波动区分成分均匀的杂副料成分波动较大的杂副料链篦机散料预混匀料、杂矿、高炉一次灰、氧化铁皮、无价污泥、OG 泥粗粒表 5 正常原料和杂副料的主要成分对比品种TFe（%）SiO2（%）预混匀料37.93.6高炉一次灰52.074.3氧化铁皮73.90.65渣铁粉34.988.36无价污泥15.53.4OG 泥粗粒80.40.6杂矿57.93.9链篦机散料65.02.7杂副料锌含量对匀矿的影响高炉在生产运行过程中，若原料带入锌含量偏高，将导致高炉炉墙结瘤，对高炉炉况造成较大影响，所以在高炉入炉的原料中，必须严格控制带入的锌含量。一般进厂粉矿和块矿带入的锌含量较低，部分杂副料带入的锌含量偏高，高锌杂副料的品种分别有：高炉一次灰、预混匀料、OG泥粗粒、金属化球团筛下粉、高炉二次灰。这些品种锌含量与进厂原料锌含量对比如图 4。以上杂副料中，金属化球团筛下粉参与匀矿堆积较少，绝大部分时间转底炉内部回用，不参与匀矿堆积，高炉二次灰一般配入预混匀料堆入混匀矿，作为单品种堆入匀矿的次数较少，2019 年仅 4 堆混匀矿堆入了单品种高炉二次灰。正常情况下，堆入混匀矿的高锌杂副料品种为高炉一次灰、预混匀料、OG 泥粗粒。在这三个品种中，预混匀锌含量受除尘灰锌含量影响，波动较大，当高炉处于排锌阶段时，预混匀的原料出铁场灰、高炉二次灰锌含量上升明显，预混匀锌含量波动情况见图 5。预混匀料锌含量处于 0 1.2%间的波动，当预混匀锌含量处于高位时，容易引起混匀矿锌含量上升较大，进而导致高炉入炉锌负荷上升。混匀矿堆积过程影响因素混匀矿堆积过程中堆积层数与同时开槽数对混匀矿质量有较大的影响，混匀矿堆积层数与同时开槽数越高，单品种层厚越低，特别是成分较差的杂副料品种，层厚降低，各杂副料均匀分布在匀矿大堆中，混匀矿质量波动越小。且由于混匀配料槽小槽为棱锥结构，棱角部位极容易积料，容易造成小槽悬料，导致配料槽投入数量降低，堆积层数提高难度加大。含煤杂矿无法参与匀矿堆积湛江原料场输入 A100 系既可以卸载煤炭，也可以卸载铁矿石，在卸完铁矿石卸煤炭或卸完煤炭卸铁矿石过程中，不可避免造成落料的煤炭与铁矿石混合的情况，清扫的落料既有煤炭也有铁矿石。这些含煤杂矿若堆入匀矿，容易引起-81-CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Feb.2024中国科技信息 2024 年第 4 期两星推荐图 3 各杂副料全铁与二氧化硅成分波动情况煤块集中而造成烧结烧红矿，一般处理方法为直接在料场低洼处进行填埋，但随着含煤杂矿每月都有所发生，料场也无低洼处进行填埋，发生的含煤杂矿将无法处置。采取优化措施一次料场拌料混合为降低杂副料输出过程的堵料与扬尘，对一次料场水分含量较高或很低的杂副料进行梳理，主要为7个品种，见表6。表 6 杂副料月发生量与二氧化硅均值品种水分%发生量 t/月二氧化硅球团筛下粉0.526 0002.5链篦机散料28 7002.5无价污泥22.44 4002.6OG 泥粗粒197 6000.9氧化铁泥156000.8连铸污泥209002.5热轧污泥181 2000.5中国科技信息 2024 年第 4 期CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Feb.2024-82-两星推荐对这 7 种杂副料根据水分相反、发生量相近、二氧化硅相似的原则进行分类，可分为以下两组拌料堆，进行干湿料混合拌料，见表 7。表 7 杂副料拌料堆区分球团筛下粉拌料堆球团筛下粉、无价污泥、OG 泥粗粒、氧化铁泥链篦机散料拌料堆链篦机散料、连铸污泥、热轧污泥由于前期料场场地紧张，球团筛下粉与 OG 泥粗粒、无价污泥等污泥的拌料仅有一堆，球团筛下粉、OG 泥粗粒、无价污泥等发生的所有杂副料全部堆为一个拌料堆，由于拌料堆大，所有来料只要发生就堆入，混料不均匀，特别是在球团定修期间，球团筛下粉发生量为 0，拌料全为湿料，输出极易造成堵料。为优化球团筛下粉与 OG 泥等湿料的拌料，实施了分三堆拌料的举措，具体如下。清空周围场地，为精准拌料腾出地址。空出的场地分三堆进行拌料：球团筛下粉干料堆、拌料堆、OG 泥粗粒与无价污泥等湿料堆。拌料比例 ZFE-S：P1-F=1：3。输出拌料堆参与匀矿堆积时严格控制单槽切出流量 350 吨/小时。降低匀矿成分波动。污泥干化工艺优化此工艺主要针对处理含水量较大的污泥品种，主要采取干湿料混合输出的工艺方法。首先将污泥用罐车运输至无价污泥处理区域后倒入检修污泥接收池，加絮凝剂处理后，废水进入废水管网，浓缩污泥进入旋压式污泥脱水机脱水后制成泥饼，经带式输泥机输至污泥接收库。污泥接收库内的污泥用铲车等设备将物料翻入半地下受料仓，经振动给料器、双螺旋输送机送至空心桨叶干化机，经干燥后，送至成品库。用铲车等设备将成品库污泥倒入受料斗，后经螺旋输送机输送至混合机，混合后污泥经螺旋输送机运至污泥混合站内堆存区，后输送至料槽配入匀矿大堆。降低杂副料堆积的成分波动并控制锌含量杂副料的成分如上述，不仅单品种成分波动大，品种与品种间的差异也很大，为降低杂副料成分波动对匀矿的影响，采取以下措施。在混匀配料槽同时开槽数低于 5 个槽情况下停止堆积，堆积过程提高小槽利用率，不允许低于 5 槽堆积。球团筛下粉拌料堆、高炉一次灰、渣铁粉、链篦机散料、杂矿等杂副料切出流量不得超过 350t/小时，减小杂副料二氧化硅波动对匀矿质量的影响。高炉二次灰、金属化球团筛下粉等高锌二次料流量要求控制在 0 50t/h，预混匀料切出流量控制 200t/h 以内，降低匀矿锌的波动。同时预混匀锌含量受除尘灰锌含量影响，波动较大，当高炉处于排锌阶段时，预混匀的原料出铁场灰、高炉二次灰锌含量上升明显，容易引起混匀矿锌含量上升较大，进而导致高炉入炉锌负荷上升。在日常管理中，实行专人跟踪，预混匀料配比计划根据高炉入炉锌负荷的控制要求进行日调整。对匀矿锌含量进行计算，其对应关系见表 8。表 8 匀矿锌含量与烧结矿锌含量对应关系高炉锌负荷 g/t烧结矿锌含量匀矿锌含量1600.0110.0151800.0130.0172000.0140.019图 5 预混匀 Zn 波动情况图 4 杂副料与进厂原料锌含量情况图 6 BH 小槽漏斗积料处图 7 BH 小槽漏斗增加注水口-83-CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Feb.2024中国科技信息 2024 年第 4 期两星推荐高炉锌负荷一般要求控制 180g/t 以下，对应的混匀矿锌含量小于等于 0.017%，匀矿中其他粉矿与杂副料带入锌含量较为固定，预混匀锌含量带入量一般控制 15 吨/堆，对每堆混匀矿堆积过程中，进行预混匀带入锌含量计算：预混匀锌含量带入量=xiai（1-hi）x 当天预混匀堆入量 a 当天预混匀锌含量 h 当天预混匀水分能够精确控制预混匀带入混匀矿大堆锌含量总量，严格控制带入量低于 15 吨/堆。BH 小槽避免悬料措施湛江原料场混匀配料槽 BH6、7、8 槽为小槽，槽底为四棱锥，槽底棱角处极容易积料，特别是杂副料堆积时，黏湿的品种会越积越多，导致小槽槽容积越来越小，最终整个槽椎体部分被杂副料积满堵塞，无法下料，造成悬料。具体见示意图 6。为避免槽悬料，堆槽棱锥状的四周进行打孔处理，通过孔洞，可以向椎体部分注水，让壁附料膨胀后脱落，从槽底CFW 手动切出，处理后的槽壁形式见图 7。同时在操业上进行如下优化：BH 小槽中，BH6#槽堆积块矿筛下粉、粉矿、干法脱硫剂；BH7#、8#槽堆积烧结筛下粉、预混匀料、高炉一次灰、氧化铁皮、高炉二次灰、金属化球团筛下粉、球团筛下粉（非拌料）等流动性好的物料。这样只有 BH6#槽会产生较大的壁附料，而 BH7#、8#槽壁附料大大降低。在大堆结堆或检修前，同步要求 BH 槽杂副料的黏湿料必须排空才可停机。优化操业将含煤杂矿堆入匀矿原含煤杂矿的处理方式为拌入普通落矿回收的杂矿中，当普通杂矿取入匀矿，在取出过程时，煤块集中后会造成烧结烧红矿，存在极大的生产安全隐患。为杜绝含煤杂矿因煤块造成的烧结烧红矿，对含煤杂矿安排了单独堆放地址，输入皮带机清扫混有煤块的落料全部堆放该地址。现场实物见图 8。通过将含煤杂矿与普通杂矿区分后，在匀矿堆积操业上同步进行优化：在匀矿收堆后，用取料机取 300 吨含煤杂矿进 BH 小槽，切出流量小于 100 吨/小时，均匀撒在匀矿大堆上。在堆积含煤杂矿时，中控通知现场岗位工在匀矿料场沿线捡出滚落的大煤块。因粒度偏析的原理，大颗粒的煤块滚到大堆的底部，杂矿的细粉聚集在大堆的中上部，细粉中煤块极少，只需将匀矿大堆底部的煤块捡出，即可避免烧结烧红矿，同时回收利用的大量无法处置的含煤杂矿。含煤杂矿堆积后煤块滚落实物见图 9。优化效果杂副料水分趋于均衡混合料拌料后的效果实物见图 10 与图 11。拌料前单品种水分与拌料后的水分对比见图 12。拌料后球团筛下粉拌料堆与链篦机散料拌料堆水分适中，取料时既保证不堵溜槽，图 10 球团筛下粉拌料堆图 11 链篦机散料拌料堆图 9 匀矿大堆两侧的煤块图 8 含煤杂矿中国科技信息 2024 年第 4 期CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Feb.2024-84-两星推荐又可以减少扬尘，取得较好的效果。混匀矿二氧化硅与全铁波动稳定匀矿在 2019 年 1 8 月共使用杂副料 105 万吨，平均每堆配比 11.2%，在如此高杂副料配比情况下，通过拌料、优化杂副料堆积过程，稳定了混匀矿的二氧化硅波动与全铁的波动，具体情况见图 13 与图 14。2019 年 1 8 月混匀矿质量一直稳定在 SiO2 0.150%，TFe 0.45%的水平。混匀矿锌含量以及波动降低 2018 年 4 月2019 年 5 月，烧结矿锌含量波动较大，其中 2018 年 7 11 月锌含量均值都超过 0.013%，自 2019 年 6 月筛下粉拌料堆实施分三堆拌料后，烧结矿锌含量趋于稳定，6 8 月锌含量都处于 0.009%以下，且Zn 小于 0.001 5%，具体见图 15。混匀配料槽不再发生悬料自 2019 年 5 月 BH6#槽悬料后，通过槽壁四周开孔，进行注水处理，同时配合人进槽对槽壁附料进行钻击处理，在 2019 年 11 月处理完毕该槽的悬料。此后严格要求中控岗位工在匀矿大堆停堆前将黏湿料必须全部排空，同时每个大堆对 BH 小槽进行注水处理壁附料一次，至今都未再发生过槽悬料的情况。含煤杂矿全面安全配入2019 年含煤杂矿开始尝试配入，在收堆时配入大堆使用，50 吨/小时切出，同时安排岗位工在匀矿堆场进行捡煤块。2019 年受堆积进度偏慢影响，部分大堆未配入含煤杂矿，共堆入 2 820 吨含煤杂矿。2020 年 1 季度全面配入，1 3 月共配入含煤杂矿 3 220 吨，解决了矿混煤无法使用的大难题。结束语通过对杂副料堆入混匀矿的过程研究与采取相应措施后，将难处理的杂副料均衡配入混匀矿，未对混匀矿质量造成较大波动，且对混匀矿锌含量进行了很好的控制，也将难处理的含煤杂矿进行了安全有效的处置，为湛江钢铁降低配矿成本做出一定贡献。同时也面临着进厂单品种矿石质量劣化的情况，例如 BHP 杨迪粉矿趋近尾矿，二氧化硅与全铁波动增大，铁品位不合格率上升明显，纽曼山与麦克混合块矿粉率上升明显，配入混匀矿中的块矿筛下粉比例逐渐增加等。这些现状都会导致混匀矿质量波动增加，下一步准备从优化配矿结构，提升混匀矿堆积层数与优化堆积系统等方面加以改进。图 15 烧结矿锌波动情况图 13 二氧化硅波动情况图 14 全铁波动情况图 12 拌料前与拌料后的水分对比