安 波, 岳 强, 柯显峰, 高 峰
( 湖北新冶钢有限公司, 湖北 黄石 435000)
摘 要: 新冶钢 265 m2烧结机自 2011 年5 月投产以来, 通过加强基础管理工作、优化配矿、综合利用废弃资源, 开展低品质原料条件下/ 低成本、低消耗、高效益、烧结技术创新, 以最低成本生产出了优质烧结矿, 实现了科学烧结、经济烧结和高效烧结的目标。
关键词: 烧结; 优化配矿; 固体燃耗; 降本增效
1 前 言
2012 年上半年重点钢铁企业经营利润率在2181% , 扣除非钢产业、矿山的利润后, 实际仅为 0113%, 一批企业出现亏损, 钢铁工业进入微利时期。同时, 大宗原燃料价格飞涨, 能源总量控制及 CO2减排压力大, 原燃料条件变差, 稳定生产受到挑战。在此情况下, 钢铁企业要实现持续发展, 必须降低烧结成本和工序能耗。新冶钢地处内陆, 由于没有自己的矿山, 所有大宗原燃料需全部外购, 其中烧结进口铁矿粉比例在 80% 左右。随着铁矿石价格大幅上涨, 生铁成本居高不下, 严重制约了企业的市场竞争力和生存能力。自 2011 年 5 月 265 m2烧结机投产以来, 公司就提出了/ 经济炼铁的理念, 以降低成本为导向, 开展了低品质原料下的低成本、低消耗、高效益烧结生产实践。
2 优化配矿方案, 不断提高褐铁矿和非主流矿配比
2、1 做好技术储备, 指导原燃料
采购由于按品位定价存在严重缺陷, 制定配矿方案时, 并非矿石价格越低越合算, 有害元素超标的, 再便宜也不能用。为了适应市场, 我们利用主流矿与非主流矿的价格差异( 吨度价相差5123 元左右) , 进一步拓展非主流矿资源渠道。为此, 配矿小组组织了相应的探索试验, 做好必要的技术储备, 并及时与供应部沟通, 加强信息反馈, 充分把握市场机会。炼铁事业部编制了烧结、炼铁配矿优化模型, 将烧结配料计算、高炉配料计算、烧结矿成本预测和铁水成本预测四个部分有机地结合起来, 测算出每种铁矿石使用的经济性, 用以指导生产和采购。2011 年9 月~ 2012 年 6 月新冶钢所用烧结原料成分及价格见表 1。
2、2 优化配料结构, 降低原料成本
进入 2012 年以来, 炼铁事业部为了最大限度地降低烧结矿成本, 根据公司原料计划、不同铁矿粉价差以及烧结生产情况, 逐步优化原料结构, 尽可能采取/ 高价低配、低价高配[3], 综合利用冶金废弃物, 如铁磷粉、地精粉与本地尾矿等, 根据烧结杯试验, 重点研究和寻求成本效益最佳的配料方案。同时, 密切跟踪烧结质量,及时调整烧结机参数, 成功突破了烧结变料技术瓶颈, 实现了在高炉稳定顺行和确保铁水质量的前提下使用低价原料替代进口原料和高价原燃料的目标。其中褐铁矿配比由 3815% 逐步增加至 62% 左右, 其他低品质非主流矿的使用比例在 915%左右, 烧结各项技术经济指标没有恶化, 烧结矿质量稳中有升, 返矿率由 3412% 降至 3012%, 入炉烧结矿中- 5 mm 粉末稳定在210% 以下, 高炉炉况的稳定。2011 年 9~ 12 月与 2012年 1~ 6 月烧结原料结构对比列于表 2、表 3, 配矿成本见图 1。
3 稳定原料供应, 努力提高混匀矿质量
3、1 稳定原燃料供货渠道
通过投资西澳铁矿项目、签订长协合同等方式, 与澳大利亚、巴西、南非等国的矿石供应商建立了良好的贸易关系, 集团内部统一平衡,稳定进口矿粉的供应。国内通过选择规模较大的战略供应商, 确保 CZ精粉每月供应 215~ 310万 t, DY 精矿每月供应在 310 万 t 左右, 每批次不小于 5 000 t; 焦粉采购铜陵新亚星干熄焦粉。
3、2 加强混匀造堆作业, 提高混匀矿质量
提前制定混匀矿质量标准和混匀造堆计划。借鉴宝钢等硅等铁智能控制原理, 充分利用 BLOCK 堆料技术, 将一个大堆分成 4 个BLOC, 采取大人字形变起点定终点连续往返分层堆积方式, 做到料到机行、料断机停, 确保堆料层数在 520 层以上, 堆料量约 716 万 t。为了保证混匀矿质量, 还采取了一系列措施: 1 严格控制堆料过程中停机次数不得超过 5 次, 以减少断头、搭头对大堆质量的影响; 要求岗位人员及时调整下料调节板、监视配料皮带秤运行,保证配料准确; 加强对混匀料取样监督, 要求取样规范、标准, 确保水分、粒度及化学成分真实客观; 强化取料作业, 消除取料对混匀料质量的影响, 要求尾部料8 000 t 时, 头部料与尾部料同时取用; 尾部料 5 000 t 留存下来重新造堆。
通过实施以上措施, 2011 年 11 月至今, 烧结混匀料RTFe[ 0135、RSiO2[ 012, 满足了低品质原料下的烧结生产要求。
4 优化工艺操作, 降低烧结矿加工成本
4、1 开展高比例褐铁矿和高镁高铝矿烧结攻关
随着褐铁矿配比不断增加, 为了确保烧结矿质量满足高炉要求, 我们采取了以下措施:
(1) 适当增加燃料用量, 放宽燃料粒度上限。将燃料配比控制在 3195%~ 413%; 燃料中0~ 3 mm 粒级由 88% 调整到 80% , 同时做好焦粉粒度跟踪, 确保其中 [ 015mm 粒级在 20% 以下, 平均粒度控制在 1160~ 1170 mm。
( 2) 适当提高混合料水分。针对褐铁矿湿容量大和制粒时适宜水分高的特点[1], 将混合料水分由原来的618%提高到 711%~ 716% , 从而改善混合制粒效果, 提高料层透气性, 改善烧结过程的气体动力学。
( 3) 提高点火温度, 延长点火时间。为了使褐铁矿颗粒内的结晶水充分排除, 以保证烧结矿的强度, 将点火温度从 1 050 ? 50 e 提高到1 080 ? 50 e , 点火时间由 115 min 延长到 10min[6], 弥补了表层热量不足, 提高了表层烧结矿强度。
( 4) 将料层厚度由 650 mm 提高到 720mm。采用超厚溢出布料技术, 全面推行满挡板布料制度; 在布料后的平料网上增加配重, 对料面进行预压, 压料量控制在 15~ 30 mm。
( 5) 提高生石灰质量是高褐铁矿烧结提高生产率的重要措施之一。通过提高生石灰的有效 CaO 质量分数及活性度, 增加了复合铁酸钙( SFCA) 的生成量[ 3], 使烧结矿强度、还原性和粒度组成均得到改善, 特别是减少了 5~ 10 mm粒级, 有效降低了烧结矿含粉率。
在保证烧结矿质量和满足高炉造渣要求的前提下, 我们配用了 Al2O3达 3176% 的 FMG 超特粉和东南亚粉, 以此来降低烧结成本。为尽量避免高铝高镁矿配用对烧结生产的影响, 采取了以下措施:
( 1) 平衡铝硅比。烧结生产要求最佳铝硅比控制在 011~ 014, 我们通过适当提高烧结矿的 SiO2含量, 配入部分高硅廉价的海南粗粉和巴西粗粉, 有效抑制了Al2O3上升对烧结[ 8]和高炉生产带来的不利影响。
( 2) 以高炉四元碱度为核心, 保证炉渣四元碱度在 0195~ 110, 适当提高白云石配比, 控制烧结矿的 MgO 含量在 2125%, 保证炉渣中MgO 在 918% 以上[ 4]。与高炉一起开展高铝渣冶炼技术攻关, 成功解决了烧结矿铝高带来的高炉操作难度大的问题。通过分析和总结, 高铝库兰粉配比在 3%左右时烧结综合效益较佳,所以生产中将库兰粉配比控制在 4% 以内。
4、2 立足工序内部挖潜, 降低烧结固体燃耗
( 1) 抓好烧结基础管理工作, 控制白云石、生石灰 [ 3 mm 的比例必须达到 85%以上, 充分发挥生石灰对烧结过程的强化造球作用, 确保烧结料温> 55 e ; 加强筛分系统的管理工作, 将烧结内部返矿率控制在 28? 2%, 外产返矿的消耗要求找到平衡点。
( 2) 遵循低碳、低水、平铺、厚料、慢机速的操作方针, 努力实现低温烧结和均匀烧结。控制好混合料水分[5], 将料层逐步提高到 720 mm以上, 并降低焦粉配入量和点火温度, 以此来降低烧结矿 FeO 含量和提高还原性。同时, 加大检查力度, 及时落实各项措施的执行情况, 做好技术分析和总结, 使烧结固体燃料消耗降到了4615 kg/ t 左右, 每年节约成本约 3470 万元。
4、3 加强管理, 降低烧结矿制造费用
( 1) 借鉴萍乡钢铁股份公司九江分公司的/ 烧结熔剂管理办法0, 对我公司烧结使用的生石灰和白云石采取吨矿承包的方式进行结算。即, 在烧结矿碱度没有调整的情况下, 熔剂消耗高于合同标准不予结算。采取该措施后, 烧结矿碱度合格率和稳定率较之前提高了 315% 左右, 烧结矿成本降低了 1142 元/ t。
( 2) 制定了能源介质( 包括压缩空气、氮气、蒸汽、混合煤气、水、电) 管理制度, 并指派专人对烧结区域的能源介质实施动态管理, 杜绝跑冒滴漏。调整主抽风机和环冷风机运行模式,要求主抽风机风门开度保持在 60% 以上, 在烧结矿温度 [ 150 e 的前提下, 夏季运行三台环冷风机, 冬季运行两台; 合理利用峰谷电组织生产; 在保证点火质量的前提下, 将点火温度由1 100 e 降至 1 060 e , 以降低煤气消耗。采取上述措施后, 煤气消耗< 01076 GJ/ t、电耗< 39kW#h/ t。
( 3) 通过制定设备点检管理制度、设备日常维护保养制度、设备事故管理制度、设备检修管理制度、电气设备管理制度、设备润滑管理制度、固定资产管理制度、备品备件管理制度、外委工程管理办法等有关制度, 规范了管理人员的工作标准和职责, 促进了各部门少出差错, 多出效益。2012 年 3 月烧结系统设备作业率达到98% 以上, 吨矿维检费用降低 2164 元。
5 加强固废回收和余热利用
( 1) 均匀配加固体废弃物, 将氧化铁皮、钢渣及炼钢炼铁除尘灰打入混匀配料室配矿仓参与混匀造堆, 使其在混匀料中的分布更加均匀,减轻其对烧结的不利影响[2]。2012 年 4 月废弃物使用比例在 813%左右。
( 2) 加强了对余热回收系统的维护, 利用检修机会, 对余热回收系统进行改造, 保证蒸汽温度\ 170 e 、压力 \ 6 kPa; 使烧结料温保持在 55e 以上, 减少了过湿层对烧结生产的影响。
6 生产效果
通过采取一系列措施, 新冶钢 265 m2烧结机实现了低品质原料下的低成本、低消耗、高效益生产。2011~ 2012 年烧结矿成本变化见图2, 烧结矿质量及主要技术经济指标列于表 4、表 5。
由图表可知, 在原料条件劣化的情况下, 烧结矿质量并未下降, 主要技术经济指标甚至稳中有升, 而烧结矿成本由原来的 1300 元/ t 降到1050 元/ t 左右, 较好地完成了公司的低成本战略意图, 取得了可喜的成绩。今后, 我们将继续努力, 牢牢抓住降本增效这一关键[6], 不断提高企业的市场竞争力。
参考文献
[ 1] 腾飞，一种新型澳矿的烧结基础特性研究 [ J] ，烧结球团, 2011, 16(6): 1- 11
[ 2] 史郑斌， 烧结除尘灰外循环实践 [ J]， 烧结球团, 2011, 20( 6) : 1- 11
[ 3] 何木光，提高攀钢钒 360 m2烧结机产质量实践[J]， 中国冶金, 2012, 22(8): 30- 35
[ 4] 刘振林， 济钢近几年炼铁系统技术创新实践 [ J]1 中国冶金, 2012, 22(6): 8- 11
[ 5] 王维科, 杨福州 ，烧结混合料配加酸性精粉的试验研究[ J ]1 中国冶金, 2007, 17( 3) : 25- 25
[ 6] 赵民革 ， 以科技进步为基础、创新求发展 ) 近几年铁矿粉造块技术发展综述[J]，中国冶金12011, 21(9): 4- 13