转炉污泥喷浆对烧结生产的危害及防治对策划

陈有升   唐 博   杨鹏晟

(柳州钢铁股份有限公司烧结厂)

摘要  柳钢烧结厂实施转炉污泥喷浆后对烧结生产造成了一定危害，本文分析了危害产生的原因及相关现象，总结了该厂为减轻或消除危害所采取的种种措施及其效果。

关键词  转炉污泥  喷浆  烧结矿质量  防堵  粘料  透气性

1  前  言

        节能减排、实现资源循环利用是现代钢铁企业发展的必由之路。早在2002年5月，柳钢就组织论证了转炉污泥回收利用的可行性方案：先将污泥从转炉泥浆池中抽出，用输送管道送至烧结区域的缓冲搅拌池，再通过泵抽或自流方式将泥浆从缓冲搅拌池均衡稳定地送到搅拌喷浆池，最后通过加压泵及泥浆喷管将其喷入一混圆筒中，实现用污泥浆取代清水或除尘灰浆进行混合料的润湿和制粒；若遇烧结生产较长时间不正常等特殊情况，则将缓冲搅拌池中的污泥浆用泵抽出送往混匀二次料场，喷在堆料机皮带上，堆入混匀矿中再送往烧结车间使用。

         柳钢烧结厂现有83 m²×2、110 m²×l、265 m²×l、360 m²×l四个烧结车间，均已实施转炉污泥喷浆烧结。尽管这四个车间在不同时段所喷转炉污泥浆浓度(体积浓度)从8％～45％不等，但几年来的实践表明，转炉污泥喷浆会给烧结生产带来诸多危害。生产中必须权衡利弊，选择合适的喷浆浓度和方式方法，同时采取相应的对治措施，才能在尽量不影响主体生产的条件下实现资源的综合利用。

2  对烧结矿质量的危害及防治对策

         转炉污泥喷浆会造成烧结矿质量波动，对此，我们在可行性论证时就已充分考虑，并在实际生产中采取了有效的对治措施(如建缓冲搅拌池等)。总体来讲，除喷浆浓度过大、喷浆不连续外，其余情形下对烧结矿质量的危害不太明显。

2．1选择适宜的喷浆浓度

         生产实践表明，转炉污泥喷浆浓度过大时，会造成烧结矿质量的较大波动，这是因为转炉污泥中含有CaCO₃沉淀及粗颗粒杂质。为避免喷浆管(孔)堵塞，须适当开大喷浆孔，因此污泥喷浆只能形成细水柱而非雾化水，造成混合圆筒中容易形成局部污泥集中，泥浆浓度越大，局部污泥集中越严重，质量波动也就越大。我们称转炉污泥的这种性质为弱分散性。根据我们在265 m²烧结机上进行的多种浓度喷浆试验结果，适宜喷浆浓度应≯35％。

2．2避免喷浆不连续

         转炉污泥喷浆不连续、生产过程不稳定对烧结矿质量波动的影响是显而易见的。造成污泥喷浆不连续的主要原因是污泥输送管道和喷浆孔堵塞，其根源都在于转炉污泥中含有CaCO₃沉淀及粗颗粒杂质。

         防止管道及喷孔堵塞的措施有：①控制输送管路中污泥浆的流速≮2．5 m／s；②输送管路尽量采用疏水材料，管路要直、短、平，弯头≮60°；③管路上尽量减少阀门等具有变径作用、增加管路阻力的设施；④在搅拌喷浆池后采用双管路甚至多管路喷浆，互为备用兼回路；⑤适当开大喷浆孔；⑥控制污泥浆输送浓度≯45％；⑦根据污泥浆浓度定期反冲清洗管路，原则上浓度<20％每月反冲清洗一次，浓度介于20％到35％每半个月反冲清洗一次，浓度>35％每周反冲清洗一次；⑧在缓冲搅拌池污泥进浆管出口处安装除杂过滤网；⑨在缓冲搅拌池和搅拌喷浆池之间增设污泥球磨机，将污泥浆中CaCO₃沉淀等磨细，降低污泥浆中大颗粒粒度等。实践证明，这些措施非常有效。

3  对烧结点火前的危害及防治对策

         转炉污泥喷浆对点火前烧结生产的危害主要是多部位发生严重粘料，这些部位包括：配料矿槽、混合料矿槽、混合机圆筒、泥辊漏斗及泥辊离合门等。发生粘料的原因在于：转炉污泥中由生石灰消化形成的Ca(OH)₂具有很强的粘结性。

3．1  配料矿槽、混合料矿槽严重粘料

         混有转炉污泥的匀矿送到配料矿槽、二次混合料送到混合料矿槽都会造成严重粘料。其对治措施有：①将矿槽下部四方斗出口尽量加长加宽(这要求四方斗下部采用较长较宽的皮带来配套)；②尽量采用疏水耐磨材料作内衬，尤其是下部四方斗内一定要用；③将矿槽下部四方斗改造为振动漏斗；④条件允许时(如有较多的配料矿槽)，可定期将矿槽排空晾干；⑤不定期爆破作业，或准备高效清料工具不定期组织人工清料；⑥矿槽上部设计成分段式，将普遍采用的整体锥型结构改为2／3圆柱体+1／3锥体。老系统改造时，采用①③效果较明显；新工程建设时，采用⑥③①可标本兼治。

3．2混合机圆筒严重粘料

         混合机圆筒严重粘料是实施转炉污泥喷浆的最大难题之一，对此可采取的对治措施有：①降低提升条高度；②采用疏水耐磨材质提升条；③尽量采用分散多点喷浆；④尽可能形成细浆柱喷浆；⑤最大限度地降低混合料水分；⑥采用爆破作业清料；⑦在设计过程中采用较大的圆筒倾角等。以上对策中，①③⑦项效果较明显，其余或效果不显著、或实施有难度、或会带来新的危害。

3．3泥辊漏斗严重粘料

         泥辊漏斗粘料也是转炉污泥喷浆的难题之一，尤其是喷浆浓度>35％时。对此可采取的

措施有：①将泥辊漏斗分段，上部设计或改造为尽量接近90°的标准四方斗，下部设计或改造为振动漏斗；②采用直径稍大的泥辊，将振动漏斗下部加宽，使其四角尽量接近90°，以利物料流动，减少粘结；③借鉴矿槽防堵的部分对策，如其中的②、⑤项。上述对策中只有①效果最显著，其余均不太理想。图l是柳钢265m²烧结机泥辊漏斗根据措施①进行的分段改造示意图，改造后防粘料效果非常明显。

3．4泥辊离合门粘料

         泥辊离合门粘料对生产的危害较轻，解决方法也比较简单：①将离合门分多段制造，中间每段长度不超过800 mm，两端各一块长度不超过400 mm；②泥辊离合门采用耐磨耐腐蚀材料；③不定期人工简单清理积料。一般采用对策①就基本能解决问题。

4  对烧结点火后的危害及防治对策

         转炉污泥喷浆对点火后烧结生产的主要危害有二：一是降低垂直烧结速度，使利用系数下降；二是使烧结矿冷却效果下降，易出红矿，烧坏运输皮带等。这两种危害的产生都是源于转炉污泥的弱分散性，造成局部污泥集中，在烧结过程中形成局部过湿，加上转炉污泥中CaCO₃分解反应、FeO氧化反应等速度较慢，使烧结机上纵向烧结速度不等，燃烧带变宽(这可从转炉污泥喷浆前后、按相同烧结终点废气温度控制时，机尾红层增厚得到印证)，烧结料层阻力增加。尽管转炉污泥的强粘结性可改善混合料制粒效果，从而降低烧结料层阻力，但总体来说，制粒改善降低的料层阻力不及燃烧带变宽增加的料层阻力(这可由各种污泥喷浆浓度下烧结过程负压都没有下降得到证明)，故垂直烧结速度下降，利用系数也会下降，只不过喷浆浓度不同，下降的幅度有所差异而已。烧结机尾红层增厚，意味着冷却设备受料温度提高，在其他条件不变时，表现出来的就是冷却效率下降、易出红矿、烧坏皮带等。

4．1垂直烧结速度下降

         有资料介绍，使用转炉污泥能改善混合料制粒效果，降低烧结料层阻力，提高垂直烧结速度及利用系数。然而，根据我们的实践，这一结论值得商榷。我们在265 m²烧结机进行过多浓度喷浆生产试验，得到的结果见图2。

         一般来说，在生产条件基本相同时，垂直烧结速度与利用系数应成正比关系，即垂直烧结速度升降与利用系数升降曲线(或直线)重合或平行，但我们得到的关系图(图2)却并不吻合。究其原因，可能与烧结矿成品率有关。喷浆污泥浓度<18％时，成品率基本不变，垂直烧结速度及利用系数降幅直线重合；喷浆污泥浓度>18％时，成品率提高，垂直烧结速度降幅大而利用系数降幅小，垂直烧结速度降幅曲线与利用系数降幅直线分离；污泥喷浆浓度>25％时，利用系数降幅超过5％，应采取对策提高料层透气性，如减少或避免压料、增强松料效果，条件许可时适当降低料层等。

4．2烧结矿冷却效果下降

         各种浓度污泥喷浆烧结，生产中都易出现红矿，甚至烧成品皮带等严重问题。图3是我厂265 m²烧结机(喷浆前后烧结终点控制基本相同、主抽风机入口废气温度均为125℃)在大烟道总管废气温度为125℃时测得的污泥喷浆浓度与环冷机卸料温度的关系。由图可知，污泥喷浆浓度每提高1％，环冷机卸料温度升高4℃；污泥喷浆浓度>25％时，环冷机卸料温度达到200℃以上，此时必须采取有效对策：①降低烧结机速、提高废气温度，强制控制烧结机尾红层厚度，降低冷却设备受料温度，但这会受到烧结主抽风机入口许可最高温度的限制，同时也将进一步降低利用系数、增加电耗等；②适当降低烧结料层厚度，但这会减弱厚料层烧结的优势，同时也到受原料条件及炼铁对烧结矿质量要求的严格限制，可实施的空间有限；③根据冷却风量，摸索最佳的冷却料层及冷却时间，这比较可行，在实际操作中有一定效果；④减少冷却设备漏风，及时处理漏风点；⑤增加冷却设备烟囱数量及高度，这也切实可行，但会增加投资；⑥将冷却设备由全密封改为部分敞开，这比较有效，但会恶化现场环境，增加岗位卫生清扫量；⑦在冷却设备头部或尾部增加洒水点，通过洒水强制降低卸料温度，实际效果显著，但会降低烧结矿强度；⑧将冷却设备与筛分设备之间的普通耐热带改为耐灼烧高温带，皮带上增加洒水设施(应急时使用)；⑨加大冷却设备富余风量系数，最好增设备用冷却风机，从根本上解决问题。

5  结语

         1)转炉污泥喷浆危害烧结生产的根本原因，在于其强粘结性、弱分散性及含有CaCO₃沉淀等。25％以上高浓度喷浆对烧结生产的危害更加明显。

         2)转炉污泥喷浆对烧结生产的危害是多方面的，须采取有效对策予以减轻或消除。