干熄焦除尘灰烧结生产实践
高建安1，张连航2，王明3，王广林4
（山东石横特钢集团有限公司炼铁厂，山东 肥城271612）
摘 要：在烧结生产实践中，研究干熄焦除尘灰代替部分焦粉的可行性。通过烧结工艺技术改进、强化生产管理、配加烧结增效剂等一系列措施，提高了干熄焦除尘灰的利用率，解决了使用干熄焦除尘灰替代焦粉的技术难题，改善了烧结技术指标水平，降低了烧结燃料成本。
关键词：焦化灰；燃料消耗；利用率；替代
1 前言
干熄焦除尘灰（以下简称“焦化灰”）是从焦化主体设备回收的主要工业废物，其缺点是粒度极细、灰分偏高。目前，许多钢铁企业已成功实现高炉喷吹焦化灰的工业应用。在烧结生产中，燃料粒度过小，烧结速度快，燃烧所产生的热量难以使烧结料达到所需的温度，从而使烧结矿的强度下降[1]。另外，0.5mm以下焦粉可使料层透气性变坏，还有可能被气流带走、消耗升高，因此在烧结生产中极少使用。如何在保证烧结矿产、质量的前提下，使用焦化灰代替焦粉进行烧结，已成为烧结研究的重要课题。山东石横特钢集团有限公司炼铁厂自2011年起对焦化灰使用进行了烧结生产技术研究，成功实现了焦化灰烧结生产实践，取得了显著的效果。
2 焦化灰成分
焦化灰成分见表1。
表1 焦化灰成分、粒级对比焦粉(%)
|
|
灰分
|
挥发份
|
S份
|
5～3
mm
|
3～2
mm
|
2～1
mm
|
1～0.5
mm
|
＜0.5
mm
|
|
焦化灰
|
14.63
|
1.25
|
1.03
|
2.40
|
3.40
|
12.00
|
5.70
|
76.50
|
|
焦粉
|
13.43
|
1.89
|
0.72
|
28.20
|
20.40
|
20.50
|
6.80
|
24.10
|
|
比较
|
1.20
|
-0.64
|
0.31
|
-25.80
|
-17.00
|
-8.50
|
-1.10
|
52.40
|
3 工业试验方案
根据焦化灰供应和燃破工艺布置情况，选定在60m2带烧进行工业试验。为研究焦化灰代替焦粉烧结，制定工业试验方案如下：
1）方案一：焦化灰搭配焦粉使用，直接烧结配料。
2）方案二：焦化灰替代焦粉使用，直接烧结配料。
3）方案三：使用增效剂前后进行比较，分析焦化灰利用率的变化。
4 工业试验方案实施情况
4.1
方案一
4.1.1试验条件：选定了相同原料结构，排除原料因素的影响；60m2带烧工艺控制相同：料层厚度550mm～600mm（无铺底料工艺）、终点温度在330℃以上、烧结矿FeO含量8%～10%、碱度1.80～1.90倍、MgO含量2.3%～2.5%。
4.1.2技术措施：
①采用焦粉和焦化灰搭配的燃料结构，参与烧结配料，单独入仓，禁止混料；
②优化燃料综合粒度组成，将焦粉粒度工艺要求＜3mm比例适当降低，减少小于0.5mm比例，减少燃料的浪费。
③适当增加燃料配比，提高烧结终点温度控制水平，改善料层蓄热效果。
4.1.3焦化灰搭配使用前后燃料消耗、质量变化
表2 焦化灰搭配使用前后消耗变化（Kg/t）
|
名称
|
固体燃料总单耗
（干基）
|
其中
|
|
焦粉单耗（干基）
|
焦化灰单耗（干基）
|
|
使用前
|
45.43
|
45.43
|
-
|
|
使用后
|
51.15
|
35.38
|
15.77
|
|
比较
|
+5.72
|
|
|
表3 焦化灰搭配使用前后烧结矿质量变化
|
名称
|
TFe
%
|
FeO
%
|
SiO2
%
|
CaO
%
|
MgO
%
|
R2
倍
|
转鼓指数
%
|
RDI+3.15
%
|
|
使用前
|
56.37
|
9.26
|
5.29
|
9.85
|
2.49
|
1.86
|
71.78
|
66.25
|
|
使用后
|
56.31
|
9.33
|
5.40
|
9.87
|
2.44
|
1.83
|
71.33
|
65.66
|
|
比较
|
-0.06
|
+0.07
|
+0.11
|
+0.02
|
-0.05
|
-0.03
|
-0.45
|
-0.59
|
由表2、3看出，使用部分焦化灰后，固体燃料消耗总体升高5.72kg/t；烧结矿TFe、FeO、CaO含量变化不大，SiO2含量升高0.11%、碱度降低0.03倍，转鼓强度和低温粉化性能略有下降。
由35.38 +15.77*焦化灰利用率=45.43等式，得出焦化灰利用率为63.73%。
4.2
方案二
4.2.1试验条件：与方案一基本一致。
4.2.2技术措施：
①增加石灰消化器，改进配混系统的加水方式，改变生石灰粉长期消化不充分的现状；使用部分自产活性石灰，改善造球制粒效果。
②利用蒸汽预热混合料工艺，提高混合料温度（65℃以上），减轻烧结过湿现象。
③石灰消化器和一混使用热水，水温控制要求（70℃～80℃），进一步提高料温和造球制粒能力，从而改善烧结料的透气性，实施厚料层烧结（550mm以上）。
④适当增加燃料配比，提高烧结终点温度控制水平，改善料层蓄热效果。
表4 焦化灰替代焦粉前后消耗变化（Kg/t）
|
名称
|
固体燃料总单耗
（干基）
|
其中
|
|
焦粉单耗（干基）
|
焦化灰单耗（干基）
|
|
使用前
|
45.43
|
45.43
|
-
|
|
使用后
|
64.61
|
-
|
64.61
|
|
比较
|
+19.18
|
-
|
-
|
表5 焦化灰替代焦粉前后烧结矿质量变化
|
名称
|
TFe
%
|
FeO
%
|
SiO2
%
|
CaO
%
|
MgO
%
|
R2
倍
|
转鼓指数
%
|
RDI+3.15
%
|
|
使用前
|
56.37
|
9.26
|
5.29
|
9.85
|
2.49
|
1.86
|
71.78
|
66.25
|
|
使用后
|
56.01
|
9.53
|
5.49
|
10.18
|
2.43
|
1.85
|
70.67
|
65.2
|
|
比较
|
-0.36
|
0.27
|
0.20
|
0.33
|
-0.06
|
-0.01
|
-1.11
|
-1.05
|
由表4、5看出，焦化灰替代焦粉后，固体燃料消耗总体大幅升高17.98kg/t；烧结矿TFe下降，SiO2、FeO含量升高，碱度持平，转鼓强度和低温粉化性能有一定下滑。
由64.61*焦化灰利用率－0.54（FeO含量升高影响）－1.00（活性石灰影响）=45.43等式，得出焦化灰利用率为72.70%，较方案一提高8.97%。
4.3方案三
4.3.1试验条件：选定稳定的烧结配料结构、料层控制550 mm～600mm、烧结终点温度330℃以上、烧结矿FeO含量8%～10%、碱度1.85～1.95倍、MgO含量2.3%～2.5%。
4.3.2技术措施：
①使用增效剂的条件下，全用焦粉烧结，得出焦粉消耗。
②使用增效剂的条件下，全用焦化灰烧结，得出焦化灰消耗。
表6 使用增效剂条件下不同燃料消耗变化
|
名称
|
固体燃料总单耗
（干基）
|
其中
|
|
焦粉单耗（干基）
|
焦化灰单耗（干基）
|
|
使用焦粉
|
40.33
|
40.33
|
-
|
|
使用焦化灰
|
48.00
|
-
|
48.00
|
|
比较
|
+7.67
|
-
|
-
|
表7 使用增效剂条件下烧结矿质量变化
|
名称
|
TFe
%
|
FeO
%
|
SiO2
%
|
CaO
%
|
MgO
%
|
R2
倍
|
转鼓指数
%
|
RDI+3.15
%
|
|
使用焦粉
|
56.30
|
9.24
|
5.20
|
9.79
|
2.45
|
1.88
|
75.1
|
73.4
|
|
使用焦化灰
|
56.01
|
9.37
|
5.39
|
10.38
|
2.43
|
1.93
|
74.0
|
72.2
|
|
比较
|
-0.29
|
0.13
|
0.19
|
0.59
|
-0.02
|
0.05
|
-1.10
|
-1.20
|
由表6知，在使用增效剂的相同条件下，全部使用焦化灰代替焦粉，固体燃料消耗升高7.67kg/t，烧结矿TFe下降，SiO2、FeO含量、碱度略有升高，转鼓强度和低温粉化性能有一定下滑；
方案三焦化灰利用率为40.33/48=84.02%，较方案二提高11.32%；较方案一，使用增效剂后焦化灰利用率提高84.02%-63.73%=20.29%。
5 效益分析
按市场价计算：按焦粉与焦化灰价差300元/吨、焦化灰年使用量2.28万吨计算，使用增效剂条件下焦化灰代替焦粉1.91万吨，固体燃料成本降低570万元、增效剂成本升高286万元，为公司年创直接经济效益284万元。
6 结论
1)烧结技术改进措施实施前，使用焦化灰代替部分焦粉后，固体燃料消耗升高，转鼓强度、粉化性能略有下滑，仍能基本满足高炉生产需要。
2）通过烧结技术攻关、强化生产管理、配加烧结增效剂等一系列措施，焦化灰利用率提高20.29%，质量指标得以改善，较好的满足高炉生产需求；实践证明全焦化灰烧结是具有可行性的。
3）本次烧结工业试验提高了焦化灰利用率，取得了良好的经济效益，在同行业具有一定的推广应用价值。
参考文献：
[1] 杨建华，佘世云.焦化除尘灰的气力输送与利用.燃料与化工，2010，41（3）21-24。
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