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烧结二次配料(分离配料)工艺  

2013-12-19 08:23:49|  分类: 科技管理 |  标签: |举报 |字号 订阅

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因为受到社会整体经济环境的影响,钢铁冶金行业走入了一个怪圈。在市场大好的情况下,行业内都会普遍采取最大化生产效率的方式,这个时候成本方面会有一定忽略;在市场冷淡的时候,很多企业就会过多的考虑成本,有时候甚至会走入一个极端:为了烧结降低一块钱,不惜在后面的高炉那边增加两块钱。这是一个成熟市场中的极不成熟表现。其实,不管是在什么市场状态下,我们首先考虑的还是成本和质量,这是根本,而在考虑成本的时候,不要把每一个环节之间脱离开考虑,必须综合考虑,这才能实现企业的整体成本和质量的合理平衡。这是题外话,我们先说说我们日常所了解的烧结生产情况。

烧结生产是现代钢铁冶金工业中不可或缺的重要一环,是连接矿山(选矿)作业和高炉生产作业的必须过程。烧结说白了就是块矿、粉矿添加熔剂和燃料后经过造粒、布料、点火、烧结、出矿的一个过程。

烧结生产中,我们会遇到很多问题:如何降低烧结设备和备件的损耗、如何降低烧结燃耗成本、如何提高烧结矿整体质量、如何充分利用低成本原料、如何最大化提高生产效率等等。所有的这些问题,都是我们每一个烧结人所必须面临的问题,而这些问题之间是相互关联和并存的,我们必须从综合方面考虑各个问题,使每个问题都处于一个合理点,从而达到最佳的整体烧结生产平衡。

烧结从简单的土烧(顶吹),到箱烧,再到环烧、平烧、链烧,这是烧结设备和烧结工艺的总体进步表现。自然,在烧结设备大笔投入的同时,烧结生产率也是随之大步提高。

相信,现在应该很难见到土烧和箱烧了,这个就不累述,我们就连续烧结的环烧、平烧、链烧的基本工艺进行介绍和分析,因为这几个烧结生产方式的工艺、操作等具有一定的相似性。而烧结生产工艺,我们大家也都是很熟悉:设备运行维护维修、流程控制。流程控制中又包括:原燃料控制(包括原燃料检验、分类)、配料控制(包括配料计算和调整)、混料控制(包括原燃料仓控制、配水、造球、造粒)、布料控制(仓位控制、控制偏析、偏析控制)、烧结控制(包括点火控制、烧结速度控制、看火控制、冷却控制、筛分控制)。

基本原料分类,也都是我们所熟悉的:褐铁矿、赤铁矿、磁铁矿,块矿、粉矿、泥矿,等等各类矿石的烧结性能;焦粉、煤粉,石灰、白云石、菱镁石,种种燃料和溶剂的作用。而配料就是根据要求,经过我们的计算,把这些原燃料按照一定配比进行下料控制,达到我们想要的烧结效果。

烧结设备的好坏,是影响我们生产效率的一个重要因素,但是设备投入后就是固定的了,我们只能是在维护好设备的前提下,充分利用设备,达到一个经济、充分的生产控制。

烧结流程控制,这是烧结控制的关键,因为很多关键控制点都会影响到烧结的最终结果,这包括:原料选择和控制,配料计算以及配料准确程度,混料造粒程度,布料方式和控制,点火控制,料层厚度,抽风负压控制,烧结速度控制,终点控制,冷却控制,等等。这些因素的综合,就直接决定了烧结矿的好坏和烧结生产效率,所以每一个点,都是我们控制的关键。但是有时候,原料的好与坏,由不得我们,这就要我们更加合理调整配料,以接近或者达到我们想要的程度。

以下就从现有烧结原料对烧结二次配料(分离配料)工艺进行简单介绍。

随着优质矿产资源的日益匮乏,劣质矿产资源越来越多得到应用,这也是一个经济发展趋势,而原料变化,也对我们烧结提出了更多的要求:如何利用劣质资源,做到高效、优质的生产;如何做到在大幅度降低成本的前提下,确保各个环节的生产能够顺利进行,从而保证整个企业的经济效益。

先说低品位、高杂质、低造粒性能、高熔点生料,这一类原料是目前应用的主体。这类原料的应用,直接导致烧结矿整体性能下降,也会导致烧结生产率明显降低。此类矿为块矿,因为本身与其他矿具有很低的相熔系数和本身的难熔固性,就会出现透气性过好,但是高燃耗却不能得到较好烧结矿强度;若为粉矿,因为本身就具有很差的造粒性能,烧结造粒困难,就会导致烧结过程透气性不好,负压过高,生产效率降低、燃耗增加的同时,烧结矿性能也很难保证。另一方面,因为该类矿中硅含量会偏高,在碱度控制相同时,烧结矿中正硅酸钙会增加,这也会直接导致烧结矿性能大幅下降。跟此类矿物质相似的还有就是很多回收的含铁废料,这类原料也都有统一的问题:本身吸水性很差、颗粒性强、与其他矿物质相熔难、本身熔融难、杂质含量高等特点,使得烧结前期工作就很难调整。

此类含铁原料的应用,一般都是考虑到烧结液相平衡,适当增加含镁或者其他金属元素熔剂,考核二元碱度,这样可以增加镁橄榄石等其他矿相组成,能够有效提高烧结矿强度;提高烧结矿强度的另一个方法就是,可以引入极少部分小原子类元素化合物,这样可以渗入正硅酸钙矿相中,形成一定的晶格位错,也可以有效防止正硅酸钙的低温粉化现象,从而提高烧结作业的综合成矿率和烧结矿强度。另外一个方面,就是如何提高烧结混合料的造粒性能,一般可以考虑适当引入不含有硅、钾、钠等有害物质的增稠剂之类,引入量不宜过多,一般控制在万分之几到千分之一的比例就够用,否则就会起到副作用。

以上是常规烧结所采用的解决问题的办法,下面介绍一下采用的比较先进的方法。在介绍以前,我们先说说小球烧结和外配碳。小球烧结就是在原料以粉料为主的情况下,为了保证烧结过程中有一个更好的透气性能,从而可以大幅度提高烧结生产效率,而采取的将混合料经过球盘造球(粒度控制在2-8mm或者4-6mm),然后进行布料点火烧结,这一类目前采用的厂家也很多,一般球盘为4-6m。小球烧结的采用,解决了很多问题:粉料造粒难,混合料颗粒不一致,混合料透气性差等。小球烧结,可以说是跟以前的配碳球团很类似,就是一个延伸或者说是一个相互融合。外配碳就是在常规配料的基础上,将焦粉或者煤粉分离一部分,在一混或者二混的时候,加入,这对于烧结所起的作用就是可以一定程度降低燃耗,同时对点火也有利,但是缺点就是这个比例的调整若是不合适,就会导致生产不稳定,而且随着配料的变化,也会对导致生产不同程度的波动。

二次造球技术在烧结中的应用,这类应用主要是考虑到很远含有重金属元素的矿种。这类矿中含有一些钢铁材料所需要的重金属,但是烧结或者球团生产中若直接简单混料造粒,会有严重的部分排放污染。所以就会采用二次造球技术:首先将这类矿单独进行造球(球盘造球或者冷压成球),然后进入球盘或者混料,就跟我们做元宵一样,外层就裹上一层普通铁粉为主的混合料,在接下来的烧结或者球团生产中,就会很大程度避免其重金属氧化物的排放,做到环保和资源的充分利用。

二次配料技术,类似于外配碳的延伸,这也是部分冶金企业在本身没有投入球团生产设备并不采购球团的前提下大多采用的一个方式。就是将部分精矿或者其他物料先期进行造粒(2-8mm),然后这部分混合料颗粒参与烧结整体混合配料或者直接布料。这个技术的应用,应该是烧结生产的一个主流趋势,不仅仅保证了各种资源的充分利用,还大大降低了设备投入,使得铁前生产成本大大降低。

先说优质资源精矿粉为主的二次配料技术。刚才说过,这是部分冶金企业在本身没有投入球团生产设备并不采购球团的前提下大多采用的一个方式。常规采用的就是:精粉添加熔剂后造粒,有的企业会添加少部分燃料,然后跟烧结混合成料料一起参与布料,有的企业也会采取参与烧结混合料的二次配料(一般就是在二混时混合)后再统一进行布料。这个方式的优点就是,可以充分利用烧结过程中的余热,使得烧结矿完全满足了高炉入炉要求,节省了大量的设备投资;同时,也不用跟球团生产那样过多考虑球团爆裂问题,关键就是控制好一次混料的造粒性能稳定充分。大部分企业在精粉一次混料中采用的也都是膨润土,其缺点就是膨润土中硅含量偏高,这也是球团矿生产中所遇到的同样问题。后来逐步在开发低硅粘结剂和无硅粘结剂,国内部分科研院所已经研制出无硅高效粘结剂,其采用量仅仅为精粉量的千分之几,并含有固相反应促进成分,若这一技术得到应用,将会给烧结配料带来跨时代变革,而高炉生产也会受益匪浅。

再一个就是以回收的含铁熟料为主的二次配料造粒(分离配料造粒)技术。常规回收的含铁熟料一般都是直接参与烧结或者球团的混料,此方式的缺点就是这类物料的颗粒性极强、极难造粒、熔融性能很差,入前所谈到的,对烧结影响极大,部分企业就采取了分离配料造粒技术。将该部分物料添加一定溶剂(也会少部分调价燃料)造粒后,参与烧结布料。这里需要说明的就是,采用的布料方式中,混合布料采用较少,而是根据其本身性能,而采用的是代替烧结铺底料的方式。因为此类物料造粒后也是具有难熔性,所以一般也不会造成粘结炉条等问题,就是利用烧结余热为主,促进本身的固相和液相反应,达到降耗和废旧资源利用双丰收的效果。

与以回收的含铁熟料相关的分离配料技术相对应的,就是以此类物料为主或者全部而进行的烧结生产。这类烧结生产难度大,生产率低,这是部分小企业所采用的作业方式,这也是以废旧资源利用和环保为主题开展起来的。但是收到很多技术的限制,其收效甚微。首先这类烧结生产中,造粒相当困难,而烧结透气性也很差,生产作业率基本维持在一个基地的水平。部分企业采用添加其他辅料的方式,收到一定效果,但是目前维持下来的企业并不多见。

以上,从烧结现有状况对烧结中采用的二次配料(分离配料)进行了简单介绍。但是随着技术的不断进步,和市场环境的不断变化,更重要的是随着原料资源的相互取代,需要我们对烧结生产作业做越来越多的改进,解决我们所面临的一个又一个难题;另一方面,需要我们有一个综合看问题的角度,不要局限于单一的烧结生产,而是着眼于整个钢铁冶炼、甚至是整个社会经济发展,来提高我们的技术水平,实现最大化的经济效益核算。

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