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2016-06-12来源:暂无数据
水钢炼钢污泥是转炉工艺除尘收集的含铁尘泥,含铁量高,是宝贵的二次资源。由于出厂水分较高,不具备及时使用条件,只好外排暂堆存放。如果废弃,不仅浪费资源,还会造成环境污染。根据水钢(集团)公司经营生产用料与加快循环经济工作推进的总体部署,将露天存放的炼钢污泥预处理后,进入水钢中和料场,参与一次配料,堆入混匀料,于炼铁烧结工序使用。2013年下半年来,水钢炼铁厂对炼钢污泥的使用进行了生产攻关实践,取得了显著的成效。
2 炼钢污泥概况
2.1 化学成分
炼钢污泥亲水性强,品位高,粒度细,有害元素高,粘性强,原料成分分析见表1。
表1 炼钢污泥成分 ,%
样别 |
TFe |
S |
SiO2 |
CaO |
Ig |
FeO |
MgO |
Al2O3 |
MnO |
P |
A |
48.28 |
0.23 |
4.49 |
12.14 |
3.3 |
37.94 |
3.14 |
1.56 |
0.84 |
0.11 |
B |
47.92 |
0.21 |
3.87 |
15.26 |
1.80 |
34.94 |
3.98 |
1.10 |
0.94 |
0.14 |
Cr |
As |
Cu |
Pb |
Zn |
K2O |
Na2O |
TiO2 |
/ |
/ |
/ |
0.072 |
0.012 |
0.023 |
0.28 |
0.21 |
0.12 |
0.18 |
0.16 |
/ |
/ |
/ |
0.001 |
0.013 |
0.029 |
0.25 |
0.19 |
0.11 |
0.27 |
0.37 |
/ |
/ |
/ |
由表1可见, FeO含量高,含铁量高,S含量稍高,P含量偏高,Pb含量较高,Zn含量较高,K2O+Na2O含量较高,分别为0.30%和0.38%,有害元素均超过了水钢铁矿石(块、粉)技术标准Q/SG-2007[1]。
2.2 同化特性
同化特性[2]是指铁矿粉与熔剂石灰石生成液相的结合能力,同化温度越低,则表明这种铁矿粉的同化性越强,液相生成越容易,反之亦然。同化温度在1260℃以上,说明该铁矿粉同化性较弱;同化温度在1220℃以下,说明该铁矿粉同化性较强;同化温度在1220-1240℃,同化性居中。一般来说,在烧结过程中,同化性过强生成液相量多,粘接范围较宽,易形成大孔薄壁结构,影响烧结矿机械强度,气孔周围的磁铁矿会被二次氧化,从而生成骸晶状赤铁矿,加剧低温还原粉化,同时影响烧结料层热态透气性;同化性过低,粘接范围较窄,也同样影响烧结矿强度,故要求铁矿粉同化性适宜。
2013年5月水钢炼铁厂原料小组送检了炼钢污泥的同化特性,最低同化温度为1260℃,由上所述,炼钢污泥同化特性弱,不宜大配比配加。按照铁矿粉高温烧结基础特性优势互补原则,小配比炼钢污泥与同化特性较强的铁矿粉优化搭配使用是可行的。
3 炼钢污泥配比及生产组织过程中的影响
3.1 配比情况
2013年7月份,最初开始使用炼钢污泥配比3%;根据生产实际使用效果,上调配比到5%;与磁选粉混合后作为一种新矿种使用配加到8%;与返矿混合后作为一种新矿种最高配加到12%。因磁选粉水分低,成分接近,返矿是干料且有一定的温度,使用效果明显。
3.2 生产组织过程中的影响
炼钢污泥亲水性强,抽查水分高达16.4%和20.8%,粒度比较细,粘性较强,虽然经过烘干预处理,由于这些因素,加上堆入露天料场存放,尤其是下雨天,较为突出,生产组织极为困难,皮带运输机堵漏嘴,糊梭槽严重,预配料槽槽壁粘料严重,篷槽频次较高,有的甚至篷为死槽,清理劳动强度大。水钢中和料场预配料槽高达30多米,组织处理贮矿槽难度较大,一次配料下料不畅,造成预配料成分波动大,堆料进度慢,混匀料堆库存量急剧下降,危及生产。
4 应对措施
4.1 成立炼钢污泥使用攻关组
针对前期炼钢污泥的使用对生产的严重影响,成立了炼铁厂攻关组,制定月目标,明确各部门职责,提出有效措施,落实到人,责任到人。
4.2 配料方面
中和料场预配料槽一次配料,正常情况下执行生产配比。保产应急时,缩矿种,启用临时配比,按照理论计算混匀料成分相近的原则确定临时配比。
4.3 预配料槽处理
水钢中和料场一次配料新、老系统各9个预配料槽,其中各系统容量达900t以上的各有3个槽,共计6个槽,中下部均为倒锥体型,其余各预配料槽容量达600t以上的各有6个,共计12个,中下部均为倒台体结构,采取在槽体下部开活门清理、对死槽的物料打水渗透、用高炉大钩撞击矿仓壁、人工清槽、PLC控制高压气体打空气泡等系列措施。
4.4 炼钢污泥料场处理
针对前期使用炼钢污泥蓬槽频繁的问题,与相关职能部门协调,使用了成分接近、水分含量较低的磁选粉与炼钢污泥在堆场上由原料车间专人负责,按1:1的比例用挖机混合,要求混匀。混合前、后化学分析如下表2。
表2 炼钢污泥处理前、后化学成分比较,%
污泥 |
TFe |
S |
SiO2 |
CaO |
Ig |
FeO |
MgO |
Al2O3 |
MnO |
P |
A |
48.28 |
0.23 |
4.49 |
12.14 |
3.3 |
37.94 |
3.14 |
1.56 |
0.84 |
0.11 |
B |
47.92 |
0.21 |
3.87 |
15.26 |
1.8 |
34.94 |
3.98 |
1.1 |
0.94 |
0.14 |
混合后污泥 |
49.71 |
0.18 |
4.39 |
12.93 |
7.23 |
21.66 |
2.95 |
0.69 |
0.62 |
0.09 |
与A比 |
1.43 |
-0.05 |
-0.1 |
0.79 |
3.93 |
-16.28 |
-0.19 |
-0.87 |
-0.22 |
-0.02 |
与B比 |
1.79 |
-0.03 |
0.52 |
-2.33 |
5.43 |
-13.28 |
-1.03 |
-0.41 |
-0.32 |
-0.05 |
Cr |
As |
Cu |
Pb |
Zn |
K2O |
Na2O |
TiO2 |
/ |
/ |
/ |
0.072 |
0.012 |
0.023 |
0.28 |
0.21 |
0.12 |
0.18 |
0.16 |
/ |
/ |
/ |
0.001 |
0.013 |
0.029 |
0.25 |
0.19 |
0.11 |
0.27 |
0.37 |
/ |
/ |
/ |
0.032 |
0.012 |
0.027 |
0.19 |
0.18 |
0.12 |
0.19 |
0.31 |
/ |
/ |
/ |
-0.04 |
0 |
0.004 |
-0.09 |
-0.03 |
0 |
0.01 |
0.15 |
/ |
/ |
/ |
0.031 |
-0.001 |
-0.002 |
-0.06 |
-0.01 |
0.01 |
-0.08 |
-0.06 |
/ |
/ |
/ |
4.5 炼钢污泥入厂管理
加强验收管理,一经发现水分大,呈团状或块状的较多,经现场核实后,通知供方来人处理或拒收打回。不定期抽检分析,把好验收质量关。
5 烧结矿常温性能与冶金性能
5.1 常温性能
从强度方面分析,通过工业生产攻关实践,新、老两系统烧结转鼓强度对比,2013年上半年平均转鼓6#、7#机79.27%,4#、5#机77.31%;下半年6#、7#机转鼓79.28%,4#、5#机77.30%。上半年未用炼钢污泥,上、下半年转鼓强度比较,基本持平。2014年上半年平均转鼓6#、7#机79.37%,较2013年上半年上升了0.10%,较2013年下半年上升了0.09%,4#、5#机上半年平均转鼓77.43%,较2013年上半年上升了0.12%,较2013年下半年上升了0.13%,机械强度有上升趋势,同时也说明了小配比使用对常温性能的影响不大。
5.2 冶金性能
从冶金性能检测分析,2013年8月份配加5%的炼钢污泥的烧结矿,还原速率指数RVI=0.67%,还原度指数RI=86.95%,具有较好的还原性。从熔滴性能测定分析,最大压差5786Pa,软化开始温度1256℃,软化终了温度1292℃,软化温度区间36℃,软熔温度区间108℃,压缩率21.76%,滴落时压缩高度38.6mm,软化终了压缩高度18.8mm,滴落时温度1400℃,原始高度91mm。根据高炉对入炉矿石的性能要求,该配比下的烧结矿熔滴性能较好。烧结矿低温还原粉化性能如表3所示。
表3 烧结矿冶金性能 ,%
日期 |
不含炼钢污泥的烧结矿还原性与低温还原粉化指数 |
||||
RI |
RDI+6.3 |
RDI+3.15 |
RDI-0.5 |
RDI-3.15 |
|
13年5月7日 |
80.96 |
37.5 |
65.99 |
7.95 |
34.01 |
14年8月27日 |
/ |
28.71 |
66.01 |
8.8 |
33.99 |
14年9月16日 |
/ |
79.22 |
91.72 |
1.77 |
8.28 |
14年10月28日 |
/ |
/ |
80.00 |
/ |
20.00 |
14年12月7日 |
/ |
79.52 |
91.08 |
3.48 |
8.92 |
日期 |
含炼钢污泥的烧结矿还原性与低温还原粉化指数 |
||||
RI |
RDI+6.3 |
RDI+3.15 |
RDI-0.5 |
RDI-3.15 |
|
15年3月31日 |
87.74 |
46.69 |
74.14 |
6.81 |
25.86 |
15年4月14日 |
79.69 |
56.80 |
78.31 |
6.41 |
21.69 |
15年5月13日 |
84.30 |
56.79 |
81.58 |
4.63 |
18.43 |
根据优质铁烧结矿技术标准YB/T421-2005[3],低温还原粉化指数RDI+3.15≥72%,还原度指数RI≥78%,从表3可见配加与不配加污泥的烧结矿都有较好的还原性。5月7日和8月27日未配加污泥工业生产的烧结矿低温还原粉化严重,配加一定量的污泥后生产的烧结矿低温还原粉化得到了抑制,磨损指数RDI-0.5均在10%以下,烧结矿的冶金性能尚可。
5.3 烧结矿有害元素
炼钢污泥使用前、后烧结矿有害元素的变化见表4。
表4 炼钢污泥使用前、后烧结矿有害元素的变化 ,%
6#、7#机烧结矿 |
|||||||
日期 |
P |
As |
Cu |
Pb |
Zn |
K2O |
Na2O |
130703-11 |
0.099 |
0.009 |
0.023 |
0.016 |
0.042 |
0.086 |
0.043 |
130710-12 |
0.072 |
0.013 |
0.021 |
0.019 |
0.049 |
0.092 |
0.064 |
130717-13 |
0.084 |
0.007 |
0.027 |
0.016 |
0.050 |
0.074 |
0.064 |
130724-14 |
0.050 |
0.008 |
0.019 |
0.014 |
0.046 |
0.097 |
0.160 |
7月平均 |
0.076 |
0.009 |
0.023 |
0.016 |
0.047 |
0.087 |
0.074 |
6月平均 |
0.077 |
0.012 |
0.027 |
0.021 |
0.055 |
0.115 |
0.140 |
比较 |
-0.001 |
-0.003 |
-0.004 |
-0.005 |
-0.008 |
-0.028 |
-0.066 |
4#、5#机烧结矿 |
|||||||
日期 |
P |
As |
Cu |
Pb |
Zn |
K2O |
Na2O |
130703-21 |
0.082 |
0.010 |
0.023 |
0.020 |
0.050 |
0.090 |
0.074 |
130710-22 |
0.086 |
0.010 |
0.021 |
0.015 |
0.040 |
0.081 |
0.026 |
130717-23 |
0.092 |
0.010 |
0.026 |
0.020 |
0.054 |
0.081 |
0.049 |
130724-24 |
0.083 |
0.011 |
0.024 |
0.028 |
0.091 |
0.089 |
0.110 |
7月平均 |
0.086 |
0.010 |
0.024 |
0.021 |
0.059 |
0.085 |
0.065 |
6月平均 |
0.071 |
0.016 |
0.031 |
0.032 |
0.074 |
0.133 |
0.173 |
比较 |
+0.015 |
-0.006 |
-0.007 |
-0.011 |
-0.015 |
-0.048 |
-0.108 |
从表4中可见,4#、5#机烧结矿除P含量上升0.015%外,7月份正式用上炼钢污泥后与6月份未用炼钢污泥的烧结矿比较有害元素均下降,从生产实践同时也证明了小配比的污泥搭配使用影响较小,是可行的。
6 实施效果
6.1 措施有力
多次抽检炼钢污泥单独使用和混合后使用的成分对比分析,水分含量减半,品位有所提升,有效降低了有害元素,粘性大大减弱,预配料槽蓬料频次大大降低,圆盘下料基本顺畅。
6.2 消耗量增加
2013年7月份使用了炼钢污泥9650.34t,8月份消耗了4884.66t,8月份消耗低主要由于上旬雨水多暂停用以及新、老预配料槽粘料、漏眼清槽、篷槽以及死槽的处理,但与磁选粉混合后使用铁水含【P】有所上升,停用磁选,因磁选粉含P高达0.58%,改方案为高炉返矿与炼钢污泥混合,按同样的方式运作。 9月份消耗炼钢污泥11327.56t, 10月、11月、12月消耗呈逐月上升趋势,效果明显,炼钢污泥消耗量如表5。
表5 炼钢污泥消耗统计,t
2013年 |
|
月份 |
消耗量 |
7月 |
9650.34 |
8月 |
4884.66 |
9月 |
11327.56 |
10月 |
10074.10 |
11月 |
10419.86 |
12月 |
11306.40 |
半年累计 |
57662.92 |
全年累计 |
57662.92 |
2014年 |
|
1月 |
8352.30 |
2月 |
6513.20 |
3月 |
7040.38 |
4月 |
4404.30 |
5月 |
5011.04 |
6月 |
912.36 |
半年累计 |
32233.58 |
全年累计 |
32233.58 |
2015年 |
|
1月 |
1389.78 |
2月 |
2679.58 |
3月 |
4637.98 |
4月 |
5281.24 |
5月 |
6667.28 |
1-5月累计 |
20655.86 |
说明:1、数据来源炼铁生产月报表;2、2014年下半年公司用料调整未使用。
7 经济效益
2013年7-12月份共计使用炼钢污泥57662.92t,按照成分接近的48中粉价格与炼钢污泥的价差462.74元/t,替代部分48中粉的采购,节约采购成本=57662.92*462.74=26682939.60元,降低吨铁直接成本11.18元。
2014年1-6月份共计使用炼钢污泥32233.58t,按照成分接近的48中粉价格与炼钢污泥的价差276.17元/t,替代部分48中粉的采购,节约采购成本=32233.58*376.17=12125305.79元,降低吨铁直接成本5.02元。
2015年1-5月份共计使用炼钢污泥20655.86t,按照成分接近的48中粉价格与炼钢污泥的价差213.78元/t,替代部分48中粉的采购,节约采购成本=20655.86*213.78=4415809.75元,降低吨铁直接成本3.13元。
8 结语
水钢炼铁厂通过生产攻关实践,采取措施有力,在炼铁烧结工序配加炼钢污泥,按5%的配比配加是可行的,降低吨铁直接成本是有效的。虽与公司的目标和要求有一定的差距,但通过大家的共同努力,取得的效果、效益是明显的。
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