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炼钢污泥在铁前系统生产实践

来源:未知 佚名 2019-03-06 浏览
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前言

  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。

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 

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。

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。

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 

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。

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

月份

消耗量

7

9650.34

8

4884.66

9

11327.56

10

10074.10 

11

10419.86

12

11306.40 

半年累计

57662.92

全年累计

57662.92

2014

1

8352.30

2

6513.20 

3

7040.38

4

4404.30 

5

5011.04

6

912.36

半年累计

32233.58

全年累计

32233.58

2015

1

1389.78

2

2679.58

3

4637.98

4

5281.24

5

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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