原料分级入窑技术在石灰窑上的应用

随着石灰用户对产品质量要求的逐步提高及石灰窑煅烧工艺技术的不断进步，精料入窑已经成为各种石灰窑生产的共识。石灰石资源总储量丰富，但是优质资源不多，而且分布不均匀。随着国家环保政策逐步落实到位，非煤矿山的开采控制越来越严，优质石灰石资源弥足珍贵。对石灰石资源的充分利用成为企业必须高度重视的重要课题。

华菱涟钢作为湖南省重点企业，国内优质工程钢生产基地，钢年产量1200万t，每年需要消耗220万t优质石灰石。娄底市石灰石资源丰富，但是受地质条件的限制，能满足品种钢冶炼要求的低硅、低硫的优质石灰石资源非常稀少，这部分优质资源主要集中在田湖罗家坪区域。因涟钢地处南方多雨地区，每年多个月份入窑石灰石呈湿料状态，并粘有较多的泥土和碎料，给生产造成了很大困难。虽然麦尔兹窑配置的原料水洗工艺能够很好地解决这个问题，但也造成了污泥处理困难和水污染问题，不仅增加了成本，还经常受到环保部门的处罚，成为困扰生产的难题。

为了降低成本，充分利用石灰石资源，湖南涟钢冶金材料科技有限公司从2019年开始对石灰窑原料分级入窑技术进行立项攻关。

1　方案确定

冶金石灰窑炉精料入窑包括两个方面：一是原料化学成分满足炼钢、炼铁要求，主要是高钙、低硅、低硫；二是物理性能满足竖窑煅烧工艺要求，主要是粒度均匀、品质纯净、转运不碎裂、煅烧不爆裂。

该公司从2003年开始响应国家节能减排号召，淘汰了老式焦炭竖窑和普通气烧竖窑，先后建成4座配高焦混合煤气的麦尔兹石灰窑（2座500t/d，2座600t/d）和2座日产600t纯高炉煤气TGS石灰窑，总设计日产能3400t，日需合格石灰石原料6000t以上。由于石灰石属于低价值原料，应尽量就地取材，避免长距离运输。经过多年选材，能够满足质量要求的石灰石资源主要分布在田湖罗家坪区域距涟钢50km左右，可用火车运输到厂区。6座石灰窑都是气烧竖窑，窑内气体流量大，为确保煅烧均匀，避免生烧和过烧，要求窑内料柱横截面孔隙率均匀，气流量均衡稳定，入窑原料粒度均匀，粒径比不超过2。工艺要求入窑粒度40～80mm，矿山破碎加工成材率45%～50%，转运过程还有二次破碎，入窑前筛分再筛除8%～10%，资源综合利用率仅40%左右，如何提高石灰石资源利用率成为公司保产难题。围绕上述难题，攻关的重点是在不影响石灰窑产量和质量的前提下，充分利用矿山的优质资源。

攻关方案：对进厂原料进行再次、多次分级，分窑使用。一是矿山加工粒度放宽到30～100mm，成材率提高到55%～60%；二是每座窑入窑粒径比小于2，确保同等煅烧质量条件下，提高石灰窑产量。

2　方案实施

方案实施前每座麦尔兹窑都设有窑前原料预处理系统，包括筛分和水洗，窑前筛孔30mm，洗矿水沉淀后循环利用。筛下料比例约8%～10%。但污泥处理成为难题，被环保部门要求限期整改。为满足环保要求，TGS窑设计时没有水洗系统，而配置的筛分系统，由于湿料和泥土的堵塞而无法正常运行，被迫改为直接入窑。因为原料粒度无法达到设计要求并含有较多的泥土，给生产造成了巨大的危害。

为了取消麦尔兹窑的水洗工艺，统筹解决环保和入窑原料粒径比问题，公司决定对2座600t/d麦尔兹窑和2座600t/dTGS窑的原料进行集中筛分和分级处理。充分利用TGS石灰窑对原料粒度适应性强的特点，将粘有更多泥土的小粒料处理掉，从而把粒度更均匀、粘有较少泥土的大粒料供给麦尔兹窑，以达到整体协同提高的目的。

项目内容包括：（1）取消窑前分散的行车加料、筛分、洗矿设施，新建一条原料集中处理生产线；（2）火车石坯进厂后由行车卸车改为专业卸车机卸货，提高卸车效率；（3）加料方式由行车加料改为皮带送到窑前料仓；（4）全部料仓、筛分设备和皮带通廊全封闭，防雨、防尘、防噪声；（5）取消麦尔兹窑的水洗工艺，只进行筛分；（6）增加两道分级设施。

2.1 分级工艺流程

一次分级采取先筛后分。火车石坯进厂后集中卸货进入原料矿槽备用，由1#皮带送到筛分楼，将30mm以下碎料筛除。筛上料由2#皮带送到筛分楼进行第一次分级，分级筛孔径55mm，筛上料粒度55～100mm，由3#皮带送到2座600t/d麦尔兹窑。筛下料由4#、5#皮带送到2座600t/dTGS窑，进行二次分级。

二次分级采取先分后筛，筛孔径42～45mm，筛上料进大块料仓，单独供一座TGS石灰窑用；筛下料进小块料仓，加料时再经30mm筛子筛分后供另一座TGS石灰窑用。

2.2 物料平衡

一次分级有两个筛子，孔径分别为55mm×55mm和60mm×60mm，通过两个筛子互换来平衡物料；二次分级只有一个筛子，通过42mm、45mm筛面组合来平衡物料。通过两道分级系统，矿山筛子孔径由原来的40～80mm，调整到30～100mm，而内部为了确保每座窑入窑物料粒径比都小于2，麦尔兹窑粒度55～100mm，TGS石灰窑粒度分别为25～45mm、45～55mm。方案从2019年开始实施，一次分级于2019年7月底试运行，二次分级于2020年底投入运行，经过不断地完善，效果越来越好。

通过技术攻关，将原料分级入窑技术应用在石灰窑上获得了以下效果：

（1）提高了优质石灰石资源的利用率。矿山石坯的粒径范围从40～80mm放宽到30～100mm，石坯成材率从45%提高到55%以上，每年多利用资源20万t以上，减少资源浪费500万元以上。

（2）提高了窑炉产量。2座600t/d麦尔兹窑原来只有水洗和筛分处理工序，设定日产量分别为580～590t，实际平均日产量1220t；分级后入窑粒度变大，粒径比减小，设定日产量提高到630～650t，实际平均日产量达到1350t，每年增产46000t，创效益350万元。2座TGS窑在没筛分前平均日产量1160t，一次分级后平均日产量1215t，二次分级后平均日产量1280t，每年增产43000t，创效益300万元。由于石灰石经常比较湿，TGS石灰窑所用的小粒料中仍有2%左右的泥沙，由此导致使用最小粒度石灰石的TGS石灰窑的日产量很难超过620t，而使用较大粒度石灰石的TGS石灰窑的日产量一般都在670t以上。

（3）取消了麦尔兹窑的水洗工艺，解决了污泥处理的困难和水污染问题，节省了生产成本。

（4）入窑石灰石粒度更均匀，透气性更好，煅烧更均匀，质量更稳定。按同等质量标准比较，每年减少质量降级损失近400万元。

（5）相同生烧率条件下石灰能耗更低。通过攻关，创综合经济效益约每年2000万元，最大的贡献是在多雨地区提高了优质石灰石资源的利用率，解决了原料保供难题。

来源：朱科良等，《原料分级入窑技术在石灰窑上的应用》

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