王國(guó)龍，王建鵬，王軼韜，李文雅，陰瑞強(qiáng)，何寶全

（陜鋼集團(tuán)漢中鋼鐵有限責(zé)任公司，陜西 勉縣 724200）

生石灰是石灰石經(jīng)過(guò)高溫煅燒而成的，化學(xué)反應(yīng)方程式：CaCO3=CaO+CO2。在實(shí)際生產(chǎn)中石灰石煅燒溫度通常在1 000～1 100℃，由于石灰石原料粒度不均勻和煅燒溫度分布不均勻等原因，石灰石會(huì)有生燒和過(guò)燒現(xiàn)象，生石灰粉質(zhì)量也會(huì)有不同程度的差異。

隨著鋼鐵行業(yè)的發(fā)展和產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提升，燒結(jié)所用熔劑質(zhì)量要求也越來(lái)越高；陜鋼集團(tuán)漢中鋼鐵有限責(zé)任公司（全文簡(jiǎn)稱(chēng)漢鋼）2臺(tái)265 m2燒結(jié)機(jī)每天消耗生石灰粉量1 200 t左右，生石灰粉單耗85 kg/t，主要來(lái)源三立豎窯煅燒石灰石，生產(chǎn)生石灰粉，依靠管道氣力輸送至配料室，三套管線輸灰能力為50～55 t/h，燒結(jié)配料室生石灰粉配比在5.5%左右，用量大，其質(zhì)量對(duì)漢鋼燒結(jié)生產(chǎn)有著重要影響。

1 漢鋼生石灰質(zhì)量管控和灼減控制模型

灼減指生石灰加熱到1 000℃，完全灼燒后失去的質(zhì)量占生石灰總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)，生石灰灼減高則生燒率高；生石灰的過(guò)燒指石灰石煅燒過(guò)程中由于局部溫度過(guò)高，與硅酸鹽相互熔融生成的硬塊和消化時(shí)間很慢的石灰，短時(shí)間內(nèi)不能被水消化。

受地域限制和運(yùn)輸?shù)壤щy，漢鋼公司石灰石原料采購(gòu)品種多，石源質(zhì)量得不到長(zhǎng)期穩(wěn)定的保障，在后續(xù)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，根據(jù)不同石源質(zhì)量進(jìn)行分類(lèi)堆放和煅燒，制定石灰石煅燒成分預(yù)算模型，提前預(yù)判生石灰質(zhì)量。

石灰石煅燒后的產(chǎn)物，重要的指標(biāo)灼減，漢鋼根據(jù)灼減及石灰石CaO含量可以預(yù)判生石灰粉的CaO含量（見(jiàn)表1）。

表1 漢鋼公司石灰石煅燒成分預(yù)算模型 %

根據(jù)不同石源質(zhì)量和煅燒成分預(yù)算，分系統(tǒng)給燒結(jié)配料室輸灰，并分倉(cāng)搭配使用，生石灰粉w（CaO）在75%～80%之間時(shí)，單倉(cāng)1.5%小配比使用；生石灰粉w（CaO）在80%以上，使用配比≥3.0%，減弱部分生石灰粉質(zhì)量波動(dòng)集中影響燒結(jié)過(guò)程控制和燒結(jié)礦質(zhì)量穩(wěn)定。

2 生石灰粉消化反應(yīng)和CaO含量質(zhì)量研究

漢鋼燒結(jié)廠自2020年開(kāi)始，制定生石灰粉消化檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，每天對(duì)各班生石灰粉消化檢測(cè)兩次，根據(jù)當(dāng)班消化檢測(cè)結(jié)果對(duì)當(dāng)班質(zhì)量控制進(jìn)行預(yù)判預(yù)調(diào)，后根據(jù)生石灰粉CaO含量化驗(yàn)結(jié)果和對(duì)應(yīng)生產(chǎn)過(guò)程再進(jìn)行定量準(zhǔn)確調(diào)整。經(jīng)過(guò)對(duì)796組燒結(jié)生石灰粉樣CaO含量及生石灰消化檢化驗(yàn)數(shù)據(jù)研究，生石灰粉含鈣量在62%～88%之間時(shí)生石灰消化時(shí)間在49～109 s之間，消化時(shí)間與含鈣量整體呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系，再根據(jù)消化時(shí)間對(duì)應(yīng)生產(chǎn)條件和過(guò)程參數(shù)變化反推預(yù)判生石灰粉的質(zhì)量。

生石灰粉w（CaO）在61.66%～87.74%對(duì)應(yīng)消化時(shí)間49～109 s及散點(diǎn)見(jiàn)下頁(yè)圖1。

圖1 生石灰粉w（CaO）在61.66%～87.74%對(duì)應(yīng)消化時(shí)間49～109 s及散點(diǎn)圖

生灰消化時(shí)間：y＝-0.414 6x（生灰w（CaO））+111.01（常數(shù)），經(jīng)檢化驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和散點(diǎn)圖分析，生灰CaO含量與生灰消化時(shí)間總體呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系：生灰CaO含量越高，消化時(shí)間越短。生石灰w（CaO）在75%～80%之間對(duì)應(yīng)消化時(shí)間70～101 s及散點(diǎn)見(jiàn)圖2。

圖2 生石灰w（CaO）在75%～80%之間對(duì)應(yīng)消化時(shí)間70～101 s及散點(diǎn)圖

當(dāng)生石灰w（CaO）在75%～80%之間時(shí)，生石灰消化時(shí)間y與生灰w（CaO）呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系,生石灰w（CaO）越高，消化時(shí)間越短：y=-0.472 9x+115.99（常數(shù)），因生石灰粉w（CaO）在80%以下，w（CaO）差異性對(duì)應(yīng)消化時(shí)間差異明顯。

生石灰w（CaO）在80%～82%之間對(duì)應(yīng)消化時(shí)間65～85 s及散點(diǎn)見(jiàn)圖3。

圖3 生石灰w（CaO）在80%～82%之間對(duì)應(yīng)消化時(shí)間65～85 s及散點(diǎn)圖

當(dāng)生石灰w（CaO）在80%～82%之間時(shí)，生石灰消化時(shí)間y與生灰w（CaO）呈現(xiàn)較弱負(fù)相關(guān)關(guān)系,消化時(shí)間：y=-0.405 4x+110.38（常數(shù)），因生石灰粉w（CaO）差異性小，對(duì)應(yīng)消化時(shí)間差異較弱，線性趨于平緩。

生石灰w（CaO）在82%～85%之間對(duì)應(yīng)消化時(shí)間60～79 s及散點(diǎn)見(jiàn)圖4。

圖4 生石灰w（CaO）在82%～85%之間對(duì)應(yīng)消化時(shí)間60～79 s及散點(diǎn)圖

當(dāng)生石灰粉w（CaO）在80%～82%之間時(shí)，生石灰消化時(shí)間y與生灰w（CaO）呈現(xiàn)較明顯負(fù)相關(guān)關(guān)系，消化時(shí)間：y=-0.638 6x+128.9（常數(shù)），隨著生石灰粉的w（CaO）提升，生石灰粉消化反應(yīng)速度明顯提升。

生石灰w（CaO）在85%以上對(duì)應(yīng)消化時(shí)間55～75 s及散點(diǎn)見(jiàn)圖5。

圖5 生石灰w（CaO）在85%以上對(duì)應(yīng)消化時(shí)間55～75 s及散點(diǎn)圖

當(dāng)生石灰粉w（CaO）在85%以上時(shí)，生灰w（CaO）與生灰消化時(shí)間s呈現(xiàn)明顯的正相關(guān)關(guān)系：生石灰粉w（CaO）越高，消化時(shí)間越長(zhǎng)，y=0.1635x+58.97（常數(shù)）。

因石灰石煅燒過(guò)程中由于局部溫度過(guò)高，與硅酸鹽相互熔融生成的硬塊和消化時(shí)間很慢的石灰，短時(shí)間內(nèi)不能被水消化，生石灰粉的反應(yīng)速度就會(huì)降低。

經(jīng)過(guò)796組生石灰粉消化檢測(cè)和對(duì)應(yīng)w（CaO）檢測(cè)：當(dāng)生石灰粉的消化時(shí)間在80 s以上時(shí)，生石灰粉的質(zhì)量明顯下降，對(duì)應(yīng)w（CaO）在80%以下；當(dāng)生石灰粉的消化時(shí)間在70～85s之間時(shí)，對(duì)應(yīng)w（CaO）在80%～82%之間；當(dāng)生石灰粉的消化時(shí)間在60～75 s之間時(shí)，生石灰粉對(duì)應(yīng)w（CaO）在83%～85%之間。

漢鋼通過(guò)燒結(jié)生石灰粉質(zhì)量預(yù)判，更好地服務(wù)燒結(jié)礦質(zhì)量管控，燒結(jié)礦質(zhì)量得到了明顯提升（見(jiàn)表1）：燒結(jié)礦R±0.05穩(wěn)定率提升8.2%，R±0.1穩(wěn)定率提升2.61%。

表1 燒結(jié)礦質(zhì)量（2019年和2020年）對(duì)比 %

3 結(jié)論

通過(guò)本文研究，結(jié)合漢鋼公司生產(chǎn)實(shí)踐和特點(diǎn)得出：

1）生石灰的w（CaO）在82%～85%之間，生石灰粉的消化反應(yīng)和質(zhì)量以及對(duì)應(yīng)燒結(jié)過(guò)程及燒結(jié)礦質(zhì)量能夠達(dá)到最優(yōu)化。

2）當(dāng)生石灰粉w（CaO）在85%以下時(shí)，生石灰粉消化反應(yīng)與w（CaO）呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系，當(dāng)生石灰粉w（CaO）在85%以上時(shí)，因部分石灰石過(guò)燒，少部分顆粒狀生石灰粉遇水反應(yīng)變慢，但在燒結(jié)過(guò)程燃燒層中經(jīng)過(guò)1 200℃的高溫后，其不影響燒結(jié)過(guò)程和燒結(jié)礦質(zhì)量穩(wěn)定。

3）當(dāng)生石灰粉消化時(shí)間在85 s以上時(shí)，生石灰粉的w（CaO）會(huì)有明顯的降低或波動(dòng)，且對(duì)應(yīng)燒結(jié)過(guò)程變化明顯。