夏雷雷

(新疆八一鋼鐵股份有限公司煉鐵廠)

引言

新疆缺少優(yōu)質焦煤,八鋼煉焦用主焦煤主要從內地采購,八鋼自有焦煤礦山也滿足不了煉焦需求。因八鋼焦炭成本高,導致鐵水成本較高。近幾年,八鋼為了進一步降低煉鐵成本,通過配煤創(chuàng)新,探索將高比例的疆內現(xiàn)有的低品質焦煤配入生產(chǎn),實現(xiàn)區(qū)域焦煤資源最大化利用,降低焦炭成本,進而降低鐵水成本。

八鋼公司成立區(qū)域資源最大化利用配煤攻關組,在保證焦炭質量前提下,通過改變工藝條件并在小焦爐、工業(yè)焦爐開展爐孔試驗,最終疆內低品質焦煤大比例應用到煉焦生產(chǎn),使得疆內低品質焦煤配加比例階段性達到較高水平。

1 試驗研究

研究分析低品質焦煤煤質性能;改變工藝條件,進行了60kg試驗焦爐試驗、工業(yè)焦爐爐孔試驗。以八鋼2500m3高爐焦炭質量為依據(jù)指標(焦炭質量:Ad<12.8%、M40>89.0%、粒度>53.50mm)。

主要試驗條件:60kg試驗焦爐結焦時間為23h;裝煤量(濕基)44kg;配合煤細度80%～82%(常規(guī)),裝煤方式為散裝;裝煤時兩側爐墻溫度為800℃;焦餅中心溫度930℃;加熱最終溫度為1050℃;燜爐時間2h(常規(guī))。

1.1 低品質焦煤煤質質量指標

疆內拜城13#、1/3焦煤1#、1/3焦煤2#煤質指標見表1。

表1 低品質焦煤煤質指標

拜城13#煤G值較低,單獨煉焦時,無法成焦:1/3焦煤1#灰分極低,60kg試驗焦爐煉焦時,可以成焦,但結焦性差,M40約為45%:1/3焦煤2#M40約為55%;1/3焦煤1#、1/3焦煤2#熱態(tài)強度均無法檢測。

根據(jù)單種煤煤質及煉焦試驗數(shù)據(jù),開展哈氏可磨性試驗,快速浮沉試驗判斷焦煤硬度、洗選狀況。

通過試驗,得出以下結論:(1)通過哈氏可磨性數(shù)據(jù)可以看出1/3焦煤1#3#接近50,結合現(xiàn)場實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)驗證,1/3焦煤1#3#均很難粉碎,在現(xiàn)有的工況條件下1/3焦煤1#粉碎細度僅在70.0%～76.0%,1/3焦煤2#粉碎細度僅在75.0%～78.0%,拜城13#哈氏可磨性數(shù)據(jù)及生產(chǎn)數(shù)據(jù)看出,粉碎細度在80.0%～82.0%,均無法達到工藝要求的粉碎細度≥84.0%。

(2)通過快速浮沉試驗可以看,拜城13#本身為洗精煤,再次洗選后,灰分無明顯變化,收率較低。1/3焦煤1#為易洗選焦煤。

(3)拜城13#、1/3焦煤1#、3#粉碎細度無法達到工藝要求,但1/3焦煤2#質量明顯優(yōu)于1/3焦煤1#。

(4)拜城13#無結焦性,1/3焦煤1#結焦性差。

(5)參照前期生產(chǎn)數(shù)據(jù),配加拜城13#比例基本在3%,1/3焦煤1#比例約5%,配加比例遠低于預期要求。

1.2 性價比測算

(1)主焦煤性價比模型分析2021年進廠焦煤性價比模型見表2。通過進廠焦煤性價比模型,指導進廠焦煤采購工作。近兩年進廠焦煤質量基本穩(wěn)定,未出現(xiàn)一起質量事故。

表2 2021年進廠主焦煤性價比模型 %

(2)1/3焦煤1#與精煤性價比測算。

對進廠1/3焦煤1#與1/3焦煤2#性價比對比見表3,1/3焦煤1#使用后焦炭指標對比見表4。

表3 1/3焦煤1#與精煤性價比測算 %

表4 使用1/3焦煤(精煤和原煤)后焦炭指標對比 %

按照煉焦理論以及前期生產(chǎn)數(shù)據(jù)[1],弱粘煤細度提高后焦炭質量有所改善,2021年再次通過小焦爐試驗驗證,當氣煤、1/3焦煤粉碎細度由75%提高至80%后,焦炭冷態(tài)強度明顯有所提高,M40提高2.1%～3.0%、M10降低0.7%～0.9%。根據(jù)1/3焦煤1#哈氏可磨性指標及2020年進廠1/3焦煤1#試驗時粉碎細度水平,小焦爐開展上述試驗時,1/3焦煤1#粉碎細度為75%。不同1/3、氣煤粉碎細度與焦炭質量關系,見表5。

表5 不同1/3焦煤1#、氣煤粉碎細度與焦炭質量關系 %

根據(jù)1/3焦煤1#配加試驗結果看,在配煤結構不變情況下,增加1/3焦煤1#比例逐步替代1/3焦煤2#,焦炭質量明顯降低,而高爐焦比增加導致的鐵水成本增加已明顯大于焦炭成本降低的幅度,鐵水成本增加已達到9.28～19.55元/噸鐵。

1.3 配煤攻關試驗

針對提高1/3焦煤(精煤和原煤)、氣煤使用比例開展了多組小焦爐配煤試驗,見表6、圖1。資源變化后,需結合資源繼續(xù)開展1/3焦煤、氣煤配煤試驗[2]。截止目前,疆內1/3焦煤2#配比最高已達到28%,氣煤最高達到10%。

表6 配煤攻關試驗數(shù)據(jù) %

圖1 氣煤比例與焦炭質量關系

2 工藝過程控制

在2021年生產(chǎn)實踐過程中,實施標準化作業(yè),開展干熄焦提升機異常作業(yè)攻關,焦爐區(qū)域日清日結,確保提升機穩(wěn)定運行,提高了干熄焦率,通過爐溫調整標準化操作檢查,穩(wěn)定爐溫系數(shù)。單種煤粉碎細度、爐溫系數(shù)等CPK指數(shù)均達到1.1以上,系統(tǒng)過程處于受控狀態(tài)。工藝控制指標見表7、圖2。

表7 2021年生產(chǎn)工藝控制指標 %

圖2 工藝過程指標CPK曲線

根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗,焦炭檢測時間為,配比調整后的焦爐結焦時間+煤塔用空時間+焦倉用空時間,即2～3天。但經(jīng)過多次檢測焦炭質量無明顯變化規(guī)律,調整增加焦炭檢測頻次。通過跟蹤焦炭質量變化趨勢(只有焦炭質量變化明顯時才可驗證),最終,確定焦炭檢測時間為4～6天,有效指導了生產(chǎn),見表8。

表8 2021生產(chǎn)焦檢測時間比對

3 工藝技術管理措施

3.1 制定了不同焦爐用煤結構

根據(jù)八鋼公司所屬焦爐的爐型及實際生產(chǎn)狀況,依據(jù)高爐用焦質量需求及資源就近原則,制定焦煤資源匹配結構:

南疆焦爐用煤結構:庫拜13+1/3+氣煤+拜城25

瑞祥焦爐用煤結構:氣煤+庫拜1/3(13)+艾礦尾煤+哈煤八鋼本部焦爐用煤結構:艾礦+1/3+青河蒙古煤將繼續(xù)開展小焦爐頂裝、搗固煉焦試驗,對焦爐用煤結構跟蹤研究。

3.2 八鋼本部焦爐工藝控制措施

(1)控制進廠焦煤灰分指標,保證焦炭質量。

(2)1/3焦煤1#預粉碎供本部焦爐使用,要求細度≥80%,1/3焦煤1#洗選后使用。本部繼續(xù)開展大比例配加1/3焦煤2#、氣煤等弱粘結焦煤的配煤攻關,本部焦爐1/3焦煤1#、精煤、氣煤上煤流量均穩(wěn)定在350t/h。

(3)延長焦爐悶爐時間,焦爐悶爐時間控制在2h。

(4)編制長時間(>2h)停爐或焦爐定修后爐溫恢復方案。

3.3 工作管理制度

(1)每日要求:開展焦爐區(qū)域日清日結推進會。

(2)每周要求:分廠、作業(yè)區(qū)、小焦爐負責人每周抽查一次所有焦煤粉碎細度,班組每班對各自負責煤種抽查一次粉碎細度;開展標準化作業(yè)、工藝紀律檢查;開展體系基礎管理推進工作;開展冬季生產(chǎn)推進會,確保冬季生產(chǎn)穩(wěn)定;每周梳理各區(qū)域影響生產(chǎn)頻次最高的異常作業(yè)種類,解決影響生產(chǎn)的難點問題,確保出爐、爐溫穩(wěn)定。

(3)每月開展鐵器、焦爐石墨、各類襯板檢查,確保干熄焦率;固化干熄焦提升機攻關已完成的管理措施,確保干熄焦率。

(4)每季度與寶武集團內兄弟單位開展焦炭成本對標找差工作。

(5)繼續(xù)推進可視化作業(yè)指導書工作,提高職工工操作技能。

(6)豐富完善進廠焦煤性價比模型,跟蹤進廠焦煤質量,降低用焦成本。

4 發(fā)揮一總部多基地管控模式

通過發(fā)揮一總部多基地管控模式優(yōu)勢,實現(xiàn)資源共享。例如將南疆公司拜城25#調回本部使用,快速緩解配合煤含硫較高的問題,在保證焦炭質量穩(wěn)定前提下,從源頭控制焦爐煤氣、裝煤、攔焦除塵SO2,進一步降低了焦炭成本,見圖3。

圖3 配加拜城25#后焦炭成本變化趨勢

通過發(fā)揮一總部多基地管控模式優(yōu)勢,實現(xiàn)資源共享,配煤成本降低293～388元/噸。環(huán)保方面,焦爐煤氣含硫、焦爐裝煤、攔焦除塵SO2明顯改善,環(huán)保超標風險明顯降低。

5 結束語

(1) 疆內低品質焦煤的試驗研究表明:低品質1/3焦煤1#屬于易洗選焦煤;60kg焦爐提高低品質焦煤粉碎細度試驗。當氣煤、1/3焦煤粉碎細度由75%提高至80%后,焦炭冷態(tài)強度提高,M40提高2.1%～3.0%、M10降低0.7%～0.9%,趨勢明顯。

(2) 疆內低品質焦煤的配煤生產(chǎn)實踐表明,在現(xiàn)有配煤結構下,1/3焦煤2#性價比明顯優(yōu)于1/3焦煤1#。

(3)充分利用進廠焦煤性價比模型,可以指導焦煤指導采購工作。還需要根據(jù)市場變化,不斷完善。

(4)充分利用好一總部多基地管控模式下資源共享優(yōu)勢,通過資源合理分配,確保本部2500m3高爐爐況穩(wěn)定,從而降低鐵水成本。