炼钢工序石灰块末在线分离技术的开发与应用

【摘 要】 通过进行炼钢工序石灰块末在线分离技术的开发与应用，转炉炼钢有效石灰投入量明显上升，转炉冶炼的脱硫脱磷效果也随之上升，因磷、硫成分不合格造成的出格炉数下降1炉次/月；新技术取得了显著的经济效益，石灰粉末的筛分可以节约11132.5吨/年的石灰消耗，使得钢铁料消耗降低2.91千克/吨钢，与提高脱硫脱磷效果两项直接经济效益达335.79万元。石灰块末在线分离装置运行效率达57.2%，高于同类机械重力除尘设备50%的运行效率。该设备极大程度上缓解了皮带机头二次扬尘带来的负面效果，为人员点检创造了有利条件，同时也杜绝了周边的设备受到粉尘伤害的现象和可能，环境效益显著。

【关键词】 块末分离 石灰 炼钢工序

1 引言

石灰是炼钢工序生产过程中不可缺少的原料，由于石灰本身强度较差，使其在运输、储存、使用的过程中容易碎裂，造成粒径发生变化，产生一定的粉末。加之炼钢使用的石灰采购渠道复杂，大量石灰粉末与块状石灰一起进入转炉冶炼使用，会在成本、工艺、设备、环境方面造成诸多不良影响[1，2]，急需开发一种近终端块末分离技术在其被使用的工艺末端对石灰块末进行分离处理。

2 工艺路线

采购来的石灰经过皮带运输后进入炉顶料仓，而后冶炼时进入转炉，部分质量较轻的粉末在进入转炉时，由于其质量较小，同时受到转炉热流的影响，会被一次除尘器吸入烟道。因此，需要研制一种沉降分离系统，利用负压将石灰粉末在其投入转炉之前抽出，进入沉降分离装置，使得大部分石灰粉末颗粒能够被从石灰块中分离出来并能够沉降、外运，从而达到降低成本、改善工艺、改善周边环境的目的。在皮带机处，使用自动助吹集尘技术对石灰块末进行分离，吹出的石灰粉末由负压分离系统吸走，剩余的块状石灰进入高位料仓进行转炉冶炼使用。

3 技术开发及设计

石灰粉末属于矿物质粉尘，考虑到整个系统不可避免有水平风管的布置，选定系统的设计风速为v=16m/s[3]，流量为100000m3/h，经计算得系统主管路管径D=1500mm。正常生产时，每天需要分离的粉末量为55～60t。

系统在最后一级皮带机机头处，使用自动正负压助吹集尘技术对石灰块末进行分离，每当皮带机上料时，用一个自动正压喷吹装置在集尘罩处对石灰进行分离，吹出的石灰粉末由负压分离系统吸走，剩余的块状石灰进入高位料仓进行转炉冶炼使用。如此便实现了石灰在最后的输送终端进行块末分离。

粉末经过分离系统后，会进入负压段，大粒径的石灰颗粒会在沉降室得到重力沉降分离。沉降室的设计如下：颗粒要求的沉降时间（按平均粒径100μm考虑）td为2.93s，得沉降室体积为82.8m3，取沉降室尺寸为6.0m×6.0m×2.3m。

为了提高收尘效率，在沉降室入口处设置导流板，可以使沉降室内气体均匀化， 在沉降室内设置挡流板，增加石灰粉末粒子的惯性碰撞效应，有利于颗粒的沉降。

系统需有负压源提供动力，并提供精密除尘的构筑物。老区炼钢利用厂里已有功能单元—混铁炉二次除尘风机作为负压源，它可以提供充足的风量，其除尘布袋可以能提供精密除尘功能，以去除沉降室后小粒径的石灰粉末。石灰粉末沉降室后为DN1500的主管道，延长后与混铁炉二次除尘管道对接，为了应对更多种分离工况和分离原料种类，本案在系统管道上设置DN1500的调节阀用以更加灵活地调整系统风量及风速，如图1。

石灰块末分离系统的运行会给混铁炉二次除尘装置带来一定的负担，具体表现为：布袋积灰速度变快，风机机后阻力上升速度加快，加湿机处发生轻微二次扬尘等情况。针对这一情况，本方案对二次除尘做出适应性改造如下：提升布袋喷吹速度，降低风机机后阻力上升速度，对加湿机管路进行加粗，并增设一直末端加湿喷嘴，降低加湿机温度，杜绝二次扬尘。

4 应用效果

石灰块末在线分离技术开发应用后，在石灰消耗、转炉冶炼、除尘器排放、一次除尘运行、转炉污水等方面进行的效果验证，结果如下：（1）分离器可以分离0.05至1mm以下的石灰粉末，也有少量1-5mm的石灰小颗粒，转炉冶炼石灰利用率从88.1%提升至95.1%；（2）吨钢石灰消耗平均值下降2.67kg/t，每年节约石灰消耗价值166.99万元；（3）一次除尘风机清洗频率有所提升至2.35天/次；（4）除尘污水pH值平均值下降至9.15，检修清灰检查发现污水结垢现象有明显缓解；（5）皮带机机头处扬尘环境得到很大改善。

5 结语

通过进行炼钢工序石灰块末在线分离技术的开发与应用，转炉炼钢有效石灰投入量明显上升，转炉冶炼的脱硫脱磷效果也随之上升，因磷、硫成分不合格造成的出格炉数下降1炉次/月；新技术取得了显著的经济效益，石灰粉末的筛分可以节约11132.5吨/年的石灰消耗，使得钢铁料消耗降低2.91千克/吨钢，与提高脱硫脱磷效果两项直接经济效益达335.79万元。石灰块末在线分离装置运行效率达57.2%，高于同类机械重力除尘设备50%的运行效率。该设备极大程度上缓解了皮带机头二次扬尘带来的负面效果，为人员点检创造了有利条件，同时也杜绝了周边的设备受到粉尘伤害的现象和可能，环境效益显著，在炼钢工序中具有较高的推广和应用价值。

参考文献：

[1]苏大雄，钱枫.石灰湿法脱硫过程中pH条件对结垢的影响研究.环境污染与防治. 2007（3）：199-200.

[2]李生英，范志辉等.石灰质量对炼钢的影响及其质量控制.冶金丛刊，2010（4）：42-44

[3]《环境工程设计手册》.（修订版）湖南科学技术出版社.