冶金石灰性能衰减规律研究.pdf

第3 4 卷 2 0 1 4 年0 8 月 矿冶工程 M I N I N GA N D d 咂T A L L U R G I C A LE N G D 哑．E R 矾G V 0 1 ．3 4 A u g u s t2 0 1 4 冶金石灰性能衰减规律研究① 高晓梅 太原钢铁集团有限公司矿业分公司，山西太原0 3 0 0 2 7 摘要系统分析了冶金石灰性能随着时间的推移不断衰减的规律，建立了衰减模型和相关关系，在此基础上提出了科学的物料 运输和储仓方案。 关键词冶金石灰；衰减；规律 中图分类号T F 0 4 4文献标识码Ad o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．0 2 5 3 6 0 9 9 ．2 0 1 4 ．0 8 ．1 1 5 文章编号0 2 5 3 - 6 0 9 9 2 0 1 4 0 8 0 4 2 0 0 3 冶金石灰是一种优质的轻烧石灰，它具有晶粒细 小、比表面积大、反应性强、杂质低等优点，冶炼时容易 熔解及造渣能力优良等特点。冶金石灰是钢铁冶炼的 重要辅助原料，在烧结、炼铁、炼钢和炉外精炼等主要 工艺中，都发挥着不可替代的作用，如在烧结生产中， 冶金石灰消化时放出大量的热可以提高混合料温度， 同时C a O 与水反应生成的C a O H 胶体具有粘结剂 的作用，因此可以改善烧结混合料的透气性，C a O 与铁 矿粉中的F e 0 ，反应生成液相铁酸钙，对提高烧结矿 的物理强度以及改善冶金性能作用也很大，因此冶金 石灰的质量直接影响着烧结矿的产量和质量。在炼钢 生产中，它是重要的辅助原料，其质量直接影响到炼钢 过程、精炼阶段的成渣速度、能量的消耗等。由此可见 冶金石灰C a O 和活性度等质量特性好坏，直接影响着 钢铁冶金工序相关生产技术指标的改善和提高。 1 概述 太钢东山矿回转窑位于东山大北尖采空区，建于 2 0 0 5 年5 月，2 0 0 6 年8 月建成目前国内生产线规模最 大、装备水平最高、工艺技术最先进的三条冶金石灰生 产线，采用美卓矿机公司冶金石灰煅烧设备和技术， 年产量达到1 0 0 万吨以上。东山矿回转窑生产的冶金 石灰，全部供太钢烧结、炼钢工序。但因回转窑建在东 山大北尖采空区，到公司炼钢厂距离为2 0 公里，需经 管状皮带、转运料仓、火车运输等各个运输环节，因此 研究冶金石灰在各个运输环节的滞留时间及质量变化 情况对今后的生产组织有着重要指导意义。通过研究 找到冶金石灰在不影响生产前提下的最佳仓储量，确 保为炼铁、炼钢用户提供最优质的冶金石灰。 2 试验方法 2 ．1C a O 和活性度试验方案 研究冶金石灰在实际运转流程以及在自然条件下 随着时间的不断推移C a O 和活性度变化规律，并建立 相应的数据模型。第一种方案为在回转窑生产窑前一 次性取样5 0 蚝，在自然条件即常温、敞露的情况下每 隔4h 分别取一试样进行C a O 、活性度的测定。并确 保石灰试样不受另外水分的浸湿。第二种方案为在石 灰实际运输流程各个环节回转窑窑前、管带机尾部、 火车输出点、筛分楼地坑上料皮带、成品仓放料口分别 取样化验分析，并根据冶金石灰运转情况测算其滞留 时间。 2 ．2 冶金石灰强度试验方案 通过测量冶金石灰粉率的变化，研究强度的变化 规律。在回转窑窑前取半吨石灰，平均分成1 6 份，每 隔6h 检测一次粉率，研究自然状态粉率变化情况。 另外取3 0k g 试样，每隔6h 进行筛分，每次筛分总量 为上次筛分后的 1 0 一4 0m m 石灰块，这样石灰粉率 的变化既有因筛分过程碰撞产生的因素，又有随时间 自然发生变化的因素。 2 ．3 测量系统分析 为了保证每组测试数据的精确性，运用六西格玛 方法，对参与测试分析的3 名化验员、测量仪器进行重 复性和再现性的研究，从分析情况看“％S V ”为 2 4 ．3 0 ％，大于1 0 ％的要求，因此本次冶金石灰性能衰 减规律研究的测量系统是可信的 见图1 。 2 ．4 试验数据 试验数据见表1 2 。 ①收稿日期2 0 1 4 - 0 5 0 9 作者简介高晓梅 1 9 7 3 - ，女，山西临县人，工程师，主要从事矿山企业质量管理工作。 万方数据 2 0 1 4 年0 8 月 高晓梅冶金石灰性能衰减规律研究 4 2 1 图1 测量系统分析结果 表1 冶金石灰C a O 、活性度自然条件试验数据 3 冶金石灰C a O 、活性度衰减规律分析 3 ．1C a O 含量随时间的衰减规律 首先建立二者相关性分析模型，存在明显的负相 关关系，相关系数为一o ．9 0 9 。因为相关系数R 绝对值 接近于1 ，所以表明有很强的相关性，且存在线性关 系。进而进行回归分析，自然状态下回归模型为 “C a O ％ 8 9 ．6 ％一0 ．1 2 7 小时 ”，实际流程回归模型 为“C a O ％ 9 1 ．4 3 ％一0 ．0 8 9 3 4 小时 ” 见图2 。 表2 冶金石灰C a O 、活性度实际运输条件试验数据 图2C a O 含量随时间的衰减规律 从图2 可以看出，冶金石灰随着放置时间的延长， 因为空气中自然吸水，C a O 含量会明显降低，说明冶金 石灰C a O 在自然条件下每小时会下降0 ．1 2 7 ％，在封闭 状态下每小时会下降0 ．0 8 9 3 4 ％，自然条件下C a O 下降 趋势比封闭状态下快2 9 ．7 ％，这是因为冶金石灰吸收空 气中的水分生成C a O H C a O H 2 0 一C a O H ， 从而使C a O 含量下降。 3 ．2 活性度随时间的衰减规律 根据试验结果，在自然条件下分析活性度与时间 的相关性，进一步得出二者相关系数为R - 0 ．8 1 8 ，存 在明显的负相关性。因为相关系数R 绝对值接近于1 见图3 ，且存在线性关系。从图3 可以看出，冶金石 灰随着放置时间的延长，反映活性会明显降低，自然状 态下回归模型为“活性度 3 8 4 ．2 1 ．4 1 6 时间 小 时 ”，实际流程回归模型为“活性度 3 6 3 ．9 0 ．5 3 2 0 时间 小时 ”。说明冶金石灰活性度在自然条件下每 小时下降1 ．4 1 6 ％，封闭状态下每小时下降0 ．5 3 2 ％，自 然条件下反映活性下降趋势比封闭状态下快6 2 ．4 ％， 因此要保持冶金石灰的活性，尽可能在封闭状态下储 羽。 一 ∞ ∞ 静 w 一 一 g 一 万方数据 矿冶工程 第3 4 卷 存，最好避免长时间储存。 图3 活性度随时间的衰减规律 4 冶金石灰强度衰减规律分析 冶金石灰强度指石灰的致密性，通过测量冶金石 灰粉率的变化，研究强度的变化规律。东山矿供太钢 炼钢厂冶金石灰粒级要求1 0 ～4 0m m ，由于1 0 - 4 0m i l l 冶金石灰块易碎，而且经过窑前仓，成品仓，气力地坑 仓及皮带、汽车运输等环节碰撞，会产生了大量的粉 率，因此研究冶金石灰在运输过程粉率的变化情况对 生产组织具有重要的意义，试验数据见表3 和图4 。 表3 冶金石灰强度 粉率变化 试验数据 单位k g 图4 粉率随时间的衰减规律 根据以上试验数据分析，冶金石灰粉率在自然条 件下呈现“粉率％ 1 7 ．11 ％ 0 ．0 2 0 3 1 小时”变化规律， 如果冶金石灰自然存放状态下粉率增加到3 0 ％，需 6 3 4h 即2 6d 。另外根据冶金石灰实际运输流程粉率 的研究，这种研究既考虑了碰撞因素，又考虑了时间因 素，相应呈现“粉率％ 1 9 ．1 2 ％ 0 ．1 5 2 1 小时”变化规 律。为了能够合理安排各运输环节的最佳库存以及滞 留时间上限，实际模型比自然状态模型更具有指导意 义，即冶金石灰在运输流程中粉率在单位时间内会发 生0 ．1 5 2 1 ％的增幅。 5 结语 通过试验分析，冶金石灰粉中C a O 含量和活性度 与时间都存在较强的负相关关系，即随着时间的推移， C a O 含量和活性度的值会发生明显的下降。冶金石灰 粉率与时间也存在一定的正相关性，即随着时间的推 移，在没有发生碰撞的情况下，冶金石灰粉率也将增 加。因而可得出冶金石灰实际流程质量波动趋势，东 山矿回转窑冶金石灰在充分满足公司用量需求的前提 下，可最多滞留4 1h 确保C a O 最低8 8 ％、活性度最低 3 4 0m L ，满足一级品的要求。 参考文献 [ 1 ] 初建民，高士林．冶金石灰- 生产技术手册[ M ] ．北京冶金工业 出版社，2 0 0 9 ． [ 2 ]白彦东．不同石灰活性的性能[ J ] ．河北理工大学学报 自然科学 报 ，2 0 0 8 3 2 1 2 5 ． 万方数据