戚義龍，劉山平，吳宏亮，陳生根，梁長賀

(馬鋼股份公司 安徽馬鞍山 243000)

近幾年來，馬鋼礦業(yè)公司生產的球團用自產精礦產量一直呈上升趨勢，遠大于公司球團用自產精礦，因此必須在球團工序之外另尋出路。我們從鐵前經濟技術指標入手，提出了在燒結工序配入自產精的配礦模式，通過一系列實驗室實驗和工業(yè)性試驗，成功解決了超細自產精粉在燒結的配用問題。馬鋼380 m2燒結機2010年實現大型燒結機900 mm超厚料層燒結生產，實施一系列厚料層燒結技術強化措施，此為拓寬用礦資源及進一步提高超細精礦在超厚料層燒結中的比例提供了技術基礎。

1 自產精性能及基礎配礦技術研究

1.1 凹精性能及基礎配礦技術研究

凹精的特性分析：凹精品位64.0%， FeO含量23.5%，屬于磁鐵精礦；SiO2含量5.10%、Al2O3含量1.90%，屬于中等鋁礦；堿金屬含量較高、S 含量偏高。凹精-200 目粒級占 92.0%，粒度很細，-200 目粒級比例也遠高于馬鋼姑精、秘魯燒結精、加拿大精等燒結常用鐵精礦。因為凹精一直作為馬鋼的造球精，以 FeO 的氧化固結為主，燒結的高溫特性呈現磁鐵精礦的典型特征，高溫特性較差。

燒結杯試驗：以7.06%凹精全部替代 CSN 粉和以7.06%凹精全部替代伊朗粉礦和部分 MAC 粉來做對比燒結杯試驗，結果表明，配用凹精后，導致燒結過程透氣性下降，負壓升高，燒結礦成品率及生產率均有所下降，轉鼓強度略有升高。

1.2 張莊精性能及基礎配礦技術研究

張莊精特性分析：張莊燒結精礦品位為 66%， FeO 含量高，屬于磁鐵精礦；SiO2含量高，Al2O3含量低；屬于高硅低鋁礦，且有害元素含量均較低。張莊精礦-200目粒級占 93.5%，粒度偏細，-200 目粒級比例也遠高于馬鋼常用的鐵精礦。從燒結高溫特性分析，張莊燒結精礦在 1300 ℃不同化，其同化性較差，其粘結相強度中等，但生成液相極易流動，適合與同化性好、液相流動性一般的礦種搭配，如紐曼粉、PB 粉等。

燒結杯試驗：以5.02%的張莊燒結精同比例替代高硅進口粉礦 SFHT 粉來做對比燒結杯試驗，結果表明，配用張莊燒結精后，燒結過程透氣性下降，負壓升高，燒結礦轉鼓強度及生產率均有所下降，燒結礦成品率略有升高。

在實驗室條件下，不采取工藝操作、配礦等優(yōu)化手段時，燒結使用超細精粉，燒結指標都呈一定的劣化趨勢(見圖1)。因此在工藝操作技術上進行優(yōu)化克服這種劣勢，實現燒結使用較高比例的超細精粉，同時保證較好的燒結指標效果。

2 超厚料層使用高比例超細精粉的關鍵技術及攻關

馬鋼第三煉鐵總廠900mm超厚料層高效燒結技術的成功實現，很大程度上解決了厚料層與高負壓這對難以調和的矛盾，并開創(chuàng)了國內大型燒結機超厚料層條件下使用超細精粉低負壓燒結技術成功應用的先例。

圖1 不同配礦方案對應的燒結指標情況

2.1 900mm厚料層燒結實現高比例超細精粉使用，解決負壓問題的關鍵技術

900mm料層的技術升級改造[1]，核心主要為通過“一種超厚料層燒結方法”的系列技術運用，實現超厚料層均質高效生產，進一步降低返礦循環(huán)量，有效提高燒結礦的入爐量。燒結小時混合料上料總量逐年降低(見圖2)，由于單位混合料在燒結時所需的風量基本為衡值[2]，其為 “超層料層、低負壓、小風量”燒結的核心之所在。

圖2燒結機速、總返礦比、小時上料量趨勢

燒結與高爐的匹配平衡支撐參數確保在合理的范圍內，優(yōu)化燒結生產的冗余度，以及燒結性能穩(wěn)定的配礦結構支撐，確保燒結超厚料層高效遞進生產。自2011年后燒結礦R控制基數、燒結礦入爐比和爐料結構維持穩(wěn)定的趨勢(見圖3)，燒結生產以及與高爐匹配的冗余度提升，為燒結生產進一步自身提質挖掘形成配合支撐，是實現燒結良性循環(huán)的關鍵。

燒結體檢技術、換堆控制技術、均質燒結技術、風量優(yōu)化分配技術的等，促進厚料層燒結技術的整體進步，其中通過對馬鋼380m2燒結機風量分配進行研究，并通過“一種基于燒結臺車風箱負壓合理分配風箱風量的方法和系統(tǒng)”專利技術的運用，實現了燒結機的低負壓均風量高效燒結(見圖4和圖5)。為超厚料層下實現高比例超細精粉燒結生產奠定過程控制技術支撐。

圖3 燒結礦R、入爐比趨勢

2.2 主抽變頻技術運用，提高超細精粉高比例使用時燒結負壓的冗余度

2×380 m2燒結機分別于2016年和2017年投運進行主抽風機變頻改造，由于通過轉速變頻調整取代原來的風門控制調整，抽風系統(tǒng)克服的阻損降低，在同等的產量條件下燒結負壓明顯降低，同時變頻控制有利于燒結礦質量的改善[3]，此兩點均為高比例超細精粉超厚料層燒結時的燒結負壓冗余度提供一定的支撐。

圖4 燒結年產量及燒結負壓趨勢

圖5 主抽變頻前后負壓趨勢

2.3 對煉鋼污泥噴加濃度、生灰配比等過程參數優(yōu)化，提高料層的透氣性

研究不同精礦比例使用條件下適宜的生灰配比和制粒效果，對燒結使用高比例超細精粉至關重要，僅從混合料透氣性角度考慮，當使用5%以下的精礦時生石灰配比為2.8%-3.0%時較為適宜，透氣性最高。當隨著超細精粉比例的進一步增加至13%時，適宜的生灰比例為3.2%左右，再進一步增大生灰配比，效果有降低趨勢。

研究不同精礦比例、及不同煉鋼污泥噴加對制粒的影響，結果表明，隨著燒結使用超細精粉比例的提高，煉鋼污泥的濃度下控制25%-30%左右對制粒效果和改善透氣性有利，其結果見圖6所示。

圖6 不同精礦比例、生灰配比、污泥噴加濃度對制粒的影響

2.4 運用偏最小二乘法及神經網絡Aosps，建立高比例超細精粉使用下的適宜燒結水碳控制數學模型

考慮到高比例超細精粉燒結使用時，燒結適宜的水碳控制應進行適當調整，運用偏最小二乘法及神經網絡Aosps，建立高比例精礦使用下的適宜燒結水碳控制數學模型，用于引導實際燒結生產操作調整，其結果如下：

濕容量=8.197+0.049*(勻礦-5mm%)比例+0.157*(勻礦0.5-1mm%)比例+1.128*(勻礦Al2O3含量%)-1.248*(勻礦MgO含量%)+0.489*(勻礦CaO含量%)

混合料適宜水分=2.15+0.284*(濕容量計算結果)

燃料配比=2.093-0.0185*FeO+0.0125*(勻礦-0.5mm%)+0.1887*(勻礦LOI)+0.0647*(適宜水分計算結果)

2.5 合理控制返粉粒級，進一步提升超細精粉在超厚料層燒結使用比例

返礦在燒結混勻制粒中起到骨架作用，返礦粒度過大，對成球不利，在混合機內會破壞成型條件，同時粒度差別大，易產生偏析，難于混勻，也不易制粒。故隨著精礦配用比例的提高，適度控制返礦中大于5mm的粒級比例很有必要。同時對高爐外返中大于5mm粒級的比例進行控制(見圖7)，可增加高爐有效的入爐使用量，在確保爐況順行的基礎上，可進一步支撐燒結低速提質的良性生產氛圍，因燒結礦提質改善作用又可促進高爐外返總量以及大于5mm粒級比例的降低。

圖7 高爐外返及燒結內返中大于5mm粒級比例控制趨勢

3 效果

380 m2燒結機通過以上技術的綜合運用，自2016年5月份開始，逐步提升超細精粉在燒結生產中的使用比例，其最高使用比例達到15%，燒結各項指標均獲得一定的的提升(見圖8)。

1)其中轉鼓指標增幅約0.40%左右，燒結礦平均粒級增幅約0.35mm左右。

2)通過過程控制技術的運用，燒結負壓仍保持在相對較低水平。

3)燒結礦RDI+3.15指標呈明顯的上升趨勢，最高上升至86%的水平。

4)燒結礦品位呈一定的上升趨勢，增幅約0.2%-0.3%左右，綜合入爐品位由58.5%提高至58.9%左右的水平，為高爐的提標降耗形成支撐。

圖8 2016-2017年各堆混勻礦精礦使用比例、對應燒結礦轉鼓和平均粒級趨勢

4 結語

380 m2燒結機通過發(fā)揮厚料層燒結的優(yōu)勢，以及對燒結過程關鍵技術的攻關和運用，實現超厚料層燒結消化使用15%比例的超細自產精礦，同時燒結各項指標及綜合入爐品位均得到明顯提升，實現了企業(yè)總體降本增效的效果。

參考文獻

[1] 李杰民,戚義龍.馬鋼900mm厚料層均質燒結生產的操作實踐[C].2015年全國燒結生產技術研討會論文，2015

[2] (德)卡佩爾(F.Cappel)，文德博恩(H.Wendeborn).鐵礦粉燒結[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1979

[3] 戚義龍 ，馬鋼380m2燒結機主抽變頻改造與生產實踐, 安徽冶金科技職業(yè)學院學報2017，27(2)：46-49