唐 斌

（石橫特鋼集團(tuán)有限公司，山東 肥城271612）

1 前 言

目前，對生產(chǎn)成本的控制已成為企業(yè)增效的重要抓手。在日趨嚴(yán)酷的市場環(huán)境及高冶強(qiáng)生產(chǎn)模式條件下，為進(jìn)一步提高鐵前成本在行業(yè)內(nèi)的競爭優(yōu)勢，近年來，石橫特鋼煉鐵廠在鐵前工序質(zhì)量保障能力及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)水平提升方面進(jìn)行重點(diǎn)研究。通過認(rèn)真梳理燒結(jié)工序制約質(zhì)量及指標(biāo)提升的各類因素，并積極開展技術(shù)創(chuàng)新研究，在確保燒結(jié)、高爐生產(chǎn)穩(wěn)定順行的前提下，煉鐵廠多舉并措，創(chuàng)新性地開發(fā)、應(yīng)用了多項(xiàng)技術(shù)措施，最終實(shí)現(xiàn)了燒結(jié)礦質(zhì)量及主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的顯著提升。

2 優(yōu)化配礦結(jié)構(gòu)

2.1 常用礦粉燒結(jié)性能

公司燒結(jié)主配礦結(jié)構(gòu)以澳洲粉及巴西粉為主，因長期以來燒結(jié)產(chǎn)能壓力較大，燒結(jié)配用同化性能較好的澳粉（紐曼粉、麥克粉、PB粉及FMG粉）以提產(chǎn)［1］，其總配比在45%以上。較好的同化性為高產(chǎn)提供了條件，但也造成燒結(jié)礦強(qiáng)度特別是熱態(tài)的低溫粉化還原指數(shù)一般，主要礦粉燒結(jié)性能及粒度分級情況見表1和圖1。

表1 礦粉燒結(jié)性能指標(biāo)

圖1 礦粉粒度分級比例

2.2 配礦優(yōu)化方案

按照已確定的配礦原則及燒結(jié)性能指標(biāo)，共設(shè)計(jì)5組工業(yè)試驗(yàn)方案，如表2所示。

表2 試驗(yàn)方案 %

常用礦粉中，麥克粉的液相流動性及生成粘結(jié)相的強(qiáng)度均較其他澳洲粉偏差，而本地的高硅酸性精粉除同化性較差、粒度細(xì)外，其高溫下的液相流動性及粘結(jié)相強(qiáng)度均較高。另外，與其他主流礦相比，南非粉粒度較粗且均勻、燒結(jié)性能也較好；因此，從燒結(jié)性能互補(bǔ)及平衡礦粉原始粒度組成的角度［2-3］，制定試驗(yàn)方案時(shí)調(diào)減了麥克粉配比，相應(yīng)提高了精粉及南非粉配比。

2.3 主要技術(shù)應(yīng)對措施

因精粉比例提高，混合料成球性及產(chǎn)量均存在下滑趨勢，為進(jìn)一步提高混合料制粒效果及燒結(jié)成品率，采取以下技術(shù)措施。

1）改進(jìn)混料系統(tǒng)加水工藝。把一混圓筒改為兩段加水，把出料口單一布置的進(jìn)水管改為兩路水管，兩條水管分別采用兩個(gè)閥門各自控制。將90%的水量在一混進(jìn)料端圓筒內(nèi)直接配加，從頭部接進(jìn)去的水管噴頭呈圓弧形安裝在進(jìn)料斗正面和兩側(cè)，正面的噴頭與直沖下來的物料成垂直角度，兩側(cè)噴頭方向呈V形順物料而下，通過以上措施提高了混合料制粒效果。

2）優(yōu)化成品礦轉(zhuǎn)運(yùn)流程。燒結(jié)成品礦供高爐轉(zhuǎn)運(yùn)流程涉及的受料漏斗多達(dá)12個(gè)，轉(zhuǎn)運(yùn)次數(shù)多、落差大，導(dǎo)致燒結(jié)礦在轉(zhuǎn)運(yùn)過程因硬性機(jī)械摔打造成粉率增加，燒結(jié)礦產(chǎn)量產(chǎn)生不必要的損失。通過對轉(zhuǎn)運(yùn)流程各下料口構(gòu)造進(jìn)行分析，提出以下改進(jìn)措施。如圖2 所示，經(jīng)研究分析，部分下料口落差可分為4種情況，根據(jù)每種情況特點(diǎn)對下料口進(jìn)行改造。最終降低了落料差，有效減輕了燒結(jié)礦在轉(zhuǎn)運(yùn)過程中的沖擊力，使成品礦粉率降低，并延長了下料口的使用壽命。

圖2 下料口改造示意圖

2.4 應(yīng)用效果及總結(jié)

由表3 可知，精粉比例提高后，燒結(jié)垂直燃燒速度呈降低趨勢。通過優(yōu)化配礦結(jié)構(gòu)，在方案3的條件下，提高精粉、南非粉比例分別至28.1%、10.8%，并停用麥克粉，燒結(jié)垂直燃燒速度可控制在30 mm/min 左右，燒結(jié)礦低溫還原粉化指數(shù)可提高至69.1%，較基準(zhǔn)期的63.5%提升了5.6%。結(jié)合針對性的技術(shù)應(yīng)對措施，可使燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)、成品率等指標(biāo)維持在基準(zhǔn)期水平或有所提高。

表3 主要技術(shù)指標(biāo)及參數(shù)

在精粉比例提高至33%時(shí)，燒結(jié)礦低溫還原粉化指數(shù)仍可較基準(zhǔn)期提高4.1%，但燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)、料層厚度均出現(xiàn)了下滑，因此在維持燒結(jié)機(jī)滿負(fù)荷生產(chǎn)的條件下，燒結(jié)精粉比例不宜超過33%。

3 優(yōu)化燒結(jié)燃料加工及配加工藝

3.1 主要存在的問題

焦粉破碎后＜3 mm 比例應(yīng)在80%以上，而石橫特鋼干熄焦粉破碎后＜3 mm 比例僅為68.85%，究其原因有以下兩點(diǎn)。

1）干熄焦粉粒度不均勻。干熄焦粉及燃料除塵灰粒度分級如表4所示。

表4 燃料粒度分級比例

由表4可知，干熄焦粉破碎前＜2 mm粒級比例已達(dá)20%以上，該部分細(xì)粒級焦粉在入輥前隨加水過程粘附于較粗的＞3 mm 粒級焦粉表面，影響大顆粒焦粉破碎效率及質(zhì)量，同時(shí)因該部分焦粉重復(fù)破碎，造成焦粉破碎后細(xì)粒級特別是＜1 mm 比例大幅增加至30%以上，使燒結(jié)過程中燃料利用率下降、燃耗升高。

2）在干熄焦炭、焦粉轉(zhuǎn)運(yùn)過程中產(chǎn)生的燃料除塵灰，經(jīng)汽運(yùn)倒至四輥料場，由鏟車碼混后也參與了焦粉破碎加工，此部分除塵灰粒度極細(xì)，＜1 mm比例達(dá)70%以上，在燃料加工破碎及后續(xù)的一混加水過程中會吸收水分逐步長大形成“泥球”，影響了焦粉的整體破碎效率。進(jìn)入燒結(jié)機(jī)后將造成燒結(jié)燃燒帶均勻性降低，燒結(jié)礦質(zhì)量變差。

3.2 工藝流程改造優(yōu)化

燒結(jié)現(xiàn)場工藝及裝備具體布置情況見圖3。針對焦粉在使用過程中存在的問題，對燒結(jié)燃料的加工及配加工藝進(jìn)行了優(yōu)化。按照改善燒結(jié)焦粉加工質(zhì)量、提高焦粉燃料利用率的思路，對進(jìn)輥前焦粉進(jìn)行預(yù)篩分，并對燃料二次分加配比及應(yīng)用效果進(jìn)行試驗(yàn)總結(jié)。

圖3 燃料加工及配加工藝改造前后對比

3.3 燃料加工工藝優(yōu)化方案及應(yīng)用效果

1）對燃料進(jìn)行預(yù)篩分處理。在四輥破碎機(jī)進(jìn)料端上方安裝1套篩分系統(tǒng)，其中篩網(wǎng)尺寸長2 m、寬1.5 m，篩網(wǎng)孔徑按照2.5 mm 設(shè)計(jì)控制。預(yù)篩分系統(tǒng)不刻意提高篩分效率，以保證篩分質(zhì)量為原則，篩板處理流量通過分料閘板控制在15 t/h以內(nèi)，并每半小時(shí)清理篩網(wǎng)1次。篩上物為粗顆粒焦粉，其進(jìn)入四輥加工；通過預(yù)篩分篩下后的焦粉粒度基本在3 mm 以下，一部分可直接通過燃料上料系統(tǒng)進(jìn)入燒結(jié)配料倉，不再破碎；另一部分可通過汽車運(yùn)輸至二混機(jī)，作為燃料二次分加備用。

2）燃料除塵灰的再分配使用。燃料除塵灰因粒度細(xì)，卸灰揚(yáng)塵嚴(yán)重。通過設(shè)計(jì)氣力輸灰管道將燃料除塵灰輸送至二混機(jī)旁的集灰倉，作為燃料二次分加備用。通過燃料除塵灰的再分配使用，一方面杜絕了揚(yáng)塵污染，另一方面燃料除塵灰不再落地與焦粉摻混，可提升燃料的整體破碎加工效率，改善燃料加工質(zhì)量。

3）焦粉破碎加工質(zhì)量對比。通過優(yōu)化燃料加工工藝，2019年燒結(jié)焦粉破碎質(zhì)量有了明顯改善。由表5可知，破碎后焦粉＜3 mm比例提高了8.72%，焦粉破碎后粒度趨于均勻；＜1 mm比例較改造前降低了3.08%，燒結(jié)過程燃料利用率進(jìn)一步改善。

表5 燃料加工質(zhì)量對比 %

3.4 燃料分加工藝方案及應(yīng)用效果

通過分析原燒結(jié)燃料配加工藝存在的問題，并針對精粉比例提高后，燒結(jié)垂直燃燒速度變慢的特點(diǎn)，提出燃料二次分加的實(shí)施方案。結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對具體工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整、固化。

1）燃料二次分加方案。共設(shè)計(jì)7 組工業(yè)試驗(yàn)方案，見表6。

表6 燃料二次分加方案 %

為減少生產(chǎn)變量，確保試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性，試驗(yàn)過程中燃料總配比保持4.0%不變，燃料除塵灰因產(chǎn)生量較少，全部外配至二混機(jī)內(nèi)，其配比0.5%、分加比例為12.5%。焦粉以配料間配加為主，逐步提高二混機(jī)內(nèi)分加比例。

2）應(yīng)用效果及分析。燃料加工工藝優(yōu)化后，燒結(jié)主要技術(shù)指標(biāo)及參數(shù)變化見表7。

通過將焦粉及燃料除塵灰進(jìn)行分加，燒結(jié)垂直燃燒速度是略有升高的，燒結(jié)礦粒度組成有一定改善。這是因?yàn)橥ㄟ^在二混機(jī)前配加燃料，焦粉及除塵灰在混合料制粒過程中進(jìn)行了粘附，特別是燃料除塵灰，在不與焦粉混料加工后，除了改善焦粉加工質(zhì)量外，其在二混機(jī)的制粒作用下，經(jīng)吸水后粘附力增強(qiáng)可對小球表面進(jìn)行包裹，改善了燃料在燒結(jié)過程中的燃燒條件和傳熱條件，提高了該部分細(xì)粒級燃料的利用率，并促進(jìn)了燒結(jié)垂直燃燒速度的提高。

表7 主要技術(shù)指標(biāo)及參數(shù)

方案4通過提高焦粉分加比例至25%時(shí)，燒結(jié)礦粒度改善效果最好，成品礦＜10 mm比例降低至16.63%，較基準(zhǔn)期可降低4.95%。繼續(xù)提高分加比例至30%，燒結(jié)礦強(qiáng)度下降，粒度組成變差，其中轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度降低至75%。分析主要原因?yàn)椋弘S焦粉分加比例的提高，該部分分加的焦粉未經(jīng)一混機(jī)混勻，導(dǎo)致其在混合料里的分布均勻性變差，局部產(chǎn)生了過熔影響燒結(jié)礦質(zhì)量變差，燒結(jié)斷面不均勻。方案6，通過降低精粉比例及焦粉分加比例，可緩解以上情況。

試驗(yàn)過程中，燃料配比固定為4.0%，因燃料燃燒條件改善、燃料利用率提高，燒結(jié)礦FeO 含量呈上升趨勢，其中方案4燒結(jié)礦FeO含量9.25%，較基準(zhǔn)期的8.37%提高了0.88%，若維持燒結(jié)礦FeO 含量不變，實(shí)際生產(chǎn)中可降低焦粉消耗2.2 kg/t，節(jié)焦效果明顯。

綜上，在精粉配比28%的鐵料結(jié)構(gòu)條件下，通過實(shí)施燃料的二次分加，將焦粉外配25%、燃料除塵灰全部外配，可有效改善燒結(jié)礦質(zhì)量、降低焦粉消耗。同時(shí)因垂直燃燒速度提高，也為維持高精粉比例創(chuàng)造了良好的生產(chǎn)條件。

4 結(jié) 語

燒結(jié)原燃料品種多、工藝流程長，其結(jié)構(gòu)及工藝優(yōu)化的空間巨大。石橫特鋼在立足于自身燒結(jié)原輔料資源及設(shè)備基礎(chǔ)上，對燒結(jié)配礦結(jié)構(gòu)、燃料加工及配加工藝進(jìn)行優(yōu)化，改善了燒結(jié)礦質(zhì)量，燒結(jié)礦低溫還原粉化指數(shù)提高5.6%；主要技術(shù)指標(biāo)進(jìn)步明顯，燒結(jié)固體燃料消耗較工藝改進(jìn)前降低2.22 kg/t、成品率提高1.27%。