尚成龍，鄭 超，吳洪洋

（磐石建龍鋼鐵有限公司，吉林 磐石 132300）

1 燒結(jié)現(xiàn)狀

煉鐵廠燒結(jié)工序有 90 m2燒結(jié)機(jī) 1 臺(tái)，混合機(jī) 2 臺(tái)，因高爐煉鐵需求，燒結(jié)礦產(chǎn)量應(yīng)在 5150 t左右，其中堿度控制在 2.15 倍。因成礦率低，返礦率高，燒結(jié)礦供應(yīng)比較緊張，受配礦結(jié)構(gòu)等影響，燒結(jié)礦質(zhì)量存在階段性波動(dòng)，如何解決燒結(jié)機(jī)產(chǎn)量、質(zhì)量為當(dāng)前最大難題。

2 燒結(jié)礦產(chǎn)量、質(zhì)量影響因素

2.1 配礦結(jié)構(gòu)

配礦結(jié)構(gòu)是影響燒結(jié)產(chǎn)量、質(zhì)量的初始因素，現(xiàn)階段燒結(jié)過(guò)程配礦鐵料主要以國(guó)產(chǎn)精礦粉及進(jìn)口礦為主。國(guó)產(chǎn)精礦粉主要為細(xì)粉，進(jìn)口礦為粗粉，其粒級(jí)較好，適當(dāng)提高進(jìn)口礦配比可提高混合料粒級(jí)，改善燒結(jié)過(guò)程透氣性。表 1 為燒結(jié)主要物料配比。

表1 燒結(jié)主要物料配比

以上為現(xiàn)階段主要物料配比，外粉配比合計(jì)為 27%，混合料（粒級(jí)≥3 mm）為 65.51%。其中我廠所使用的常用外粉為紐曼、PB、金布巴、FMG超特、FMG混合等，其外粉燒結(jié)性能不同，與院?？蒲袡C(jī)構(gòu)共同對(duì)其性能檢測(cè)，具體結(jié)果參見(jiàn)表 2。其中 PB 粉粒級(jí)及冶金性能均劣于其他四種外粉，F(xiàn)MG 混合粉粒級(jí)及冶金性能處于中等水平，燒損較大，大比例配加不利于燒結(jié)提產(chǎn)。

表2 不同進(jìn)口礦粒級(jí)及冶金性能

2.2 混合料溫度

燒結(jié)生產(chǎn)過(guò)濕層的形成，使得料層的透氣性惡化，對(duì)燒結(jié)過(guò)程產(chǎn)生很大的影響。當(dāng)混合料溫度達(dá)到“露點(diǎn)”以上時(shí)，可大幅度減少或消除料層的過(guò)濕現(xiàn)象，有研究得出料溫由 18℃ 提高至 70℃ 時(shí)，過(guò)濕層的水分凝結(jié)量由 6.8% 降低至0.9%，明顯改善了料層的透氣性，強(qiáng)化了燒結(jié)過(guò)程[1-3]。

我廠提高混合料溫度的主要熱源途徑為沖渣水、環(huán)冷余熱蒸汽。受蒸汽產(chǎn)出及發(fā)電平衡影響，蒸氣壓力給到 0.02 MPa，對(duì)混料皮帶、混合機(jī)等進(jìn)行蒸汽加熱，混合料溫度在 40～50℃ 之間（室外溫度-25～32℃ 之間），無(wú)較大改善空間。

2.3 燒結(jié)礦堿度

通常將堿度R=1.8～2.2 的燒結(jié)礦稱為高堿度燒結(jié)礦，堿度R＞2.2 的燒結(jié)礦稱為超高堿度燒結(jié)礦。高堿度燒結(jié)礦的轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度、還原性、低溫還原粉化性、熔滴性能好。雖固相反應(yīng)中鐵酸一鈣生成早、生成速度快，但一旦形成熔體后，熔體中 CaO 和 SiO2的親和力、SiO2和 FeO 的親和力都比 CaO 和 Fe2O3親和力大得多，因此最初生成的鐵酸一鈣 CF 容易分解形成 CaO·SiO2熔體，只有當(dāng) CaO 過(guò)剩（即高堿度）時(shí)，CaO 才能與Fe2O3作用生成鐵酸一鈣[4]。

堿度低時(shí)不僅SFCA少，且鐵酸鈣大多為片狀和柱狀。堿度R＞2.2 又出現(xiàn)大量難還原鐵酸二鈣 2CaO·Fe2O3。適宜堿度R為 1.9～2.15，最低不低于 1.85，最高不超過(guò) 2.2，我廠堿度選擇在2.15 倍組織生產(chǎn)。

2.4 厚料層燒結(jié)

在抽風(fēng)燒結(jié)生產(chǎn)中，臺(tái)車上部的燒結(jié)礦遇冷空氣急劇冷卻，結(jié)晶程度低、玻璃質(zhì)含量高、強(qiáng)度差、粉末多，隨著料層增加，臺(tái)車上下部強(qiáng)度差的燒結(jié)礦比例降低。在燒結(jié)過(guò)程后，燒結(jié)高溫帶增寬，燒結(jié)速度減慢，礦物結(jié)晶條件變好，結(jié)晶度升高，燒結(jié)礦強(qiáng)度和成品率升高。且在燒結(jié)過(guò)程中，料層自身蓄熱能力隨料層的增加而增強(qiáng)，文獻(xiàn) [5] 經(jīng)驗(yàn)數(shù)值表明料層提高 10 mm，可降低 1～3 kg 燃料消耗，但我廠目前受料層透氣性及負(fù)壓影響，未能實(shí)現(xiàn)厚料層燒結(jié)。

2.5 燒結(jié)風(fēng)量

風(fēng)是燒結(jié)過(guò)程賴以進(jìn)行的基本條件之一，也是加快燒結(jié)過(guò)程最活躍的因素，關(guān)系式（1）表明，通過(guò)料層的有效風(fēng)量越大，垂直燒結(jié)速度越快。提高燒結(jié)生產(chǎn)率，一定范圍內(nèi)有效風(fēng)量與燒結(jié)礦產(chǎn)量成正比。但當(dāng)垂直燒結(jié)速度增大到一定程度后，繼續(xù)增加風(fēng)量，則因垂直燒結(jié)速度過(guò)快，表層燒結(jié)礦冷卻加劇，燃燒帶固結(jié)成型條件差，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度將有一定程度的降低，抵消了生產(chǎn)率增長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)且燒結(jié)礦質(zhì)量變差。

式中，

V——燒結(jié)有效風(fēng)量，m3/min

△P——總管負(fù)壓，Pa

υ⊥——垂直燒結(jié)速度，mm/min

Q——燒結(jié)礦電耗，kWh/t

K1、K2、K3——與原料性質(zhì)和操作有關(guān)的系數(shù)

關(guān)系式（2）和（3）表明，有效風(fēng)量增加，總管負(fù)壓和電耗基本呈平方關(guān)系明顯增加，增長(zhǎng)幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于垂直燒結(jié)速度，導(dǎo)致影響燒結(jié)、產(chǎn)能降低、能耗升高。同時(shí)大風(fēng)量高負(fù)壓下，漏風(fēng)率增大，燒結(jié)礦氣孔率減小，還原性下降。

目前燒結(jié)工序已將主抽能力提高到最大，設(shè)備方面無(wú)增大風(fēng)量空間。

3 燒結(jié)三混改造方案提出

我廠燒結(jié)工序生產(chǎn)主要有負(fù)壓高、有效風(fēng)量低、混合料溫度低等特點(diǎn)，想要進(jìn)一步提高燒結(jié)礦產(chǎn)量及質(zhì)量需要解決燒結(jié)過(guò)程料層透氣性問(wèn)題。

常規(guī)燒結(jié)混料制粒系統(tǒng)配置為制粒機(jī)+混合機(jī)。通過(guò)現(xiàn)階段對(duì)混合料粒級(jí)跟蹤發(fā)現(xiàn)，我廠在進(jìn)口礦配比大幅變化前后粒級(jí)變化不明顯，與其他公司對(duì)標(biāo)，整體同樣顆粒料占比情況下，我廠混合料粒級(jí)低于其他公司 6% 左右，說(shuō)明我廠制粒系統(tǒng)制粒能力不足。

當(dāng)年我廠對(duì)燒結(jié)制粒機(jī)進(jìn)行改造，增加皮帶走向，將舊制粒機(jī)串聯(lián)到制粒機(jī)及混合機(jī)之間，形成三道混合效果。對(duì)比常規(guī)燒結(jié)生產(chǎn)配置（混合機(jī)+制粒機(jī)），增加一臺(tái)制粒機(jī)后我廠制粒系統(tǒng)改造后為混合機(jī)+制粒機(jī)+制粒機(jī)（舊）聯(lián)合強(qiáng)化制粒生產(chǎn)，參見(jiàn)圖 1。

圖1 改造后制粒系統(tǒng)

4 燒結(jié)三混改造效果跟蹤

4.1 混料時(shí)間跟蹤

首先對(duì)混料時(shí)間進(jìn)行測(cè)定，使用小型礦泉水水瓶，內(nèi)部填充混合料與實(shí)際混合料比重一致，將水瓶投入新增混合機(jī)開(kāi)始計(jì)時(shí)→出混合機(jī)結(jié)束計(jì)時(shí)，記錄時(shí)間；新增設(shè)皮帶根據(jù)轉(zhuǎn)速計(jì)算運(yùn)行用時(shí)，整體混料時(shí)間增加 5.31 min，詳見(jiàn)表 3。

表3 混料時(shí)間跟蹤

4.2 燒結(jié)過(guò)程參數(shù)跟蹤

混合料粒級(jí)升高 5.59%，負(fù)壓降低 0.57 kPa，生產(chǎn)操作采取厚料層慢機(jī)速方針，料層提高 11 mm，終點(diǎn)溫度提高 11.67 ℃，風(fēng)量升高1.6萬(wàn)m3。改造前后燒結(jié)過(guò)程參數(shù)見(jiàn)表 4。

表4 過(guò)程參數(shù)跟蹤

現(xiàn)場(chǎng)觀察機(jī)尾卸料紅料層厚度降低 1/3，生球強(qiáng)度提高（生球表面光滑，致密），制粒后大球占比明顯增多，檢測(cè)粒級(jí)時(shí)篩下物（≤3 mm）也為小球狀，原篩下物多為面狀組成。改造前后制粒效果參見(jiàn)圖 2 和圖 3。

圖2 原制粒效果

4.3 效果跟蹤

對(duì)比改造前，高爐返礦率降低 1.91%，綜合返礦率降低 2.24%，整體燒結(jié)礦質(zhì)量改善明顯，成礦率升高，毛礦產(chǎn)量對(duì)比增加 105 t，凈礦產(chǎn)量增加 193 t，詳見(jiàn)表 5。

5 結(jié)論

在同樣配礦結(jié)構(gòu)不變的條件下，通過(guò)機(jī)理及實(shí)踐過(guò)程跟蹤效果驗(yàn)證如下：在混合料溫度較低情況下，通過(guò)混合料粒級(jí)升高，負(fù)壓降低，調(diào)整燒結(jié)過(guò)程操作方針，采取厚料層慢機(jī)速燒結(jié)，同時(shí)生球大粒級(jí)占比增加，使得料層風(fēng)量增加 1.6萬(wàn)m3，燒結(jié)礦產(chǎn)量提高 105 t/d，質(zhì)量改善成礦率升高 1.91%，凈礦產(chǎn)量升高 193 t/d。