蘇升勇

（石橫特鋼有限公司，山東 肥城 271612）

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的鋼鐵行業(yè)受到了較大的沖擊。在鋼鐵行業(yè)中，煉鐵燒結(jié)設(shè)備是一項(xiàng)重要的環(huán)節(jié)。燒結(jié)工藝是根據(jù)原料特性選擇加工程序、燒結(jié)工藝制度，而燒結(jié)質(zhì)量將直接關(guān)系到最終的生產(chǎn)質(zhì)量。因此，對(duì)于煉鐵燒結(jié)機(jī)械設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析與研究，總結(jié)可以促進(jìn)燒結(jié)設(shè)備改進(jìn)的措施，提高燒結(jié)設(shè)備質(zhì)量，更好地滿足高爐冶煉的需求。

1 燒結(jié)機(jī)械設(shè)備

1.1 燒結(jié)工藝

燒結(jié)是將按一定比例混合不同粉狀的含鐵原料、溶劑、燃料，然后進(jìn)行造粒，通過(guò)布料器鋪到燒結(jié)機(jī)臺(tái)車(chē)上，經(jīng)過(guò)充分燃燒，會(huì)出現(xiàn)高溫，并呈現(xiàn)出一系列的物理反應(yīng)和化學(xué)反應(yīng)。一些物質(zhì)在混合物中軟化或熔化，形成一定量的液相材料，與未發(fā)生熔化的礦粉顆?；旌稀Ｈ紵Y(jié)束時(shí)，溫度降低，導(dǎo)致礦粉顆粒和液相物質(zhì)以塊狀形式結(jié)合。整個(gè)過(guò)程稱(chēng)為燒結(jié)，產(chǎn)生的材料稱(chēng)為燒結(jié)礦。目前，燒結(jié)工藝主要通過(guò)生產(chǎn)人造富礦的方式進(jìn)行。基于當(dāng)前的燒結(jié)技術(shù)而言，最常見(jiàn)的是抽風(fēng)燒結(jié)技術(shù)。其主要是通過(guò)振動(dòng)篩、單輥破碎機(jī)等設(shè)備對(duì)燒結(jié)礦進(jìn)行篩分，最后對(duì)于成品燒結(jié)礦進(jìn)行高爐冶煉。而燒結(jié)礦如果質(zhì)量較差，可以將其重新進(jìn)行燒結(jié)。

1.2 燒結(jié)設(shè)備

從燒結(jié)設(shè)備的生產(chǎn)現(xiàn)狀來(lái)看，主要包括以下幾種：

第一，配料和混合設(shè)備，其中給料機(jī)與混合機(jī)負(fù)責(zé)混合，皮帶輸送機(jī)負(fù)責(zé)輸送物料；

第二，燒結(jié)機(jī)。主要包括驅(qū)動(dòng)裝置、密封裝置、臺(tái)車(chē)、單輥破碎機(jī)、點(diǎn)火裝置等；

第三，環(huán)形冷卻系統(tǒng)。主要涉及冷卻風(fēng)機(jī)、臺(tái)車(chē)、給料和卸料裝置、散料收集運(yùn)輸設(shè)備等。第四，除塵設(shè)備。除塵設(shè)備主要有布袋除塵器、靜電除塵器和多管除塵器。燒結(jié)廠使用的燒結(jié)機(jī)主要有間歇式抽風(fēng)燒結(jié)機(jī)、帶式抽風(fēng)燒結(jié)機(jī)。其中，帶式牽引機(jī)是最常用的。該設(shè)備性能優(yōu)良，機(jī)械化程度高，適合在不同原料的燒結(jié)和大規(guī)模自動(dòng)化生產(chǎn)中應(yīng)用。另外，帶式燒結(jié)機(jī)有投資成本低、操作方便等優(yōu)勢(shì)，但是其劣勢(shì)在于燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)效率低下。

2 煉鐵燒結(jié)機(jī)械設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 褐鐵礦燒結(jié)技術(shù)

基于礦源質(zhì)量來(lái)看，褐鐵礦體積比小，孔隙率低，吸水能力強(qiáng)，易被吸附過(guò)多，影響燒結(jié)生產(chǎn)質(zhì)量。隨著優(yōu)質(zhì)能源數(shù)量的不斷減少，礦產(chǎn)資源的數(shù)量也越來(lái)越多，所以褐鐵礦也成為了當(dāng)前常用的燒結(jié)原料之一。因此，當(dāng)褐鐵礦燒結(jié)技術(shù)應(yīng)用于燒結(jié)工藝時(shí)，燒結(jié)廠必須要提高褐鐵礦燒結(jié)工藝的生產(chǎn)質(zhì)量與效率，促進(jìn)冶金、鋼鐵工業(yè)的健康發(fā)展。對(duì)于褐鐵礦燒結(jié)的質(zhì)量來(lái)說(shuō)，其關(guān)鍵在于配比準(zhǔn)確性。經(jīng)過(guò)實(shí)踐研究表明，最佳的褐鐵礦燒結(jié)技術(shù)的燒結(jié)比為：在燒結(jié)廠增加褐鐵礦比例時(shí)，應(yīng)將褐鐵礦粉的比例降至1mm以下。在燒結(jié)過(guò)程中，褐鐵礦粉提高了燒結(jié)生產(chǎn)率和燒結(jié)滾筒強(qiáng)度，降低了固體燃料消耗，提高了燒結(jié)還原率。

2.2 厚料層燒結(jié)技術(shù)

燒結(jié)廠燒結(jié)設(shè)備采用的厚料層燒結(jié)技術(shù)是基于“燒結(jié)料層自動(dòng)蓄熱原理”。該技術(shù)需要結(jié)合低溫?zé)Y(jié)技術(shù)應(yīng)用，既能提高燒結(jié)過(guò)程的節(jié)能效果，減少燒結(jié)過(guò)程的排放，又能夠提高燒結(jié)質(zhì)量。通過(guò)厚料層燒結(jié)技術(shù)，能夠有效提高燒結(jié)質(zhì)量和燒結(jié)效率，并且還可以有效降低燒結(jié)中的燃料消耗和總熱耗量。

2.3 天然氣噴吹的低碳燒結(jié)技術(shù)

在燒結(jié)過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳。為了減少二氧化碳的排放量，一些燒結(jié)廠選擇噴吹天然氣粉末燒結(jié)技術(shù)，主要用于燒結(jié)機(jī)臺(tái)車(chē)的定位。在側(cè)面上方進(jìn)行天然氣陪吃，可以保持燒結(jié)機(jī)的燒結(jié)溫度在1200～1400℃。該技術(shù)能夠顯著降低燒結(jié)礦的焦粉用量，提高燒結(jié)礦的生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率。天然氣噴吹的低碳燒結(jié)技術(shù)中燒結(jié)設(shè)備的工作原理是提高燒結(jié)溫度，延長(zhǎng)燒結(jié)時(shí)間，但為了防止燒結(jié)機(jī)最高燒結(jié)溫度過(guò)高，增加鐵礦石與石灰的反應(yīng)時(shí)間，增加燒結(jié)礦內(nèi)部孔隙率，提高燒結(jié)礦強(qiáng)度，降低焦粉比和返料率，減少燒結(jié)過(guò)程中的二氧化碳排放。燒結(jié)機(jī)械設(shè)備采用天然氣噴吹的低碳燒結(jié)技術(shù)，能夠提高生產(chǎn)效率的同時(shí)，降低空氣污染。

2.4 低溫?zé)Y(jié)技術(shù)

該技術(shù)是基于“鐵酸鈣理論”實(shí)現(xiàn)的，在燒結(jié)過(guò)程中，燒結(jié)溫度低于1300℃時(shí)，燒結(jié)形成復(fù)合鐵酸鈣。而在溫度升高時(shí)，將會(huì)把復(fù)合鐵酸鈣分解。傳統(tǒng)的冶金工業(yè)和鋼鐵工業(yè)中，通過(guò)提高燒結(jié)溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)燒結(jié)技術(shù)。溫度的升高會(huì)使許多燒結(jié)材料形成熔體，從而使燒結(jié)原料燒結(jié)和礦化。低溫?zé)Y(jié)技術(shù)和高溫?zé)Y(jié)技術(shù)相比較而言，低溫?zé)Y(jié)技術(shù)是通過(guò)控制燒結(jié)溫度來(lái)控制燒結(jié)原料的熔化程度。低溫?zé)Y(jié)技術(shù)固結(jié)的礦石比和與高溫?zé)Y(jié)技術(shù)的礦石冷強(qiáng)度更高。同時(shí)，關(guān)于礦其他特征參數(shù)，低溫?zé)Y(jié)技術(shù)固結(jié)的礦石在冷強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性、還原特性、軟熔特性、礦相特性以及還原粉化特性等方面具有顯著的效果，比高溫?zé)Y(jié)技術(shù)質(zhì)量高。因此，低溫?zé)Y(jié)技術(shù)具有更好的質(zhì)量、性能，不僅可以提高燒結(jié)質(zhì)量，而且可以提高能源利用率，實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)。

2.5 復(fù)合造塊技術(shù)

該技術(shù)可以分為鑲嵌式燒結(jié)法和復(fù)合造塊法。隨著巴西和澳大利亞等鐵礦石供應(yīng)商減少了優(yōu)質(zhì)鐵礦粉的供應(yīng)。在提升低價(jià)礦成本之后，開(kāi)始生產(chǎn)低渣比燒結(jié)礦，同時(shí)研發(fā)出了鑲嵌式燒結(jié)方法。鑲嵌式燒結(jié)法的燒結(jié)工藝為：將粉礦研制成小球，然后在燒結(jié)設(shè)備布料過(guò)程中，將小球放在燒結(jié)料層中間。在常規(guī)燒結(jié)溫度下，小球可以獲得最佳的孔隙結(jié)構(gòu)。鑲嵌式燒結(jié)方法的原則是通過(guò)小球空隙，確保小球不會(huì)出現(xiàn)過(guò)熔，從而提高燒結(jié)料層的透氣性。在鑲嵌式燒結(jié)工藝下，燒結(jié)小球的過(guò)程中，主要熱源是頂部混合料燒結(jié)過(guò)程中的堿度。并相應(yīng)降低小球堿度。而復(fù)合造塊法的燒結(jié)流程為：分離小鐵粉，制作成酸性球團(tuán)，然后將粗鐵粉與其他燒結(jié)原料進(jìn)行充分混合，之后進(jìn)行燒結(jié)。復(fù)合造塊法可以制備出燒結(jié)礦內(nèi)含有酸性球團(tuán)礦的高質(zhì)量復(fù)合煉鐵爐料，并且還能夠解決酸堿比、超細(xì)礦粉等難處理資源的問(wèn)題。在超細(xì)精礦配比相同的情況下，表1所示為復(fù)合造塊法和常規(guī)燒結(jié)的工藝指標(biāo)對(duì)比情況。

表1 常規(guī)燒結(jié)和復(fù)合造塊法的工藝指標(biāo)對(duì)比

2.6 燒結(jié)配礦技術(shù)

在過(guò)去，人們非常關(guān)注燒結(jié)原料的化學(xué)成分和粒度組成。然而，燒結(jié)原料（如鐵礦粉）僅在室溫下具有性能，而在高溫下不具有良好的性能。因此，燒結(jié)工藝必須滿足原材料的需要。這種方法非常落后，燒結(jié)工藝的生產(chǎn)效率非常低。隨著燒結(jié)設(shè)備和燒結(jié)工藝的不斷發(fā)展和創(chuàng)新優(yōu)化，燒結(jié)工藝得到了改進(jìn)，燒結(jié)廠高溫?zé)Y(jié)原料的效率得到了顯著提高，燒結(jié)礦綜合利用程度提高，原料燒結(jié)工藝與生產(chǎn)特點(diǎn)互補(bǔ)，鐵礦資源得到充分利用，促進(jìn)燒結(jié)設(shè)備的高效生產(chǎn)和高質(zhì)量生產(chǎn)。

3 煉鐵燒結(jié)機(jī)械設(shè)備的工藝改造與技術(shù)優(yōu)化

3.1 返礦配加方式優(yōu)化

燒結(jié)機(jī)內(nèi)循環(huán)返礦配加通常采用“內(nèi)配”模式，調(diào)整返礦配比時(shí)，需要手動(dòng)鐵料，以改變?nèi)蹌┖腿剂系膶?shí)際配比。而通過(guò)優(yōu)化燒結(jié)機(jī)的配料計(jì)算程序，將燒結(jié)機(jī)內(nèi)循環(huán)返礦配加采用的“內(nèi)配”模式切換到“外配”模式。通過(guò)這一改變，燒結(jié)機(jī)在進(jìn)行調(diào)整返礦配比時(shí)，可以基于程序自動(dòng)根據(jù)物料配比進(jìn)行調(diào)整，以避免熔劑和燃料比例被動(dòng)變化的問(wèn)題，提高燒結(jié)礦質(zhì)量，保障質(zhì)量穩(wěn)定。

3.2 新型環(huán)冷機(jī)改造

經(jīng)過(guò)多年的使用，原來(lái)的燒結(jié)機(jī)原有老式環(huán)冷機(jī)，會(huì)出現(xiàn)冷卻效果差、設(shè)備老化變形、物料拋灑嚴(yán)重等眾多問(wèn)題，經(jīng)過(guò)大量的研究和論證，可以對(duì)老式環(huán)冷機(jī)進(jìn)行了換型改造。新型冷卻機(jī)的環(huán)密封性好，運(yùn)行穩(wěn)定，排放完全，能夠顯著改善啟動(dòng)現(xiàn)象，冷卻效果好，降低了風(fēng)機(jī)冷卻能耗，取得了經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

3.3 建立燒結(jié)機(jī)換料操作標(biāo)準(zhǔn)化模型

為了避免鐵料配比調(diào)整過(guò)程中燒結(jié)礦質(zhì)量波動(dòng)、燒結(jié)趨勢(shì)等問(wèn)題，需要專(zhuān)業(yè)人員對(duì)于各機(jī)組燒結(jié)機(jī)工藝設(shè)備配置、儀表量程、配比計(jì)算、原燃料基礎(chǔ)數(shù)據(jù)等進(jìn)行分析和計(jì)算，并在此基礎(chǔ)上建立燒結(jié)機(jī)的換料操作模型。在每次調(diào)整配比前，應(yīng)發(fā)布進(jìn)料標(biāo)準(zhǔn)化說(shuō)明，包括料倉(cāng)配置、加水量的調(diào)整、燃料調(diào)整、熔劑以及和燒結(jié)礦成分的管理規(guī)則等，對(duì)于各項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)規(guī)定，為換料操作提供指導(dǎo)。如圖1所示為具體模型圖。通過(guò)建立鐵料換料操作標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)行模式，規(guī)范換料運(yùn)行管理，實(shí)現(xiàn)了換料預(yù)判和回收率。

圖1

3.4 燒結(jié)機(jī)布料工藝優(yōu)化

為提高燒結(jié)機(jī)布料環(huán)節(jié)的穩(wěn)定性，需要加強(qiáng)篦網(wǎng)管理，降低混礦中雜物。圍繞布料操作，對(duì)于布料滾筒、壓料輥、活頁(yè)門(mén)、擋料板等環(huán)節(jié)進(jìn)行改造，進(jìn)一步完善布料檢查環(huán)節(jié)，提高布料的操作水平，保證臺(tái)車(chē)寬度、長(zhǎng)度的均勻性。而自主發(fā)明的燒結(jié)機(jī)對(duì)分離器、門(mén)扇、轉(zhuǎn)鼓、擋料板等進(jìn)行了不斷的改造。完善布料檢查和考核制度，提高布料操作水平，確保臺(tái)車(chē)長(zhǎng)度和寬度方向的均勻性。臺(tái)車(chē)的長(zhǎng)度和寬度為穩(wěn)定燒結(jié)趨勢(shì)創(chuàng)造了條件。見(jiàn)圖2為燒結(jié)機(jī)圓輥兩側(cè)粘料清理裝置。

圖2 燒結(jié)機(jī)圓輥兩側(cè)粘料清理裝置

3.5 燒結(jié)機(jī)漏風(fēng)治理

燒結(jié)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，會(huì)出現(xiàn)漏風(fēng)率增大，利用率降低等問(wèn)題。其中，在燒結(jié)機(jī)滑道、頭尾密封、機(jī)頭除塵器卸灰閥、大煙道等部分容易出現(xiàn)漏風(fēng)點(diǎn)。為此，考慮對(duì)于燒結(jié)機(jī)進(jìn)行改造。采用新型端部密封取代老式彈簧式密封，采用耐用的雙層排灰閥代替舊的刀口式卸灰閥，采用柔性無(wú)油尼龍密封取代老式滑板密封。改造之后的燒結(jié)機(jī)漏風(fēng)率可以得到顯著降低。

3.6 采用返礦提前噴水潤(rùn)濕工藝

為了改善混合料制粒效果，充分發(fā)揮內(nèi)循環(huán)返礦在混合機(jī)制粒過(guò)程中充當(dāng)?shù)摹昂诵摹弊饔?，技術(shù)人員在各機(jī)組配料室返礦皮帶秤上均加裝了噴水潤(rùn)濕裝置，并借助電動(dòng)調(diào)節(jié)閥和電磁流量計(jì)實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制功能，改善了混合料的制粒效果。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)開(kāi)展燒結(jié)設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)的研究，能夠提高燒結(jié)廠工藝裝備水平。而燒結(jié)廠需要充分認(rèn)識(shí)到燒結(jié)設(shè)備存在的問(wèn)題，對(duì)燒結(jié)設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，應(yīng)用和結(jié)合先進(jìn)的燒結(jié)技術(shù)，采用大量新型技術(shù)和工藝，不斷提高燒結(jié)生產(chǎn)的燒結(jié)效率和質(zhì)量，提高燒結(jié)廠的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，完善燒結(jié)系統(tǒng)，為高爐穩(wěn)定運(yùn)行提供原料保障。本文還存在一些不足之處，僅供參考。