孫東，單士英，李曉艷

(石橫特鋼集團有限公司煉鐵廠，山東肥城271612)

摘要: 石橫特鋼180 m² 燒結(jié)機投產(chǎn)以來成礦率不高，影響了產(chǎn)量和經(jīng)濟技術(shù)指標的提升。對180 m² 燒結(jié)機成礦率不高的原因作了分析，在調(diào)整原料結(jié)構(gòu)，采取高料溫、梯形布料、低負壓點火、厚料層燒結(jié)和嚴控終點溫度等措施，有效地提高了成礦率，返礦率逐步降低。

關(guān)鍵詞: 燒結(jié)機; 成礦率; 實踐

0 引言

隨著燒結(jié)生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，節(jié)能降耗越來越受到燒結(jié)工作者的關(guān)注，而提高燒結(jié)成礦率指標，降低燒結(jié)自循環(huán)返礦量，對提高燒結(jié)生產(chǎn)效率、降低電耗和燃耗具有實質(zhì)性的意義。石橫特鋼180 m²燒結(jié)機自投產(chǎn)以來，由于受工藝設(shè)備、原料結(jié)構(gòu)、熔劑質(zhì)量、操作因素等影響，成礦率不高。通過不斷摸索實踐，采取優(yōu)化原料結(jié)構(gòu)、優(yōu)化操作制度、改良設(shè)備等措施后，成礦率不斷提高，自循環(huán)返礦率逐步降低，燃料及電耗等指標逐步降低。

1 原因分析

1． 1 原料結(jié)構(gòu)

提高燒結(jié)成礦率的最基本條件是提高燒結(jié)礦強度，使燒結(jié)礦在破碎、轉(zhuǎn)運過程中少產(chǎn)生粉末，因此必須首先優(yōu)化原料結(jié)構(gòu)。不同種類鐵礦粉的堆密度、粒度、脈石成分、黏結(jié)性、濕容量及軟化性和熔融性能是不一樣的，因而它們在燒結(jié)中的表現(xiàn)也不相同。而通過粗細搭配、高低搭配等原則優(yōu)化配礦組合，生產(chǎn)含TFe、SiO₂、CaO、MgO、Al₂O₃適宜的燒結(jié)礦是提高燒結(jié)礦強度和質(zhì)量的基礎(chǔ)。

1． 2 加水方式

180 m² 燒結(jié)機投產(chǎn)初期分別在一混、二混加水，以一混為主、二混為輔，一混、二混加水水流為細流柱狀。實踐證明，這種加水方式容易使混合機的入口處粘料嚴重，既增大了混合機負荷，又產(chǎn)生倒料現(xiàn)象，給生產(chǎn)帶來很大的隱患。同時，由于生石灰得不到充分消化，二混在加水造球過程中再次消化，產(chǎn)生的粉末隨蒸汽飄逸造成周圍環(huán)境污染。另外，由于石灰粉消化不均勻，存在團狀石灰，成品礦中夾有“白點”現(xiàn)象，最終導(dǎo)致燒結(jié)礦的整體強度下降。

1． 3 混合料預(yù)熱效果不好，料溫低于“露點”( 65 ℃)

180 m² 燒結(jié)機一混( 圓筒直徑3 m、長度12 m)和二混( 圓筒直徑3． 6 m、長度16 m) 混合料采用蒸汽預(yù)熱，工程設(shè)計時有蒸汽預(yù)熱系統(tǒng)，但因蒸汽管結(jié)構(gòu)組成不合理，預(yù)熱效果不明顯，蒸汽熱利用率較低，料溫一般在50 ℃左右，燒結(jié)過程中因料溫達不到“露點”溫度而存在過濕現(xiàn)象，難以滿足生產(chǎn)需求。分析認為，具體存在以下問題:

( 1) 設(shè)計180 m² 燒結(jié)機時，一混內(nèi)蒸汽主管長4 m，支管有4 根，支管出口距料面0． 6 m; 二混內(nèi)蒸汽主管長6 m，支管有6 根，支管出口距料面0． 6 m。

( 2) 一混和二混加水為常溫水。

( 3) 一混和二混蒸汽進圓筒前設(shè)有簡易排水器( 由直徑0． 3 m、高1 m 的普通管道加疏水閥組成) ，但蒸汽中飽和水不易排出，直接進入圓筒，造成混合料水分含量波動較大，嚴重時過濕的混合料會發(fā)生卡堵溜槽和料倉懸料，影響生產(chǎn)穩(wěn)定。

1． 4 布料偏析嚴重

設(shè)計180 m² 燒結(jié)機時，雖然采取梭式皮帶，圓輥和多輥布料器聯(lián)合布料，以減小布料偏析。由于混合料布料時存在自然偏析，臺車兩側(cè)邊緣效應(yīng)依然存在，料層透氣性縱向上分布不均勻，即料層兩側(cè)透氣性優(yōu)于中間料層，直接導(dǎo)致點火和燒結(jié)過程不均勻。從機尾斷面看，中間紅礦層厚度明顯高于兩側(cè)，影響燒結(jié)礦質(zhì)量。

1． 5 熔劑質(zhì)量差

2011 年之前180 m² 燒結(jié)機熔劑使用普通石灰粉，其質(zhì)量主要體現(xiàn)在CaO 含量低( 70% ～ 80%) ，并且波動大，活性度125 ～ 200 mL /4N － HCl。因石灰煅燒時用煤作燃料，煤燃燒后剩余殘渣和石灰粉摻和進入燒結(jié)，石灰粉采用水沖洗后殘渣含量為10% ～ 15%( 干) 。

1． 6 篩分效果

燒結(jié)礦的篩分要求是盡量篩凈，同時控制篩下返粉中＞ 5 mm 粒級不超過15%。否則，粒級太小會導(dǎo)致燒結(jié)礦粉率超標，影響高爐的爐內(nèi)透氣性; 粒級太大會使本來合格的燒結(jié)礦進入返粉而返回重復(fù)燒結(jié)，使燃料消耗升高，相應(yīng)地增加了加工成本。

2 改進措施

2． 1 優(yōu)化原料結(jié)構(gòu)

180 m² 燒結(jié)機使用的主要燒結(jié)原料是進口赤鐵礦( 如南非粉) 、褐鐵礦( 如巖迪粉) 、介于上述二者之間含有一定量結(jié)晶水的赤鐵礦( 如麥克粉、PB粉、紐曼粉等) ，以及國產(chǎn)磁精粉。優(yōu)化配料主要是根據(jù)各種原料的燒結(jié)性能以及SiO₂、CaO、MgO、Al₂O₃等熔劑促進生成的液相種類及數(shù)量，從而達到最佳的燒結(jié)礦強度的組合。表1 為180m² 燒結(jié)機提高成礦率過程中幾種具有代表性的配料結(jié)構(gòu)與成礦率的關(guān)系。

巖迪粉屬褐鐵礦，具有結(jié)構(gòu)疏松、堆密度小、孔隙度大、表面粗糙等特點，并且含有大量的揮發(fā)物質(zhì)( 結(jié)晶水含量達到10%) ，因此燒損大。燒結(jié)這種礦粉的缺點是燃料用量大，但液相有較大發(fā)展，同時燒結(jié)過程發(fā)生較大的收縮，孔隙度大，有利于提高料層的透氣性，為厚料層燒結(jié)創(chuàng)造條件，因此配料中適當配加巖迪粉是有利的。

適量的Al₂O₃能降低燒結(jié)料熔化溫度，生成鋁酸鈣和鐵酸鈣的固熔體，同時Al₂O₃能增加表面張力，降低燒結(jié)液相黏度，促進氧離子擴散，有利于燒結(jié)礦的氧化，促進生成較多的鐵酸鈣。但是在燒結(jié)礦中Al₂O₃會引起燒結(jié)礦還原粉化性能惡化，使高爐透氣性變差，爐渣黏度增加，放渣困難，故一般控制高爐爐渣的Al₂O₃含量為12% ～ 15%，以保證爐渣流動性。故燒結(jié)礦中的Al₂O₃含量應(yīng)小于2． 2%，

這樣既能提高燒結(jié)礦強度，又不會影響高爐使用。使用高鐵低硅原料生產(chǎn)高堿度燒結(jié)礦時，黏結(jié)相為鐵酸鈣，但液相太少影響燒結(jié)礦強度和產(chǎn)質(zhì)量。2003 年以前使用低硅原料時，迫不得已添加蛇紋石，提高燒結(jié)礦含硅量。根據(jù)生產(chǎn)實踐經(jīng)驗: 燒結(jié)礦SiO₂含量保持在5． 2% ～ 5． 8%、R 控制在1． 8 ～ 2． 0之間時，既能保證入爐品位，又可實現(xiàn)燒結(jié)礦強度的提高。

MgO 在燒結(jié)過程中容易生成鎂橄欖石、鈣鎂橄欖石等礦物，其混合物在1 400 ℃ 左右即可熔融。這些礦物對燒結(jié)礦的成礦率、冷強度有不利影響，會引起燒結(jié)燃料消耗的增加和利用系數(shù)的下降，但對改善燒結(jié)礦的低溫還原粉化率以及冶煉時的軟化熔融特性非常顯著。因此，燒結(jié)礦中的MgO 含量不宜過高，目前控制在2． 4% 左右，否則會對燒結(jié)礦的強度有不良影響。

2． 2 改進混合料加水方式

加水方式改為以消化器加水為主，一混為輔，二混不加水。水分含量控制( 7． 5 ± 0． 2) %，同時對消化器內(nèi)部加水點做了改進，實現(xiàn)均勻加水。消化器加水后，石灰粉消化比一混加水能提前50 ～ 60 s，大部分石灰粉在消化器內(nèi)加水成消石灰，剩余小部分在一混消化后混勻，二混不加水集中造球。改變加水方式后造球效果明顯，＞ 3 mm 以上粒級燒結(jié)礦的比例增加11． 4%，改善了料層透氣性，料層相應(yīng)提高，提高了成礦率( 見表2) 。

2． 3 提高混合料溫度在露點以上

由于燒結(jié)過程是自上而下的，沿料層高度溫度變化情況: 自點火開始由上而下依次出現(xiàn)燒結(jié)礦層、燃燒層、預(yù)熱層、干燥層和過濕層，從干燥層下來的熱廢氣中含有大量水分，當下部料層被冷卻到水蒸汽的露點溫度以下時，廢氣中的水蒸汽重新凝結(jié)成水，使混合料中的水分含量大量增加，形成過濕層，惡化了料層透氣性，降低燒結(jié)速度。因此，改進一混、二混圓筒內(nèi)蒸汽管結(jié)構(gòu)、升高水溫等措施后，提高料溫至露點以上，減少或消除了過濕現(xiàn)象。

( 1) 強化圓筒內(nèi)蒸汽預(yù)熱效果。一混圓筒內(nèi)蒸汽主管長度由4 m 延長至8 m，支管由4 根增加至8根，支管出口延長距料面僅0． 2 m; 二混圓筒內(nèi)蒸汽主管由6 m 延長至12 m，支管由6 根增加至12 根，支管出口延長至料面僅0． 2 m，增加了蒸汽與混合料的接觸面積，增強熱交換效果。

( 2) 在一混儲水箱頂部增加1 個蒸汽包，蒸汽包直徑0． 9 m、長度約3 m，蒸汽從公司管網(wǎng)先進入汽包，經(jīng)汽包排水后再次將蒸汽引至一混和二混，蒸汽中飽和水由汽包底部引至一混儲水箱，實現(xiàn)水汽分離，避免飽和水進入圓筒，使水分含量波動加大。

( 3) 利用蒸汽包分離出來的飽和水和部分蒸汽預(yù)熱常溫水，將常溫水預(yù)熱至80 ℃以上，預(yù)熱后的熱水作為配料石灰消化水和一混補水。

通過采取以上措施，料溫由50 ℃提高至65 ℃以上，基本消除了過濕現(xiàn)象。在同等原料條件下，垂直燒結(jié)速度上升明顯，料層比50 ℃ 料溫時提高50mm 左右，料層提高后內(nèi)循環(huán)返礦減少，成礦率提高( 見表3) 。

2． 4 改進布料方式

為減少布料偏析，抑制邊緣效應(yīng)，2014 年180m² 燒結(jié)機摸索梯形布料。梯形布料的原理: 在燒結(jié)臺車總料層( 700 mm) 不變的前提下，增加鋪底料中間料層厚度，減少混合料的中間料層厚度，從而使混合料的透氣性在臺車縱向均勻分布。2015 年以來，在多輥布料器下沿增設(shè)反射板布料，實現(xiàn)了混合料沿料層高度合理偏析。

實施梯形布料和反射板布料以來，解決了臺車料層縱向透氣性不均勻問題，穩(wěn)定了燒結(jié)過程，燒結(jié)機尾紅礦層厚度均勻，對改善燒結(jié)礦質(zhì)量和提高成礦率起到一定作用。

2． 5 優(yōu)化操作制度

180 m² 燒結(jié)機優(yōu)化操作制度，主要采取低負壓點火、厚料層燒結(jié)、嚴控溫度。

(1) 低負壓點火保持點火爐微弱的正壓，爐內(nèi)的火焰略為往外撲，目的是防止冷風吸入燒結(jié)礦急冷變脆影響強度，同時低負壓點火可以減輕或避免料層被抽緊壓實，改善點火后料層透氣性，目前180m² 燒結(jié)機采取調(diào)節(jié)點火器下部風箱閘板開度實現(xiàn)低負壓點火。充分發(fā)揮熱風燒結(jié)作用，延長燒結(jié)臺車表層燒結(jié)礦的高溫保持時間，使燒結(jié)礦質(zhì)量改善、自循環(huán)返礦率降低。

(2) 厚料層燒結(jié)能夠提高成礦率，主要是厚料層燒結(jié)減少了表層易碎的玻璃質(zhì)燒結(jié)礦的比例。但不考慮原料性能、風機能力、漏風治理等實際情況盲目提高料層，必然會造成燒結(jié)終點溫度降低，燒結(jié)過程溫度分布不均勻，生產(chǎn)率下降，同時不穩(wěn)定的燒結(jié)過程控制也使燒結(jié)成礦率降低。根據(jù)燒結(jié)負壓( 料層透氣性) 控制合理的燒結(jié)料批，在保證燒結(jié)終點溫度滿足要求的情況下提高料層厚度680 ～ 700mm，穩(wěn)定燒結(jié)生產(chǎn)過程、保證燒好燒透，減少生料。

( 3) 嚴格控制大煙道廢氣溫度及終點溫度。分析近幾年的生產(chǎn)實踐得出，當大煙道廢氣溫度在90℃左右時，實際燒結(jié)終點滯后，此時燒結(jié)過程并未在燒結(jié)機上進行完，致使大量未燒成的混合料經(jīng)篩分設(shè)備甄選而作為返礦返回燒結(jié)，不僅使成礦率指標下降，并且這部分返礦大多由生料組成，影響返礦殘?zhí)坎▌?，也會影響燒結(jié)過程，容易造成燒結(jié)過程控制的不穩(wěn)定。因此，單純的依據(jù)廢氣溫度參數(shù)判斷燒結(jié)進程是不完整的。根據(jù)長期的對機尾斷面觀察，結(jié)合料層厚度、廢氣溫度、終點溫度的變化，只有終點溫度在370 ℃左右、廢氣溫度120 ℃時，燒結(jié)過程才能真正在燒結(jié)機上完成。

2． 6 采用優(yōu)質(zhì)活性灰

2011 年1 月180 m² 燒結(jié)機開始生產(chǎn)時使用回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)的活性石灰，該活性灰采用煤氣煅燒，燒結(jié)時間和溫度控制比較均勻，石灰質(zhì)量比普通石灰明顯提高。CaO 含量80% ～ 85%，活性度350 ～ 400mL /4N － HCl，消化快并且殘渣極少，化學反應(yīng)性好，能改善造球效果，改善了料層透氣性，為厚料層燒結(jié)創(chuàng)造了條件。由于活性灰產(chǎn)量受限，目前優(yōu)質(zhì)活性灰與普通石灰使用比例各占50%。

2． 7 設(shè)備改造及維護

利用檢修機會將冷篩－ 2 皮帶至成品振篩落差3． 5 m 豎直溜槽改造為三段式料打料結(jié)構(gòu)，并將冷篩－ 1 至冷篩－ 2 進料口焊接一塊擋料板，將環(huán)冷機布料活頁門固定在料層厚度1． 4 m 位置，并在單輥溜槽內(nèi)存料4 m 左右，以減小燒結(jié)礦至環(huán)冷機的落差。這種燒結(jié)成品系統(tǒng)各轉(zhuǎn)運溜槽階梯式料打料結(jié)構(gòu)改造，既延長了溜槽的使用壽命，又使燒結(jié)礦在轉(zhuǎn)運過程中得到一定的保護，明顯減少燒結(jié)礦的破碎。另外，篩分工定期檢測、密切關(guān)注篩下返粉的粒度，發(fā)現(xiàn)篩下返粉中＞ 5 mm 粒級超過15% 時，立即檢查更換篩板。通過這些措施，可以提高成礦率1%～ 2%。

通過分析石橫特鋼180 ㎡燒結(jié)機成礦率低的原因，采取一系列行之有效的措施后，2012 年以來成礦率指標提升明顯，相應(yīng)降低了燃耗及電耗( 見表4) ，取得了較好的經(jīng)濟效益。

3 結(jié)語

結(jié)合山東石橫特鋼公司燒結(jié)廠多年生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，提高燒結(jié)成礦率首先要研究原料結(jié)構(gòu)，用合理的配礦組合提高燒結(jié)礦的強度; 其次，根據(jù)不同的原料結(jié)構(gòu)，采用適宜的工藝控制參數(shù)，采取高料溫、梯形布料、低負壓點火、厚料層燒結(jié)和嚴控終點溫度等措施，保證燒結(jié)過程均勻燒透，提高燒結(jié)礦質(zhì)量。通過改造設(shè)備，減少了燒結(jié)礦在轉(zhuǎn)運過程中的再次破碎。