改善入爐燒結(jié)礦粒級(jí)研究及生產(chǎn)實(shí)踐

胡榮建

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司，山西太原030003）

改善入爐燒結(jié)礦粒級(jí)研究及生產(chǎn)實(shí)踐

胡榮建

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司，山西太原030003）

通過(guò)分析研究燒結(jié)礦粒級(jí)變化趨勢(shì)、粉率變大原因，強(qiáng)化對(duì)燒結(jié)生產(chǎn)原燃料加工、加水混合、布料點(diǎn)火、燒結(jié)冷卻等環(huán)節(jié)的控制，采取改善燒結(jié)礦粒級(jí)有效措施，優(yōu)化燒結(jié)礦粒級(jí)，使燒結(jié)礦粒級(jí)分布滿足高爐生產(chǎn)要求。關(guān)鍵詞：入爐燒結(jié)礦粒級(jí)分布改善

山西太鋼不銹鋼股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱太鋼）300萬(wàn)t不銹鋼系統(tǒng)工程中，太鋼450 m2燒結(jié)機(jī)是4 350 m3高爐的配套項(xiàng)目，年設(shè)計(jì)產(chǎn)能為449萬(wàn)t成品燒結(jié)礦，利用系數(shù)1.26 t/（m2·h）。2006年10月4 350 m3高爐開始投產(chǎn)，高爐安全穩(wěn)定運(yùn)行，產(chǎn)量指標(biāo)不斷增加。高效、低耗逐步成為當(dāng)前高爐生產(chǎn)的首要任務(wù)。燒結(jié)礦粒級(jí)分布對(duì)高爐冶煉具有顯著影響，生產(chǎn)過(guò)程中450 m2燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)的燒結(jié)礦粒度分布不合理，粉率增大，急需采取措施進(jìn)行改善。

1 對(duì)燒結(jié)礦粒級(jí)現(xiàn)狀分析

隨著產(chǎn)量的不斷增加，450 m2燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)出來(lái)的燒結(jié)礦粒度分布已經(jīng)不能夠滿足高爐生產(chǎn)需求，其中小于5 mm粉率及5～10 mm亞粉率明顯加大，并且矛盾日益顯著出來(lái)，2007年～2009年燒結(jié)礦粒級(jí)分布見表1。

表1 燒結(jié)礦粒級(jí)分布

由表1可知，2007年～2009年燒結(jié)礦+40 mm和0～10 mm粒級(jí)含量較高，其中+40 mm含量達(dá)到20%以上，0～10 mm粒級(jí)含量均在21%以上，燒結(jié)礦粒度分布不合理，平均粒徑低于24 mm。

2 改善燒結(jié)礦粒級(jí)措施及效果

2.1 優(yōu)化燃料加工粒度

根據(jù)熱平衡計(jì)算，焦粉燃燒所放出的熱量占全部熱收入的70%～80%左右。而燃燒層又是溫度最高和許多反應(yīng)進(jìn)行最活躍的區(qū)域。因此，焦粉的燃燒對(duì)其他反應(yīng)的進(jìn)行，以及對(duì)燒結(jié)礦的產(chǎn)量和質(zhì)量都有很大的影響。根據(jù)不同的固體燃料的燃燒特性，結(jié)合燒結(jié)生產(chǎn)的實(shí)際需要，嚴(yán)格控制固體燃料的粒度組成，配合不同機(jī)速生產(chǎn)的要求，使得燃料在燒結(jié)料層中的分布和燃料在燒結(jié)過(guò)程中的燃燒速度、燃燒效率均達(dá)到較理想的狀態(tài)，確保燒結(jié)料層的中上部熱量較充分，有利于改善中上部燒結(jié)礦質(zhì)量，并提高燒成率。

（1）根據(jù)不同的固體燃料，調(diào)整四輥的上料量，嚴(yán)格控制燃料的粒度組成，粗焦控制在1.5 mm左右，CDQ粉的粒度控制在1.2 mm左右，確保CDQ粉均勻混合在整個(gè)燃料之中。

（2）根據(jù)不同的燒結(jié)生產(chǎn)機(jī)速調(diào)整固體燃料平均粒度控制水平，機(jī)速在2.5 m/min以下，固體燃料粒度按照1.6 mm左右控制；機(jī)速在2.5～2.8 m/min，固體燃料粒度按照1.4 mm左右控制；機(jī)速在2.8 m/min以上，固體燃料粒度按照1.2 mm左右控制。

以上控制標(biāo)準(zhǔn)再結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況作微調(diào)，有利于改善燒結(jié)礦粒度分布。

2.2 采用成品冷篩粒級(jí)

太鋼450 m2燒結(jié)機(jī)成品冷篩設(shè)計(jì)的篩分粒級(jí)為：12、18和5 mm，通過(guò)對(duì)不同粒級(jí)燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度測(cè)試統(tǒng)計(jì)（見下頁(yè)表2），燒結(jié)礦中16～25 mm粒級(jí)轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度指標(biāo)最好。用含有該粒級(jí)的燒結(jié)礦做鋪底料是一種浪費(fèi)，由此對(duì)成品冷篩系統(tǒng)進(jìn)行粒級(jí)改造，將一、二次篩篩孔由12、18 mm調(diào)整為10、16 mm，燒結(jié)機(jī)使用10～16 mm的燒結(jié)礦做為鋪底料生產(chǎn)。

下頁(yè)表3為冷篩改造前后燒結(jié)礦粒級(jí)對(duì)比，實(shí)施粒級(jí)改造后，燒結(jié)礦的平均粒徑由改造前的24.06 mm提高至24.78 mm，10～5 mm粒度減小了0.99，-5 mm粒度減小了0.01 mm，其他粒級(jí)間的比率差明顯減小。

表2 不同粒級(jí)燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度%

表3 冷篩改造前后燒結(jié)礦粒度的對(duì)比表

2.3 鋪底料恒量控制技術(shù)

太鋼450 m2燒結(jié)機(jī)成品整粒系統(tǒng)鋪底料的控制，原設(shè)計(jì)采用變頻調(diào)速皮帶和溢流料嘴方式，理論上在日常生產(chǎn)中可以通過(guò)調(diào)節(jié)皮帶轉(zhuǎn)速達(dá)到控制鋪底料量的作用，而實(shí)際生產(chǎn)中鋪底料皮帶速度快時(shí)，料流面窄而??；速度慢時(shí)，料流面寬而厚，難以實(shí)現(xiàn)多余的鋪底料溢流到成品輸出皮帶上的目的。生產(chǎn)中只能頻繁啟停鋪底料皮帶，這樣就造成了成品礦輸出量波動(dòng)較大，導(dǎo)致燒結(jié)礦粒度組成的波動(dòng)。

（1）溢流料嘴的改造。將下料嘴向下接長(zhǎng)80 mm，并縮小寬度至150 mm，在出料口方向安裝齒輪齒條無(wú)級(jí)微調(diào)閘門。改造后，通過(guò)調(diào)節(jié)閘門高度和皮帶轉(zhuǎn)速，料嘴實(shí)現(xiàn)了真正意義上的溢流功能。正常生產(chǎn)時(shí)完全不用再將皮帶調(diào)到零位，甚至連閘門和轉(zhuǎn)速的調(diào)整都很少，實(shí)現(xiàn)了鋪底料流以及成品礦料流的穩(wěn)定。

（2）編制鋪底料倉(cāng)位自動(dòng)控制軟件。溢流料嘴的改造是該軟件良好運(yùn)行的基礎(chǔ)。圖1為鋪底料控制系統(tǒng)改造前后成品礦輸出量波動(dòng)曲線對(duì)比圖形。從圖1可以看出，改造后成品礦輸出量的波動(dòng)大幅度降低，鋪底料帶料量平穩(wěn)，燒結(jié)礦粒度組成得到改善。圖1中上方的曲線為燒結(jié)成品礦瞬時(shí)流量曲線，下方的曲線為鋪底料瞬時(shí)流量曲線，單位均為t/h。

2.4 環(huán)冷機(jī)柔性梯度冷卻方式開發(fā)

圖1 成品礦輸出量波動(dòng)曲線

在燒結(jié)礦冷卻過(guò)程中，會(huì)因冷卻強(qiáng)度過(guò)大、不勻等問(wèn)題造成燒結(jié)礦急冷粉化以及減小粒度組成，為此，開展大型環(huán)冷機(jī)柔性梯度冷卻方式開發(fā)與應(yīng)用工作，解決現(xiàn)有冷卻方式帶來(lái)的破壞粒度組成問(wèn)題。通過(guò)對(duì)環(huán)冷鼓風(fēng)機(jī)啟、停及風(fēng)門開度等進(jìn)行組合，優(yōu)化了冷卻冷度的分布。

環(huán)冷機(jī)鼓風(fēng)機(jī)后3臺(tái)風(fēng)機(jī)增設(shè)變頻調(diào)速裝置。實(shí)施前，冬季環(huán)冷鼓機(jī)1號(hào)～3號(hào)必須全開，且4號(hào)～6號(hào)至少開一臺(tái)變頻風(fēng)機(jī)，環(huán)冷機(jī)排礦溫度冬季一般在20℃以下。實(shí)施后，冬季即保證了燒結(jié)礦冷卻效果，又避免了燒結(jié)礦的過(guò)度冷卻，一定程度上提高了燒結(jié)返礦溫度，有利于混合料溫度的提高，也明顯改善了燒結(jié)礦粒度組成。

2.5 減小混合料水分的波動(dòng)

2.5.1 混合料預(yù)潤(rùn)濕技術(shù)

太鋼450 m2燒結(jié)機(jī)使用二次料場(chǎng)的混勻礦作為鐵料進(jìn)行燒結(jié)生產(chǎn)，由于鐵礦粉儲(chǔ)存時(shí)間不同，造成混勻礦含水量波動(dòng)較大，給混合加水量的控制帶來(lái)一定難度。因此，對(duì)混勻礦提前預(yù)潤(rùn)濕是提高混勻礦潤(rùn)濕度、優(yōu)化燒結(jié)過(guò)程導(dǎo)熱性和透氣性的重要措施，很好地解決了混勻礦水分的波動(dòng)問(wèn)題，改善了燒結(jié)料層透氣性和燒結(jié)礦粒度組成。

（1）控制方式的選擇。由于三燒現(xiàn)有混合料系統(tǒng)采用了前饋加反饋的變頻自動(dòng)加水方式，因此，提前預(yù)潤(rùn)濕也得實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，否則，整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)化控制將會(huì)紊亂，甚至導(dǎo)致加水系統(tǒng)癱瘓。為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制在一次混合機(jī)進(jìn)水管上增加分支水路，并且安裝獨(dú)立的電磁流量計(jì)和電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，這樣就使現(xiàn)有的前饋加反饋的變頻自動(dòng)加水控制和操作不受任何影響，實(shí)現(xiàn)了改造最小化的目的，穩(wěn)定了生產(chǎn)和操作。改造后，水路示意圖見圖2。

圖2 混合料預(yù)潤(rùn)濕水路改造示意圖

（2）加水點(diǎn)的設(shè)計(jì)。配料室設(shè)有6個(gè)混勻礦倉(cāng)和3個(gè)返礦倉(cāng)，這幾個(gè)礦倉(cāng)的配料量約占混合料量的86%，因此，只要對(duì)這幾個(gè)礦倉(cāng)實(shí)施預(yù)潤(rùn)濕處理，即可達(dá)到優(yōu)化的目的。按照以上思路，在配料主皮帶對(duì)應(yīng)這9個(gè)倉(cāng)配料秤的下料點(diǎn)設(shè)計(jì)安裝了霧化加水裝置，調(diào)節(jié)出水量沿配料皮帶前進(jìn)方向逐漸增大。這種潤(rùn)濕加水方式的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了層狀加水，使得皮帶上每一層物料均能很好地與水潤(rùn)濕，物料水分均勻，潤(rùn)濕度得到顯著提高。同時(shí)，由于水分充分滲透進(jìn)混勻礦和返礦，有利于白灰在混合機(jī)內(nèi)充分地進(jìn)行消化，對(duì)于改善制粒效果和燒結(jié)透氣性十分有益。

（3）預(yù)潤(rùn)濕操作。改造前，正常生產(chǎn)時(shí)，混合制粒共需加水60 t左右，其中，一次混合加水大約55 t，制粒過(guò)程用水5 t。改造后，通過(guò)試驗(yàn)，預(yù)潤(rùn)濕加水量不超過(guò)5 t時(shí)，既能滿足混合料潤(rùn)濕要求，又不會(huì)造成打水后皮帶機(jī)“帶料”問(wèn)題，不增加現(xiàn)場(chǎng)工作量，也消除了實(shí)施的障礙，因此，操作中確定預(yù)潤(rùn)濕加水量按照3～5 t控制，并盡量保持穩(wěn)定且減少調(diào)整。

2.5.2 實(shí)現(xiàn)高比例生石灰穩(wěn)定配加

太鋼三燒使用的生石灰配比平均高達(dá)9.5%左右，而國(guó)內(nèi)大多數(shù)燒結(jié)廠使用的生石灰比例不超過(guò)5%。450 m2燒結(jié)機(jī)投產(chǎn)兩年以來(lái)，由于生石灰配加量大，生石灰倉(cāng)內(nèi)結(jié)塊、懸料、噴料、斷料頻繁發(fā)生，制約了生產(chǎn)穩(wěn)定。

（1）生石灰倉(cāng)安裝流化裝置。生石灰倉(cāng)未安裝流化裝置前，采用傳統(tǒng)的振動(dòng)器加空氣炮振倉(cāng)。空氣炮的安裝數(shù)量為12個(gè)，沿倉(cāng)壁分上、中、下3層，每層4個(gè)。高倉(cāng)位時(shí)容易大范圍懸料，在倉(cāng)位200 t以上也會(huì)出現(xiàn)不下料現(xiàn)象，這主要是由于增加空氣炮后雖然增加了倉(cāng)壁各個(gè)區(qū)域的振打能力，但同時(shí)帶入倉(cāng)內(nèi)的壓縮空氣增多也間接的增加了生石灰的固結(jié)量，因此，決定停用倉(cāng)壁空氣炮，倉(cāng)內(nèi)安裝流化裝置。于2009年9月份燒結(jié)機(jī)中修期間完成了2個(gè)生石灰倉(cāng)流化裝置的安裝與調(diào)試。第一，在料倉(cāng)上部增加進(jìn)料導(dǎo)流板，當(dāng)物料被氣力輸送至料倉(cāng)頂部下落的過(guò)程中，受到導(dǎo)流板的阻擋，物料減速并靠自重下落，由此降低來(lái)料對(duì)倉(cāng)內(nèi)物料的沖擊速度。第二，在料倉(cāng)的2個(gè)錐斗部分設(shè)置流化板，由流化風(fēng)機(jī)供氣，流化氣經(jīng)過(guò)干燥凈化處理后，由加熱裝置加熱到150℃，干燥的熱空氣不但可以降低物料顆粒之間空氣的相對(duì)濕度，而且可以增加物料顆粒之間的空氣量，增加物料的流動(dòng)性。流化空氣在輸送落料和料倉(cāng)放料的過(guò)程中始終處于開啟狀態(tài)，由于料倉(cāng)下方是螺旋輸送出料，下方出口不是密閉的系統(tǒng)，所以，流化板安裝在錐斗靠上的位置，防止流化風(fēng)從螺旋輸送機(jī)泄漏。生石灰倉(cāng)改造前后示意圖見圖3和圖4。安裝流化裝置后完全解決了生石灰倉(cāng)的黏料問(wèn)題，取得了良好的效果。

圖3 改造前生石灰倉(cāng)進(jìn)料示意圖

圖4 流化裝置安裝示意圖

圖5 混合料水分概率圖

（2）實(shí)施生石灰出料總量檢測(cè)跟蹤與比例分配調(diào)整自動(dòng)功能改造。將原來(lái)多臺(tái)電子秤平均分配流量的工作方式通過(guò)程序修改使其實(shí)現(xiàn)不同出料螺旋可依據(jù)實(shí)際下料能力隨意分配下料比例并保證總需求量穩(wěn)定。

（3）協(xié)調(diào)實(shí)施入倉(cāng)生石灰質(zhì)量檢測(cè)，及早獲得生石灰質(zhì)量信息。依據(jù)不同質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施分倉(cāng)放置以分倉(cāng)使用，減小生石灰質(zhì)量波動(dòng)引起的生產(chǎn)波動(dòng)。

表42010 年上下半年燒結(jié)礦粒級(jí)比較

通過(guò)以上措施的實(shí)施，有效提高了混合料水分的穩(wěn)定性，見圖5?；旌狭纤值姆€(wěn)定，大大提高了燒結(jié)過(guò)程的穩(wěn)定性，燒結(jié)礦粒度得以明顯改善。從圖5中可以看出，混合料水分改善前標(biāo)準(zhǔn)差0.511 8，改善后0.133 1，標(biāo)準(zhǔn)差降低0.378 7；混合料水分的穩(wěn)定提高，保證了燒結(jié)過(guò)程的更加穩(wěn)定性，有效提高了燒結(jié)礦粒度組成趨于均勻，保證了高爐高產(chǎn)順行。

通過(guò)采取改造措施，燒結(jié)礦粒級(jí)分布逐步得到優(yōu)化，粉率以及亞粉率降低，+40 mm粒級(jí)含量降低，中間粒級(jí)（+10～+40 mm）增加，燒結(jié)礦平均粒徑增加到24 mm以上。表4為三燒2010年上、下半年的燒結(jié)礦粒級(jí)比較。從表4看出燒結(jié)礦平均粒徑提高0.4 mm，10～5 mm粒級(jí)的降低了0.53 mm，-5 mm粒級(jí)的降低了0.35 mm。

3 應(yīng)用效果

優(yōu)化4 350 m3高爐入爐燒結(jié)礦粒級(jí)分布項(xiàng)目的實(shí)施，使得燒結(jié)礦物理結(jié)構(gòu)發(fā)生了較大的變化，總體顯示：0～5 mm粉率明顯降低，+40 mm粒級(jí)同時(shí)也有所降低，中間粒級(jí)（+10～+40 mm）增加，平均粒徑達(dá)到24%以上，趨于合理，有利于4 350 m3高爐的爐況穩(wěn)定和順行，也有利于高爐的布料操作，為高爐的優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（編輯：苗運(yùn)平）

Abstract：Through the analysis of sinter gradation change trend and powder rate greaten reason, strengthening sintering production control of materials and fuel processing,adding water,mixing, paving mixture,ignition and cooling,taking effective measures to optimize the granularity of sinter, so the granularity distribution of sinter can satisfy the production requirement of blast furnace.

Key words：sinter charging,gradation distribution,improve

Research and Production of Improving Sinter Charging Gradation

HU Rongjian

TF046.4

B

2011－01－13

1672-1152（2011）01-0035-04

胡榮建（1975-），男，現(xiàn)在太鋼煉鐵廠工作，工程師。Tel：0351-3019404，E-mail:tglt3s@tisco.com.cn