基于燒結杯實驗驗證燒結礦鐵料消耗的實踐

李華坤 劉月建 郭軍偉

(安陽鋼鐵股份有限公司)

基于燒結杯實驗驗證燒結礦鐵料消耗的實踐

李華坤 劉月建 郭軍偉

(安陽鋼鐵股份有限公司)

2017年6月～7月份，安鋼技術人員利用燒結杯實驗，分別對3個燒結系統(tǒng)鐵料消耗偏高的問題進行了實驗驗證分析。由于3個燒結系統(tǒng)鐵采用了3種不同的供料方式，所以在燒結杯實驗計算鐵料消耗時采用了幾種不同的計算方式，實驗結果可以幫助技術人員研判鐵料消耗偏高的原因。

燒結 燒結杯 鐵料消耗

AbstractFrom June to July in 2017, technicians in Anyang Steel have carried out experimental verification and analysis on the high consumption of iron in three sintering systems by carrying out the sintering cup experiment. Since the three sintering system uses 3 different feeding modes, several different calculation methods are adopted in the calculation of the iron consumption in the sintering cup experiment. The results of the experiment can help technicians to account for the high consumption of the iron.

KEYWORDSsinter sintering cup iron material consumption

0 前言

由于場地限制等原因，安鋼3個燒結系統(tǒng)采用了3種不同的供料方式:1#燒結機實現(xiàn)了二次料場“平鋪切取”的功能，向1#燒結機提供混勻料；2#燒結機取消了二次料場，從原料場預配室配料后不經過二次料場堆取，直接向2#燒結機提供直供料；3#燒結機則采用燒結配料室單品種直接配料的模式。在燒結杯驗證鐵料消耗時，對3個機組分別進行了圓輥布料器處取料、取混勻料以及單品種模擬配料的對照實驗，實驗結果對技術人員研判分析鐵料消耗偏高的原因提供了技術支持。

1 燒結杯實驗研究

從6月份開始，技術人員對3臺燒結機組的在用鐵料配比連續(xù)進行了9次燒結杯實驗，其中1#機4次，其中3次為從燒結機圓輥處取料，1次為配料室取混合料；2#機3次，其中1次為從燒結機圓輥處取料，1次為配料室取混合料，1次為原料場取單品種鐵料；3#機2次，其中1次為從燒結機圓輥處取料，1次為取單品種鐵料。分別驗證了燒結機實際配料的鐵料消耗和按理論配比配料的鐵料消耗。

1.1 燒結機圓輥布料器處取料燒結杯實驗過程

從燒結機圓輥布料器處直接取燒結機混合料做燒結杯實驗是較為簡單的一種實驗方法，該實驗結果可直接對比燒結機皮帶秤計量鐵料消耗，幫助尋找差異原因。

實驗開始前先從生產中的燒結機圓輥布料器處，用鐵鍬取混合料約60 kg，裝入帶薄膜內襯的編織袋中，薄膜內襯可以防止轉運過程中混合料水分發(fā)生變化。在燒結杯裝料之前取200 g混合料做水分化驗，并在燒結杯底部裝入1.2 kg的鋪底料。燒結杯裝料量約50 kg,點火溫度1 060 ℃，點火時間1 min，保溫時間2 min，燒結負壓為-8 kPa～ -10 kPa，燒結時間根據(jù)混合料透氣性不同存在差異，一般為30 min左右。實驗結束后獲得燒結餅重量用于計算鐵料消耗。

1.2 燒結機配料室取混勻料、直供料燒結杯實驗過程

從1#燒結機配料室和2#燒結機配料室取燒結機混勻料做燒結杯實驗時，需要按照配比同時取生石灰、燃料、內返礦、除塵灰四種物料，單種物料的取樣重量由實際配比計算得到，各種物料的取樣總重量為55 kg。

取樣后并不能直接燒結，需要在實驗室模擬燒結機配料過程，按照55 kg的總重量進行人工配料、混勻、加水、制粒獲得燒結混合料，燒結杯實驗過程與圓輥布料器處取料燒結杯實驗過程一致，實驗結束后獲得燒結餅重量用于計算鐵料消耗。

1.3 取單品種鐵料做燒結杯實驗過程

1#和2#燒結機取單品種鐵需要到原料場預配室，3#燒結機直接在配料室取單品種鐵料，取鐵料的同時需要按照配比取生石灰、白云石粉、石灰石粉、燃料、鋼渣、除塵灰、污泥等等物料，單種物料的取樣重量由理論配比計算得到，各種物料的取樣總重量為55 kg。

與燒結機配料室取混勻料、直供料不同，單品種鐵料模擬配料時要按理論配比逐一配加，按照55 kg的總重量進行人工配料、混勻、加水、制粒獲得燒結混合料。燒結杯實驗過程按照正常程序進行，實驗結束后獲得燒結餅重量用于計算鐵料消耗。

2 燒結杯實驗計算步驟

2.1 燒結機圓輥處取料燒結杯實驗鐵料消耗計算步驟

實驗可以得到燒結杯裝爐重量、混合料水分、燒結餅重量3個數(shù)據(jù)，從生產數(shù)據(jù)可以得到混勻料配比、燃料、熔劑、除塵灰、返礦配比及其各自的水分含量，數(shù)據(jù)見表1。

表1中除塵灰、生石灰和內返礦的水分均為0，需要注意的是1#機、3#機燒結內返礦是獨立于燒結配料比外配的，所以這兩個機組總配料比會大于100%，干基配比也會超過100%，但在計算干基重量時需要折合成100%的干基配比，根據(jù)表1數(shù)據(jù)計算可得裝爐料中鐵料、熔劑、燃料、返礦和除塵灰的干基重量，數(shù)據(jù)見表2。

表1 1#燒結機燒結杯實驗數(shù)據(jù)

表2 1#燒結機燒結杯實驗數(shù)據(jù)推算干基重量

由于配料過程中生石灰加水消化發(fā)生化學反應增重，在計算干基重量時要考慮刨除此部分化學反應產生的增重，生石灰加水消化生成熟石灰的化學式如下：

CaO+H2O=Ca(OH)2

按照生石灰含CaO平均為82%計算，則通過計算可以得出每1 kg生石灰消化所需要的消化水為0.26 kg。

根據(jù)表2中的數(shù)據(jù)可得生石灰干基重量為1.80 kg，其消化水為0.47 kg，應從裝爐重量的30.42 kg中刨除，計算得到混勻料干重為29.95 kg。由于混勻料中除鐵料外還配有1.64%的鋼渣和4.97%的石灰石粉，在計算時應按照混勻料封堆配比折算為干基配比，從而計算得到裝爐混勻料中鐵料干基重量為27.81 kg。

裝爐混勻料中除塵灰和內返礦視為投入產出平衡，從燒結餅重量中刨除可得到燒結餅中成品燒結礦的重量為28.56 kg。鐵料消耗的計算公式如下:

Y=m1÷m2

(1)

式中：y——鐵料消耗計算值，kg/t； m1——裝爐鐵料干基重量，kg； m2——燒結餅中成品燒結礦重量，kg。

計算可得本次燒結杯實驗鐵料消耗為973.52 kg/t，但是推算實際鐵料消耗應考慮燒結過程中FeO的變化對鐵料消耗的影響，理論研究表明：燒結礦中FeO每升高9%，影響鐵料消耗增加10 kg/t，即FeO每升高1%，影響鐵料消耗增加0.9 kg/t。

本次實驗混勻料原始含有FeO為4.77%，實驗實測燒結礦FeO含量8.30%，計算可得影響鐵料消耗3.18 kg/t，刨除此項后實際鐵料消耗為970.34 kg/t。

2.2 燒結機配料室取混勻料、直供料燒結杯實驗鐵料消耗計算步驟

從燒結機配料室取混勻料或者直供料做燒結杯實驗是1#燒結機或者2#燒結機特有的方式，實驗數(shù)據(jù)處理過程與燒結機圓輥處取料有相似之處，實驗獲得原始數(shù)據(jù)見表3。

表3 2#燒結機燒結杯實驗數(shù)據(jù)

表3中除塵灰、生石灰和內返礦的水分均為0，與1#和3#機不同，2#燒結機燒結內返礦與鐵料、燃料、熔劑等構成總配料比100%，干基配比不足100%，但在計算干基重量時需要折合成100%的干基配比，根據(jù)裝爐重量和表2中的數(shù)據(jù)計算可得裝爐料中鐵料、熔劑、燃料、返礦和除塵灰的干基重量，數(shù)據(jù)見表4。

表4 2#燒結機燒結杯實驗數(shù)據(jù)推算干基重量

在計算干基重量時同樣要考慮刨除生石灰消化化學反應增重，每1 kg生石灰消化所需消化水為0.26 kg，按表4數(shù)據(jù)可得生石灰干基重量為1.38 kg，其消化水為0.36 kg，應從裝爐重量34.74 kg中刨除，得到混勻料干重為34.38 kg。

但是混勻料中除鐵料外還配加了6%的石灰石粉，在計算時應按照混勻料封堆配比折算為干基配比，換算得到裝爐混勻料中鐵料干基重量為31.90 kg。

裝爐料中除塵灰和內返礦同樣視為投入產出平衡，從燒結餅重量中刨除可得到燒結餅中成品燒結礦重量為32.60 kg，由公式(1)計算得到本次燒結杯實驗鐵料消耗為988.84 kg/t。

由于FeO每升高1%，影響鐵料消耗增加0.9 kg/t，本次實驗混勻料原始含有FeO為8.82%，實驗實測燒結礦FeO含量9.40%，計算可得影響鐵料消耗0.52 kg/t，刨除此項后實際鐵料消耗為977.91 kg/t。

2.3 取單品種鐵料做燒結杯實驗鐵料消耗計算步驟

取單品種鐵料、熔劑、燃料等按照理論配比模擬制備混合料做燒結杯實驗是相對其它兩種實驗方式而言較為繁瑣的，但其實驗數(shù)據(jù)處理過程卻相對較為簡單，實驗原始數(shù)據(jù)見表5。

與燒結機配料室取混勻料、直供料不同，單品種鐵料模擬配料時要按理論配比逐一配加，按照55 kg的總重量進行人工配料、混勻、加水、制粒獲得燒結混合料，本次實驗最終裝料量為49.50 kg，單品種鐵料做燒結杯無需配加除塵灰與內返礦，根據(jù)表5中3#機燒結杯實驗數(shù)據(jù)，按照裝料量和配比計算可得各成分干基重量，數(shù)據(jù)見表6。

表5 3#燒結機燒結杯實驗數(shù)據(jù)

表6 3#燒結機燒結杯實驗數(shù)據(jù)推算干基重量

在計算干基重量時同樣要考慮刨除生石灰消化反應增重，每1 kg生石灰消化所需消化水為0.26 kg，根據(jù)表6中的數(shù)據(jù)可得生石灰干基重量為3.56 kg，其消化水為0.926 kg，應從裝爐重量37.66 kg中刨除，得到混勻料干重為36.73 kg。

由于裝爐料中并無除塵灰和內返礦，燒結餅重量全部視為成品燒結礦為39.10 kg，由公式(1)計算可得本次燒結杯實驗鐵料消耗為939.4 kg/t。

由于FeO每升高1%，影響鐵料消耗增加0.9 kg/t，本次實驗混勻料原始含有FeO為5.02%，實驗實測燒結礦FeO含量7.95%，計算可得影響鐵料消耗2.64 kg/t，刨除此項后實際鐵料消耗為936.76 kg/t。

3 結論

(1)為了保證燒結杯實驗最大程度地還原實際生產，從燒結機圓輥布料器處取混合料做燒結杯必須做好轉運過程中混合料保溫和保濕工作，避免混合料水分變化影響實驗結果。

(2)在處理燒結杯實驗數(shù)據(jù)計算鐵料消耗時應考慮生石灰消化反應增重的影響，需從裝料量中減去消化水增重。

(3)燒結杯實驗應視燒結除塵灰和燒結內返為投入產出平衡，需按照干基配比計算出配加量并從燒結餅重量中刨除。

(4)理論研究表明：燒結礦中FeO每升高9%，影響鐵料消耗增加10 kg/t，即FeO每升高1%，影響鐵料消耗增加0.9 kg/t，在推算鐵料消耗時應將此部分刨除。

(5)通過燒結杯對比實驗可以分別驗證皮帶秤計算鐵料消耗與實驗鐵料消耗以及理論配比鐵料消耗的差距，幫助技術人員判斷鐵料消耗異常原因以及配料精準度，對實際生產具有明確的指導意義。

[1] 石紅燕，陳偉，梁棟，等.燒結用料礦耗量理論計算及影響因素辨析[J].山東冶金,2012(6):33-35.

[2] 那樹人. 煉鐵計算辨析[M].北京：冶金工業(yè)出版社, 2007：64-86.

[3] 楊潤泉. 對返礦參加配料計算及其影響的探討[J].燒結球團,1989(2):40-43.

PRACTICEOFVERIFYINGTHECONSUMPTIONOFSINTEREDIRONMATERIALBASEDONSINTERINGCUPEXPERIMENT

Li Huakun Liu Yuejian Guo Junwei

(Anyang Iron and Steel Stock Co., Ltd)

2017—4—30