提高燒結(jié)混合料透氣性的途徑

劉曉明

摘 要：改善燒結(jié)料層透氣性，可以增加通過料層的有效風(fēng)量，提高垂直燒結(jié)速度，它是強(qiáng)化燒結(jié)的一個重要手段。近幾年來，國內(nèi)外的燒結(jié)廠都更加注重在改善料層的透氣性上下功夫。事實表明，提高燒結(jié)料層的透氣性，可以不同程度地提高燒結(jié)礦的產(chǎn)量、質(zhì)量，是穩(wěn)定燒結(jié)的有效手段。

關(guān)鍵詞：燒結(jié)料層透氣性;燒結(jié)礦;垂直燒結(jié)速度;混合料;燒結(jié)過程;粒度組成

精料是煉鐵發(fā)展的趨勢，提高燒結(jié)礦的產(chǎn)量、質(zhì)量，實現(xiàn)低水低碳，低FeO高還原性、高強(qiáng)度燒結(jié)生產(chǎn)，是燒結(jié)生產(chǎn)的工藝發(fā)展方向。實踐證明：厚料層燒結(jié)是燒結(jié)生產(chǎn)節(jié)能降耗、改善燒結(jié)礦冶金性能的有效途徑之一。經(jīng)過近多年來的生產(chǎn)實踐，優(yōu)化工藝技術(shù)和操作制度、改善工藝條件、合理組織生產(chǎn)，燒結(jié)分廠2×265m2燒結(jié)機(jī)700 mm厚料層燒結(jié)生產(chǎn)實踐，取得了很好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

在抽風(fēng)燒結(jié)生產(chǎn)中，臺車上部的燒結(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。隨著燒結(jié)料層的增加，臺車上部強(qiáng)度差的燒結(jié)礦比例相應(yīng)降低，燒結(jié)礦產(chǎn)率提高。厚料層燒結(jié)時，高溫帶相應(yīng)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。在燒結(jié)過程中，料層自身蓄熱能力隨料層的增加而增加，因此減少了燒結(jié)過程中的配碳量，增強(qiáng)氧化氣氛，且料層中溫度分布均勻，低價氧化物氧化放熱量增加，高價氧化物分解吸熱量減少，從而降低燒結(jié)礦FeO含量，提高燒結(jié)礦的還原性。因此，提高燒結(jié)料層可以起到降低燒結(jié)能耗，提高燒結(jié)礦產(chǎn)量，改善燒結(jié)礦冷強(qiáng)度和高溫冶煉性能的作用，是燒結(jié)生產(chǎn)發(fā)展的趨勢。通過不斷學(xué)習(xí)和摸索實踐，找到了解決厚料層燒結(jié)的關(guān)鍵因素：提高燒結(jié)料層的透氣性。為此我們做了一系列的工作，對影響燒結(jié)料層透氣性因素逐個解決。

1 原燃料的管理

1.1 鐵料的性質(zhì)

物料的密度、粘結(jié)性和粒度都會影響混勻與制粒的效果，對物料透氣性有決定性作用。物料中，各組分密度相差懸殊時，由于隨混合機(jī)回轉(zhuǎn)板帶到的高度不同（密度大的物料上升高度小，密度小的物料則相反），在混合時就會因為密度差異而形成層狀分布，因而不利于混勻與制粒。混勻料與鐵精粉之間密度相差太大，是不利于混勻和制粒的。粘結(jié)性大和親水性強(qiáng)的物料易于制粒，難于混勻，一般來說，鐵礦石中赤鐵礦、褐鐵礦比磁鐵礦易于制粒。粒度差別大的物料，在混合時易產(chǎn)生偏析，所以難以混勻，也難于制粒;如果是精礦粉燒結(jié)，國外對作為核心顆粒、粘附顆粒和介于上述兩者之間的中間顆粒的比例也有一定要求，以保證最佳制粒效果。另外，在粒度相同的情況下，多棱角和形狀不規(guī)則的物料比圓滑的物料易于制粒，且制粒小球強(qiáng)度高，相應(yīng)的物料至燒結(jié)過程，透氣性更好。

1.2 返礦

返礦質(zhì)量主要表現(xiàn)在粒度大小、含碳量多少和溫度的高低。返礦粒度大，對混合料的混勻造球不利，透氣性差，燒結(jié)礦成品率相應(yīng)下降;返礦粒度過小，返礦含碳高，大部分為未燒好的夾生料，使混合料粒度組成波動，透氣性變差，至燒結(jié)過程，負(fù)壓高，生產(chǎn)率下降。對于細(xì)精礦燒結(jié)，配加一定數(shù)量的返礦作為制粒核心。返礦的粒度上限最好控制在5-6mm，這對于物料的混勻和制粒均有利。

1.3 溶劑

對于我廠燒結(jié)所用溶劑以生石灰為主。生石灰是石灰石經(jīng)高溫煅燒后的產(chǎn)品，主要成分是CaO，用生石灰作為溶劑相比于石灰石白云石之類，可提高物料透氣性，強(qiáng)化燒結(jié)過程。這是因為生石灰遇水后，即消化成消石灰后，在燒結(jié)物料中起到了粘結(jié)劑的作用，增加了料的成球性，并提高了混合料成球后的強(qiáng)度，改善了燒結(jié)料的粒度組成，提高了料層的透氣性。其次，由于消石灰粒度極細(xì)，比表面積比消化前增大100倍左右，因此與混合料中其他成分能更好的接觸，加快固液相反應(yīng)，不僅加速燒結(jié)過程，而且防止游離CaO存在，并且它還可以均勻分布在燒結(jié)料中，有利于燒結(jié)過程化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。再次，白灰消化放出的熱量可以提高混合料料溫，減少燒結(jié)過程的過濕現(xiàn)象。

從另一個方面看，生石灰用量不宜過多，一是生石灰用量過多，燒結(jié)料會過分疏松，混合料堆密度下降，生球強(qiáng)度反而會變壞。由于燒結(jié)速度過快，返礦率增加，產(chǎn)量降低;二是生石灰量過多，燒結(jié)料水分不好控制，透氣性無法保障;三是生石灰用量要滿足高爐所需燒結(jié)礦質(zhì)量要求，杜絕堿度高廢或低廢。

1.4 燃料

燒結(jié)物料中的燃料主要是來自高爐槽下篩下的碎焦、外購的焦沫子以及蘭炭沫子，要求是含固定碳較高、揮發(fā)分少。經(jīng)過四輥破碎后，破碎后的焦粉3mm以下的要占到80%以上，混于混合料中，作為燒結(jié)物理熱的主要來源。對混合料透氣性影響是物料里面最小的一個。

2 混勻制粒

2.1 控制混合料水分

水分是影響燒結(jié)過程的一個極為重要的因素。從燒結(jié)過程的熱平衡觀點來看，水分是混合料的有害成分，因為要移除水分必須消耗熱量，是一個不利因素。但從改善燒結(jié)料的透氣性來看則是一個有利的因素，因為在混合料中加入水分。使混合料具有一定的濕度將會對燒結(jié)過程產(chǎn)生良好的作用：

（1）有助于混合料的成球，從而改善混合料的透氣性，提高燒結(jié)生產(chǎn)率。

（2）能夠使料層上部廢氣的熱量被下層的冷濕料所吸收利用，換熱條件十分良好，這有利于使燃燒帶限制在較窄的區(qū)間，減少燒結(jié)過程中料層對氣體的阻力。

一般燒結(jié)混合料最適宜的水分波動范圍是很窄的，若波動超過0.5%時就會對混合料的成球性產(chǎn)生顯著的影響?？紤]到物料在燒結(jié)過程中水分的遷移會使料層下部的水分超過最適宜的設(shè)定值，選用的混合料水分應(yīng)比最適宜的水分值低1%左右。當(dāng)物料的粒度及組成（特別是返礦粒度和返礦的配比）發(fā)生變化時，要相應(yīng)第改變混合料的含水量。

我廠為了提高混合效果，使用一部分工業(yè)污泥代替清水，污泥相比清水，粘結(jié)性強(qiáng)，對混合料的成球性更有幫助，另外回收利用，節(jié)能降耗，更適應(yīng)現(xiàn)代化工業(yè)綠色生產(chǎn)的觀念。

物料在混合過程中，加水方式是提高物料透氣性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，水分過大，不僅影響混勻，而且對制粒也不利。我廠為了提高制粒效果采用兩次混合，一次混合的目的在于混勻，在沿混合機(jī)長度方向均勻加水，加水量占總水量的80%-90%。二次混合的主要作用是強(qiáng)化制粒，加水量僅占10%-20%。分段加水能有效提高二次混合作業(yè)的制粒效果，通常在給料端用噴射流使料形成球核，繼而用高壓霧狀水加速小球長大，在距排料端1M左右的地方停止加水，保證小球粒緊密堅固。

2.2 蒸汽預(yù)熱

提高混合料的溫度，使其達(dá)到露點溫度以上，是可以顯著、地減少料層中水汽冷凝而形成的過濕現(xiàn)象，從而減輕過濕層氣流的阻力，改善料層的透氣性，增加通過料層的空氣量;事燃燒速度加快，燃燒帶厚度降低;熔融物冷卻速度加快，降低氣流阻力。不同原料粒度的燒結(jié)混合料預(yù)熱后對燒結(jié)礦的產(chǎn)量都有不同程度的提高，而且粒度越細(xì)的燒結(jié)混合料預(yù)熱后效果越明顯。目前，國內(nèi)蒸汽預(yù)熱是混合料預(yù)熱的最常用的一種方法。

2.3 提高生石灰配比，進(jìn)行消化

凡添加比表面積打的膠裝物質(zhì)都能增大混合料的最大濕容量。由于生石灰消化后，呈極細(xì)的消石灰膠體顆粒，它具有較大的比表面積，可以吸附和持有大量水分而不失去物料的松散性和透氣性。因此，燒結(jié)混合料的少量冷凝水分將為料球中這些膠體顆粒所吸附和持有，既不會引起料球破壞，也不會戴塞料球的通氣孔道。所以能保持燒結(jié)料層良好的透氣性。

眾所周知，提高生石灰配比，改善料層透氣性是實施厚料層燒結(jié)的重要措施之一，燒結(jié)過程中配加生石灰可以提高燒結(jié)料的成球性，特別是隨著生石灰配入量增加，燒結(jié)料層的透氣性將不斷得到改善進(jìn)而使燒結(jié)礦產(chǎn)量提高，而提高生石灰配比，其關(guān)鍵又在于采用合適的消化設(shè)備。我廠在現(xiàn)有設(shè)備基礎(chǔ)上進(jìn)行了改造，增大了生石灰消化系統(tǒng)的消化能力。

2.4 優(yōu)化混合設(shè)備及參數(shù)

2.4.1 混合制粒時間

為了保證燒結(jié)料的混勻和制粒效果，混合過程應(yīng)有足夠的時間。世界各國的混合制粒時間大部分為2.5min-3.5min，即一次混合1min，二次混合1.5-2min。國內(nèi)外新建廠大都把混合制粒時間延長至4.5-5min或更長。生產(chǎn)實踐表明，混合制粒時間在5min之內(nèi)效果明顯。我廠的混合制粒時間為5.5min。

燒結(jié)混合作業(yè)大都采用圓筒混合機(jī)，其混合制粒時間可按下式計算：

式中L——圓筒混合機(jī)長度;

R——圓通混合機(jī)半徑;

n——圓通混合機(jī)轉(zhuǎn)速;

α——圓通混合機(jī)傾角。

由上公式可以看出，混合時間與混合機(jī)長、轉(zhuǎn)速和傾角有關(guān)。增加混合機(jī)長度，無疑可延長混合制粒時間，有利于混勻和制粒。混合機(jī)的轉(zhuǎn)速決定著物料在圓筒內(nèi)的運(yùn)動狀態(tài)。轉(zhuǎn)速太小，筒體所產(chǎn)生的離心力作用較小，物料難以達(dá)到一定高度，形成堆積狀態(tài)，所以混合、制粒效率都低：轉(zhuǎn)速過大，則筒體產(chǎn)生的離心力作用過大，使物料緊貼于筒壁上，致使物料完全失去混勻和制粒的效果。目前，我廠混合機(jī)轉(zhuǎn)速偏低。

混合機(jī)的傾角決定物料在機(jī)內(nèi)的停留時間。傾角越大，物料混合時間越短，所以混勻和制粒效果越差。一混傾角2.5°-4°，二混傾角小于2.5°。

2.4.2 混合機(jī)的充填率

充填率是以混合料在圓筒中所占體積來表示的。充填率過小時產(chǎn)量低，且物料相互間作用力小，對混合制粒不利;充填率過大，在混合時間不變是，能提高產(chǎn)能，但由于料層增厚，物料運(yùn)動受限制和破壞，對混與制粒不利。一般一次混合的充填率為15%-20%，而二混比一混的充填率要低一些，二混充填率為8%-12%。

3 燒結(jié)機(jī)布料

3.1 布鋪底料

在臺車上布燒結(jié)料之前，先布一層鋪底料，根據(jù)實驗結(jié)果和生產(chǎn)實踐，鋪底料粒度以10-25mm為宜，鋪底料層的適宜厚度為20-40mm。鋪底料可以防止細(xì)粒料或燒結(jié)礦戴塞與粘結(jié)箅條，保持爐篦條的有效抽風(fēng)面積不變，使氣流分布均勻，減小抽風(fēng)阻力，保持良好透氣性，加速燒結(jié)過程，此外鋪底料還有保護(hù)設(shè)備的作用。

3.2 布混合料

布混合料在鋪完底料之后緊接著進(jìn)行。臺車上布料工作的好壞直接影響燒結(jié)過程透氣性，以及燒結(jié)礦的產(chǎn)量和質(zhì)量。合理的均勻布料是燒結(jié)生產(chǎn)的基本要求。

（1）按規(guī)定的料層厚度，使混合料的粒度、化學(xué)成分以及水分等沿臺車長度和寬度方向都均勻分布，料面應(yīng)平整，保證燒結(jié)料具有均一的、良好的透氣性;應(yīng)使料面無大的波浪和拉溝現(xiàn)象，特別是在臺車擋板附近，避免因布料不滿而形成斜坡，加重氣流的邊緣效應(yīng)，造成風(fēng)的不合理風(fēng)不和浪費。

（2）使混合料粒度、成分沿料層高度方向分布合理，能適應(yīng)燒結(jié)過程的內(nèi)在規(guī)律。自上而下粒度逐漸變粗，含碳量逐漸減少，從而有利于增加料層透氣性和利于上下部燒結(jié)礦質(zhì)量的均勻。雙層布料的方法就是據(jù)此而提出來的。采用一般布料方法時，只要避免物料堆積，有助于產(chǎn)生自然偏析，也能收到一定的效果。

（3）保證布到臺車上的料具有一定的松散性，防止產(chǎn)生堆積和壓緊。但在燒結(jié)疏松多孔、粒度粗大、堆積密度小的燒結(jié)料時，可以適當(dāng)壓料，以免透氣性過好，燒結(jié)和冷卻速度過快而影響成形條件和強(qiáng)度。

4 結(jié)論

（1）加強(qiáng)原燃料管理，從源頭管控，保質(zhì)保量的提供“精料”，是提高燒結(jié)混合料透氣性的基礎(chǔ)，更是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)燒結(jié)礦的重要環(huán)節(jié)。

（2）采取蒸汽預(yù)熱、提高生石灰配比、石灰消化、控制混合制粒水分、優(yōu)化設(shè)備參數(shù)等措施，強(qiáng)化混合料制粒效果，是提高燒結(jié)混合料透氣性的主要內(nèi)容。

（3）精細(xì)化操作，加強(qiáng)燒結(jié)機(jī)布料點火，做到料面平整，點火均勻，進(jìn)一步提高料層透氣性，保證上下部燒結(jié)礦質(zhì)量均勻。

參考文獻(xiàn)

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