超厚料層燒結(jié)混合機(jī)強(qiáng)混制粒改造

闞永海，張建良，劉征建，張士軍，康 健

（1.天津天鋼聯(lián)合特鋼有限公司，天津301500；2.北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院，北京100083）

0 引言

天鋼聯(lián)合特鋼兩臺(tái)230 m2燒結(jié)機(jī)于2011年投產(chǎn)，分別配備2臺(tái)圓筒混合機(jī)。其中，一次混合機(jī)的主要作用是將各種原料加熱水潤(rùn)濕并混合均勻，二次混合機(jī)尺寸為Φ4 000 mm×18 000 mm，主要是對(duì)各種含鐵原料、熔劑以及燃料等進(jìn)行混合制粒，使得混合料達(dá)到適宜的水分、均勻的成分以及良好的透氣性。在燒結(jié)生產(chǎn)過(guò)程中，混合制粒是必不可少的一道工序，起著非常重要的作用。燒結(jié)混合制粒主要是將混合料加水混勻后得到有合適粒度分布的混勻料，好的制粒效果有利于混勻料形成良好的透氣性，對(duì)燒結(jié)生產(chǎn)的順行起到主導(dǎo)作用。

通過(guò)以往的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，表明混勻料在圓筒混合機(jī)的筒體內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，會(huì)對(duì)筒體造成非常嚴(yán)重的磨損。因此筒體內(nèi)襯板作為圓通混合機(jī)的主要部件，對(duì)其進(jìn)行更新改造會(huì)更好地保護(hù)筒體。為避免混合機(jī)筒體粘料嚴(yán)重、混合機(jī)運(yùn)行電流大以及在混合機(jī)進(jìn)料口容易倒料等類(lèi)似問(wèn)題，通常會(huì)在筒體襯板上安裝角鋼壓條。選擇合適的壓條間距和高度尤為重要。筒體粘料不僅會(huì)對(duì)物料的混勻、制粒效果造成不利影響，在清理筒體粘料問(wèn)題時(shí)還會(huì)耗費(fèi)大量人力、物力資源，導(dǎo)致設(shè)備作業(yè)率下降，存在一定的安全隱患。天鋼聯(lián)合特鋼1號(hào)燒結(jié)機(jī)二次混合機(jī)于2018年進(jìn)行改造，筒體襯板采用了錐形逆流螺旋狀紋路，即螺旋方向與筒體轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，更有利于筒體中混合料的均勻分布，有效抑制了粘料問(wèn)題，使得制粒效果更好。1 混合系統(tǒng)改造

一次混合機(jī)加水采用加熱水，以提高混合料料溫，抑制燒結(jié)過(guò)濕帶的形成?；旌狭系乃种饕袃蓚€(gè)來(lái)源：一是來(lái)自由燒結(jié)原料自身含水，二是在混合制粒過(guò)程中補(bǔ)加的。在燒結(jié)過(guò)程中，混合料中的水分主要有以下作用：有利于得到好的制粒效果以改善料層的透氣性，從而提高燒結(jié)生產(chǎn)率。各原料顆粒在被水潤(rùn)濕后，表面變得光滑，燒結(jié)過(guò)程中所需要的氣體在通過(guò)料層時(shí)阻力變小，使燒結(jié)混合料的導(dǎo)熱性能也得到了改善。料層中良好的熱交換條件使燃燒帶變窄，進(jìn)而減小了燒結(jié)過(guò)程的料層阻力，同時(shí)在燃耗較低的情況下，也保證了燒結(jié)過(guò)程所需要的高溫條件。

燒結(jié)過(guò)程中，混合料的干燥和預(yù)熱主要依靠高溫廢氣的熱量傳遞。隨著熱量損失，高溫廢氣進(jìn)入干燥層以下料層后溫度下降，當(dāng)降低至水蒸氣露點(diǎn)以下時(shí)，由干燥層中蒸發(fā)進(jìn)入廢氣的水分會(huì)在這里重新凝結(jié)，形成了過(guò)濕層。這種由水汽的重新凝結(jié)而形成的過(guò)濕現(xiàn)象不利于燒結(jié)料層形成良好的透氣性，因?yàn)槔淠玫乃謺?huì)填充在混合料顆粒之間的孔隙中，很大程度上增大了氣流通過(guò)的阻力，同時(shí)過(guò)濕現(xiàn)象會(huì)破壞燒結(jié)料層下部已經(jīng)形成的小球，甚至出現(xiàn)泥漿，嚴(yán)重影響了燒結(jié)過(guò)程中的氣體反應(yīng)機(jī)制。因此天鋼聯(lián)合特鋼一混時(shí)加熱水將混合料預(yù)熱，可以減少過(guò)濕層的不利影響，提高料層透氣性，有利于增大料層密度，提高燒結(jié)礦的產(chǎn)質(zhì)量指標(biāo)，而且減少了水分蒸發(fā)熱，節(jié)省了燃料消耗。此外，天鋼聯(lián)合特鋼采用加熱水可以有效縮短生石灰的消化時(shí)間，改善生石灰的消化效果。

混料滾筒內(nèi)襯板改進(jìn)為錐形逆流螺旋狀，即螺旋方向與筒體轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反。安裝逆流螺旋襯板可以避免混合料在出口堆積，使混合料均勻分布。筒體內(nèi)逆流螺旋襯板上用螺栓固定角鋼作為壓條，并且調(diào)整角鋼壓條的放置方向，壓條的作用是揚(yáng)料和有利于混合料的混勻，并為減小襯板磨損保證一定的粘料。在混合機(jī)筒體進(jìn)口采用小角鋼，出口采用大角鋼，形成錐體狀；為了防止過(guò)度粘料，安裝襯板時(shí)角鋼壓條要保證適合的間距，并適當(dāng)降低揚(yáng)料邊高度。圖1為二次混合機(jī)筒體內(nèi)襯板安裝的現(xiàn)場(chǎng)圖，圖2為筒體逆流螺旋紋路簡(jiǎn)化圖。天鋼聯(lián)合特鋼目前就采用這種非常先進(jìn)的襯板固定方式，基本解決了筒體內(nèi)襯板的脫落問(wèn)題。不管采用任何襯板安裝方式，都要保證圓筒粘料層不能過(guò)厚及合適的填充率。

2 生產(chǎn)實(shí)踐

天鋼聯(lián)合特鋼兩臺(tái)燒結(jié)機(jī)在原料相同的情況下，二次混合機(jī)瞬時(shí)電流由40A升高到42A，適當(dāng)提高了物料的填充率，延長(zhǎng)了混合料的制粒時(shí)間。1號(hào)燒結(jié)機(jī)二次混合機(jī)改造后，1號(hào)燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)為 1.75 t·m-2·h-1，大于 2 號(hào)燒結(jié)機(jī)的 1.72 t·m-2·h-1。

圖1 筒體內(nèi)安裝現(xiàn)場(chǎng)效果圖

圖2 筒體內(nèi)襯板側(cè)視簡(jiǎn)化圖

由于厚料層燒結(jié)料層中下部自動(dòng)蓄熱作用增強(qiáng)，可以減少固體燃耗，降低燒結(jié)溫度且對(duì)制粒效果和最高燒結(jié)溫度的控制可以達(dá)到最佳的燒結(jié)結(jié)構(gòu)，即由針狀鐵素體包裹的未熔化礦核形成，而低溫?zé)Y(jié)在高爐中實(shí)現(xiàn)了燒結(jié)礦還原性的最佳結(jié)構(gòu)。因此聯(lián)合特鋼推行低溫厚料層燒結(jié)，通過(guò)提高料層厚度，一方面促進(jìn)了鐵酸鈣粘結(jié)相的發(fā)展，另一方面通過(guò)降低燒結(jié)配碳量，進(jìn)而降低了燒結(jié)過(guò)程燃耗。但是對(duì)于厚料層燒結(jié)的實(shí)踐可能會(huì)降低燒結(jié)生產(chǎn)率，因此在燒結(jié)生產(chǎn)中應(yīng)采取有效措施來(lái)提高燒結(jié)料層透氣性。

燒結(jié)混勻料的制粒效果通常用混勻料的粒級(jí)分布來(lái)表示。改善混勻料的粒級(jí)分布可以有效改善燒結(jié)料層的透氣性，提高燒結(jié)礦的產(chǎn)質(zhì)量指標(biāo)。燒結(jié)過(guò)程生產(chǎn)工藝的理論研究和生產(chǎn)實(shí)踐表明，主要是降低混勻料中0～3 mm級(jí)別的占比，增加大于3 mm級(jí)別的占比，主要是增加3～5 mm級(jí)別占整個(gè)混勻料總質(zhì)量的比例。燒結(jié)料冷態(tài)透氣性主要靠提升燒結(jié)料粒級(jí)來(lái)改善，為提高混合機(jī)的混勻制粒效果，對(duì)混合機(jī)襯板進(jìn)行更換，使用了逆流螺旋狀內(nèi)襯板，通過(guò)在圓筒混合機(jī)筒體安裝與物料運(yùn)行軌跡相反的反螺旋襯板以利于提高造球率及避免積料，混合料＞3 mm粒級(jí)從57%提升至了59%?；旌舷到y(tǒng)改造前后混合料中小球粒級(jí)比較見(jiàn)圖3。

圖3 混合系統(tǒng)改造前后混合料中小球粒級(jí)比較（%）

燒結(jié)混合料經(jīng)過(guò)混合機(jī)制粒后形成的準(zhǔn)顆粒的結(jié)構(gòu)和粒級(jí)分布必須匹配現(xiàn)有的燒結(jié)工藝制度，否則將會(huì)對(duì)燒結(jié)過(guò)程以及燒結(jié)礦質(zhì)量造成嚴(yán)重影響。燒結(jié)料層的透氣性對(duì)燒結(jié)礦特性和燒結(jié)礦產(chǎn)量起到非常重要的作用，因?yàn)闊Y(jié)料層透氣性的好壞決定了通過(guò)燒結(jié)料層氣體流量的多少，進(jìn)而能更好地控制燒結(jié)料層中的熱分布曲線。決定料層透氣性好壞的主要因素是混勻料的水分和燒結(jié)制粒準(zhǔn)顆粒的結(jié)構(gòu)與粒級(jí)分布?；旌舷到y(tǒng)改造前后混合料中小球粒級(jí)比較見(jiàn)表1。

表1 混合系統(tǒng)改造前后混合料中小球粒級(jí)比較 /%

推行厚料層燒結(jié)后，通過(guò)比對(duì)改造前后的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，表2為改造前后經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)利用系數(shù)由原來(lái)的1.646 t/m2·h-1提高到平均1.738 t/m2·h-1，轉(zhuǎn)鼓指數(shù)由原來(lái)的78.2%提高到78.72%，固體燃耗也由46.31 kg·t-1降低至45.70 kg·t-1，各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均有明顯改善。

表2 改造前后經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比表

3 結(jié)語(yǔ)

逆流螺旋襯板在天鋼聯(lián)合特鋼圓筒混合機(jī)上應(yīng)用及運(yùn)行以來(lái)，混合機(jī)內(nèi)襯版粘料減少、燒結(jié)設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，提高了設(shè)備的有效作業(yè)量，混合機(jī)的混合制粒效果能夠得到保證，燒結(jié)混勻料制粒效果得到明顯改善。在繼而實(shí)行厚料層燒結(jié)后，利用系數(shù)由原來(lái)的 1.646 t/m2·h-1提高到平均 1.738 t/m2·h-1，轉(zhuǎn)鼓指數(shù)由原來(lái)的78.2%提高到78.72%，固體燃耗也由 46.31 kg·t-1降低至 45.70 kg·t-1。