提高燒結(jié)礦產(chǎn)量和質(zhì)量的實踐

劉 佳，張文政

（天津天鋼聯(lián)合特鋼有限公司，天津301500）

0 引言

隨著鋼鐵業(yè)的發(fā)展，高爐對入爐原料要求越來越嚴(yán)格。天津天鋼聯(lián)合特鋼配備了2臺230 m2燒結(jié)機(jī)，三座1 080 m3高爐，兩座500 m3高爐，燒結(jié)和煉鐵產(chǎn)能不匹配，燒結(jié)礦產(chǎn)量缺口較大，如何提高燒結(jié)礦產(chǎn)量是公司目前研究的重要課題。燒結(jié)礦是高爐生產(chǎn)的主要原料之一，其配比達(dá)到70%以上，燒結(jié)礦質(zhì)量能否滿足高爐使用要求也顯得越來越重要。現(xiàn)代燒結(jié)工藝是基于鐵酸鈣固結(jié)理論為基礎(chǔ)，以生產(chǎn)高品位、高強(qiáng)度、高還原性的優(yōu)質(zhì)燒結(jié)礦為目的[1]。為了提高燒結(jié)礦質(zhì)量，我們主要從優(yōu)化燒結(jié)配礦及熔劑結(jié)構(gòu)、提高混合料溫度、燒結(jié)機(jī)漏風(fēng)治理、提高燒結(jié)料層厚度、穩(wěn)定混合料水碳含量等方面開展研究，通過進(jìn)行工藝優(yōu)化和技術(shù)創(chuàng)新，實現(xiàn)燒結(jié)礦產(chǎn)量的提高、質(zhì)量改善的目的。

1 影響燒結(jié)礦產(chǎn)量和質(zhì)量的因素

1.1 燒結(jié)配料結(jié)構(gòu)影響

在燒結(jié)生產(chǎn)工藝過程中的混合料是由含鐵混勻礦、各種熔劑以及燃料等按照適量配比進(jìn)行混配而成，而含鐵混勻礦是各種鐵礦粉、含鐵返回料等按照一定的比例混配而成。燒結(jié)配料是要根據(jù)各燒結(jié)原料的供應(yīng)情況、儲備情況、消耗情況，綜合考慮燒結(jié)礦的產(chǎn)量和質(zhì)量指標(biāo)的需求情況，同時要兼顧燒結(jié)礦成本情況。

1.2 燒結(jié)熔劑結(jié)構(gòu)影響

自熔性燒結(jié)礦要滿足高爐所需的各項理化指標(biāo)，必須在混合料中配加一定量的生石灰、石灰石和白云石等各種熔劑。配加熔劑結(jié)構(gòu)的不同會對燒結(jié)礦強(qiáng)度、堿度、還原性、低溫還原粉化率和混勻料粒級分布等各項理化指標(biāo)產(chǎn)生影響，這些指標(biāo)會直接關(guān)系到高爐冶煉的穩(wěn)定順行，從而對生鐵產(chǎn)量及煉鐵成本產(chǎn)生影響。

1.3 混合料溫度影響

提高燒結(jié)混合料的料溫可以有效抑制燒結(jié)過濕現(xiàn)象，當(dāng)混合料料溫提高至水分冷凝的露點溫度以上時，可以防止水分的冷凝，抑制燒結(jié)料過濕層的生成，改善燒結(jié)料層的透氣性，有利于燒結(jié)礦產(chǎn)量和質(zhì)量的提高，為厚料層操作創(chuàng)造了條件。

1.4 燒結(jié)機(jī)漏風(fēng)率影響

燒結(jié)臺車漏風(fēng)問題會致使燒結(jié)礦產(chǎn)量下降、電耗和成本增加，燒結(jié)臺車的漏風(fēng)治理是提高燒結(jié)礦產(chǎn)量、質(zhì)量，降低成本的最直接有效措施。

1.5 燒結(jié)料層厚度影響

由于燒結(jié)燃燒反應(yīng)是自上而下的，料層越厚料層中下部蓄熱作用越強(qiáng)，在有效改善燒結(jié)料層透氣性的條件下，可以提高燒結(jié)礦產(chǎn)量和質(zhì)量，減少固體燃耗。

1.6 混合料水含量影響

混合料的水含量是保障溶劑消化、改善造粒效果，提高料層透氣性的重要指標(biāo)，水分過高會影響料層的透氣性和燒結(jié)燃料消耗，水分過低會影響混合料粒度強(qiáng)度，影響燒結(jié)礦的強(qiáng)度和成品率。

1.7 燃料粒度影響

合適的固體燃料粒度等級和粒度分布可以提高燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)，使燒結(jié)礦成品率、轉(zhuǎn)鼓指數(shù)、平均粒徑等指標(biāo)明顯改善,同時也可以降低固體燃料消耗和高爐返礦率。

2 提高燒結(jié)礦產(chǎn)量和質(zhì)量的措施

2.1 優(yōu)化燒結(jié)配礦結(jié)構(gòu)

根據(jù)國際市場以及港口各種鐵礦石市場價格變化，及時進(jìn)行各種鐵礦粉的性價比測算，從而保證在滿足燒結(jié)礦質(zhì)量的前提下降低采購成本，實現(xiàn)優(yōu)化配礦結(jié)構(gòu)，高性價比的進(jìn)行配礦生產(chǎn)。公司對多種粉礦進(jìn)行性價比測算，根據(jù)各種鐵礦粉的特性，結(jié)合以往的生產(chǎn)實踐，確定合適的原料結(jié)構(gòu)。同時進(jìn)行燒結(jié)杯實驗研究，通過對燒結(jié)礦粒度組成、鐵酸鈣生成性能、垂直燒結(jié)速度、轉(zhuǎn)鼓指數(shù)和低溫還原粉化率的測定，確定最終的原料組成。

每次配料后要根據(jù)生產(chǎn)情況、產(chǎn)量情況、質(zhì)量情況、成本情況進(jìn)行分析總結(jié)，分析此次配料結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點，不斷積累配礦經(jīng)驗，穩(wěn)定和優(yōu)化配料結(jié)構(gòu)，合理進(jìn)行不同的原料搭配，提高燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)，改善燒結(jié)礦質(zhì)量，提高燒結(jié)配料的性價比。

2.2 優(yōu)化燒結(jié)熔劑結(jié)構(gòu)

通過生產(chǎn)實踐和分析對比，從提高燒結(jié)礦產(chǎn)量和質(zhì)量的方面考慮，優(yōu)化了熔劑結(jié)構(gòu)，采用高活性度石灰作為混合料的主要熔劑，不配加石灰石熔劑，充分利用高活性石灰的黏結(jié)作用，提高混合料的制粒效果，改善混合料的粒度組成，提高燒結(jié)料層的透氣性。為保障生石灰的充分消化，不產(chǎn)生燒結(jié)礦“白點”現(xiàn)象，采用嚴(yán)格控制生石灰的活性度（活性度大于300 mL）、一混噴加熱水、延長混合制粒時間等措施，充分消化生石灰。

2.3 提高混合料溫度

通過利用燒結(jié)產(chǎn)生的廢氣熱量將水分轉(zhuǎn)化成220℃的飽和蒸汽，再利用過熱器將飽和蒸汽升溫至240℃形成過熱蒸汽。在燒結(jié)混合料料倉內(nèi)噴吹240℃的過熱蒸汽提高燒結(jié)混合料的料溫，使混合料料溫升高至76～82℃。

2.4 燒結(jié)機(jī)漏風(fēng)治理

首先在油板內(nèi)側(cè)安裝固定斜板，從而在斜板與靜油板和動油板的內(nèi)側(cè)面之間形成油槽，起到液相密封作用，有效降低臺車漏風(fēng)率；其次加強(qiáng)臺車螺紋孔處密封，在臺車螺紋桿處套裝密封墊片和圓周壓片減少螺紋處漏風(fēng)；最后注重日常維護(hù)，采取“逢修必治”，最終將燒結(jié)機(jī)漏風(fēng)率有效控制在35%以下，實現(xiàn)燒結(jié)的電單耗降低至16 kWh/t，煤氣單耗降低至18 Nm3/t，燒結(jié)利用系數(shù)提高至1.8 t/m2·h的目標(biāo)。

2.5 提高燒結(jié)料層厚度

為了提高燒結(jié)機(jī)的料層厚度，對燒結(jié)機(jī)臺車設(shè)備進(jìn)行了欄板加高改造，欄板高度由700 mm增加到850 mm[2]；同時將布料器的輥間隙進(jìn)行調(diào)整，從而減小了燒結(jié)機(jī)混合料的布料粒度偏析情況；對燒結(jié)機(jī)的平料器進(jìn)行改造，由之前的一體式改為分段式，提高了燒結(jié)機(jī)的料面平整度，使燒結(jié)速度在臺車橫斷面上均勻一致。

另外將臺車寬度由4 m加寬至4.5 m，在接觸面制作迷宮型接觸，將欄板厚度提高至30 mm，將燒結(jié)機(jī)滑道整體進(jìn)行更換，將滑道下缺失的墊片全部補齊。增加了燒結(jié)臺車的強(qiáng)度，減少了臺車的漏風(fēng)量。

通過燒結(jié)臺車的改造，提高了燒結(jié)料層的厚度，使燒結(jié)機(jī)的產(chǎn)量提高了10.32%。燒結(jié)機(jī)改造前后工藝指標(biāo)對比見表1。

2.6 穩(wěn)定混合料水含量

將燒結(jié)混合料水含量控制在8.5±0.5%，通過高水分配加來改善燒結(jié)混合料的粒度組成，提高燒結(jié)料層的透氣性；并且為抑制高水分條件下的過濕現(xiàn)象，將結(jié)混合料料溫控制在76～82℃，高于結(jié)露溫度，以充分發(fā)揮水分在燒結(jié)料層中的潤滑作用，進(jìn)一步改善燒結(jié)料層的透氣性，從而實現(xiàn)固體燃料消耗降低至42 kg/t以下，有效實現(xiàn)燒結(jié)過程CO2減排。

表1 燒結(jié)機(jī)改造前后工藝指標(biāo)對比

2.7 減少燃料偏析穩(wěn)定粒度等級

對于燃料粒度偏大的問題，主要從燃料加工和設(shè)備維護(hù)等方面制定措施。要隨時監(jiān)測燃料破碎粒度，發(fā)現(xiàn)問題及時檢查四輥破碎設(shè)備狀況以及操作規(guī)程執(zhí)行情況。通過嚴(yán)格執(zhí)行四輥破碎操作規(guī)程，優(yōu)化四輥破碎的給料量，及時調(diào)整四輥破碎的輥間隙，加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)等措施，保障了燃料破碎的粒度要求。燃料粒度-200目占比由70%提高到85%，降低了布料時的燃料偏析。

3 結(jié)語

通過優(yōu)化燒結(jié)配礦及熔劑結(jié)構(gòu)、提高混合料溫度、燒結(jié)機(jī)漏風(fēng)治理、增加燒結(jié)料層厚度、穩(wěn)定混合料水碳含量等措施，燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)由原來的1.646 t/（m2·h），提高到平均1.816 t/（m2·h），轉(zhuǎn)鼓指數(shù)由原來的77.87%提高到78.72%，固體燃耗也由46.31 kg/t降低至 41.70 kg/t，燒結(jié)礦 5～10 mm 和＜5mm粒級占比分別降低了0.6%和0.4%，小粒級部分減少，大粒級明顯增多，改善了高爐的透氣性。燒結(jié)礦產(chǎn)量穩(wěn)步提高，燒結(jié)礦質(zhì)量明顯改善，燒結(jié)固體燃料消耗顯著下降，對鋼鐵行業(yè)的降本增效有很大的意義。