煉鐵廠燒結(jié)工序三混技術(shù)改造

尚成龍，鄭 超，吳洪洋

（磐石建龍鋼鐵有限公司，吉林 磐石 132300）

1 燒結(jié)現(xiàn)狀

煉鐵廠燒結(jié)工序有 90 m2燒結(jié)機 1 臺，混合機 2 臺，因高爐煉鐵需求，燒結(jié)礦產(chǎn)量應(yīng)在 5150 t左右，其中堿度控制在 2.15 倍。因成礦率低，返礦率高，燒結(jié)礦供應(yīng)比較緊張，受配礦結(jié)構(gòu)等影響，燒結(jié)礦質(zhì)量存在階段性波動，如何解決燒結(jié)機產(chǎn)量、質(zhì)量為當前最大難題。

2 燒結(jié)礦產(chǎn)量、質(zhì)量影響因素

2.1 配礦結(jié)構(gòu)

配礦結(jié)構(gòu)是影響燒結(jié)產(chǎn)量、質(zhì)量的初始因素，現(xiàn)階段燒結(jié)過程配礦鐵料主要以國產(chǎn)精礦粉及進口礦為主。國產(chǎn)精礦粉主要為細粉，進口礦為粗粉，其粒級較好，適當提高進口礦配比可提高混合料粒級，改善燒結(jié)過程透氣性。表 1 為燒結(jié)主要物料配比。

表1 燒結(jié)主要物料配比

以上為現(xiàn)階段主要物料配比，外粉配比合計為 27%，混合料（粒級≥3 mm）為 65.51%。其中我廠所使用的常用外粉為紐曼、PB、金布巴、FMG超特、FMG混合等，其外粉燒結(jié)性能不同，與院?？蒲袡C構(gòu)共同對其性能檢測，具體結(jié)果參見表 2。其中 PB 粉粒級及冶金性能均劣于其他四種外粉，F(xiàn)MG 混合粉粒級及冶金性能處于中等水平，燒損較大，大比例配加不利于燒結(jié)提產(chǎn)。

表2 不同進口礦粒級及冶金性能

2.2 混合料溫度

燒結(jié)生產(chǎn)過濕層的形成，使得料層的透氣性惡化，對燒結(jié)過程產(chǎn)生很大的影響。當混合料溫度達到“露點”以上時，可大幅度減少或消除料層的過濕現(xiàn)象，有研究得出料溫由 18℃ 提高至 70℃ 時，過濕層的水分凝結(jié)量由 6.8% 降低至0.9%，明顯改善了料層的透氣性，強化了燒結(jié)過程[1-3]。

我廠提高混合料溫度的主要熱源途徑為沖渣水、環(huán)冷余熱蒸汽。受蒸汽產(chǎn)出及發(fā)電平衡影響，蒸氣壓力給到 0.02 MPa，對混料皮帶、混合機等進行蒸汽加熱，混合料溫度在 40～50℃ 之間（室外溫度-25～32℃ 之間），無較大改善空間。

2.3 燒結(jié)礦堿度

通常將堿度R=1.8～2.2 的燒結(jié)礦稱為高堿度燒結(jié)礦，堿度R＞2.2 的燒結(jié)礦稱為超高堿度燒結(jié)礦。高堿度燒結(jié)礦的轉(zhuǎn)鼓強度、還原性、低溫還原粉化性、熔滴性能好。雖固相反應(yīng)中鐵酸一鈣生成早、生成速度快，但一旦形成熔體后，熔體中 CaO 和 SiO2的親和力、SiO2和 FeO 的親和力都比 CaO 和 Fe2O3親和力大得多，因此最初生成的鐵酸一鈣 CF 容易分解形成 CaO·SiO2熔體，只有當 CaO 過剩（即高堿度）時，CaO 才能與Fe2O3作用生成鐵酸一鈣[4]。

堿度低時不僅SFCA少，且鐵酸鈣大多為片狀和柱狀。堿度R＞2.2 又出現(xiàn)大量難還原鐵酸二鈣 2CaO·Fe2O3。適宜堿度R為 1.9～2.15，最低不低于 1.85，最高不超過 2.2，我廠堿度選擇在2.15 倍組織生產(chǎn)。

2.4 厚料層燒結(jié)

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、強度差、粉末多，隨著料層增加，臺車上下部強度差的燒結(jié)礦比例降低。在燒結(jié)過程后，燒結(jié)高溫帶增寬，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)礦強度和成品率升高。且在燒結(jié)過程中，料層自身蓄熱能力隨料層的增加而增強，文獻 [5] 經(jīng)驗數(shù)值表明料層提高 10 mm，可降低 1～3 kg 燃料消耗，但我廠目前受料層透氣性及負壓影響，未能實現(xiàn)厚料層燒結(jié)。

2.5 燒結(jié)風(fēng)量

風(fēng)是燒結(jié)過程賴以進行的基本條件之一，也是加快燒結(jié)過程最活躍的因素，關(guān)系式（1）表明，通過料層的有效風(fēng)量越大，垂直燒結(jié)速度越快。提高燒結(jié)生產(chǎn)率，一定范圍內(nèi)有效風(fēng)量與燒結(jié)礦產(chǎn)量成正比。但當垂直燒結(jié)速度增大到一定程度后，繼續(xù)增加風(fēng)量，則因垂直燒結(jié)速度過快，表層燒結(jié)礦冷卻加劇，燃燒帶固結(jié)成型條件差，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強度將有一定程度的降低，抵消了生產(chǎn)率增長的優(yōu)勢且燒結(jié)礦質(zhì)量變差。

式中，

V——燒結(jié)有效風(fēng)量，m3/min

△P——總管負壓，Pa

υ⊥——垂直燒結(jié)速度，mm/min

Q——燒結(jié)礦電耗，kWh/t

K1、K2、K3——與原料性質(zhì)和操作有關(guān)的系數(shù)

關(guān)系式（2）和（3）表明，有效風(fēng)量增加，總管負壓和電耗基本呈平方關(guān)系明顯增加，增長幅度遠遠大于垂直燒結(jié)速度，導(dǎo)致影響燒結(jié)、產(chǎn)能降低、能耗升高。同時大風(fēng)量高負壓下，漏風(fēng)率增大，燒結(jié)礦氣孔率減小，還原性下降。

目前燒結(jié)工序已將主抽能力提高到最大，設(shè)備方面無增大風(fēng)量空間。

3 燒結(jié)三混改造方案提出

我廠燒結(jié)工序生產(chǎn)主要有負壓高、有效風(fēng)量低、混合料溫度低等特點，想要進一步提高燒結(jié)礦產(chǎn)量及質(zhì)量需要解決燒結(jié)過程料層透氣性問題。

常規(guī)燒結(jié)混料制粒系統(tǒng)配置為制粒機+混合機。通過現(xiàn)階段對混合料粒級跟蹤發(fā)現(xiàn)，我廠在進口礦配比大幅變化前后粒級變化不明顯，與其他公司對標，整體同樣顆粒料占比情況下，我廠混合料粒級低于其他公司 6% 左右，說明我廠制粒系統(tǒng)制粒能力不足。

當年我廠對燒結(jié)制粒機進行改造，增加皮帶走向，將舊制粒機串聯(lián)到制粒機及混合機之間，形成三道混合效果。對比常規(guī)燒結(jié)生產(chǎn)配置（混合機+制粒機），增加一臺制粒機后我廠制粒系統(tǒng)改造后為混合機+制粒機+制粒機（舊）聯(lián)合強化制粒生產(chǎn)，參見圖 1。

圖1 改造后制粒系統(tǒng)

4 燒結(jié)三混改造效果跟蹤

4.1 混料時間跟蹤

首先對混料時間進行測定，使用小型礦泉水水瓶，內(nèi)部填充混合料與實際混合料比重一致，將水瓶投入新增混合機開始計時→出混合機結(jié)束計時，記錄時間；新增設(shè)皮帶根據(jù)轉(zhuǎn)速計算運行用時，整體混料時間增加 5.31 min，詳見表 3。

表3 混料時間跟蹤

4.2 燒結(jié)過程參數(shù)跟蹤

混合料粒級升高 5.59%，負壓降低 0.57 kPa，生產(chǎn)操作采取厚料層慢機速方針，料層提高 11 mm，終點溫度提高 11.67 ℃，風(fēng)量升高1.6萬m3。改造前后燒結(jié)過程參數(shù)見表 4。

表4 過程參數(shù)跟蹤

現(xiàn)場觀察機尾卸料紅料層厚度降低 1/3，生球強度提高（生球表面光滑，致密），制粒后大球占比明顯增多，檢測粒級時篩下物（≤3 mm）也為小球狀，原篩下物多為面狀組成。改造前后制粒效果參見圖 2 和圖 3。

圖2 原制粒效果

4.3 效果跟蹤

對比改造前，高爐返礦率降低 1.91%，綜合返礦率降低 2.24%，整體燒結(jié)礦質(zhì)量改善明顯，成礦率升高，毛礦產(chǎn)量對比增加 105 t，凈礦產(chǎn)量增加 193 t，詳見表 5。

5 結(jié)論

在同樣配礦結(jié)構(gòu)不變的條件下，通過機理及實踐過程跟蹤效果驗證如下：在混合料溫度較低情況下，通過混合料粒級升高，負壓降低，調(diào)整燒結(jié)過程操作方針，采取厚料層慢機速燒結(jié)，同時生球大粒級占比增加，使得料層風(fēng)量增加 1.6萬m3，燒結(jié)礦產(chǎn)量提高 105 t/d，質(zhì)量改善成礦率升高 1.91%，凈礦產(chǎn)量升高 193 t/d。