馬京權(quán) 劉宏偉 晁紅召
（安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司）
摘要：燒結(jié)透氣性包含混合料原始透氣性和過程透氣性兩種，是衡量燒結(jié)混合料燒結(jié)性能的一個(gè)重要指標(biāo)。通過優(yōu)化配料結(jié)構(gòu)、調(diào)整混合機(jī)工藝參數(shù)、提高混合料溫度、工藝設(shè)備優(yōu)化等改善混合料原始透氣性，對(duì)燒結(jié)過程的強(qiáng)化有很大意義，進(jìn)而達(dá)到了燒結(jié)機(jī)提質(zhì)提產(chǎn)的目的。
關(guān)鍵字：單品種；透氣性；工藝參數(shù)；混合料性能
0 前言
安鋼 3# 燒結(jié)機(jī)作為大型燒結(jié)機(jī)，由于受場(chǎng)地的限制，原料場(chǎng)沒有配置預(yù)配室和混勻料場(chǎng)，屬于全國(guó)首例。其采用單品種鐵料直供配料模式，沒有經(jīng)過原料場(chǎng)的預(yù)配混勻，缺乏混合物料、造球制粒的過程，僅僅通過混合機(jī)混勻，時(shí)間短、效果差，達(dá)不到有效混合的目的。在進(jìn)入燒結(jié)機(jī)系統(tǒng)前，混合料成分和粒度的均勻性欠佳，制約著燒結(jié)過程中物料透氣性的改善和燒結(jié)礦質(zhì)量的穩(wěn)定均一。為解決這一難題，急需通過配料結(jié)構(gòu)優(yōu)化、混合機(jī)參數(shù)調(diào)整、工藝設(shè)備改造等手段，改善混合料的造球性能，提高混合料成分的穩(wěn)定性，為穩(wěn)定燒結(jié)過程和產(chǎn)品質(zhì)量提供支持。
1 燒結(jié)配料結(jié)構(gòu)優(yōu)化
1.1 研究含鐵原料制粒性能
安鋼 3# 燒結(jié)機(jī)配料主要采用外購(gòu)粉礦、外購(gòu)高鎂精礦、國(guó)內(nèi)酸精等，為了改善混合料的原始透氣性，從配料結(jié)構(gòu)優(yōu)化上提高混合料成分和粒度的穩(wěn)定性，筆者對(duì)各種物料的粒度組成進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果見表 1。
從表 1 可以看出，粉礦粒度組成＞ 3 ～ 8 mm 部分的含量在 65% 以上，0 ～ 1 mm 部分的含量在5% 以下，非常有利于成為造球核心，精礦和回收料氧化鐵皮粒度偏細(xì)，基本在 0 ～ 1 mm。
1.2 優(yōu)化配料結(jié)構(gòu)
優(yōu)化配料結(jié)構(gòu)是改善混合料透氣性和穩(wěn)定均一燒結(jié)礦質(zhì)量的重要途徑，3# 燒結(jié)機(jī)應(yīng)用的配料結(jié)構(gòu)見表 2。
從表 2 可以看出，3# 燒結(jié)機(jī)配礦結(jié)構(gòu)中的精礦比例為 22% 左右，粉礦比例在 53% 左右，在同一料批情況下，改變精礦比例，造球粒度、負(fù)壓、出礦率的變化見表 3。
根據(jù)表 3 建立精礦比例變化與造球平均粒度、負(fù)壓、出礦率的線性關(guān)系，分別如圖 1、圖 2、圖 3 所示。根據(jù)生產(chǎn)過程中的精礦使用情況和影響，可以得出 ：
（1）適宜的精礦比例是燒結(jié)礦具備良好理化性能、降低加工成本、提高余熱回收量的基礎(chǔ)。精礦，特別是磁鐵精礦，具有品位高、原始 FeO 含量較高的特點(diǎn)，在燒結(jié)過程中呈氧化放熱反應(yīng)，與其他品種的礦石相比可以降低固體燃耗。適宜的精礦比例可以抑制大比例粉礦燒結(jié)時(shí)因透氣性過好對(duì)燒結(jié)礦質(zhì)量的負(fù)面影響，有利于轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度的提高，而且會(huì)減少熱量在廢氣中的流失，使更多的熱能被保持在燒結(jié)礦中，提高余熱發(fā)電效率。
（2）礦種搭配合理為燒結(jié)過程具備合理透氣性提供了條件，精礦對(duì)于透氣性的影響占主導(dǎo)地位，但是其他物料的搭配作用也不容小覷。
（3）褐鐵礦比例的合理設(shè)定，適當(dāng)提高褐鐵礦比例有助于改善透氣性，提高利用系數(shù) ：3# 燒結(jié)機(jī)目前使用的褐鐵礦種類以澳礦粉為主，由于混合粉中的 Al2O3 含量偏高（2.3% 以上）。褐鐵礦鐵品位偏低，結(jié)構(gòu)疏松且自身帶有一部分結(jié)晶水，如果配比過高，會(huì)在燒結(jié)過程中增加對(duì)固體燃料的消耗，導(dǎo)致燒結(jié)礦強(qiáng)度下降。但是如果沒有褐鐵礦的存在，只有磁鐵礦和赤鐵礦兩種相對(duì)較“硬”的礦石，液相生成難度會(huì)加大，熔化和熔融性能較差，強(qiáng)度也不能保證。
2 燒結(jié)工藝設(shè)備優(yōu)化
2.1 優(yōu)化一、二次混合機(jī)加水方式
一混滾筒主要起將混合料混勻的作用，二混滾筒起制粒造球作用。一、二混滾筒加水方式對(duì)混合料制粒效果具有重要影響，如果加水方式科學(xué)合理，則可以有效加強(qiáng)混勻制粒效果，改善燒結(jié)過程透氣性，改善燒結(jié)礦均質(zhì)性，提高燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)，降低生產(chǎn)成本。
（1）對(duì)燒結(jié)機(jī)一混加水管道進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)前1/3 段不加水，以強(qiáng)化混勻效果，后 2/3 段實(shí)行柱狀水和霧化水結(jié)合加水，實(shí)現(xiàn)生球，一混加水量占總加水量的 70%；（2）對(duì)二混加水管道進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)前 1/2 段霧化加水，后 1/2 段加蒸汽伴熱（冷凝水更適宜生球長(zhǎng)大），強(qiáng)化生球長(zhǎng)大的制粒過程，二混加水量占總加水量的 30%。
優(yōu)化一、二混滾筒加水方式前后的混合料粒度的對(duì)比見表 4。
從表 4 可以看出，優(yōu)化加水方式后混合料的分級(jí)粒度中，≤ 1 mm 的小顆粒粒級(jí)含量減少了3.19%，＞ 1 ～ 3 mm 的小粒級(jí)含量減少了 3.27%，而＞ 3 ～ 5 mm 較大粒級(jí)含量減少了 2.64%，＞ 5 ～ 8 mm 粒級(jí)含量升高了 8.45%，＞ 8 mm 部分基本穩(wěn)定。最終使得平均粒級(jí)由 4.125 mm 升高到4.421 mm，提高了 0.429 6 mm，提高幅度為 7.18%。
2.2 采用生石灰提前消化和返礦提前潤(rùn)濕工藝
在進(jìn)入混合機(jī)之前，生石灰提前加水消化可以有效利用消石灰比表面積大的特點(diǎn)，強(qiáng)化混合機(jī)內(nèi)混合料造球的效果。內(nèi)循環(huán)返礦提前加水潤(rùn)濕可以使得返礦成為制粒核心，同樣有利于強(qiáng)化混合機(jī)內(nèi)混合料造球的效果，改善燒結(jié)過程透氣性。
3# 機(jī)采用生石灰提前消化和返礦提前潤(rùn)濕工藝前后粒度對(duì)比見表 5。
燒結(jié)混合料粒度組成不僅對(duì)燒結(jié)過程透氣性有顯著影響，而且對(duì)燒結(jié)礦成礦性能也有較大影響，生產(chǎn)實(shí)踐發(fā)現(xiàn) ：燒結(jié)混合料中≤ 1 mm 的部 分應(yīng)不高于 5%，＞ 8 mm 的部分應(yīng)不高于 10%，富礦粉燒結(jié)時(shí)，混合料的平均粒度應(yīng)控制在3.8~4.8 mm，精礦粉燒結(jié)時(shí)，混合料的平均粒度應(yīng)控制在 3.5~4.7 mm。
從表 5 可以看出，優(yōu)化后的混合料分級(jí)粒度中，≤ 1 mm 的小顆粒粒級(jí)含量減少了 3.03%， 1 3 mm的小粒級(jí)含量減少了3.23%，而 3 5 mm 較大粒級(jí)含量減少了 2.74%， 5 8 mm 粒級(jí)含量升高了 8.45%， 8 mm 部分基本穩(wěn)定。最終使得平均粒級(jí)由 4.013 mm 升高到 4.428 mm，提高 0.415 mm，提高幅度 10.34%。
2.3 提高混合料料溫
對(duì)燒結(jié)機(jī)提高混合料溫進(jìn)行綜合性改造，從蒸汽加熱和混料線保溫入手，全面提高混合料料溫到70 ℃以上，以減少燒結(jié)過濕層影響，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn) ：提高混合料料溫對(duì)混合料粒度并無明顯改變，但隨著混合料料溫升高，尤其是高于露點(diǎn)溫度（52 ～ 65 ℃）以上，減少過濕層的形成，克服過濕作用將使料層的透氣性變壞對(duì)生產(chǎn)的影響，改善燒結(jié)過程透氣性，燒結(jié)負(fù)壓降低，提高料層厚度，降低返礦率，增加產(chǎn)量，提高燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)，同時(shí)自動(dòng)蓄熱作用加強(qiáng)降低固體消耗。3# 機(jī)混合料料溫優(yōu)化前后對(duì)相關(guān)生產(chǎn)參數(shù)的影響見表 6 和表 7。
2.4 改造混合機(jī)襯板
為提高混合料的混勻和制粒效果，最大限度降低圓筒內(nèi)部粘料，改善混合料的原始透氣性，實(shí)現(xiàn)燒結(jié)厚料層操作，利用 5 天定修時(shí)間將 3# 燒結(jié)機(jī)的一二混滾筒內(nèi)部襯板全部進(jìn)行了更新?lián)Q型，改造后的襯板由陶瓷 + 橡膠復(fù)合襯板組成，襯板采用螺栓固定。
在生產(chǎn)過程（輸送量為 850 t/h，水分為 6.9%，生石灰配比為 6.9%）中，對(duì)襯板改造前后一、二混滾筒混合料的混勻制粒情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，混合料的平均粒度由 4.23 mm 提高到了 4.61 mm，具體數(shù)據(jù)對(duì)比變化情況見表 8。
從表 8 可以看出，襯板更換后混合料的分級(jí)粒度中，≤ 1 mm 的小顆粒粒級(jí)含量減少了 4.45%，1～ 3 mm 的小粒級(jí)含量減少了 5.16%，而＞3～ 5 mm較大粒級(jí)含量升高了 5.27%，＞ 5 ～ 8 mm 粒級(jí)含量升高了 3.92%，＞ 8 mm 部分基本穩(wěn)定。最終使得平均粒級(jí)由 4.23 mm 升高到 4.61 mm，提高了0.38 mm，提高幅度為 8.98%。混合機(jī)襯板更換后燒結(jié)混合料粒度組成具體篩分效果如圖 4 所示。
3 效果
礦種搭配合理為燒結(jié)過程具備合理透氣性提供了條件，通過對(duì)配料結(jié)構(gòu)優(yōu)化，適當(dāng)提高褐鐵礦比例有助于改善混合料的原始透氣性。燒結(jié)工藝設(shè)備優(yōu)化，從返礦潤(rùn)濕、生石灰加水消化、一二混加水、提高混合料料溫、設(shè)備改造等方面采取措施， 改善混合料造球性能，提高混合料成分的穩(wěn)定性，優(yōu)化混合料粒級(jí)組成，有助于改善混合料的原始透氣性，為穩(wěn)定燒結(jié)過程和產(chǎn)品質(zhì)量提供了支持，燒結(jié)混合料透氣性得到明顯改善，燒結(jié)礦質(zhì)量更加穩(wěn)定均一，3# 燒結(jié)機(jī)的內(nèi)循環(huán)返礦降低（見表10），能源消耗降低，產(chǎn)質(zhì)量、利用系數(shù)得到提高， 滿足 3# 高爐對(duì)燒結(jié)礦各項(xiàng)指標(biāo)的需求。
4 結(jié)論
（1）配礦結(jié)構(gòu)中不同的精礦比例對(duì)混合料性能的影響比較大。
（2）通過優(yōu)化工藝技術(shù) ：返礦、生石灰加水潤(rùn)濕、提高加水水溫、優(yōu)化一二混加水等方式，改善混合料性能。
（3）設(shè)備改造滾筒襯板更換，優(yōu)化混合料粒度，改善混合料性能。
5 參考文獻(xiàn)
［1］ 關(guān)紅兵，劉月建，劉文浩，等 . 安鋼 3# 燒結(jié)機(jī)單品種鐵料換料操作模型的建立［J］. 河南冶金，2019，27（5）：29 - 31.
［2］ 朱薛輝，石玥，潘建，等 . 漣鋼四燒圓筒混合機(jī)制粒性能優(yōu)化研究［J］. 河南冶金，2019，27（4）：4 - 6.