吳 浩 吳永濤 鄧衛(wèi)鵬 張慧超

（舞陽鋼鐵有限責任公司煉鐵廠，河南 平頂山 462500）

摘 要：舞陽鋼鐵公司180㎡燒結(jié)機通過蒸汽預(yù)熱、強化制粒、偏析布料等措施，成功將燒結(jié)料層由700mm提高到850mm。料層提高到850mm后，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓指數(shù)提高了1.3%，返礦率降低了3.1%，保證了高爐使用燒結(jié)礦的強度需求，減少了粉末料的入爐量，提升了高爐的透氣性。TFe含量提高了1.04%，F(xiàn)eO含量降低了0.9%，固燃消耗降低了6%，得到高品質(zhì)燒結(jié)礦的同時，節(jié)約了成本，增加了效益，并給出了下一階段降本增效的方向。

關(guān)鍵詞：燒結(jié)礦；厚料層燒結(jié)；固燃消耗

燒結(jié)作為高爐煉鐵過程中的一項主要工序，承擔著為高爐提供合格燒結(jié)礦的任務(wù)，但同時也是高能耗的工序之一。據(jù)統(tǒng)計，燒結(jié)工序的能耗占鋼鐵企業(yè)能耗的10% ～15% ，而燒 結(jié)固體燃料消耗占燒結(jié)總能耗的75%～80%。近年來，隨著環(huán)保壓力增加，鋼鐵行業(yè)面臨著巨大的挑戰(zhàn)，“高效、潔凈、高產(chǎn)、低能耗”是許多企業(yè)關(guān)注的焦點。舞陽鋼鐵有限責任公司煉鐵廠（以下簡稱“舞鋼煉鐵廠”）180m²燒結(jié)機計劃日產(chǎn)燒結(jié)礦5500t，供一座1 260m²高爐生產(chǎn)用料。近年來，燒結(jié)作業(yè)區(qū)通過蒸汽預(yù)熱、強化制粒和偏析布料等措施實現(xiàn)了厚料層燒結(jié)，減少了表層燒結(jié)礦比例，降低了返礦率，減少了燃料比、固燃消耗及FeO含量，降低成本的同時增加了高溫保持時間，提高了燒結(jié)礦的強度。本研究以舞鋼180m²燒結(jié)機為研究對象，首先從料層、水分和返礦配入量三個方面對固然消耗和煤氣單耗的影響近12個月的數(shù)據(jù)進行分析，得到料層厚度、水分多少和返礦配入比例與能源消耗之間的影響關(guān)系；其次總結(jié)了舞鋼厚料層燒結(jié)的實踐措施和效果；最后結(jié)合上述研究，以指標和質(zhì)量為導向，以降本增效為目的對舞鋼燒結(jié)作業(yè)區(qū)今后的工作提出建議。

1 原料及成品分析

燒結(jié)是將混勻礦、石灰石和白云石及其他冶金輔料在一定溫度下，通過一系列物理化學變化生產(chǎn)出具有一定粒度、強度和冶金性能的合格燒結(jié)礦的過程，舞鋼燒結(jié)礦和輔料的主要化學成分如表1所示。

SiO₂含量過高時，極易形成 2CaO·SiO₂，冷卻時容易發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變，從而使燒結(jié)礦內(nèi)應(yīng)力增大，使燒結(jié)礦強度降低^［1］；SiO₂含量過低時，導致液相生成量不足，影響成品率。同時，SiO₂的含量對燒結(jié)礦的形態(tài)起著重要作用，當大于3%時，鐵酸鈣明顯由塊狀向針狀發(fā)展，一般認為5%左右較為適宜^［2］。適宜的MgO含量可以改善爐渣的流動性、穩(wěn)定性及冶金性能，提高爐渣脫硫能力。Mg²⁺ 取代Fe²⁺ 進入磁鐵礦八面體中，使磁鐵礦難以氧化成赤鐵礦，從而阻礙鐵酸鹽礦物的形成。MgO含量以2%為宜。當Al₂O₃含量超過1.8%時，熔融區(qū)微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化，板片狀鐵酸鈣發(fā)展，針柱狀鐵酸鈣受到抑制。FeO 含量較低時，SFAC黏結(jié)相生成較少，影響燒結(jié)礦強度^［3］。燒結(jié)礦FeO含量過高，當大于9.88%時，高溫過程中形成的較大圓柱狀SFAC與磁鐵礦相在冷卻期間各相收縮，引發(fā)裂紋，也會降低燒結(jié)礦強度^［4］。

舞鋼燒結(jié)作業(yè)區(qū)通過科學配料、嚴格生產(chǎn)，得到的最終成品燒結(jié)礦中 FeO 含量約為 8%，SiO2含量為 4.99%，MgO含量為2.10%，得到的成品燒結(jié)礦質(zhì)量穩(wěn)定，轉(zhuǎn)鼓強度穩(wěn)定在78%左右，具有良好的冶金性能。統(tǒng)計了最近12個月不同時間的料層、煤氣單耗、水分、返礦配入量和固燃消耗的關(guān)系。

由圖1（a）可知，2—4月，燒結(jié)過程的料層厚度均維持在800mm左右，固燃消耗總體呈現(xiàn)上升趨勢。從圖（c）和圖（d）可以發(fā)現(xiàn)，2—4月原料中的水分含量和燒結(jié)返礦配入量均呈現(xiàn)增長趨勢，這是導致固燃消耗最直接的原因，因為水分蒸發(fā)需要消耗一定的熱量，燒結(jié)礦返礦配入量增加，返礦融化需要大量熱量，因而固燃消耗呈現(xiàn)上升趨勢。從圖 1（a）和圖 1（c）可知，4—8 月，固燃消耗有了明顯的下降，而料層厚度和水分則持續(xù)上升。從圖（b）和圖 （d）可以發(fā)現(xiàn)，4—8月，煤氣單耗、返礦配入量和固燃消耗都呈下降趨勢^［5］ 。由圖（a）可知，9—11月，隨著料層厚度的減少，固燃消耗增加；從圖（b）、圖（c）和圖（d）可知，煤氣單耗、水分、返礦配入量和固燃消耗都呈上升趨勢。綜上所述，料層厚度和返礦配入量是影響燒結(jié)過程的主要因素，在合理控制返礦量的基礎(chǔ)上，通過一系列改進措施提升料層厚度是降低燒結(jié)成本的有效途徑。

2 厚料層燒結(jié)的實踐效果

自2014年3月投產(chǎn)以后，在舞鋼公司煉鐵廠技術(shù)科和燒結(jié)作業(yè)區(qū)工藝技術(shù)組的精密協(xié)作下，總結(jié)國內(nèi)外低成本燒結(jié)的工藝要求和參數(shù)，提出了“低水低碳，厚鋪慢轉(zhuǎn)”的操作理念，從年底開始，料層厚度逐步由700mm提升至880mm。采用了蒸汽預(yù)熱，通過在混合料倉周圍通加一圈共有30根均有閥門的分支蒸汽管道，通過閥門開度來控制燒結(jié)機水平方向上的料溫，保證混勻料整體料溫穩(wěn)定在70℃左右，盡量避免過濕層對混合料層透氣性產(chǎn)生不利影響，使機尾紅火層厚度趨于一致。為提高制粒效果，在一混內(nèi)的加水口處加裝噴淋嘴進行改造，使水的噴灑更加均勻，并且將加水管路后移，讓混合料經(jīng)過充分混勻后再加水。同時，在二次混合機內(nèi)通加蒸汽，在提高料溫的同時加強生石灰消化，強化二次混合機的制粒效果；布料方面，采用梭式布料機+圓輥+九輥布料，控制小車在兩端的換向停留時間，同時增加兩排松料器，在保證布料均勻的同時增加料層的透氣性，注意燒結(jié)機兩側(cè)靠近欄板處的邊緣效應(yīng)，松料器的安裝密度采取“邊小中大”的方針，同時增加壓料裝置，保證水平方向的均勻和透氣性，增加邊緣處燒結(jié)礦的強度。采取蒸汽預(yù)熱、強化制粒和偏析布料等措施的厚料層燒結(jié)技術(shù)，其垂直燃燒速度趨于合理，料層的自動蓄熱能力得到增強，燒結(jié)機機速由2.05逐步降至1.85左右，隨著料層的增加，其各項參數(shù)得到巨大改善，具體參數(shù)如表2所示。

從表2可知，采取蒸汽預(yù)熱、強化制粒和偏析布料等措施的厚料層燒結(jié)技術(shù)，隨著料層的升高，其各項指標均有了明顯改善，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓指數(shù)提高了1.3%，返礦率降低了3.1%，滿足了高爐使用燒結(jié)礦的強度需求，減少了粉末料的入爐量，提升了高爐的透氣性。與此同時，TFe含量提高了 1.04%，F(xiàn)eO 含量降低了 0.9%，固燃消耗降低了6%，節(jié)約了成本，提升了燒結(jié)礦的成品率和產(chǎn)量，創(chuàng)造了更大的經(jīng)濟效益。

3 下一階段降本增效措施和目標

3.1 厚料層燒結(jié)

堅持采用蒸汽預(yù)熱、強化制粒和偏析布料等措施的厚料層燒結(jié)技術(shù)，根據(jù)料層厚度及其固燃消耗的對應(yīng)關(guān)系著力提升料層厚度。目前，燒結(jié)料層厚850mm，燒結(jié)機和脫硫運行正常，燒結(jié)礦成品優(yōu)良，下一步根據(jù)脫硫和燒結(jié)礦質(zhì)量的實際情況，逐步提高料層厚度。

3.2 生產(chǎn)廢水的配用

在混合機南側(cè)建造儲水池，配裝自吸泵。抽取鑄鐵機南側(cè)的廢水代替混合機使用的生產(chǎn)新水。混合料加水混勻每小時約使用生產(chǎn)新水15t，采用廢水代替后，每月可節(jié)省生產(chǎn)新水用量10 800t，同時解決了煉鐵廠廢水易外排的難題。

3.3 合理控制混合料水分

厚料層燒結(jié)的情況下，對水分要求比較嚴格。水分的蒸發(fā)需要吸收熱量，水分過大造成吸熱過多，影響固體燃料消耗，水分過低，燒結(jié)透氣性較差，主抽風機負載增大，力求在保證燒結(jié)透氣性的前提下，盡量控制水分走下限，暫時控制負壓13~15kPa。

3.4 降低返礦量

加強對燒結(jié)過程中的操作控制，穩(wěn)定燒結(jié)過程，減少生產(chǎn)波動，降低返礦的產(chǎn)生。

①布料過程要保證料面平整，不壓料、虧料，料層透氣性均勻，保證機尾斷面的紅火層均勻，確保九輥兩側(cè)不向欄板兩側(cè)落料，減少生料的產(chǎn)生。

②混合料的溫度控制在60～70℃，通過調(diào)整料倉的蒸汽閥門，保證圓輥處水平方向上溫度均勻，防止因溫度不均造成燒結(jié)料層透氣性的差異，影響機尾燒結(jié)。

③提前消化生石灰，強化制粒效果，減少燒結(jié)過程的“白點”，對內(nèi)外返粒度進行統(tǒng)計跟蹤，發(fā)現(xiàn)篩板磨損時及時更換，杜絕大顆粒返礦的產(chǎn)生。

參考文獻：

［1］張俊，郭興敏，張金福，等.燒結(jié)原料對燃料燃燒的影響研究［J］.鋼鐵，2011（11）：12-15.

［2］劉自民，金俊，武軼，等.固體燃料和溶劑粒度對燒結(jié)生成影響的實驗研究［J］.燒結(jié)球團，2015（4）：16-19.

［3］馮根生，吳勝利. 改善厚料層燒結(jié)熱態(tài)透氣性的研究［J］.燒結(jié)球團，2011（1）：1-5．

［4］龍紅明.鐵礦粉燒結(jié)理論與工藝［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2010.

［5］薛俊虎.燒結(jié)生產(chǎn)知識技能問答［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2003.