1料層透氣性對燒結的影響

燒結料層透氣性的好壞，直接影響到整個燒結過程，影響到燒結塊的產質量及成本控制。透氣性好則主抽風機的阻力較小，機上負壓降低，抽入的空氣能夠與焦煤充分接觸，使燒結過程的物理化學反應得以充分進行，同時穿過燃燒帶的熱氣體給下層物料進行干燥預熱，完成燒結過程氣固液熱交換，最后達到均勻燒結的目的。如果物料透氣性差，主抽風機的阻力增加，燒結機內負壓提高，空氣難以通過料層，空氣與混合料接觸困難，固體燃料利用率較低，燃燒反應不充分液相生成不足，結塊效率低，燒結塊產量降低。

窗體頂端

窗體底端

2改善物料透氣性的基礎

2.1加強燒結原料準備

2.1.1含鐵原料

本車間中燒結礦的含鐵原料主要為BRBF粉、卡粉、PB粉、高爐返礦，先在混勻料場進行混勻，原料達到成分均勻穩定發效果，再由皮帶運輸到配料室進行配料。

2.1.2熔劑

本車間選用熔劑為白云石、石灰石、生石灰。堿度的大小與波動受CaO、MgO、SiO₂、Al₂O₃含量的影響，而CaO、MgO、SiO₂、Al₂O₃含量的多少主要由熔劑配比的大小決定，且熔劑可以強化燒結，必不可少。白云石、石灰石、生石灰通過直接購買合格粒級的產品。

2.1.3燃料

燒結車間生產所選用的固體燃料是焦粉與白煤搭配使用，焦粉從廠內焦化車間及高爐槽下運送到燒結煤倉，使用兩段開路破碎制成粒度-3mm占68-78%以上的成品燃料。

2.2控制好返粉與精礦的比例

在燒結生產過程中內，配入篩分后的小粒級返礦，能顯著提高混合料的透氣性，同時燒結礦的生產率和轉鼓質量也有所提高。但當小粒級返礦配比過高時，混合料反而無法混合均勻，熔劑燃料無法均勻依附在混勻礦上，制粒效果變差，同時因返礦粒度較粗，混合料整體透氣性將變好，又會使燃燒帶移動速度加快，燃燒溫度達不到燒結的必要溫度，其結果會使燒結塊的強度變差，生產率降低。

而且由于返粉是燒結生產的循環物，它的增加就意味著燒結生產率下降，為保證燒結過程的有效進行，也將增加固體燃料的配入，提高生產成本。總之，混合料中返粉超過一定限度后，透氣性和垂直燒結速度均增加都不能補償燒結塊產率的減少以及成本的上升。

2.3加強制粒效果

為了加強混合料的混勻和制粒，改善混合料的透氣性，設計采用圓筒混合機進行兩段混合。一混充填率為11.767%，混合時間約為2.52min，混合機轉速6.5r/min；二混填充率為14.639%，混合時間4.17min，轉速為7r/min，遵循一混加水二混制粒的加水原則，一混加水量15t/h，水分率6.6%左右，二混加水量3t/h。主操密切關注一混出料水分值變化，及時在二混做出調整減少混合料的波動和波動值。為統一四班水分操作，配置快速測水儀每班測定混合料水分。在實際生產操作過程中，物料控制的最佳水份范圍是6.4%～7.4%。

2.3強化燒結操作與控制

采用鋪底料工藝，是為保護臺車篦條、保證料層燒透、減少煙氣含塵量和延長臺車工作年限，鋪底料的粒度為10~18mm，鋪底料的料層厚度為40~50mm，再進行布料。為達到布料均勻、粒度分布合理的要求，采用梭式布料器均勻地給入燒結機混合料槽，再用圓輥給料機和九棍布料器均勻地在鋪上底料的臺車上布料，原料粒度由上至下偏析，逐漸增大，達到提高料層透氣性和提高了燒結礦的質量與產量的目的。燒結點火工藝采用焦爐煤氣作為主燃料，煤氣熱值熱值3750～3890kcal/Nm3。采用厚料層燒結技術，點火溫度在1050±50℃之間，為減少因表層燒結礦溫度急劇下降而對燒結礦質量產生的負面影響，點火時間為1.2min左右，保溫時間約為3`4min。終點位置在倒數第二個風箱±0.5范圍，溫度區間控制按280-350℃調整，保證液相固結溫度和保持時間。

3提高混合料透氣性的實踐

3.1提升原燃料掌控能力

混勻礦在使用過程中，出現換堆時，堆頭和堆尾成分波動較大，造成燒結過程波動和燒結礦R波動，為煉鐵工序控制帶來負面影響。混勻礦種石頭、編織袋等雜物多，影響混勻制粒和布料效果，對燒結礦產質量影響大。

對配礦工藝進行調整，大堆端部料（堆頭堆尾）進配料室專倉，隨堆中混勻礦少量配用，減少混勻礦質量波動。將混勻礦中≥8mm大顆粒比例占比降低至10%以下，大顆粒在燒結過程中使軟化區間加大，不容易形成液相凝結塊，使返礦率升高。同時對燃料粒度進行優化調整：固體燃料破碎粒度動態調整，將固體燃料中≤3mm占比與混勻礦中精粉率掛鉤，其目的是有效改善燒結礦橫斷面下部液相凝結狀態，減少氣孔，防止出現大孔薄壁燒結礦。將生石灰5分鐘活性度納入跟蹤監測，對比幾家生石灰活性度差異，以便確定其消化路徑，有針對性的補水，減少混合料水分的波動。

3.2提高料溫減少過濕層影響

料層提高以后燒結過程中的冷凝現象加劇，造成過濕帶變寬，降低料層透氣性。為此，在混合料倉和二次混合機中通入蒸汽加強對混合料的預熱的同時，通過對蒸汽加熱生產水的方式加快生石灰的消化作用，同時進一步提高料溫，使混合料溫度預熱到“露點”（65℃）以上，基本消除了冷凝現象。同時降低混合料水分率，混合料水分控制目標由7.2±0.4%降到6.8±0.2%，避免了過濕帶的形成對料層透氣性的影響。

3.3提高混合制粒效果

燒結混合機歷經逆向導料、霧狀加水后，制粒效果有一定改善，但在持續的效果跟蹤下，我們發現新的不足點影響著制粒效果：1、二次混合在工藝要求下，加水量基本在2-4t/h，由于加水量小，螺旋噴頭并不能起到霧化效果，仍然是柱狀水流。2、混合機內按工藝要求本應該為兩段6孔加水（靠近進出料口各一段），同樣因加水量小而管徑較大，導致水流全部在出料口段，而末端無水，不符合工藝要求。3、逆流襯板使用后，混合機填充率增加，其振動值明顯偏高。于是我們選擇更換小口徑霧化噴頭，后期將二混水管整體改小。同時重新設計加水點位，出料口段加水噴頭數量減少，盡量往進料口段加水。兩段混合機加水比例按8：2分配，減少二混負荷，提高造球制粒效果。改造后混合料1-6.3mm占比增加到61.9%以上，且綜合粒徑達3.72mm。同時將兩端混合加水比例寫入操作規程，同時加水噴頭改小可能導致堵塞問題納入日常檢修消缺項目。

3.4自動布料優化控制方法

燒結采用自動布料裝置，可根據設定料層厚度及層厚儀測量數據對比，調整輔門開度以此實現料層自動控制。但在上料工序斷料、燒結開停機、清松料器、換臺車、水分不穩定等異常生產狀態下，該裝置調整過于滯后，會使料層縱向高低起伏，布料高處無法燒透。我們選擇在異常狀態下改變控制方式，即由料面控制改為閥位控制，在停機前將當前閥位反饋值設定為閥位輸入值，確保開停機過程中閥門開度不隨料面變化，開機時能快速布平料面。混合料雜物卡輔門時，使圓輥給料機的調節器輸出下降到最低。調大扇形門、活頁板開度使大塊落下，同時圓輥兩側刮料刀更換為耐磨件保證圓筒厚度可控。

3.5加強堵漏風工作

隨著燒結機料層厚度的提高，風箱負壓上升，漏風更加嚴重。因此，加強環冷機、大煙道卸灰閥的管控，并建立制度按周期檢查每臺卸灰閥都在正常工作運行，風道、灰斗通暢無積灰，提高了風機的有效進風量；定制度周期檢查風箱、翻板閥、卸灰閥漏風情況，及時補漏。一期大煙道人孔尺寸改小，減少漏風。兩期煙氣含氧量分別降低至14.5%、14.1%。

由于邊緣部分透氣性過剩，吸入大量的冷空氣，影響點火效果，容易造成邊緣部分點火效果差。燒結過程不同步，在梯形坡面與水平面交匯處形成嚴重的裂縫，造成大量有害漏風。對此，通過延長梭式布料器在混合料倉兩側的停留時間，減輕混合料沿臺車橫向上的粒度偏析，使臺車兩側的下料量大于中間。同時更換所有臺車邊部三根爐條為無空隙爐條，使臺車擋板邊部風量下降，加以減輕“邊緣效應”，改善沿臺車橫向上的燒結均勻性，效果比較明顯。

3.6布料圓筒改造

目前布料因原料夾雜石頭或雜物，在前道工序未能有效攔截，就會導致石頭卡在布料圓筒上方活頁門處，使活頁門開度變大。此時就需要崗位工及時前往現場調整活頁門高度，排除石頭；否則會造成局部沖料，料層增厚，燒結終點滯后，機尾未燒透，在環冷機出現二次燃燒的問題。以及下道皮帶運輸過程出現紅礦燃燒皮帶的生產安全事故。

我們用5W1H的方法作出對策表，針對布料圓筒沖料這一主要原因制定了對策、措施和目標。通過焊接24根導料圓鋼均勻分布在圓筒輥皮表面，利用圓鋼凸起的特點，在旋轉過程順利帶出混合料中夾雜的石頭等雜物。解決先前因石頭卡住下不來，導致活頁門間隙增大問題。同時修訂了布料圓筒減速機更換標準作業卡中減速機找正作業內容、注意事項中校正要求和驗收標準，保證作業標準的正確有效性，提高布料圓筒傳動輸出效率。 2024年燒結機檢修對布料圓筒進行了改造，焊接24根導料圓鋼均勻分布在圓筒輥皮表面。通過一段時間的運行后觀察發現，增加導料圓鋼后布料過程更加均勻，料層厚度變化幅度減小，從而燒結過程也更加均勻，燒結機尾斷面紅層厚度平整呈一條直線，對燒結礦質量也有一定提升效果，達到了改造效果。

3.7加裝梯形布料、松料器等裝置

燒結機臺車墻板高度780mm，而燒結機料層提高至850mm，造成料層厚度大于臺車欄板高度，布料過程中臺車兩側出現大量掉料。為此，在平料板兩側加裝三角形固定斜擋板，擋板下部與臺車欄板對齊，上部向內略有傾斜，壓實臺車兩側布料，使臺車兩側高于欄板部分的料層邊緣形成一個斜坡，整體實現了梯形布料，既能提高料層厚度，也能減少燒結過程的邊緣效應。

燒結松料器是固定在燒結機布料前端長度為1.8-2.0m的長條形圓鋼，其主要作用是調整料層結構，影響氣體的流動路徑和速率，從而提升料層的透氣性。初期松料器因原料攜帶的雜物以及本身含水，松料器就容易出現粘料掛雜物等問題，進一步造成料面拉鉤、局部坍塌，燒結礦疏松強度差返礦率高。為此，我們對松料器的長度、高度、層數、松料桿的間距、直徑等進行了多次調整，將三層松料器分別控制高度為200mm、400mm、600mm錯位安裝，，避免出現“打架”現象；利用手柄套筒套住松料器尾部米字結構旋轉松料器，使其在生產狀態下去除頭部粘結料。從機尾斷面來看，底部的致密層基本消除，液相分布均勻，燒結速度提高了8%。

4應用效果

采取上述一系列措施后，混合料透氣性得到了很大的改善:

1、合料成球率由原來了23.6%提高到43.3%，混合料平均溫度提高到67.4℃，料層過濕現象明顯減輕；燒結料層有原來780mm提高到850mm，燒結負壓也從原來的18.9kPa降低到17.8kPa，透氣性明顯好轉。含氧量由16.1%降低至14.3%，燒結機尾斷面均勻，邊緣效應有所降低；燒結礦轉鼓強度上升1.3%，RDI由61%穩定至72%以上，內返率由20.66%降低到18.22%，利用系數提高到1.436t/(m2·h)，效果明顯。

2、燒結固體燃料消耗和電耗分別由2022年的52.70kg/t、41.80kWh/t降低到2024年下半年的49.62kg/t、36.45kWh/t，成本降低8.27元/t。

5總結

要使燒結工序能夠降本增效，改善物料透氣性是一個關鍵環節，通過本文的分析，得出改善物料透氣性具有以下幾個途徑:

(1)堅持抓好漏風長期治理制度，臨時補漏和檢修補漏相結合，保障漏風率持續穩定在40%以下；風箱、導氣管、膨脹節、卸灰閥等關要設備周期性排查，作好臺車本體漏風治理，大小欄板、插銷孔、防磨板、爐篦條、隔熱墊時刻可靠，密封到位。

(2)用好混合機微波加水裝置，保障混合料6.6-7.0%水分穩定率90%以上；提高料溫到“露點”（65℃）以上，嘗試二次混合機霧化加水試驗，提高混合料成球率；改進混合機出料口防磨塊設計，保障筒體長度不磨損，混勻制粒時間有保障。

(3)改善燒結過程粘結相數量及質量，保障盡量多的SFCA生成量，堅持混勻礦全粒級數據跟蹤，杜絕平均粒徑達標，兩級分化情形出現。

(4)優化原料的同時，提高主操工超前預控能力，對上料波動及早判定，及早處置，避免波動放大；嚴格抓好配水、配煤控制要求，通過ESOP工藝操作卡固化操作，杜絕對燒結機質量影響。

參考文獻

[1]吳勝利，陳東峰，趙成顯，等.提高厚料層燒結燃料燃燒性的試驗研究[J].鋼鐵，2010，45(11):16.

[2]陳東峰，胡夏雨，黃發元，等.超厚料層燒結過濕帶水分變化的試驗研究[J].中國冶金，2012，22(9):38.

[3]張一敏.球團理論與工藝[M].北京:冶金工業出版社，1997.

[4]于恒.鐵礦粉復合造塊過程中的氣體力學及成礦行為研究[D].長沙:中南大學，2011.

[5]吳勝利，王代軍，李林.當代大型燒結技術的進步[J].鋼鐵，2012，47(9):1.

[6]馮根生，吳勝利，趙佐軍.改善厚料層燒結熱態透氣性的研究[J].燒結球團，2011，36(1):1~5.

[7]王維興，許滿興.優化配礦和燒結生產技術[J].河北冶金，2016，(1):27~30.