孫東，單士英，李曉艷

(石橫特鋼集團有限公司煉鐵廠，山東肥城271612)

摘要: 石橫特鋼180 m² 燒結機投產以來成礦率不高，影響了產量和經濟技術指標的提升。對180 m² 燒結機成礦率不高的原因作了分析，在調整原料結構，采取高料溫、梯形布料、低負壓點火、厚料層燒結和嚴控終點溫度等措施，有效地提高了成礦率，返礦率逐步降低。

關鍵詞: 燒結機; 成礦率; 實踐

0 引言

隨著燒結生產技術的不斷發展，節能降耗越來越受到燒結工作者的關注，而提高燒結成礦率指標，降低燒結自循環返礦量，對提高燒結生產效率、降低電耗和燃耗具有實質性的意義。石橫特鋼180 m²燒結機自投產以來，由于受工藝設備、原料結構、熔劑質量、操作因素等影響，成礦率不高。通過不斷摸索實踐，采取優化原料結構、優化操作制度、改良設備等措施后，成礦率不斷提高，自循環返礦率逐步降低，燃料及電耗等指標逐步降低。

1 原因分析

1． 1 原料結構

提高燒結成礦率的最基本條件是提高燒結礦強度，使燒結礦在破碎、轉運過程中少產生粉末，因此必須首先優化原料結構。不同種類鐵礦粉的堆密度、粒度、脈石成分、黏結性、濕容量及軟化性和熔融性能是不一樣的，因而它們在燒結中的表現也不相同。而通過粗細搭配、高低搭配等原則優化配礦組合，生產含TFe、SiO₂、CaO、MgO、Al₂O₃適宜的燒結礦是提高燒結礦強度和質量的基礎。

1． 2 加水方式

180 m² 燒結機投產初期分別在一混、二混加水，以一混為主、二混為輔，一混、二混加水水流為細流柱狀。實踐證明，這種加水方式容易使混合機的入口處粘料嚴重，既增大了混合機負荷，又產生倒料現象，給生產帶來很大的隱患。同時，由于生石灰得不到充分消化，二混在加水造球過程中再次消化，產生的粉末隨蒸汽飄逸造成周圍環境污染。另外，由于石灰粉消化不均勻，存在團狀石灰，成品礦中夾有“白點”現象，最終導致燒結礦的整體強度下降。

1． 3 混合料預熱效果不好，料溫低于“露點”( 65 ℃)

180 m² 燒結機一混( 圓筒直徑3 m、長度12 m)和二混( 圓筒直徑3． 6 m、長度16 m) 混合料采用蒸汽預熱，工程設計時有蒸汽預熱系統，但因蒸汽管結構組成不合理，預熱效果不明顯，蒸汽熱利用率較低，料溫一般在50 ℃左右，燒結過程中因料溫達不到“露點”溫度而存在過濕現象，難以滿足生產需求。分析認為，具體存在以下問題:

( 1) 設計180 m² 燒結機時，一混內蒸汽主管長4 m，支管有4 根，支管出口距料面0． 6 m; 二混內蒸汽主管長6 m，支管有6 根，支管出口距料面0． 6 m。

( 2) 一混和二混加水為常溫水。

( 3) 一混和二混蒸汽進圓筒前設有簡易排水器( 由直徑0． 3 m、高1 m 的普通管道加疏水閥組成) ，但蒸汽中飽和水不易排出，直接進入圓筒，造成混合料水分含量波動較大，嚴重時過濕的混合料會發生卡堵溜槽和料倉懸料，影響生產穩定。

1． 4 布料偏析嚴重

設計180 m² 燒結機時，雖然采取梭式皮帶，圓輥和多輥布料器聯合布料，以減小布料偏析。由于混合料布料時存在自然偏析，臺車兩側邊緣效應依然存在，料層透氣性縱向上分布不均勻，即料層兩側透氣性優于中間料層，直接導致點火和燒結過程不均勻。從機尾斷面看，中間紅礦層厚度明顯高于兩側，影響燒結礦質量。

1． 5 熔劑質量差

2011 年之前180 m² 燒結機熔劑使用普通石灰粉，其質量主要體現在CaO 含量低( 70% ～ 80%) ，并且波動大，活性度125 ～ 200 mL /4N － HCl。因石灰煅燒時用煤作燃料，煤燃燒后剩余殘渣和石灰粉摻和進入燒結，石灰粉采用水沖洗后殘渣含量為10% ～ 15%( 干) 。

1． 6 篩分效果

燒結礦的篩分要求是盡量篩凈，同時控制篩下返粉中＞ 5 mm 粒級不超過15%。否則，粒級太小會導致燒結礦粉率超標，影響高爐的爐內透氣性; 粒級太大會使本來合格的燒結礦進入返粉而返回重復燒結，使燃料消耗升高，相應地增加了加工成本。

2 改進措施

2． 1 優化原料結構

180 m² 燒結機使用的主要燒結原料是進口赤鐵礦( 如南非粉) 、褐鐵礦( 如巖迪粉) 、介于上述二者之間含有一定量結晶水的赤鐵礦( 如麥克粉、PB粉、紐曼粉等) ，以及國產磁精粉。優化配料主要是根據各種原料的燒結性能以及SiO₂、CaO、MgO、Al₂O₃等熔劑促進生成的液相種類及數量，從而達到最佳的燒結礦強度的組合。表1 為180m² 燒結機提高成礦率過程中幾種具有代表性的配料結構與成礦率的關系。

巖迪粉屬褐鐵礦，具有結構疏松、堆密度小、孔隙度大、表面粗糙等特點，并且含有大量的揮發物質( 結晶水含量達到10%) ，因此燒損大。燒結這種礦粉的缺點是燃料用量大，但液相有較大發展，同時燒結過程發生較大的收縮，孔隙度大，有利于提高料層的透氣性，為厚料層燒結創造條件，因此配料中適當配加巖迪粉是有利的。

適量的Al₂O₃能降低燒結料熔化溫度，生成鋁酸鈣和鐵酸鈣的固熔體，同時Al₂O₃能增加表面張力，降低燒結液相黏度，促進氧離子擴散，有利于燒結礦的氧化，促進生成較多的鐵酸鈣。但是在燒結礦中Al₂O₃會引起燒結礦還原粉化性能惡化，使高爐透氣性變差，爐渣黏度增加，放渣困難，故一般控制高爐爐渣的Al₂O₃含量為12% ～ 15%，以保證爐渣流動性。故燒結礦中的Al₂O₃含量應小于2． 2%，

這樣既能提高燒結礦強度，又不會影響高爐使用。使用高鐵低硅原料生產高堿度燒結礦時，黏結相為鐵酸鈣，但液相太少影響燒結礦強度和產質量。2003 年以前使用低硅原料時，迫不得已添加蛇紋石，提高燒結礦含硅量。根據生產實踐經驗: 燒結礦SiO₂含量保持在5． 2% ～ 5． 8%、R 控制在1． 8 ～ 2． 0之間時，既能保證入爐品位，又可實現燒結礦強度的提高。

MgO 在燒結過程中容易生成鎂橄欖石、鈣鎂橄欖石等礦物，其混合物在1 400 ℃ 左右即可熔融。這些礦物對燒結礦的成礦率、冷強度有不利影響，會引起燒結燃料消耗的增加和利用系數的下降，但對改善燒結礦的低溫還原粉化率以及冶煉時的軟化熔融特性非常顯著。因此，燒結礦中的MgO 含量不宜過高，目前控制在2． 4% 左右，否則會對燒結礦的強度有不良影響。

2． 2 改進混合料加水方式

加水方式改為以消化器加水為主，一混為輔，二混不加水。水分含量控制( 7． 5 ± 0． 2) %，同時對消化器內部加水點做了改進，實現均勻加水。消化器加水后，石灰粉消化比一混加水能提前50 ～ 60 s，大部分石灰粉在消化器內加水成消石灰，剩余小部分在一混消化后混勻，二混不加水集中造球。改變加水方式后造球效果明顯，＞ 3 mm 以上粒級燒結礦的比例增加11． 4%，改善了料層透氣性，料層相應提高，提高了成礦率( 見表2) 。

2． 3 提高混合料溫度在露點以上

由于燒結過程是自上而下的，沿料層高度溫度變化情況: 自點火開始由上而下依次出現燒結礦層、燃燒層、預熱層、干燥層和過濕層，從干燥層下來的熱廢氣中含有大量水分，當下部料層被冷卻到水蒸汽的露點溫度以下時，廢氣中的水蒸汽重新凝結成水，使混合料中的水分含量大量增加，形成過濕層，惡化了料層透氣性，降低燒結速度。因此，改進一混、二混圓筒內蒸汽管結構、升高水溫等措施后，提高料溫至露點以上，減少或消除了過濕現象。

( 1) 強化圓筒內蒸汽預熱效果。一混圓筒內蒸汽主管長度由4 m 延長至8 m，支管由4 根增加至8根，支管出口延長距料面僅0． 2 m; 二混圓筒內蒸汽主管由6 m 延長至12 m，支管由6 根增加至12 根，支管出口延長至料面僅0． 2 m，增加了蒸汽與混合料的接觸面積，增強熱交換效果。

( 2) 在一混儲水箱頂部增加1 個蒸汽包，蒸汽包直徑0． 9 m、長度約3 m，蒸汽從公司管網先進入汽包，經汽包排水后再次將蒸汽引至一混和二混，蒸汽中飽和水由汽包底部引至一混儲水箱，實現水汽分離，避免飽和水進入圓筒，使水分含量波動加大。

( 3) 利用蒸汽包分離出來的飽和水和部分蒸汽預熱常溫水，將常溫水預熱至80 ℃以上，預熱后的熱水作為配料石灰消化水和一混補水。

通過采取以上措施，料溫由50 ℃提高至65 ℃以上，基本消除了過濕現象。在同等原料條件下，垂直燒結速度上升明顯，料層比50 ℃ 料溫時提高50mm 左右，料層提高后內循環返礦減少，成礦率提高( 見表3) 。

2． 4 改進布料方式

為減少布料偏析，抑制邊緣效應，2014 年180m² 燒結機摸索梯形布料。梯形布料的原理: 在燒結臺車總料層( 700 mm) 不變的前提下，增加鋪底料中間料層厚度，減少混合料的中間料層厚度，從而使混合料的透氣性在臺車縱向均勻分布。2015 年以來，在多輥布料器下沿增設反射板布料，實現了混合料沿料層高度合理偏析。

實施梯形布料和反射板布料以來，解決了臺車料層縱向透氣性不均勻問題，穩定了燒結過程，燒結機尾紅礦層厚度均勻，對改善燒結礦質量和提高成礦率起到一定作用。

2． 5 優化操作制度

180 m² 燒結機優化操作制度，主要采取低負壓點火、厚料層燒結、嚴控溫度。

(1) 低負壓點火保持點火爐微弱的正壓，爐內的火焰略為往外撲，目的是防止冷風吸入燒結礦急冷變脆影響強度，同時低負壓點火可以減輕或避免料層被抽緊壓實，改善點火后料層透氣性，目前180m² 燒結機采取調節點火器下部風箱閘板開度實現低負壓點火。充分發揮熱風燒結作用，延長燒結臺車表層燒結礦的高溫保持時間，使燒結礦質量改善、自循環返礦率降低。

(2) 厚料層燒結能夠提高成礦率，主要是厚料層燒結減少了表層易碎的玻璃質燒結礦的比例。但不考慮原料性能、風機能力、漏風治理等實際情況盲目提高料層，必然會造成燒結終點溫度降低，燒結過程溫度分布不均勻，生產率下降，同時不穩定的燒結過程控制也使燒結成礦率降低。根據燒結負壓( 料層透氣性) 控制合理的燒結料批，在保證燒結終點溫度滿足要求的情況下提高料層厚度680 ～ 700mm，穩定燒結生產過程、保證燒好燒透，減少生料。

( 3) 嚴格控制大煙道廢氣溫度及終點溫度。分析近幾年的生產實踐得出，當大煙道廢氣溫度在90℃左右時，實際燒結終點滯后，此時燒結過程并未在燒結機上進行完，致使大量未燒成的混合料經篩分設備甄選而作為返礦返回燒結，不僅使成礦率指標下降，并且這部分返礦大多由生料組成，影響返礦殘炭波動，也會影響燒結過程，容易造成燒結過程控制的不穩定。因此，單純的依據廢氣溫度參數判斷燒結進程是不完整的。根據長期的對機尾斷面觀察，結合料層厚度、廢氣溫度、終點溫度的變化，只有終點溫度在370 ℃左右、廢氣溫度120 ℃時，燒結過程才能真正在燒結機上完成。

2． 6 采用優質活性灰

2011 年1 月180 m² 燒結機開始生產時使用回轉窯生產的活性石灰，該活性灰采用煤氣煅燒，燒結時間和溫度控制比較均勻，石灰質量比普通石灰明顯提高。CaO 含量80% ～ 85%，活性度350 ～ 400mL /4N － HCl，消化快并且殘渣極少，化學反應性好，能改善造球效果，改善了料層透氣性，為厚料層燒結創造了條件。由于活性灰產量受限，目前優質活性灰與普通石灰使用比例各占50%。

2． 7 設備改造及維護

利用檢修機會將冷篩－ 2 皮帶至成品振篩落差3． 5 m 豎直溜槽改造為三段式料打料結構，并將冷篩－ 1 至冷篩－ 2 進料口焊接一塊擋料板，將環冷機布料活頁門固定在料層厚度1． 4 m 位置，并在單輥溜槽內存料4 m 左右，以減小燒結礦至環冷機的落差。這種燒結成品系統各轉運溜槽階梯式料打料結構改造，既延長了溜槽的使用壽命，又使燒結礦在轉運過程中得到一定的保護，明顯減少燒結礦的破碎。另外，篩分工定期檢測、密切關注篩下返粉的粒度，發現篩下返粉中＞ 5 mm 粒級超過15% 時，立即檢查更換篩板。通過這些措施，可以提高成礦率1%～ 2%。

通過分析石橫特鋼180 ㎡燒結機成礦率低的原因，采取一系列行之有效的措施后，2012 年以來成礦率指標提升明顯，相應降低了燃耗及電耗( 見表4) ，取得了較好的經濟效益。

3 結語

結合山東石橫特鋼公司燒結廠多年生產實踐經驗，提高燒結成礦率首先要研究原料結構，用合理的配礦組合提高燒結礦的強度; 其次，根據不同的原料結構，采用適宜的工藝控制參數，采取高料溫、梯形布料、低負壓點火、厚料層燒結和嚴控終點溫度等措施，保證燒結過程均勻燒透，提高燒結礦質量。通過改造設備，減少了燒結礦在轉運過程中的再次破碎。