趙佐軍

(河鋼集團宣鋼公司 技術中心，河北 宣化 075100)

摘 要: 宣鋼裝備 3臺 360m² 燒結機，但投產以來主要技經指標在河鋼集團內處于中下游水平，為此從穩定原料質量、燒結礦成分優化控制、設備設施功能完善、科技支撐體系建設、新技術應用等方面開展工作，燒結各項技經指標取得較大提升。

關鍵詞: 燒結礦; 質量; 改善; 研究與實踐

1 前 言

自 2014 年 12 月之后宣鋼燒結工序裝備全部實現大型化、現代化，目前 3 臺 360m² 燒結機在線運行，但投產以來燒結主要技經指標在河鋼集團內同規模燒結機中一直處于中下游水平。

2015 年 燒 結 礦 品 穩、堿 穩 僅 為 90. 77%、87． 86%，位列集團第三、第四，固體燃耗 58． 56kg/t、返礦率 11． 62%均位列集團末位，轉鼓強度77． 57%，平均粒徑19． 46 mm 同集團內先進指標存在較大差距。燒結技術指標的落后成為制約高爐煉鐵指標提升的重要因素之一。因此，改善燒結礦質量成為宣鋼鐵前系統指標攻關的重中之重。重點從燒結礦成分優化控制、穩定原料質量、設備設施功能完善、科技支撐體系建設、新技術應用等方面開展攻關工作。

2 燒結礦成分優化控制

2． 1 燒結礦 SiO₂ 優化控制

由于宣鋼煉鐵工作者對燒結礦 SiO₂ 存在一定的認識誤區，燒結礦 SiO₂ 長期在 5． 7% ～5. 9%的高位運行，TFe 維持在 54． 5% 左右。面對嚴峻的市場形勢和考驗，鐵前工序“降本增效”成為企業生存與發展的重要戰略之一，煉鐵工作者積極轉變工作思路，擺脫認識誤區，在高爐穩定順行前提下，逐步實施燒結礦降硅提品的優化策略。

宣鋼進口粉以澳系粉為主，搭配少量巴系粉，精粉以張宣和內蒙地區為主，根據典型值分戶堆存，保持合理庫存，科學配礦，減少變料次數，穩定入燒結構; 建立《燒結礦 SiO₂ 波動預警機制》，原料、燒結區域各作業區加強信息溝通，對影響燒結礦 SiO₂ 波動的因素提前預警，聯動調整; 燒結降硅操作分批次小幅度逐漸過渡，穩定燒結堿度，保證燒結礦強度，提高過程中高爐的適應能力。2017 年 1 ～ 6 月份燒結礦 SiO₂ 由2015 年的 5． 81% 下降至 5． 30% 左右，TFe 由54. 5%提高至 56% 左右。降低燒結礦 SiO₂ 含量，提高品位，改善燒結礦冶金性能，減少高爐成渣量，減薄軟熔帶厚度，提高透氣性，都將有利于高爐穩定順行，降低高爐焦比。

2． 2 燒結礦 MgO 優化控制

宣鋼燒結礦長期以來 MgO 含量一直處于2. 1%左右的水平內，由此帶來諸多不利影響: ①由于 MgO 屬于高熔點物質，在燒結溫度下，燒結液相的形成溫度隨 MgO 含量增加而升高，燒結液相生成量減少，粘度增大，液相流動性降低，導致燒結固結強度降低，燒結礦轉鼓強度和粒級組成變差; ②燒結礦 MgO 含量偏高，降低燒結礦品位，導致高爐煉鐵成渣量增大，不利于高爐技經指標提升; ③目前宣鋼高爐爐渣鎂鋁比 0． 6%，有進一步挖潛降低的空間。因此，降低燒結礦MgO 含量，改善燒結礦質量，降低高爐爐渣鎂鋁比，具有廣泛的經濟效益。

為避免燒結礦降 MgO 幅度偏大，引起燒結礦質量波動，對高爐順行產生不利影響，采取分段降MgO。在高爐穩定順行的前提條件下，主要通過在燒結二次配料工序，降低鎂質熔劑配比，逐步向1．9%過渡，第一階段: 燒結礦 MgO 控制基數由2. 1%下調至 2． 0%; 第二階段: 由 2． 0% 下調至1. 9%; 第三階段: 由 1． 9% 逐步下調至 1. 8%。燒結礦還原度提高 2． 2%，TFe 提高 0. 09%，轉鼓強度、平均粒級保持穩定，爐渣中鎂鋁比由 0． 6 左右降至0．55。

2． 3 燒結礦 FeO 優化控制

傳統認識上慣用 FeO 來表征燒結礦還原性能，宣鋼入燒精粉比例可達到 15% 左右，較高的磁鐵礦配比致使入燒原始 FeO 含量偏高，導致燒結過程中生成的粘結相以鈣鐵橄欖石為主，燒結礦的低溫還原粉化性能好，但還原性較差。為提升還原性能，入燒綜合固體燃料配比由 4． 5% 降至 4． 2%左右，同時為保證低溫還原粉化性能，于成品礦皮帶噴曬 CaCl₂ 溶液，降低燃料用量，可以保證燒結過程較強的氧化性氣氛，促進Fe₃O₄ 和 FeO 氧化為 Fe₂O₃ ，在固相反應中能形成針狀復合鐵酸鈣，同時有利于降低燒結溫度，克服 SFCA 的高溫分解特性，保持 SFCA 的穩定存在，抑制橄欖石類礦物的大量生成。

3 穩定原料質量

3． 1 創新性提出供戶達標率指標

大規模工業生產，穩定是第一要務。鐵前工序原料質量的穩定尤為重要，宣鋼燒結用進口粉多為長協資源和港口現貨，以澳系粉為主，搭配部分非主流礦粉，質量較為穩定，精粉資源以張宣和內蒙地區為主，為穩定精粉進廠質量，加強對現與宣鋼合作的精粉供戶的延伸管理。精粉進廠前必須取樣，分析結果達到典型值或者符合進廠要求方可進行招標。祥明、鑫新、非凡、河陽溝有直供礦山的供戶歸類為一類供戶，每月至少取樣一次; 陜煤、金翼、凌順本地料場供戶在每周三前完成取樣分析，標期內供戶料場備多少料送多少，若不足部分重新備料則必須重新取樣分析。確定精粉進廠品位、SiO₂ 典型值，典型值要以礦山典型值為準( 如表1 所示) ，嚴格杜絕精粉摻混現象。

本著精粉達標率品位控制禁超下限、SiO₂ 控制禁超上限的原則，對標期內精粉進廠質量達標率統計，并將達標率情況通報采購分公司，責令供戶及時整改。鑫新高鈦半自熔、祥明自熔、金翼高品酸達標率由 72． 72%、68． 56%、57． 14% 均提高至 90% 以上，為穩定燒結工藝奠定了良好的原料基礎。

3． 2 嚴控精粉進廠含硫量

在當前較大的環保壓力下，確保燒結煙氣SO₂ 排放達標是一條不可逾越的政治紅線。因此，對進廠精粉含硫上限進行控制，2016 年要求精粉單車含 S≤1． 0%，目前精粉進廠采用汽運方式，由自動取樣機車取樣，精粉單車含硫超出1． 0%的部分，每超 0． 1% 扣款 10 元/t，單車精粉含 S≥1． 2%，停止進廠進行整頓。但隨著 2017年進口粉價格持續高位運行，降低進口粉配比，提高當地精粉入燒比例，成為降低入燒結構成本的最重要舉措，細化精粉進廠含硫控制標準，S =0．3%為標準，S≤0． 3% 不加價，0． 3% ＜ S≤0． 5%，每升高0. 1%減0． 5 元/t; 0． 5% ＜ S≤0． 8%，每升高0． 1% 減 1 元/t; S ＞ 0． 8%，每升高 0． 1% 減 3元/t，當日進廠鐵精粉若單車分析 S ＞0． 8%，則單車單獨報出結算。同時廠內加強料場貨位存、取、配管理，高、低硫資源分戶堆存，提高原料配料準確性，穩定鐵混料綜合含硫量。

4 設備設施功能完善

4． 1 燒結機漏風治理

宣鋼 1 # 、2 # 360 m² 燒結機分別于 2008 年 3月、2010 年4 月投產，隨著服役年限增長，燒結機系統漏風也日益嚴重，成為制約燒結增產、提質、降耗的最主要因素。燒結系統漏風部位一般位于機頭、機尾、臺車側壁、滑道、風箱、大煙道、電除塵系統等。研究表明^［1］ : 燒結機本體漏風占燒結系統漏風的 60% 以上。為此，制定了《漏風治理及排查制度》，重點加大對燒結機風箱、連接法蘭、臺車滑道等主要漏風部位日常檢查力度，并建立完善燒結機漏風檢查臺賬。利用檢修機會進行漏風集中治理，日常發現漏風點，隨漏隨堵、不拖不欠，每月定期對 3 臺燒結機進行漏風率測量，跟蹤漏風變化趨勢。目前，已將燒結機漏風治理工作形成常態化、制度化、標準化，通過對燒結機漏風的大力集中整治和日常嚴格的檢查、維護，3 臺燒結機漏風率均保持在 ＜ 50% 的較好水平。

4． 2 自動化功能完善及信息化建設

為充分發揮大型燒結機現代化自動控制功能，以及加強生產過程的有效檢測，組織相關單位和人員分批次對燒結系統存在的功能性缺失測點進行梳理，共計梳理需要修復的故障點 74項，落實牽頭單位和責任人，明確時間節點，并逐項落實。同時加大對在線運行的自動化測點的日常點檢和維護，對由于操作、管理不到位造成測點損壞的加大考核力度。

完善信息化支撐體系建設，以兩化融合為契機，自主設計鐵前數據共享系統，技術系統主管領導和相關技術人員可實現從燒結一、二次配料、關鍵工藝參數數據的遠程實時監控、檢查以及歷史生產數據的查詢，保證數據透明化，同時便于燒結質量波動時的分析總結。

5 完善科技支撐體系建設

5． 1 推進工藝操作標準化

成立鐵前 SBU 工作小組，“采、研、用”一體化高效運作，堅持向科學管理要效益。以企業對標為抓手，積極開展向集團內標桿企業學習工作，查找自身不足，吸取先進經驗，制定“標準化、趨勢化、規范化”管理規定并嚴格落實到地，推行從原料場管理到成品礦輸出的全流程標準化操作，其中涉及工藝參數 20 項、質量指標 21 項，各作業區要圍繞完善設備功能、提升工作標準，提高工序穩定性開展系列工作。

2016 年12 月1 800 m³ 高爐停爐之后，在三座高爐生產模式下，宣鋼燒結產能呈富余狀態，3 臺燒結機料批由 620 ～660 t/h 降至 450 ～ 550 t/h。

燒結工藝積極摸索不同生產條件下的燒結工藝制度。小料批生產，厚料層慢機速，燒結過程高溫持續時間長，液相反應充分，結礦效果變好，為燒結質量提升提供了良好的先決條件。同時不斷優化工藝參數: ①控制點火負壓在 8 ～9 kPa，提高料面點火強度; ②降低入燒水分，基數由 7． 5% 降至7. 3%; ③改善焦粉粒級，－3 mm 控制標準由 67 ±3%上調至70 ±3%，杜絕出現 +5 mm 粒級入燒，減少燒結布料過程中的燃料偏析現象; ④控制總管負壓不超16 kPa，保證料層透氣性; ⑤加強燒結終點溫度控制，保證終點溫度受控率達到 99． 5%等，進一步提高燒結礦質量。

5． 2 完善技術研究、管理手段

深入貫徹落實公司關于專業技術人員深入產線、服務產線的指示精神，建立工序工程師管理制度，進一步夯實鐵前系統技術管理基礎，細化工序工藝過程控制，有效提升鐵前工藝質量管理水平和效果; 與北京科技大學簽訂技術服務協議，成立對接技術團隊，定期將生產、技術研究、產品質量等情況同教授進行交流總結，充分發揮科研院校的研發能力，培養宣鋼自身技術人才隊伍。

5． 3 開展熔滴試驗研究

在燒結礦冶金性能研究方面，宣鋼對鐵料的燒結性能、成品礦的低溫還原粉化、還原性等進行了大量研究和數據積累，但對熔滴特性研究相對較少。

高爐爐料熔滴特性是對高爐順行的重要影響因素之一，為進一步夯實燒結、球團配礦以及高爐合理爐料結構的研究理論依據，彌補技術研究空缺，2016 年下半年購置熔滴爐，調試各項設備參數，設立專職試驗人員并進行操作培訓，制定熔滴試驗方案。2017 年 3 月開始熔滴試驗逐步走向正軌，截止到 7 月共進行綜合爐料 13 次、現產燒結礦 21 次、燒結杯 21 次熔滴性能研究，不斷完善試驗數據積累，旨在建立宣鋼爐料體系大數據平臺，以達到確定出適宜宣鋼條件下的燒結、球團和高爐配礦結構。

在高爐生產中既要求礦石的開始軟化溫度高，保持較多的氣 － 固相反應空間，又要求軟熔區間窄，保持較窄的軟熔帶，有利于煤氣流運動。

表 2 為熔滴試驗數據。從熔滴試驗過程可以看出，爐料在升溫過程的進行中，壓差曲線出現陡然上升，并迅速達到最大值，之后開始逐步下降，這段溫度區間料層透氣性變為最差，當溫度接近滴落溫度時，壓差迅速降至很低水平，說明滴落區間很窄且壓差降幅很大。因此，滴落段不是料層透氣性的決定性影響因素，而決定軟熔層透氣性的就是爐料熔融階段的性能，用S 特性總值進行綜合表征，S 值越低表明熔滴性能越好。

6 新技術應用

6． 1 自動加水工藝應用

燒結技經指標提升很大程度上取決于入燒水分、配碳量和操作工藝，而水分控制在這三者關系中起著先導作用^［2］。宣鋼 3 臺 360 m²燒結機投產之初一直沿用傳統的人工加水操作方法，存在水分調整不及時、準確性差等問題，為進一步提高入燒水分控制精度和穩定性，3 臺 360 m²燒結機先后實現自動加水。在一次混料機前加裝微波測水儀，利用液態水的介電常數遠遠大于固體及空氣介電常數的原理，微波信號穿過介質的內部，分析整體介質的信息，物料形狀、表面水蒸氣都不影響水分測量^［3］。結合設定要求水分值，通過公式計算所需加水量實現自動加水調節，同時安裝暗罩和皮帶照明，最大限度降低環境光線對水分測量準確性的影響。通過近一年多的運行摸索，入燒水分穩定率大幅度提高，由 80%提高至90%左右，開機機頭廢料由過去人工加水的200 t 左右縮減至30 t 以內。穩定入燒水分，可改善料層透氣性，有利于燒結過程熱傳遞的順利進行，提高燒結礦產、質量，降低固體燃耗。

6． 2 800 mm 料層燒結

為進一步增強燒結料層自動蓄熱作用，降低燃料消耗，宣鋼將 3 臺燒結機在原設計基礎上，將臺車上擋板由260 mm 提高至310 mm，臺車整體擋板高度整體高度由750 mm 提至800 mm，同時為了抑制欄板提高后邊緣效應的發展，臺車兩側布料適當提高 4 ～ 5 mm，略微延長泥輥長度，對臺車兩邊壓料輥及九輥下部擋料板進行改造，有效提高臺車兩側燒結礦成礦率。

增強燒結過程自動蓄熱作用，有利于強化氧化性氣氛，降低燒結礦中 FeO 含量，從而減少燒結礦中難還原的鐵橄欖石( 2FeO·SiO₂ ) 、鈣鐵橄欖石( CaO·FeO·2SiO₂ ) 含量，相應提高鐵酸鈣( CaO·Fe₂O₃ ) 含量，改善燒結礦還原性能。

6． 3 減少混料機粘料技術

燒結一、二次混料機滾筒粘料一直是困擾燒結生產的頑疾，以往只能依靠檢修時人工拋料處理，勞動強度大。通過積極摸索，在滾筒外部進口約 1/3 處安裝自主設計的由直筒體、變徑彎頭、錐形筒體、振打球等部件構成的振打裝置。混料機在轉動過程中，振打裝置中的振打球隨滾筒轉動并升高的一定的高度后，振打球在裝置筒體內做自由落體運動，產生向下的動能，對滾筒進行多方位的振打，有效解決混料機滾筒內壁粘料的問題，同時提高混料機制粒效果，改善燒結料層的透氣性，提高燒結礦產量，消除安全隱患，降低工人的勞動強度。

7 攻關成績

隨著宣鋼鐵前工藝管理水平的顯著提高，各項工藝制度更加合理、完善，設施設備功能性缺失問題解決，燒結礦質量改善，各項技經指標明顯提升，如表 3 所示。

“采、研、用”一體化高效運作，穩定入燒結構，減少變料次數; 設備功能完善，料層厚度穩定控制在 780 mm 以上，自動加水投用后入燒水分穩定率由 80% 提高至 90% 左右，關鍵工藝參數控制穩定率 95% 以上。2017 年 1 ～ 6 月份與2015 年相比: 燒結礦品位提高 1． 2% ～ 1． 5% 左右，SiO₂ 降 低 0. 37%～ 0． 50%; MgO 降 低0. 28%; 品穩、堿穩分別提高 9% ～ 11%; 固體燃耗降低 4． 5 kg/t 左右，完成 54 kg/t，躍升至集團第一; 轉鼓強度保持在 78． 5% 左右，在集團內排名第二。

燒結質量提升，為高爐穩定順行提供優質原料基礎，高爐有效容積利用系數明顯提高，入爐焦比由362 kg/t 降低至347 kg/t，煤比由124 kg/t 提高至 148 kg/t，正常情況下燃料比水平維持在 525 kg/t 左右。

參考文獻

［1］ 何志軍，李金蓮，張立國，等． 燒結機系統漏風綜合治理技術［J］． 鞍鋼技術，2016( 5) : 5 －7．

［2］ 張慧寧． 燒結設計手冊［M］． 北京: 冶金工業出版社，2005．

［3］ 信美華，尹毅強，孫小林． 基于微波原理的燒結混合料水分在線檢測系統［J］． 現代礦業，2015( 12) :230 －236．