范蘭濤 秦玉杰

( 河鋼集團唐鋼公司)

摘要：唐鋼煉鐵北區燒結系統為提高燒結礦轉鼓強度，進行了技術攻關，通過穩定混勻礦換堆生產過程，改造工藝設備實施均質厚料層燒結，優化燒結工藝參數，標準化操作等措施，提高了燒結礦轉鼓強度，取得了良好效果。

關鍵詞：混勻礦換堆 厚料層燒結 高負壓 標準化操作 轉鼓強度

0 前言

燒結礦轉鼓指數是衡量燒結礦強度的重要指標。它的高低直接關系到燒結礦成品率的高低以及高爐的各項經濟指標。轉鼓強度高的燒結礦在輸送高爐的過程中產生的粉末少，可以提高燒結礦的入爐量降低燒結成本。同時，強度好的燒結礦保證了高爐順行，為高爐的增產節焦降低消耗提供了重要的物質保證。

1 概況

1．1 河鋼唐鋼北區燒結系統簡介

河鋼唐鋼煉鐵廠分為南、北兩個生產區，大型設施主要集中于北區。北區有 1 座 2 000 m³ 和一座3 200 m³ 高爐，配套燒結系統有 1 臺 180 m² ，2 臺210 m² 和 1 臺 265 m² 燒結機。目前，該區燒結用含鐵料主要有: OC－SY、OC－SYL、OC－NF、OP－AD、OP－MK、OP－PB、OP－FMG、OP－SFCJ、QW、QK 等。建有混勻中和料場，混勻礦采用平鋪截取的方式中和混勻，混勻礦大堆料量為 11 萬 t，每 128 h 混勻礦換堆一次。燒結礦堿度為 1．9，化學成分見表 1。

1．2 2016 年燒結礦轉鼓指數情況

2016 年河鋼唐鋼燒結礦轉鼓指數 78．3%，低于寶鋼、武鋼等先進企業的燒結礦轉鼓水平。河鋼唐鋼北區與先進企業的燒結礦轉鼓指數的對比見表 2。

2 影響燒結礦強度的因素分析

燒結工藝的原理表明: 影響燒結礦轉鼓強度的基本因素有原燃料品種粒度、料層厚度、機速、負壓、混合料水分、MgO 含量、點火溫度和點火強度等 ^［1］ 。

對河鋼唐鋼北區燒結而言，影響燒結礦強度的諸因素之中，減小混勻礦換堆生產過程波動、實施均質厚料層燒結、合理工藝參數控制、標準化操作，四個方面為提升燒結礦轉鼓強度的關鍵因素。

3 提高燒結礦轉鼓強度的主要措施

3．1 分析混堆端部料對燒結過程的影響，制定《端部料上料及使用管理規定》

混勻礦大堆采用“平鋪截取”的方法進行各種物料的中和混勻。在混勻礦大堆平鋪堆料的過程中，堆料機在混堆兩端換向時，物料會產生偏析，并且 OP－AD、OP－PB、OP－SFCJ 等本身粒度組成偏差大的物料偏析程度遠大于 OC－SY、OC－SYL、OC－NF 等本身粒度組成偏差較小的物料。這就造成混堆端部料在粒度、成分等與大堆預想成分存在較大差距，并且端部料本身粒度、成分波動較大。雖有部分端部料返回料場進行重新堆料，但是端部料對燒結工序控制水平的影響仍然較大，表現為換堆前或者換堆后在未進行任何生產調整情況下負壓、終點溫度、燒結礦 FeO 波動較大，進而造成燒結礦轉鼓指數不穩定^［2］ 。

為此，燒結系統制定了《端部料上料及使用管理規定》。規定如下: ( 1) 換堆加端部料，各燒結機配料室第一個勻礦倉做為端部料倉，如遇第一個勻礦倉有修倉等問題時，第二個勻礦倉做為端部料倉;( 2) 加工中控接到原料中控上端部料通知后( 一般提前 1 小時通知) ，加端部料勻礦倉開始不加料，低槽位控制; ( 3) 端部料勻礦倉開始加端部料，加工中控通知燒結中控; ( 4) 燒結中控接到加工中控通知后，端部料勻礦倉下料量調整為 10 kg/s，減量時間為12 h，12 h 后端部料勻礦倉恢復原下料量。《端部料上料及使用管理規定》的實施有效減小了燒結換堆前后的波動，縮小終點溫度控制范圍 5%。

3．2 通過設備改造實現料層提高并減輕邊緣效應，實現均質厚料層燒結

3．2．1 通過一混污泥霧化配加提高混合料成球性

河鋼唐鋼煉鐵廠燒結工序，采用一混配加煉鋼除塵污泥代替生產新水進行混合料潤濕，以實現含鐵廢料的循環回收利用。目前采用煉鋼除塵污泥，污泥濃度約為 22%，由于除塵污泥漿為固液混合物、密度大、易沉淀、雜質多，通常采用污泥管深入滾筒內部進行配加，污泥管內流出的柱狀水使混合料水分均勻度差。這部分混合料在混合機內部做螺旋前進的過程中容易粘附在混合機內壁上形成結瘤。

混合料水分均勻度差會導致混合料造球過程中粒度均勻度偏差較大，直接影響燒結料層的透氣性。進而影響燒結礦產質量。且混合機內壁上容易形成的粘料結瘤人工處理不但耗費人力且影響設備作業率。

因此，技術人員自主設計一種除塵污泥漿的霧化配加裝置，其原理是利用壓縮氣體的高壓動能，將固液混合態的污泥漿快速從污泥漿噴吹管內噴出而達到霧化的效果。均勻噴加的污泥漿能有效避免粘稠糊狀消石灰的生成。提高燒結混合料水分均勻度，改善混合料粒度組成，降低工人勞動強度，有效保證燒結生產的連續性。使得污泥漿或水以噴霧狀形態進入混合料。通過提高燒結混合料水分均勻度，避免局部水分過大，有效解決混合料水分均勻度的問題，提高燒結礦產質量，并且有效減少混合機內壁粘料。新型成果實施后，混合料水分均勻度大大提高，滾筒壁粘料減少，混合料粒度組成趨向均勻。

改善前后的混合料粒度組成見表 3。

由表 3 可知，通過使用新型污泥霧化噴頭后，混合料粒度組成﹤ 3 mm 粒級減少了 13 個百分點，3 mm～5 mm 的粒級提高了 8 個百分點，5 mm ～10 mm的粒級提高 12 個百分點，﹥ 10 mm 的粒級減少 7 個百分點，混合料的組成趨于均勻化。

同時，為了進一步提高混合料水分均勻度，各燒結機重新校準水分自動控制系統，實現水分自動控制。目前水分實測偏差和波動值均小于 0．15%。自動加水前后混合料水分平均值、最小值、最大值和標準偏差統計情況，見表 4。標準偏差變小，表明混合料水分趨于穩定。以上措施均為均質厚料層燒結提供了良好的支撐。

3．2．2 安裝燒結機臺車自適應梯形布料裝置，實現燒結機料層提高

為保證在臺車欄板不加高的條件下，4#機料層由 700 mm 提高到 800 mm 臺車兩側不撒料，技術人員自主設計了燒結機臺車自適應梯形布料裝置( 如圖 1( a) 所示) 。該裝置投入使用后，高出臺車欄板的物料通過梯形塑形，實現了在布料時不撒料、點火燒結時不塌料( 如圖 1( b) 所示) 。利用此種方法，其他 3 臺燒結機料層也提高了 30 mm ～ 50 mm 不等。各燒結機在臺車欄板不加高的情況下，順利實現了料層厚度的提高。

3．2．3 安裝一字型平料器，增加料面的壓實度和平整度

為了增加料面平整度和壓實度，燒結機安裝了一字型平料器。該平料器由平料裝置、支撐裝置、吊掛裝置 3 部分組成，如圖 2 所示。平料裝置屬于控制料面關鍵部件，其結構為 3 000 mm×350 mm 厚度為 5 mm 的耐磨鋼板，前端固定 3 000 mm×50 mm 耐磨角鋼，總有效重量為 0．5 t，前端角鋼與料面充分接觸，平料板與板鋼的有效重量結合增大平料和壓實作用。支撐裝置采用兩組扁鋼與平料裝置連接，扁鋼另一端與布料平臺固定槽鋼連接固定，起到定位作用。在布料平臺左右兩側固定倒鏈形成吊掛系統，并根據實際料面需要通過拉鏈進行高度調整，達到靈活布料的作用。

由于 6 塊分體式平料器整合成一字型平料器，沿臺車整體分布，消除了布料盲區和料面“拉鉤”現象，有效降低燒結機布料的邊緣效應，為厚料層情況下均質燒結創造了條件。同時，燒結料層的表面壓實度得到提高，表層燒結礦轉鼓強度提高。隨著料層提高，垂直燒結速度變慢料層內自動蓄熱量增加，高溫保持時間相對延長，提高了燒結礦的轉鼓強度。

3．2．4 割除圓輥兩側擋料板并安裝圓輥自適應清掃裝置，減少邊緣效應

燒結機泥輥兩側擋料板處存在粘料問題，影響燒結機臺車邊緣布料。為此，技術人員將泥輥兩側擋沿割除，用橡膠板作為檔板，并自主設計安裝了圓輥自適應清掃裝置，解決了泥輥兩側因粘料加重燒結機臺車邊緣效應的難題，為厚料層均質燒結進一步創造了條件。圓輥自適應清掃裝置安裝前后圓輥邊緣粘料情況( 如圖 3 所示) 。

3．3 合理控制工藝參數，統一四班操作

3．3．1 適當放寬燃料粒度

近兩年，隨著混勻礦大堆 OP－AD、OP－FMG 等配比增加，混合料粒度增大。在燒結過程中，隨著混合料粒度的增大，垂直燃燒速度的加快，從而使燒結高溫保持時間短，液相凝結不充分，影響燒結礦強度。因此，河鋼唐鋼北區燒結適當放寬了燃料的粒度，增加燒結高溫保持時間，保證燒結礦的強度。燃料粒度優化前后的粒度組成對比見表 5。

3．3．2 摸索燒結礦轉鼓強度決定因素最優控制范圍

為準確摸索負壓、終點溫度、與燒結礦轉鼓強度的關系，河鋼唐鋼北區燒結專門建立了大數據系統采集相關數據。以 4#燒結機為例進行說明。根據所采數據，繪制出 4#機燒結負壓、終點溫度與燒結礦轉鼓指數關系圖( 如圖 4 所示) ，其中燒結終點溫度與燒結礦轉鼓指數的散點圖所擬合線性趨勢線方程為 y=6．999 3x－161．67，R 2 = 0．005 9，表明燒結終點溫度和燒結礦轉鼓指數不存在線性關系，不是燒結礦轉鼓指數的決定因素。燒結負壓與燒結礦轉鼓指數散點圖所擬合的趨勢線方程為 y = 1．606x－110．99，其中 R 2 =0．900 1，表明燒結礦轉鼓指數隨著燒結負壓的增大而提高。但是考慮到 4#機設備承受負壓的上限為 16．5 kPa( 風箱負壓顯示) ，以及燒結機利用系數等因素，我們將 4#機負壓控制標準定位 15．5 kPa～16．5 kPa。

依照上述規律，技術人員將 1#、2#燒結機負壓控制標準定為 13 kPa～14 kPa，3#燒結機負壓控制標準定為 14．5 kPa～15．5 kPa，很好的保證了燒結礦轉鼓指數。技術人員對負壓控制標準實施前后 1 個月的燒結礦轉鼓指數小于 78．3%的比例做了統計，結果見表 6。

從表 6 可以看出，實施燒結機負壓控制標準后燒結礦轉鼓指數＜78．7%比例大大降低，燒結礦冷強度大為改善，滿足了高爐生產的需要。

3．3．3 制定參數，標準化操作，強化看火工盯崗

燒結操作參數的合理控制是穩定生產過程的重要因素。由技術人員根據每堆混勻礦的配礦結構結合每臺燒結機的特點，制定出混合料水分、配碳、大煙道溫度等工藝參數控制范圍，并對生產中可能出現的問題進行預測。技術人員每天對各班的參數控制情況進行檢查，對發現的參數超標和不按操作標準進行操作的問題組織分析并按規定進行考核。明確的參數控制標準和嚴細的檢查，促進了看火工自我約束能力加強，四個班操作更加統一，基本上消除了混勻礦換堆和交接班時生產波動的難題，燒結過程更加穩定。此外，車間強化“室外盯崗、掛牌”制度，當班操作燒結機的看火工必須掛牌，并且在室外盯崗，每小時測一次混合料溫度，隨時觀察布料情況、點火狀況以及出點火爐后的燒結反應情況，結合配料室所反饋的生石灰消化溫度，及時預判生產過程并果斷做出調整，確保生產過程穩定。采取穩定燒結措施后燒結終點溫度的波動范圍較原來縮小 30%。

3．3．4 摸索合理的換臺車操作方法并形成作業標準

原有的換臺車操作方式是只將所換臺車上的料層厚度減為 400 mm，待所換臺車到 25#風箱換車處，直接關閉主抽風機風門更換臺車。這種換臺車方式需要在短時間內關閉主抽風機風門，燒結負壓和垂直燃燒速度波動劇烈，導致燒結礦質量不均勻，轉鼓強度波動。

針對這種情況，燒結機換臺車時采取的方法就是精細化操作，適當壓料。以 1#機為例，1#燒結機換臺車時，料層厚度曲線( 如圖 5 所示) ，前 5 塊臺車為正常生產的料層，厚度為 700 mm，第 6 塊臺車為所要 換 的 臺 車，料 層 厚 度 減 薄 為 390 mm ～410 mm，第 6 到 16 塊車為了換臺車后機尾廢氣盡快恢復正常而采取的料層減薄，厚度為 640 mm ～660 mm，第 16 到 65 塊車防止過燒進行的壓料，厚度為 710 mm～720 mm，第 65 到 75 塊車正是換臺車時在點火爐和保溫爐的下面，為了保證透氣性采取的料層減薄，厚度為 640 mm～660 mm。通過這種布料方法，換臺車時在僅關閉機尾 23#～27#風箱的情況進行下，保持主抽風機風門不動，負壓平穩正常，垂直燒結速度穩定，達到了穩定燒結轉鼓指數的目的。2#、3#、4#燒結機均根據自身特點摸索出了“精細化布料，關機尾風箱風門”的換臺車作業標準。

4 應用效果

根據對項目實現前后 2016 年與 2017 年同期的河鋼唐鋼北區燒結燒結礦轉鼓指數做了對比，結果見表 7。由表內的數據可以得出，通過以上措施的實施，燒結礦轉鼓指數提高到 79．20%，基本上達到了寶鋼 4#機的燒結礦轉鼓水平。

5 結論

在河鋼唐鋼現有的原燃料條件下，通過制定《端部料上料及使用管理規定》穩定混勻礦換堆生產過程，自主設計除塵污泥漿的霧化配加裝置、梯形厚料層布料裝置和燒結機一字型平料器等裝置實現厚料層均質燒結，利用大數據系統優化燒結負壓參數控制，嚴肅工藝紀律統一四班操作，有效的提升燒結礦轉鼓指數水平，保證高爐順行，實現燒結生產高效低耗。

6 參考文獻

［1］ 陳有升． 影響燒結礦轉鼓強度的因素研究［J］． 柳鋼科技，2010( 1) : 4－7．

［2］ 王滄． 唐鋼燒結原料冶金性能的對比研究［J］． 南方金屬，2009( 5) : 26－28．