程文龍 崔晨靖 潘泉泉 陳豪杰 衛明亮
（山西晉鋼）
論述怎樣通過工藝操作手段提高燒結產量。明確燒結提產能夠節能降本、備礦檢修、應對突發情況等作用的必要性，燒結提產應該以確保高爐順行和燒結礦優質為前提。用理論和實踐相結合的方法分析燒結生產普遍存在的大水大碳操作產量高、生石灰配加量無度、用小燒損來提產和盲目追求透氣性等問題。對燒結生產每個工藝階段應該注意的問題進行量化說明，給出具體的工藝參數標準。通過以上的分析和說明，確定燒結工藝提產的基本思路：改善進廠原料、優化配比、提高燒結礦堿度、強化一線工人操作、加強各口和上下游工序間的溝通。根據提產的基本思路和現實生產狀況制定燒結提產的可執行方案，從而達到燒結工藝提產的目的。
燒結過程是將自然界中因為提升品位而進行選礦破碎不再適宜高爐冶煉過程的小粒級礦粉進行重新燒結造塊的過程。
1 燒結提產的必要性
現代燒結機和高爐的建設都是相互匹配的，而且現代高爐生產用的是直供燒結礦要比落地礦好得多，為何燒結生產還需要提產呢？
1.1 節能降本
燒結提產是在單位時間內提高燒結礦產量，直接降低燒結生產中的加工成本，為降低整個鋼鐵冶煉的總成本打下良好的基礎。
1.2 備礦檢修、技改
燒結設備是燒結生產中最重要的基礎條件，燒結設備的正常運行直接關系到燒結生產是否能順利進行。
1、燒結設備的正常運行除了日常保養外主要靠定期檢修來維護。燒結礦的產量提高，可以多備燒結落地礦，為燒結設備定期檢修的順利完成創造了時間上的條件。
2、如果有新工藝或設備需要技改，燒結必須提產備礦，以滿足其時間上的需求。
1.3 應對突發
由于突發性大型設備故障和環保檢查等原因造成燒結停產、限產的事情屢有發生，所以很多企業須加大力度提高燒結礦產量，準備足夠的落地燒結礦用以應對突發事件。否則外購燒結礦，將會直接增加煉鐵冶煉成本。
2 燒結提產的前提
2.1 必須以保證高爐冶煉優質、高產、低耗為前提而進行。
燒結生產的第一任務就是生產燒結礦為滿足高爐冶煉達到優質、高產、低耗的要求，因此燒結提產時也必須保證高爐冶煉達到優質、高產、低耗的目的。
2.2 必須按照燒結礦先優質、再高產、后低耗的順序進行。
1、燒結礦的質量是高爐冶煉最重要的前提條件之一，直接關系到高爐的生產順行。
（1）燒結的產能不夠尚有調劑其它鐵料的辦法彌補，但劣質燒結礦則會給高爐冶煉造成不良影響如：爐礦難行、慢風，甚至爐缸凍結等，這會導致企業巨大的經濟損失。
(2) 備用的優質燒結礦的特性主要是要有低溫還原粉化率低、機械強度高、粒度組成均勻等，是提產后燒結礦必須所擁有的條件。
2、提高燒結的產量就意味著加工成本的降低，遠遠比“低耗”能給企業帶來的效益更多。
3 燒結生產的普遍誤區
3.1 大水大碳產量高
1、大水大碳操作雖然能暫時提高燒結礦毛礦產量。但是以磁鐵礦和鐵橄欖石發展為主的礦相成份，卻抑制了高堿度燒結礦中的鐵酸鈣礦相的生成。而且鐵橄欖石和磁鐵礦在高爐冶煉前易在露天環境常溫粉化，從而造成了爐內燒結礦低溫還原粉化率升高，逆行爐況；不易被還原，最終造成高爐焦比的增高。
2、在燒結礦的生產中大水大碳的操作不僅起不到燒結礦提產的效果，反而造成產量降低，得不償失。那是因為大水大碳會造成高爐返礦量的增大，而且還會降低混勻礦的使用比例。
3.2 只要堿度不超標，生石灰配加量越大產量越高
1、在生產高堿度燒結礦中，一般情況下配入生石灰的確能提高燒結礦產量，但是過大配入生石灰，當其含量超過5%時，會造成燒結礦中的游離氧化鈣（白點）和正硅酸鈣成倍增加，使燒結礦膨化，極大地增加了燒結礦的常溫粉化率。同時燒結礦強度變差、粒度組成變細、返礦量增加。
2、燒結礦的實際生產中，由于生石灰的大量配加會造成燒結配、混料流程和混合料倉大量結塊，還會造成上料系統堵塞，破壞正常生產運行，并影響燒結礦指標穩定性。
3.3 燒結臺車布料透氣性越高越好
1、在燒結生產中料層透氣性是燒結產量的重要條件，料層透氣性代表燒結垂直速度，燒結產量同燒結垂直速度基本上成正比關系。但料層透氣性和密閉性是相輔相成的。在燒結過程中保證料層自動蓄熱的能力和有效風量,密閉性是關鍵因素。為了確保燒結有效風量足夠就必須保證燒結料層具有一定的密閉性。因此要保證燒結礦的成品率就必須保證燒結垂直燃燒速度均勻穩定。
2、生產高堿度燒結礦時過分的追求料層透氣性,往往很容易忽視燒結過程中燃料帶來的風阻。生產燒結礦過程中很多燒結單位都會遇到這種情況：燒結礦中亞鐵含量低，即使提高燃料配比后亞鐵含量仍然升不上去，負壓高、不好燒。這時一般的生產單位總是找料層透氣性不好的原因。其實這恰恰是因為料層透氣性過好或低熔點液相成分過多，從而造成燃料燃燒帶過寬引起的。
3.4 混合料燒損越小產量越高
1、適當降低混合料的燒損確實可以提高燒結礦成品輛，從而提高產量。但是混合料的燒損如果過小就會導致燒結料面收縮不夠，減慢燒結速度，從而導致燒結礦產量大幅度降低。
2、這是因為混合料燒損過小會造成燒結礦強度大大降低，燒結礦粉化嚴重，返礦量增加，導致燒結礦產量降低。
4 燒結提產主要注意事項
現階段國內高爐冶煉的主流配料方式是：高堿度燒結礦+酸性球團礦+富礦塊。
本章主要論述的是高堿度燒結礦生產過程中各階段提產的主要注意事項。
4.1 一次配料（混勻礦）
1、粒度
混勻礦最佳的粒度組成應該是：0mm～3mm占20～40%；3mm～5mm占40～60%；5mm～8mm＜15%；8mm以上＜5%[2]。
2、水份
混勻礦綜合水份5～6.5%[3]； 結晶水≤3%[4]。
3、 燒損
混勻礦綜合燒損控制在8～10%為宜。（燒結配料的基本標準。）
4、氧化鎂含量
混勻礦中氧化鎂含量一般應調至其三氧化二鋁含量的1.3～1.5倍，一般值為：2～3%。這不僅關系到燒結礦的礦相組成，而且直接關系到高爐冶煉的順利進行。（燒結配料的基本標準。）
5、堿度
混勻礦二元堿度一般控制在1.1～1.2[5]。（燒結配料的基本標準。）
6、 配料計算
配料計算時必須用物料濕基帶入計算，這樣才能確保配料的準確性，同時可以保證原料不虧庫。（燒結配料的基本標準。）
4.2 二次配料（混合料）
1、 燃料
（1）粒度
焦粉粒度：0mm～3mm≥75%；3mm～5mm≤20%；5mm～8mm＜3%
白煤粒度：0mm～3mm≥65%；3mm～5mm≤30%；5mm～8mm＜5%
（2）水份
焦粉水份＜10；白煤水份＜8。
（3）注意事項：
①燃料粒度和鐵料粒度相匹配，當混合料粒度增大時可相應增加燃料粒度3mm～5mm的比例，5mm～8mm的比例不能增加。
②燒結所用燃料硅、鋁成份比例很大，影響燒結礦的成分與燒成。所以必須把燃料計算在燒結配比100%之內。（燒結配料的基本標準。）
2、 生石灰
（1）配加量不能過多，在能保證混合料堿度、粒度和料溫需求情況下一般生石灰配加量不超過4%。
（2）如果二次配料生石灰配加量過大，甚至超過5%，則需要增高一次配料堿度或降低混合料二氧化硅含量，從而達到降低生石灰配入量的目的。（燒結配料的基本標準。）
3、料溫
布料時混合材料溫控制在65～75℃為宜，不應過高。過高溫度的混合料在布料和燒結過程中會產生膨化現象，對結礦不利。
4、水份與燒損
計算二次配料的綜合水份（未加水前）一般4～6%，綜合燒損9～11%，綜合燒成量83～87%為宜。
4.3 燒結生產
1、 料好不好燒
雖然混合料透氣性是燒結生產中好燒、高產的重要指標，但是為了料好燒就一味的追求混合料的透氣性往往達不到預期的效果。要想達到燒結料好燒、高產就必須結合生產理論與實踐，從燒結料的物理、化學性能、礦相反應、礦化程度和結晶條件入手研究：怎樣才能在現有的條件下解決燒結過程中各種成分比例匹配、合適的粒度組成、水碳適中、均勻穩定的垂直燃燒速度、料面收縮有度等問題。
2、 垂直燒結速度
垂直燒結速度是控制燒結礦產質量最直接、最確切的指標之一。經過不斷的實踐摸索，得出高堿度燒結礦的垂直燒結速度應該控制20mm～25mm/min。如果垂直燒結速度低于20mm/min則燒結礦產量低；垂直燒結速度高于25mm/min則燒結礦質量變差、強度變低、粒度組成變細、返礦量增加。當然具體最佳的垂直燃燒速度值應根據實際物料、設備情況等來確定。
3、燃料燃燒帶的厚度
燃料燃燒帶的厚度會直接影響燒結礦的結礦質量，是燒結過程控制的關鍵所在，同時燃燒帶厚度對垂直燒結速度有著很大的影響。在燒結工藝中，經過數以千次對燒結過程的實地觀測與對燒結機風箱溫度的監控分析，得出適宜的高堿度燒結生產燃料燃燒帶厚度應在30mm～200mm之間。
4、全量核算
燒結生產過程中可以通過全量公式[6]核算原料與燒結礦的成份，如果遇燒結礦成份和預想成份偏差很大時，可一用全量公式和實際情況對比從而找出問題的根源，快速的解決問題。
5 燒結提產的基本思路
1、改善進廠原料
供應口除了要根據以往經驗采購礦粉外，還應采納燒結生產口和技術口反饋的信息，根據實際的生產情況來采購礦粉，改善礦粉的物化性能和結構組成，從而滿足燒結提產的需求。
2、優化配比
在現有人、機、物、料條件下根據“硅定一切原則[7]”優化配比。在燒結礦中二氧化硅的含量必須保證在4.5～6%之間。（燒結配料的基本標準。）
（1）調整好鐵料粒度組成，尤其關注3mm～8mm鐵料粒度。
（2）控制燒結礦中三氧化二鋁的含量；三氧化二鋁的含量高則相應增加氧化鎂的含量。一般燒結礦中的三氧化二鋁的含量＜2.5%。（燒結配料的基本標準。）
（3）調整好一次配料中碳酸鹽含量和結晶水含量，降低返礦量，提高成礦率。
3、提高燒結礦堿度
（1）燒結礦降硅，降鋁、降鎂，不提鈣，保燒結礦質量和品位。
（2）燒結生產高堿度、超高堿度燒結礦時，要發展以鐵酸鈣為主的液相，適當降低以磁鐵礦和鐵橄欖石為主的液相（適當降低亞鐵含量，但不能過低。一般高堿度燒結礦亞鐵含量9～10%，不能低于8%）。
4、強化操作
（1）強化燒結一線生產的操作。
（2）設立超產獎勵機制。
5、 加強合作
（1）加強供應口、技術口和生產口的聯系。
（2）加強上下游工序之間的聯系。
（3）技術口做好燒結礦燒成的預判，用于指導燒結生產。
6 燒結提產可執行性方案
6.1 供需結合
1、各公司采購的主要鐵礦粉（長協外礦）應盡量滿足以下條件：
（1）中高品位（61～63）、中硅（4～5）、中低鋁（2±0.5）
（2）粒度組成適中（3mm～8mm粒級占30～60%，8mm以上粒級＜5%）
（3）結晶水＜4。
（4）同化性能[8]較好。
2、其他輔助鐵料應做到彌補主要鐵料性能缺陷的效果。
3、所有鐵料的供應能夠滿足一次配料綜合物化性能的要求。
6.2 強化燒結操作
1、燒結生產具體操作：
（1）保證低水低碳操作，尤其對結晶水含量高的混合料一定要保證水分下線。
（2）燒結料層沒有特殊情況保證布滿，上層根據物料情況適當壓料。
（3）保證垂直燒結速度在20mm～25mm/min之間，同時按料層厚度和垂直燒結速度核算燒結機速度是否合適，這也是混合料好不好燒的主要數據依據。隨著混勻礦粒度和堿度的增加，逐漸降低白灰配比（白灰配比爭取控制在4%以下），同時相應少量調高燃料3mm～5mm粒度組成比例。
（4）把降低燒結自返礦量當成生產重點，少用返礦、多用混合料是增產的關鍵。
（5）加強各重點崗位的定時巡檢和異常情況巡檢，避免發生操作失誤和生產事故。
（6）關注物料成分變化，尤其要關注能導致混合料中氧化鈣、二氧化硅和氧化亞鐵大幅度變化的物料。
（7）關注每個燒結礦成品化驗成分，用全量公式進行核算，如與預想成分不符或者全量波動較大,要及時找出原因，并調整到位。
（8）當班班長應隨時詢問成品燒結礦的質量情況，勤到成品區域觀測實際燒結礦的燒成狀況。
2、 設立增產獎：
（1）由技術口和生產口根據當前情況制定全面的達產、增產獎罰條例。
（2）對重點崗位操作和盯崗做出詳細的規定，根據本月每班的生產情況對超產班組進行相應的增產獎勵。
6.3 多方合作
1、 供應口每新進廠原料時要第一時間通知技術口進行全方位的物化性能和冶金性能的分析，同時技術口做好物料配入到一次配比前的預算產量和預測燒成工作。
2、 每次混勻礦變堆前技術口要提前與生產口通知變料詳情，并給出燒結生產過程中應相應調整的操作手法，同時給出綜合燒成量、配碳量、二次配料熔劑配加量、混合料水分值、垂直燒結速度、燒結機速、反礦量控制范圍等工藝系數預測量值。
3、 加強上下游工序之間的聯系。上游工序在出現異常情況時能及時通知下游工序，并通知技術口和相應生產口進行快速調整，不能因等料而耽誤生產。
7 結論
提高燒結礦產量是降低燒結工序中消耗能耗最直觀有效的辦法，與其費勁心思的降低設備非正常生產時的異常消耗，還不如使燒結滿負荷生產設備產能最大化，同時加大煉鋼，銷售等多渠道消耗，利益最大化的同時確保工序能耗降低。
8 技術展望
煤層氣是與煤炭共生的礦產資源，屬于一種高效、潔凈能源。晉城市煤層氣資源總儲量約6.85萬億立方米，2020年煤層氣產量達37.74億立方米，煤層氣產業總產值已經突破100億元。已形成煤層氣地面抽采、液化、管道集輸、瓦斯發電等產業體系。
甲烷是煤層氣的主要成份,約占97%，可作為實施氫冶金的主要燃料。甲烷吸收紅外線的能力是二氧化碳的26 倍左右，其溫室效應要比二氧化碳高出22 倍。煤層氣直排的帶來溫室效應更大。
燒結使用煤層氣（主要成份為98%的CH4）代替高爐煤氣，用于燒結機點火器，可顯著提高點火效果；同時燒結內部返礦中大于3mm粒級增加14%，提高了混合機的造球性能，產量能增加3%。
在燒結機煙氣循環回風煙道中加入煤層氣，加入比例約為20m3/h，可降低燒結燃料消耗15kg/t；同時燒結煙氣中SO2含量下降1/3，極大的降低了脫硫成本，脫硫成本降低8元/t。
參考文獻
以上文獻參考大量同僚文本與參數進行匯總改進，不足與雷同之處，敬請同僚海涵
[1] 加工成本：燒結過程中的加工成本包括：人工工資、設備磨損費用、水電蒸汽煤氣等能源消耗費用。
[2] 一次配料最佳粒度組成：此數據由上百次的實踐檢驗摸索得出。
[3] 混勻礦綜合的水份：水份小于5%則過干，運輸過程中易產生揚塵，水份大于6.5%則料過濕容易粘連在皮帶上。另外混勻礦水份太大、太小或者波動過大會造成燒結生產時混合料加水困難。
[4] 混勻礦的結晶水：鐵料中的結晶水在燒結過程中200～900℃分解析出，使燒結鐵料變細，降低料層的透氣性，惡化燒結過程，因此結晶水應越低越好。但只要使用粗礦粉燒結就不能避免帶入結晶水。
[5] 混勻礦的二元堿度：混勻礦二元堿度的控制要求是：①保證燒結礦相組成合理②保證二次配料生石灰配入比例合適③保證碳酸鹽物質配入量達到結礦要求。
[6] 硅定一切原則：確定和分析燒結礦成分時，以燒結礦中二氧化硅的成分為中心，由于二元堿度的確定直接決定了氧化鈣的成分；燒結礦中的三氧化二鋁的成分不能超過二氧化硅成分的一半；氧化鎂成分一般為三氧化二鋁成分的1.2～1.5倍，二元堿度和四元堿度相匹配，比值一般為1～1.2倍。在四大元素都基本確定情況下，燒結礦全鐵含量基本固定。這種以二氧化硅為中心的配料原則叫做：硅定一切原則。燒結礦成分組成和分析遵守以上原則。