馬京權 劉宏偉 晁紅召
（安陽鋼鐵股份有限公司）
摘要：燒結透氣性包含混合料原始透氣性和過程透氣性兩種，是衡量燒結混合料燒結性能的一個重要指標。通過優化配料結構、調整混合機工藝參數、提高混合料溫度、工藝設備優化等改善混合料原始透氣性，對燒結過程的強化有很大意義，進而達到了燒結機提質提產的目的。
關鍵字：單品種；透氣性；工藝參數；混合料性能
0 前言
安鋼 3# 燒結機作為大型燒結機，由于受場地的限制，原料場沒有配置預配室和混勻料場，屬于全國首例。其采用單品種鐵料直供配料模式，沒有經過原料場的預配混勻，缺乏混合物料、造球制粒的過程，僅僅通過混合機混勻，時間短、效果差，達不到有效混合的目的。在進入燒結機系統前，混合料成分和粒度的均勻性欠佳，制約著燒結過程中物料透氣性的改善和燒結礦質量的穩定均一。為解決這一難題，急需通過配料結構優化、混合機參數調整、工藝設備改造等手段，改善混合料的造球性能，提高混合料成分的穩定性，為穩定燒結過程和產品質量提供支持。
1 燒結配料結構優化
1.1 研究含鐵原料制粒性能
安鋼 3# 燒結機配料主要采用外購粉礦、外購高鎂精礦、國內酸精等，為了改善混合料的原始透氣性，從配料結構優化上提高混合料成分和粒度的穩定性，筆者對各種物料的粒度組成進行了檢測，結果見表 1。
從表 1 可以看出，粉礦粒度組成＞ 3 ～ 8 mm 部分的含量在 65% 以上，0 ～ 1 mm 部分的含量在5% 以下，非常有利于成為造球核心，精礦和回收料氧化鐵皮粒度偏細，基本在 0 ～ 1 mm。
1.2 優化配料結構
優化配料結構是改善混合料透氣性和穩定均一燒結礦質量的重要途徑，3# 燒結機應用的配料結構見表 2。
從表 2 可以看出，3# 燒結機配礦結構中的精礦比例為 22% 左右，粉礦比例在 53% 左右，在同一料批情況下，改變精礦比例，造球粒度、負壓、出礦率的變化見表 3。
根據表 3 建立精礦比例變化與造球平均粒度、負壓、出礦率的線性關系，分別如圖 1、圖 2、圖 3 所示。根據生產過程中的精礦使用情況和影響，可以得出 ：
（1）適宜的精礦比例是燒結礦具備良好理化性能、降低加工成本、提高余熱回收量的基礎。精礦，特別是磁鐵精礦，具有品位高、原始 FeO 含量較高的特點，在燒結過程中呈氧化放熱反應，與其他品種的礦石相比可以降低固體燃耗。適宜的精礦比例可以抑制大比例粉礦燒結時因透氣性過好對燒結礦質量的負面影響，有利于轉鼓強度的提高，而且會減少熱量在廢氣中的流失，使更多的熱能被保持在燒結礦中，提高余熱發電效率。
（2）礦種搭配合理為燒結過程具備合理透氣性提供了條件，精礦對于透氣性的影響占主導地位，但是其他物料的搭配作用也不容小覷。
（3）褐鐵礦比例的合理設定，適當提高褐鐵礦比例有助于改善透氣性，提高利用系數 ：3# 燒結機目前使用的褐鐵礦種類以澳礦粉為主，由于混合粉中的 Al2O3 含量偏高（2.3% 以上）。褐鐵礦鐵品位偏低，結構疏松且自身帶有一部分結晶水，如果配比過高，會在燒結過程中增加對固體燃料的消耗，導致燒結礦強度下降。但是如果沒有褐鐵礦的存在，只有磁鐵礦和赤鐵礦兩種相對較“硬”的礦石，液相生成難度會加大，熔化和熔融性能較差，強度也不能保證。
2 燒結工藝設備優化
2.1 優化一、二次混合機加水方式
一混滾筒主要起將混合料混勻的作用，二混滾筒起制粒造球作用。一、二混滾筒加水方式對混合料制粒效果具有重要影響，如果加水方式科學合理，則可以有效加強混勻制粒效果，改善燒結過程透氣性，改善燒結礦均質性，提高燒結機利用系數，降低生產成本。
（1）對燒結機一混加水管道進行改造，實現前1/3 段不加水，以強化混勻效果，后 2/3 段實行柱狀水和霧化水結合加水，實現生球，一混加水量占總加水量的 70%；（2）對二混加水管道進行改造，實現前 1/2 段霧化加水，后 1/2 段加蒸汽伴熱（冷凝水更適宜生球長大），強化生球長大的制粒過程，二混加水量占總加水量的 30%。
優化一、二混滾筒加水方式前后的混合料粒度的對比見表 4。
從表 4 可以看出，優化加水方式后混合料的分級粒度中，≤ 1 mm 的小顆粒粒級含量減少了3.19%，＞ 1 ～ 3 mm 的小粒級含量減少了 3.27%，而＞ 3 ～ 5 mm 較大粒級含量減少了 2.64%，＞ 5 ～ 8 mm 粒級含量升高了 8.45%，＞ 8 mm 部分基本穩定。最終使得平均粒級由 4.125 mm 升高到4.421 mm，提高了 0.429 6 mm，提高幅度為 7.18%。
2.2 采用生石灰提前消化和返礦提前潤濕工藝
在進入混合機之前，生石灰提前加水消化可以有效利用消石灰比表面積大的特點，強化混合機內混合料造球的效果。內循環返礦提前加水潤濕可以使得返礦成為制粒核心，同樣有利于強化混合機內混合料造球的效果，改善燒結過程透氣性。
3# 機采用生石灰提前消化和返礦提前潤濕工藝前后粒度對比見表 5。
燒結混合料粒度組成不僅對燒結過程透氣性有顯著影響，而且對燒結礦成礦性能也有較大影響，生產實踐發現 ：燒結混合料中≤ 1 mm 的部 分應不高于 5%，＞ 8 mm 的部分應不高于 10%，富礦粉燒結時，混合料的平均粒度應控制在3.8~4.8 mm，精礦粉燒結時，混合料的平均粒度應控制在 3.5~4.7 mm。
從表 5 可以看出，優化后的混合料分級粒度中，≤ 1 mm 的小顆粒粒級含量減少了 3.03%， 1 3 mm的小粒級含量減少了3.23%，而 3 5 mm 較大粒級含量減少了 2.74%， 5 8 mm 粒級含量升高了 8.45%， 8 mm 部分基本穩定。最終使得平均粒級由 4.013 mm 升高到 4.428 mm，提高 0.415 mm，提高幅度 10.34%。
2.3 提高混合料料溫
對燒結機提高混合料溫進行綜合性改造，從蒸汽加熱和混料線保溫入手，全面提高混合料料溫到70 ℃以上，以減少燒結過濕層影響，實驗發現 ：提高混合料料溫對混合料粒度并無明顯改變，但隨著混合料料溫升高，尤其是高于露點溫度（52 ～ 65 ℃）以上，減少過濕層的形成，克服過濕作用將使料層的透氣性變壞對生產的影響，改善燒結過程透氣性，燒結負壓降低，提高料層厚度，降低返礦率，增加產量，提高燒結機利用系數，同時自動蓄熱作用加強降低固體消耗。3# 機混合料料溫優化前后對相關生產參數的影響見表 6 和表 7。
2.4 改造混合機襯板
為提高混合料的混勻和制粒效果，最大限度降低圓筒內部粘料，改善混合料的原始透氣性，實現燒結厚料層操作，利用 5 天定修時間將 3# 燒結機的一二混滾筒內部襯板全部進行了更新換型，改造后的襯板由陶瓷 + 橡膠復合襯板組成，襯板采用螺栓固定。
在生產過程（輸送量為 850 t/h，水分為 6.9%，生石灰配比為 6.9%）中，對襯板改造前后一、二混滾筒混合料的混勻制粒情況進行了統計，混合料的平均粒度由 4.23 mm 提高到了 4.61 mm，具體數據對比變化情況見表 8。
從表 8 可以看出，襯板更換后混合料的分級粒度中，≤ 1 mm 的小顆粒粒級含量減少了 4.45%，1～ 3 mm 的小粒級含量減少了 5.16%，而＞3～ 5 mm較大粒級含量升高了 5.27%，＞ 5 ～ 8 mm 粒級含量升高了 3.92%，＞ 8 mm 部分基本穩定。最終使得平均粒級由 4.23 mm 升高到 4.61 mm，提高了0.38 mm，提高幅度為 8.98%。混合機襯板更換后燒結混合料粒度組成具體篩分效果如圖 4 所示。
3 效果
礦種搭配合理為燒結過程具備合理透氣性提供了條件，通過對配料結構優化，適當提高褐鐵礦比例有助于改善混合料的原始透氣性。燒結工藝設備優化，從返礦潤濕、生石灰加水消化、一二混加水、提高混合料料溫、設備改造等方面采取措施， 改善混合料造球性能，提高混合料成分的穩定性，優化混合料粒級組成，有助于改善混合料的原始透氣性，為穩定燒結過程和產品質量提供了支持，燒結混合料透氣性得到明顯改善，燒結礦質量更加穩定均一，3# 燒結機的內循環返礦降低（見表10），能源消耗降低，產質量、利用系數得到提高， 滿足 3# 高爐對燒結礦各項指標的需求。
4 結論
（1）配礦結構中不同的精礦比例對混合料性能的影響比較大。
（2）通過優化工藝技術 ：返礦、生石灰加水潤濕、提高加水水溫、優化一二混加水等方式，改善混合料性能。
（3）設備改造滾筒襯板更換，優化混合料粒度，改善混合料性能。
5 參考文獻
［1］ 關紅兵，劉月建，劉文浩，等 . 安鋼 3# 燒結機單品種鐵料換料操作模型的建立［J］. 河南冶金，2019，27（5）：29 - 31.
［2］ 朱薛輝，石玥，潘建，等 . 漣鋼四燒圓筒混合機制粒性能優化研究［J］. 河南冶金，2019，27（4）：4 - 6.