賀淑珍

摘要：為了響應國家號召，營造綠色、低碳的空氣環境，作為碳排放大戶的燒結工序，從源頭入手，即從燒結配礦、工藝技術等多方面進行優化與應用研究，增配磁鐵精礦粉以優化配礦結構，提高燒結料層厚度，復合造塊技術的開發研究等，使得固體燃料消耗降低，取得了很好的應用效果。

關鍵詞：配礦優化；厚料層燒結；復合造塊；固體燃料消耗

燒結工序作為關鍵煉鐵原料工序，擔負著鋼鐵企業可持續發展、 降本增效、提高企業競爭力的職責，也承擔著節能減碳、改善環境的重要責任。為了滿足“雙碳”戰略和超低排放的雙重要求，針對太鋼燒結原料主要以自產細精礦粉為主，易惡化燒結料層透氣性，帶來燒結返礦率高，固體燃料消耗高等問題，著手進行了有利于低碳燒結的相關技術研究和探索，以期獲得較好的產、質量和消耗指標，降低碳的排放。

1 復合造塊技術的開發研究

1.1 原料物、化性能研究

1.1.1 原料物、化性能分析

試驗所用原料化學成分見表 1，粒度檢測結果見表 2，兩種精礦其它物理性能檢測見表3。

由表 1 可見，精礦 A 為典型的高品位磁鐵精礦粉，CaO、MgO、Al2O3等脈石礦物含量較少；精礦 B 為磁鐵礦與赤鐵礦構成的混合型鐵精礦，其 FeO 含量較低；綜合粉是回收利用的含鐵原料，其鐵品位相對較低一些。

表 2 可見，精礦 A 和精礦 B， 粒度均較細，尤其是精礦 B，小于 0.074mm 顆粒的含量為 98.54%，平均粒度為 0.047mm。這樣細度的精礦粉用于燒結，若混勻、制粒得不到強化，將對燒結影響較大。

由表 3 可見，兩種精礦的比表面積分別為 1947cm2/g、2210cm2/g，靜態成球性指數分別為 0.63、1.11，表明兩種精礦均適宜造球，且精礦 A 具有良好成球性，精礦 B 具有非常好的成球性。

1.1.2 兩種精礦的顆粒形貌分析

兩種精礦的顆粒形貌檢測見圖 1 和圖 2。

由圖 1、圖 2 可見，兩種精礦的粗顆粒表面都吸附了較多的細顆粒，A 精礦表面吸附的細顆粒相對更多，且 A 精礦粒度分布相對較寬一些，B 精礦的粒度細小且粒度范圍較窄。由此可見，B 精礦用于燒結，對混合料制粒效果及料層透氣性的影響會更大一些。

1.2 復合造塊技術開發研究

1.2.1 球團料種類的選擇

分別用精礦 A 和精礦 B 作球團料進行試驗，試驗結果見表 4.

由表 4 可見，精礦 B 作球團時，復合造塊的轉鼓強度和成品率較 A 精礦作球團時高出約3 個百分點，利用系數也相對高一些，因此，選擇精礦 B 赤鐵礦粉作球團料較為適宜。A 精礦為磁鐵礦粉，在燒結過程中必須先經過氧化才能發生固結，置于燒結料中，氧化環境相對要差一些，尤其是球的內部，影響其固結速度和強度，因此，使得球的強度較難保證。

1.2.2 球團直徑的選擇

為了保證配入球團既能有好的透氣性，又能使球團強度較高，對球團的粒度進行了選擇試驗。球團粒度分為 6－8mm、8－10mm、10－12mm 進行了對比試驗，試驗結果見表 5.

從表 5 看出，提高球團直徑可明顯改善綜合料的透氣性，隨著球團直徑的增大，綜合料 JPU 提高。當球團直徑為 8-10mm，燒結速度、燒結礦成品率、轉鼓強度、利用系數和固體燃耗指標均較好；繼續增大球團直徑，燒結速度和利用系數進一步提高，但燒結礦成品率和轉鼓強度有一定降低，固體燃耗增大。綜合考慮，球團直徑選擇 8-10mm 較佳。

1.2.3 球團配比的選擇

用 B 精礦粉制作球團，球團直徑為 8－10mm，球團配加比例為 20%、30%、40%、50%時的試驗結果見圖 3(a)、(b)、 (c).

由圖 3 可見，隨著球團料配比的增加，綜合料透氣性得到改善。特別是球團比例提高到30%以上，綜合料透氣性有明顯的改善，垂直燒結速度加快，燒結礦的產量指標得到提高；圖 4 曲線圖顯示，燒結礦的轉鼓強度和成品率在球團配比為 30－40%時處于較高水平，球團比例繼續增加到 50%時，由于燒結速度過快，高溫保持時間較短，成礦不充分，使得質量指標下降；從圖 5 看出，隨著球團的入，料層透氣性改善，固體燃料消耗下降，球團配比增加到 50%時，由于成品率下降，固體燃料消耗反彈，在球團比例為 30%－40%時，固體燃料消耗較基準降低了 7.27－7.78kg/t，可以有效減少 CO₂的排放。

復合造塊與常規燒結的對比分析

1.2.4 復合造塊對燒結各項指標的影響

在料層厚度同為 800mm 時，進行了復合造塊對燒結技術、冶金性能等主要指標的影響，與常規燒結對比見圖 4.

由圖 4 可見，實施復合造塊技術較常規燒結，產、質量指標均得到了較大的提升，利用系數由 1.55t/m²h 提高到 1.82t/m²h，轉鼓強度和成品率分別提高 1.45%和 2.79%，燒結礦的FeO 含量下降 1.09%，900℃還原度穩中有升，550℃低溫還原粉化指數（+3.15mm）上升 3.02%， 固體燃料消耗降低 6kg/t，取得了明顯的減碳效果。不同造塊方式煙氣中 CO 和 CO₂含量檢測結果見圖 5-1 和圖 5-2。

由圖 5-1 和圖 5-2 可見，復合造塊方式下煙氣中 CO 和 CO₂ 含量均較常規燒結方式下有所減小。因此，復合造塊有利于減少碳的排放。

2 高比例磁精礦粉燒結試驗研究

2.1 實驗室試驗研究

因磁鐵精礦粉在燒結過程中氧化放熱，有利于減少配碳，為此進行了增加磁鐵精礦比例對固體燃料消耗影響的試驗研究，在優化混合料水分、燃料配比條件下，試驗結果見表 6.

分析表 6 數據，隨著磁鐵精礦粉配比的增加，41%－56%－60%－65%，焦粉配比減少， 4.4%－4.25%－4.25%－4.1%，利用系數穩中有升，這可能與磁鐵精礦粉出礦率高，制粒性能好有關；轉鼓強度和成品率均隨磁精礦配比升高而提升，固體消耗可分別降低 2.16 kg/t、2.44kg/t、3.81kg/t。

2.2 工業性試驗研究

在三燒進行了增加磁鐵礦比例，減少進口礦的工業性試驗研究，在試驗期間，混合料水分從 7.8%調整至 8.5%，焦粉配比從 4.3%減少到 3.7%，試驗結果見表 7。

工業性試驗結果表明，磁精礦粉比例由 38.5%增加到 45%－55%－60%，轉鼓強度穩中有升，燒結礦的平均粒徑呈增大趨勢，燒返基本呈下降趨勢，序號 3 因機速較快，使得燒返稍高一點；利用系數隨著磁鐵精礦粉比例的增加，從 1.207t/m ²h 提高到 1.251 t/m 2h、1.434t/m 2h、1.386 t/m 2h，增產效果非常顯著。對應固體燃料消耗由 49.12kg/t 降低至 48.54kg/t、46.78kg/t、45.88kg/t。

因此，增加磁鐵礦粉配比，利用其氧化反應自放熱，較外加燃料更有助于燒結過程成礦反應進行，使得產、質量指標提升，燒結固體燃料消耗指標降低，從而減少碳的排放。

3 厚料層燒結技術的開發研究與應用

3.1 實驗室試驗研究

3.1.1 燒結杯試驗研究

采用混勻料配比為：37.5%磁精礦粉+12%進口粉+44.5%赤鐵精粉+6%回收料；進行料層厚度分別為：700mm、800mm、900mm 的對比試驗，試驗結果見圖表 4(a)、(b)、 (c)。 從圖 4(a)可見，料層厚度從 700mm 提高到 800mm－900mm，垂直燒結速度呈下降趨勢，由于 800mm 成品率提高，利用系數由 700mm 的 1.658 t/m2h 提高到 1.66t/m²h，900mm 利用系數降低到 1.592t/m2h；圖 4(b)顯示，轉鼓強度、成品率均在 800mm 料高時最佳，由圖 4(c)看出，固體燃料消耗 800－900mm 較 700mm 降低 1kg/t 以上。

燒結杯初步試驗結果表明，在料層厚度為 800mm 時，取得的指標最優。為此，進行了 800mm 料高的配碳優化試驗，試驗結果見圖 5.

由圖 5（a）可見，800mm 料高，隨著燃料配比的降低，從 4.3%－3.8%，以 0.1%遞減，利用系數呈凸型變化，燃料配比在 4.1－3.9%時，利用系數較高；燃料配比對質量指標的影響如圖 5（b），配比在 3.9%－4.1%時，成品率和轉鼓強度均為較高值，處于較好水平。由圖（c）可見，隨著配比減少，固體燃料消耗大致呈下降趨勢，燃料配比為 4%以下時，固體燃料消耗較低，在 43.5kg/t 以下，較 700mm 時降低了約 4kg/t。

綜合考慮產、質量指標及固體燃料消耗指標，燃料配比選擇 3.9%－4%為佳。

3.1.2 燒結礦冶金性能檢測

對燒結礦化學成分及冶金性能檢測結果見表 8.

表8 結果表明，提高高比例精礦粉燒結料層厚度，降低燃料配比 0.3%，燒結礦的 FeO 含量較方案 1 料層高度為 700mm 時降低了 1.1%，還原度提高了 2.69%，低溫還原粉化指標為 73.83%，處于較好水平。

3.2 工業生產實踐

在實驗室試驗的基礎上，對 450m2燒結機和 660m2燒結機進行了提高臺車欄板改造，臺車欄板由 700mm 提高到 830mm。改造前、后運行情況對比見表 9。

由表9 可見，兩臺大型燒結機提高料層厚度 100mm 以上，機速降低 0.2m/min，450m²燒結機在利用系數提高 1.59%的情況下，轉鼓強度穩中有升，燒返減少 3.35 個百分點，高返減少 1.6 個百分點，質量指標整體得到了提升，固體燃料消耗由 50.1kg/t 降低到 47.5kg/t，降低了 2.6kg/t；660m²燒結機在利用系數提高 6.9%的情況下，轉鼓強度提高 1.19%，燒返、高返分別減少 1.53 和 1.95 個百分點，固體燃料消耗由 49.67kg/t 降低到 47.02kg/t，降低了2.65kg/t。 實施厚料層后，全廠固體燃料消耗降低 2.65kg/t 以上，可減少碳排放 9.57 萬 t/年。

4 結論

（1）針對以細精礦粉為燒結原料的生產廠，進行復合造塊技術的開發研究，即以赤鐵精礦粉為造球料，球團直徑為 8-10 mm，球團配加比例為 30%－40%時，可以取得較好的產、質量指標，并顯著降低固體燃料消耗，減少碳的排放。

（2）大比例配用磁鐵精礦粉，燒結過程利用磁鐵礦氧化放熱，在產、質量指標得到保障的同時，亦有助于固體燃料消耗的降低。

（3）高精粉率燒結料層厚度從 700mm 提高至 830mm，從實驗室試驗到工業生產實踐表明：在利用系數提高的條件下，質量指標整體得到提升，固體燃料消耗降低 2.6kg/t 以上，取得了很好的應用效果。

參考文獻

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