陜鋼漢鋼超厚料層均質(zhì)燒結(jié)技術(shù)工業(yè)實踐

韋勝利

（陜鋼集團漢中鋼鐵有限責(zé)任公司燒結(jié)廠， 陜西 漢中 724200）

超厚料層燒結(jié)能充分利用燒結(jié)料層的自動蓄熱功能，具備改善礦物結(jié)晶、改善燒結(jié)礦粒級組成、降低燒結(jié)生產(chǎn)固體燃料消耗等諸多優(yōu)點；超厚料層燒結(jié)由于降低了燒結(jié)機速度和垂直燃燒速度，從而延長了燒結(jié)料層在高溫下的保持時間，有利于復(fù)合鐵酸鈣（SFCA）的生產(chǎn)，從而有利于燒結(jié)礦機械強度的提高和返礦率的降低。

陜鋼集團漢中鋼鐵有限責(zé)任公司（全文簡稱漢鋼）2019 年在265 m2燒結(jié)機上實施了1 000 mm 超厚料層攻關(guān)項目，超厚料層燒結(jié)雖然符合低水低碳的操作方針，也能提高燒結(jié)礦機械強度。但實施超厚料層燒結(jié)技術(shù)，會導(dǎo)致燒結(jié)料層高度及寬度方向的產(chǎn)品質(zhì)量偏差較大，不利于燒結(jié)礦的穩(wěn)定性。如何將料層高度方向的偏差與固體燃料的降低、燒結(jié)返礦率的降低、燒結(jié)礦機械強度的提高相匹配成為一項急需攻克的難題。本文從優(yōu)化原料結(jié)構(gòu)、優(yōu)化熔劑結(jié)構(gòu)、燃料粒度管理、改造混合料加水方式、抑制邊緣效應(yīng)等措施有效降低了沿料層高度及寬度方向上燒結(jié)礦質(zhì)量的偏差。

1 料層不同位置偏析現(xiàn)狀分析

超厚料層生產(chǎn)期間，漢鋼先后多次組織在燒結(jié)機臺車料層斷面不同位置進行采樣分析，取樣位置如圖1 所示。

265 m2燒結(jié)機臺車料層斷面各位置燒結(jié)礦堿度、FeO 含量差異較大，且規(guī)律性較強，料層各取樣位置燒結(jié)礦成分如表1 所示。

圖1 料層斷面取樣位置（mm）

表1 燒結(jié)礦化學(xué)成分及堿度

由表1 可以看出，沿料層高度方向燒結(jié)礦TFe、FeO 含量整體呈上升趨勢，其中w（FeO）層級偏差高達5.76%。w(CaO)整體呈下降趨勢，w（SiO2）偏差在0.2%左右，由此判斷燒結(jié)礦堿度呈下降趨勢主要是由w（CaO）的下降所導(dǎo)致的，堿度層級偏差高達0.64。料層中部與兩側(cè)燒結(jié)礦堿度、w（FeO）偏差較大，堿度最高偏差為0.21，燒結(jié)礦w（FeO）最高偏差為4.32%，但規(guī)律性不強。

2 燒結(jié)礦質(zhì)量偏析原因分析

燒結(jié)礦質(zhì)量偏析主要體現(xiàn)在FeO、堿度，通過分析燒結(jié)礦檢驗結(jié)果并結(jié)合混合料造球機理及小球成分得出，料層高度方向質(zhì)量偏析的主要原因為料層中配碳及生石灰分布不合理，料層寬度方向的偏析主要是由于超厚料層燒結(jié)過程阻力不斷增大，邊緣效應(yīng)加劇所導(dǎo)致的。

2.1 料層高度上配碳及生石灰粉分布

漢鋼燒結(jié)九輥布料器自上而下輥間距為3-3-3-5-5-5-7-7 mm，這樣的目的是為了將粒徑較小的混合料布至料層上部，將粒徑較大的混合料布至料層下部，實現(xiàn)布料合理偏析。但從燒結(jié)機料層斷面取樣成分分析，混合料粒度與成分匹配性差，導(dǎo)致目前料層上部配碳相對較高，下部配碳相對較低，超出了偏差范圍，混合料各粒徑小球成分如表2 所示。

表2 各粒徑制粒小球成分分布 %

從表2 可以看出：

1）混合料各粒徑小球碳含量在3.06%～5.07%之間，平均含碳量為3.85%，其中3～5 mm、1～3 mm、＜1 mm 粒徑小球的含碳量均超過了3.85%，＜1 mm粒徑小球含碳量最高，達到了5.07%。

2）混合料造球效果差，部分生石灰粉消化后的Ca（OH）2膠狀物及石灰石粉未能充分黏附在母球表面，而是黏附粉自主結(jié)合形成了粒徑相對較小、CaO含量高的獨立小球。

根據(jù)燒結(jié)礦檢驗結(jié)果并結(jié)合表3 分析得出，九輥布料器將粒徑較小的混合料布至料層上部，粒徑較大的混合料布至料層下部，導(dǎo)致上部CaO 含量高，下部CaO 含量低，即料層上部燒結(jié)礦堿度高，下部燒結(jié)礦堿度低。

2.2 料層寬度方向燒結(jié)過程不均勻

因燒結(jié)機欄板與臺車本體漏風(fēng)，料層隨著燒結(jié)過程的進行向中部收縮導(dǎo)致臺車欄板處漏風(fēng)率增加，料層兩側(cè)燒結(jié)速度隨進入料層兩側(cè)氣流量的增加而加快。而進入料層中部的風(fēng)量未發(fā)生變化，故料層中部燒結(jié)過程正常進行，這樣就產(chǎn)生了機尾斷面紅層不均勻的現(xiàn)象，導(dǎo)致料層中部與兩側(cè)燒結(jié)礦質(zhì)量出現(xiàn)偏差。

從以上分析可以得出：料層斷面不同位置燒結(jié)礦成分偏差較大的實質(zhì)原因是混合料混勻制粒效果與九輥布料器布料效果不匹配及燒結(jié)過程邊緣效應(yīng)加劇導(dǎo)致的。

3 燒結(jié)礦質(zhì)量偏析的改善措施

3.1 優(yōu)化含鐵料結(jié)構(gòu)

漢鋼燒結(jié)所使用的巴西混合粉、巴西粗粉等物料粒級＞8 mm 比例高達24%。為降低巴西混合粉及巴西粗粉＞8 mm 粒級對混合料粒度的影響，將上述赤鐵礦配加比例降低至30%～35%，減少因含鐵料原始粒度兩極分化而引起的燒結(jié)礦質(zhì)量偏析。在降低赤鐵礦比例的同時提升金布巴粉、紐曼粉等粒度相對均勻的褐鐵礦及粒度較細的國內(nèi)主流精礦粉的配加比例，進一步提高造球黏附粉及核顆粒，向小球燒結(jié)技術(shù)發(fā)展。目前漢鋼燒結(jié)褐鐵礦配加比例穩(wěn)定在45%左右，國內(nèi)主流精礦粉配加比例穩(wěn)定在20%。

3.2 強化燃料粒度管理

利用現(xiàn)有篩分系統(tǒng)對破碎前焦末進行篩分，＜15 mm 部分直接直接進入破碎系統(tǒng)，＞15 mm 部分拉運至高爐進行小比例配加，提高燃料破碎效率的同時也保護了破碎機的輥面，破碎效率提高5%，輥皮使用壽命也延長了3 個月。同時，通過對緩沖料倉出料口改造，嚴格控制進入對輥、四輥破碎機的料層厚度，要求進入對輥破碎機料層厚度＜50 mm，破碎后燃料＜3 mm 比例按在75～78%，＞5 mm 比例＜5%進行控制。

3.3 優(yōu)化熔劑結(jié)構(gòu)

根據(jù)精礦粉及除塵灰配加比例，及時對熔劑結(jié)構(gòu)作出相應(yīng)調(diào)整。當(dāng)精礦粉配加比例穩(wěn)定在10%～15%、除塵灰配加比例＜2%時，生石灰粉按＞4%配加；當(dāng)精礦粉配加比例穩(wěn)定在15%～20%、除塵灰配加比例＞2%時，生石灰粉按＞5%配加，保證混合料制粒過程中有足夠的Ca（OH）2膠狀黏結(jié)劑。

3.4 優(yōu)化工藝

3.4.1 優(yōu)化混合料加水方式

目前混合料加水工作全部在混合機內(nèi)完成，為防止混合料中小于0.5～1 mm 部分泥化?；旌狭霞铀捎梅侄渭铀绞?，混合機加水占總水量的70%，制粒機加水占總水量的30%。

為促使生石灰盡快完成消化反應(yīng)，混合機中添加通過蒸汽預(yù)熱后的熱水，熱水溫度＞90 ℃。為了防止熱水中的水垢及雜質(zhì)堵塞霧化噴頭，制粒機補加冷水并使其霧化。

通過混合料分段加水及加水狀態(tài)的改變，制粒后混合料小球中＞8 mm 比例由15.3%降至8.1%，加水方式改變前后制粒小球各粒徑分布如表3 所示。

表3 分段加水后制粒小球各粒徑分布 %

3.4.2 調(diào)整布料設(shè)施運行參數(shù)

為了更合理的將各粒級小球分布于料層中，通過調(diào)整九輥布料器的運行間隙來調(diào)整料層中碳、CaO 含量的分布，將兩臺燒結(jié)機九輥布料器自上而下輥間距由3-3-3-5-5-5-7-7 mm 調(diào)整為1-1-1-2-2-2-3-3 mm。通過九輥布料器輥間隙的調(diào)整，燒結(jié)礦中w（CaO）層級差由2.41%縮小至0.43%。

3.4.3 抑制邊緣效應(yīng)

漢鋼265 m2燒結(jié)機臺車寬3 500 mm，利用每次檢修將距欄板200 mm 段的爐篦條更換成間距為5 mm 的爐篦條，而臺車中部3 100 mm 段用7.5 mm間距的爐篦條，通過改變爐條布局，降低燒結(jié)機臺車兩側(cè)風(fēng)量。同時，通過改造寬皮帶兩側(cè)出料口，提升寬皮帶兩側(cè)出料量，進而提升布至臺車兩側(cè)料層高度來降低兩側(cè)料層透氣性。改造后，兩側(cè)料層較中部厚50～80 mm，當(dāng)高出的這部分混合料經(jīng)過兩側(cè)壓料輥后，壓料輥將兩側(cè)物料壓實，保證了料面平整性的同時也降低了兩側(cè)料層透氣性，有效地抑制了燒結(jié)過程的邊緣效應(yīng)。

4 取得的效果

漢鋼在實施了有效措施后，燒結(jié)機料層高度及寬度方向燒結(jié)礦質(zhì)量偏差縮小，目前265 m2燒結(jié)機臺車料層斷面各個位置燒結(jié)礦成分如表4 所示。

由表4 可以看出，料層寬度及高度方向燒結(jié)礦TFe、FeO 含量及燒結(jié)礦堿度偏差較措施實施前顯著縮小，其中w（TFe）平均層級差為0.53%，w（FeO）平均層級差為0.49%，堿度平均層級差為0.07，均達到了漢鋼產(chǎn)品內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)了超厚料層均質(zhì)燒結(jié)技術(shù)在漢鋼265 m2燒結(jié)機的應(yīng)用。

表4 1 000 mm 料層斷面各位置燒結(jié)礦成分

5 結(jié)論

1）通過改變物料原始粒級降低混合料中制粒小球兩極分化現(xiàn)象、強化燃料粒度管理、優(yōu)化熔劑結(jié)構(gòu)提高制粒效果等措施，能有效改善超厚料層燒結(jié)技術(shù)應(yīng)用中料層高度方向燒結(jié)礦質(zhì)量偏析問題。

2）通過改變燒結(jié)機臺車爐篦條的布局及降低臺車靠近欄板兩側(cè)料層透氣性可以有效抑制燒結(jié)過程邊緣效應(yīng)，改善超厚料層寬度方向燒結(jié)礦質(zhì)量偏析問題。