趙佐軍

(河鋼集團宣鋼公司 技術(shù)中心，河北 宣化 075100)

摘 要: 宣鋼裝備 3臺 360m² 燒結(jié)機，但投產(chǎn)以來主要技經(jīng)指標在河鋼集團內(nèi)處于中下游水平，為此從穩(wěn)定原料質(zhì)量、燒結(jié)礦成分優(yōu)化控制、設(shè)備設(shè)施功能完善、科技支撐體系建設(shè)、新技術(shù)應(yīng)用等方面開展工作，燒結(jié)各項技經(jīng)指標取得較大提升。

關(guān)鍵詞: 燒結(jié)礦; 質(zhì)量; 改善; 研究與實踐

1 前 言

自 2014 年 12 月之后宣鋼燒結(jié)工序裝備全部實現(xiàn)大型化、現(xiàn)代化，目前 3 臺 360m² 燒結(jié)機在線運行，但投產(chǎn)以來燒結(jié)主要技經(jīng)指標在河鋼集團內(nèi)同規(guī)模燒結(jié)機中一直處于中下游水平。

2015 年 燒 結(jié) 礦 品 穩(wěn)、堿 穩(wěn) 僅 為 90. 77%、87． 86%，位列集團第三、第四，固體燃耗 58． 56kg/t、返礦率 11． 62%均位列集團末位，轉(zhuǎn)鼓強度77． 57%，平均粒徑19． 46 mm 同集團內(nèi)先進指標存在較大差距。燒結(jié)技術(shù)指標的落后成為制約高爐煉鐵指標提升的重要因素之一。因此，改善燒結(jié)礦質(zhì)量成為宣鋼鐵前系統(tǒng)指標攻關(guān)的重中之重。重點從燒結(jié)礦成分優(yōu)化控制、穩(wěn)定原料質(zhì)量、設(shè)備設(shè)施功能完善、科技支撐體系建設(shè)、新技術(shù)應(yīng)用等方面開展攻關(guān)工作。

2 燒結(jié)礦成分優(yōu)化控制

2． 1 燒結(jié)礦 SiO₂ 優(yōu)化控制

由于宣鋼煉鐵工作者對燒結(jié)礦 SiO₂ 存在一定的認識誤區(qū)，燒結(jié)礦 SiO₂ 長期在 5． 7% ～5. 9%的高位運行，TFe 維持在 54． 5% 左右。面對嚴峻的市場形勢和考驗，鐵前工序“降本增效”成為企業(yè)生存與發(fā)展的重要戰(zhàn)略之一，煉鐵工作者積極轉(zhuǎn)變工作思路，擺脫認識誤區(qū)，在高爐穩(wěn)定順行前提下，逐步實施燒結(jié)礦降硅提品的優(yōu)化策略。

宣鋼進口粉以澳系粉為主，搭配少量巴系粉，精粉以張宣和內(nèi)蒙地區(qū)為主，根據(jù)典型值分戶堆存，保持合理庫存，科學(xué)配礦，減少變料次數(shù)，穩(wěn)定入燒結(jié)構(gòu); 建立《燒結(jié)礦 SiO₂ 波動預(yù)警機制》，原料、燒結(jié)區(qū)域各作業(yè)區(qū)加強信息溝通，對影響燒結(jié)礦 SiO₂ 波動的因素提前預(yù)警，聯(lián)動調(diào)整; 燒結(jié)降硅操作分批次小幅度逐漸過渡，穩(wěn)定燒結(jié)堿度，保證燒結(jié)礦強度，提高過程中高爐的適應(yīng)能力。2017 年 1 ～ 6 月份燒結(jié)礦 SiO₂ 由2015 年的 5． 81% 下降至 5． 30% 左右，TFe 由54. 5%提高至 56% 左右。降低燒結(jié)礦 SiO₂ 含量，提高品位，改善燒結(jié)礦冶金性能，減少高爐成渣量，減薄軟熔帶厚度，提高透氣性，都將有利于高爐穩(wěn)定順行，降低高爐焦比。

2． 2 燒結(jié)礦 MgO 優(yōu)化控制

宣鋼燒結(jié)礦長期以來 MgO 含量一直處于2. 1%左右的水平內(nèi)，由此帶來諸多不利影響: ①由于 MgO 屬于高熔點物質(zhì)，在燒結(jié)溫度下，燒結(jié)液相的形成溫度隨 MgO 含量增加而升高，燒結(jié)液相生成量減少，粘度增大，液相流動性降低，導(dǎo)致燒結(jié)固結(jié)強度降低，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強度和粒級組成變差; ②燒結(jié)礦 MgO 含量偏高，降低燒結(jié)礦品位，導(dǎo)致高爐煉鐵成渣量增大，不利于高爐技經(jīng)指標提升; ③目前宣鋼高爐爐渣鎂鋁比 0． 6%，有進一步挖潛降低的空間。因此，降低燒結(jié)礦MgO 含量，改善燒結(jié)礦質(zhì)量，降低高爐爐渣鎂鋁比，具有廣泛的經(jīng)濟效益。

為避免燒結(jié)礦降 MgO 幅度偏大，引起燒結(jié)礦質(zhì)量波動，對高爐順行產(chǎn)生不利影響，采取分段降MgO。在高爐穩(wěn)定順行的前提條件下，主要通過在燒結(jié)二次配料工序，降低鎂質(zhì)熔劑配比，逐步向1．9%過渡，第一階段: 燒結(jié)礦 MgO 控制基數(shù)由2. 1%下調(diào)至 2． 0%; 第二階段: 由 2． 0% 下調(diào)至1. 9%; 第三階段: 由 1． 9% 逐步下調(diào)至 1. 8%。燒結(jié)礦還原度提高 2． 2%，TFe 提高 0. 09%，轉(zhuǎn)鼓強度、平均粒級保持穩(wěn)定，爐渣中鎂鋁比由 0． 6 左右降至0．55。

2． 3 燒結(jié)礦 FeO 優(yōu)化控制

傳統(tǒng)認識上慣用 FeO 來表征燒結(jié)礦還原性能，宣鋼入燒精粉比例可達到 15% 左右，較高的磁鐵礦配比致使入燒原始 FeO 含量偏高，導(dǎo)致燒結(jié)過程中生成的粘結(jié)相以鈣鐵橄欖石為主，燒結(jié)礦的低溫還原粉化性能好，但還原性較差。為提升還原性能，入燒綜合固體燃料配比由 4． 5% 降至 4． 2%左右，同時為保證低溫還原粉化性能，于成品礦皮帶噴曬 CaCl₂ 溶液，降低燃料用量，可以保證燒結(jié)過程較強的氧化性氣氛，促進Fe₃O₄ 和 FeO 氧化為 Fe₂O₃ ，在固相反應(yīng)中能形成針狀復(fù)合鐵酸鈣，同時有利于降低燒結(jié)溫度，克服 SFCA 的高溫分解特性，保持 SFCA 的穩(wěn)定存在，抑制橄欖石類礦物的大量生成。

3 穩(wěn)定原料質(zhì)量

3． 1 創(chuàng)新性提出供戶達標率指標

大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，穩(wěn)定是第一要務(wù)。鐵前工序原料質(zhì)量的穩(wěn)定尤為重要，宣鋼燒結(jié)用進口粉多為長協(xié)資源和港口現(xiàn)貨，以澳系粉為主，搭配部分非主流礦粉，質(zhì)量較為穩(wěn)定，精粉資源以張宣和內(nèi)蒙地區(qū)為主，為穩(wěn)定精粉進廠質(zhì)量，加強對現(xiàn)與宣鋼合作的精粉供戶的延伸管理。精粉進廠前必須取樣，分析結(jié)果達到典型值或者符合進廠要求方可進行招標。祥明、鑫新、非凡、河陽溝有直供礦山的供戶歸類為一類供戶，每月至少取樣一次; 陜煤、金翼、凌順本地料場供戶在每周三前完成取樣分析，標期內(nèi)供戶料場備多少料送多少，若不足部分重新備料則必須重新取樣分析。確定精粉進廠品位、SiO₂ 典型值，典型值要以礦山典型值為準( 如表1 所示) ，嚴格杜絕精粉摻混現(xiàn)象。

本著精粉達標率品位控制禁超下限、SiO₂ 控制禁超上限的原則，對標期內(nèi)精粉進廠質(zhì)量達標率統(tǒng)計，并將達標率情況通報采購分公司，責(zé)令供戶及時整改。鑫新高鈦半自熔、祥明自熔、金翼高品酸達標率由 72． 72%、68． 56%、57． 14% 均提高至 90% 以上，為穩(wěn)定燒結(jié)工藝奠定了良好的原料基礎(chǔ)。

3． 2 嚴控精粉進廠含硫量

在當(dāng)前較大的環(huán)保壓力下，確保燒結(jié)煙氣SO₂ 排放達標是一條不可逾越的政治紅線。因此，對進廠精粉含硫上限進行控制，2016 年要求精粉單車含 S≤1． 0%，目前精粉進廠采用汽運方式，由自動取樣機車取樣，精粉單車含硫超出1． 0%的部分，每超 0． 1% 扣款 10 元/t，單車精粉含 S≥1． 2%，停止進廠進行整頓。但隨著 2017年進口粉價格持續(xù)高位運行，降低進口粉配比，提高當(dāng)?shù)鼐廴霟壤?，成為降低入燒結(jié)構(gòu)成本的最重要舉措，細化精粉進廠含硫控制標準，S =0．3%為標準，S≤0． 3% 不加價，0． 3% ＜ S≤0． 5%，每升高0. 1%減0． 5 元/t; 0． 5% ＜ S≤0． 8%，每升高0． 1% 減 1 元/t; S ＞ 0． 8%，每升高 0． 1% 減 3元/t，當(dāng)日進廠鐵精粉若單車分析 S ＞0． 8%，則單車單獨報出結(jié)算。同時廠內(nèi)加強料場貨位存、取、配管理，高、低硫資源分戶堆存，提高原料配料準確性，穩(wěn)定鐵混料綜合含硫量。

4 設(shè)備設(shè)施功能完善

4． 1 燒結(jié)機漏風(fēng)治理

宣鋼 1 # 、2 # 360 m² 燒結(jié)機分別于 2008 年 3月、2010 年4 月投產(chǎn)，隨著服役年限增長，燒結(jié)機系統(tǒng)漏風(fēng)也日益嚴重，成為制約燒結(jié)增產(chǎn)、提質(zhì)、降耗的最主要因素。燒結(jié)系統(tǒng)漏風(fēng)部位一般位于機頭、機尾、臺車側(cè)壁、滑道、風(fēng)箱、大煙道、電除塵系統(tǒng)等。研究表明^［1］ : 燒結(jié)機本體漏風(fēng)占燒結(jié)系統(tǒng)漏風(fēng)的 60% 以上。為此，制定了《漏風(fēng)治理及排查制度》，重點加大對燒結(jié)機風(fēng)箱、連接法蘭、臺車滑道等主要漏風(fēng)部位日常檢查力度，并建立完善燒結(jié)機漏風(fēng)檢查臺賬。利用檢修機會進行漏風(fēng)集中治理，日常發(fā)現(xiàn)漏風(fēng)點，隨漏隨堵、不拖不欠，每月定期對 3 臺燒結(jié)機進行漏風(fēng)率測量，跟蹤漏風(fēng)變化趨勢。目前，已將燒結(jié)機漏風(fēng)治理工作形成常態(tài)化、制度化、標準化，通過對燒結(jié)機漏風(fēng)的大力集中整治和日常嚴格的檢查、維護，3 臺燒結(jié)機漏風(fēng)率均保持在 ＜ 50% 的較好水平。

4． 2 自動化功能完善及信息化建設(shè)

為充分發(fā)揮大型燒結(jié)機現(xiàn)代化自動控制功能，以及加強生產(chǎn)過程的有效檢測，組織相關(guān)單位和人員分批次對燒結(jié)系統(tǒng)存在的功能性缺失測點進行梳理，共計梳理需要修復(fù)的故障點 74項，落實牽頭單位和責(zé)任人，明確時間節(jié)點，并逐項落實。同時加大對在線運行的自動化測點的日常點檢和維護，對由于操作、管理不到位造成測點損壞的加大考核力度。

完善信息化支撐體系建設(shè)，以兩化融合為契機，自主設(shè)計鐵前數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)，技術(shù)系統(tǒng)主管領(lǐng)導(dǎo)和相關(guān)技術(shù)人員可實現(xiàn)從燒結(jié)一、二次配料、關(guān)鍵工藝參數(shù)數(shù)據(jù)的遠程實時監(jiān)控、檢查以及歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)的查詢，保證數(shù)據(jù)透明化，同時便于燒結(jié)質(zhì)量波動時的分析總結(jié)。

5 完善科技支撐體系建設(shè)

5． 1 推進工藝操作標準化

成立鐵前 SBU 工作小組，“采、研、用”一體化高效運作，堅持向科學(xué)管理要效益。以企業(yè)對標為抓手，積極開展向集團內(nèi)標桿企業(yè)學(xué)習(xí)工作，查找自身不足，吸取先進經(jīng)驗，制定“標準化、趨勢化、規(guī)范化”管理規(guī)定并嚴格落實到地，推行從原料場管理到成品礦輸出的全流程標準化操作，其中涉及工藝參數(shù) 20 項、質(zhì)量指標 21 項，各作業(yè)區(qū)要圍繞完善設(shè)備功能、提升工作標準，提高工序穩(wěn)定性開展系列工作。

2016 年12 月1 800 m³ 高爐停爐之后，在三座高爐生產(chǎn)模式下，宣鋼燒結(jié)產(chǎn)能呈富余狀態(tài)，3 臺燒結(jié)機料批由 620 ～660 t/h 降至 450 ～ 550 t/h。

燒結(jié)工藝積極摸索不同生產(chǎn)條件下的燒結(jié)工藝制度。小料批生產(chǎn)，厚料層慢機速，燒結(jié)過程高溫持續(xù)時間長，液相反應(yīng)充分，結(jié)礦效果變好，為燒結(jié)質(zhì)量提升提供了良好的先決條件。同時不斷優(yōu)化工藝參數(shù): ①控制點火負壓在 8 ～9 kPa，提高料面點火強度; ②降低入燒水分，基數(shù)由 7． 5% 降至7. 3%; ③改善焦粉粒級，－3 mm 控制標準由 67 ±3%上調(diào)至70 ±3%，杜絕出現(xiàn) +5 mm 粒級入燒，減少燒結(jié)布料過程中的燃料偏析現(xiàn)象; ④控制總管負壓不超16 kPa，保證料層透氣性; ⑤加強燒結(jié)終點溫度控制，保證終點溫度受控率達到 99． 5%等，進一步提高燒結(jié)礦質(zhì)量。

5． 2 完善技術(shù)研究、管理手段

深入貫徹落實公司關(guān)于專業(yè)技術(shù)人員深入產(chǎn)線、服務(wù)產(chǎn)線的指示精神，建立工序工程師管理制度，進一步夯實鐵前系統(tǒng)技術(shù)管理基礎(chǔ)，細化工序工藝過程控制，有效提升鐵前工藝質(zhì)量管理水平和效果; 與北京科技大學(xué)簽訂技術(shù)服務(wù)協(xié)議，成立對接技術(shù)團隊，定期將生產(chǎn)、技術(shù)研究、產(chǎn)品質(zhì)量等情況同教授進行交流總結(jié)，充分發(fā)揮科研院校的研發(fā)能力，培養(yǎng)宣鋼自身技術(shù)人才隊伍。

5． 3 開展熔滴試驗研究

在燒結(jié)礦冶金性能研究方面，宣鋼對鐵料的燒結(jié)性能、成品礦的低溫還原粉化、還原性等進行了大量研究和數(shù)據(jù)積累，但對熔滴特性研究相對較少。

高爐爐料熔滴特性是對高爐順行的重要影響因素之一，為進一步夯實燒結(jié)、球團配礦以及高爐合理爐料結(jié)構(gòu)的研究理論依據(jù)，彌補技術(shù)研究空缺，2016 年下半年購置熔滴爐，調(diào)試各項設(shè)備參數(shù)，設(shè)立專職試驗人員并進行操作培訓(xùn)，制定熔滴試驗方案。2017 年 3 月開始熔滴試驗逐步走向正軌，截止到 7 月共進行綜合爐料 13 次、現(xiàn)產(chǎn)燒結(jié)礦 21 次、燒結(jié)杯 21 次熔滴性能研究，不斷完善試驗數(shù)據(jù)積累，旨在建立宣鋼爐料體系大數(shù)據(jù)平臺，以達到確定出適宜宣鋼條件下的燒結(jié)、球團和高爐配礦結(jié)構(gòu)。

在高爐生產(chǎn)中既要求礦石的開始軟化溫度高，保持較多的氣 － 固相反應(yīng)空間，又要求軟熔區(qū)間窄，保持較窄的軟熔帶，有利于煤氣流運動。

表 2 為熔滴試驗數(shù)據(jù)。從熔滴試驗過程可以看出，爐料在升溫過程的進行中，壓差曲線出現(xiàn)陡然上升，并迅速達到最大值，之后開始逐步下降，這段溫度區(qū)間料層透氣性變?yōu)樽畈?，?dāng)溫度接近滴落溫度時，壓差迅速降至很低水平，說明滴落區(qū)間很窄且壓差降幅很大。因此，滴落段不是料層透氣性的決定性影響因素，而決定軟熔層透氣性的就是爐料熔融階段的性能，用S 特性總值進行綜合表征，S 值越低表明熔滴性能越好。

6 新技術(shù)應(yīng)用

6． 1 自動加水工藝應(yīng)用

燒結(jié)技經(jīng)指標提升很大程度上取決于入燒水分、配碳量和操作工藝，而水分控制在這三者關(guān)系中起著先導(dǎo)作用^［2］。宣鋼 3 臺 360 m²燒結(jié)機投產(chǎn)之初一直沿用傳統(tǒng)的人工加水操作方法，存在水分調(diào)整不及時、準確性差等問題，為進一步提高入燒水分控制精度和穩(wěn)定性，3 臺 360 m²燒結(jié)機先后實現(xiàn)自動加水。在一次混料機前加裝微波測水儀，利用液態(tài)水的介電常數(shù)遠遠大于固體及空氣介電常數(shù)的原理，微波信號穿過介質(zhì)的內(nèi)部，分析整體介質(zhì)的信息，物料形狀、表面水蒸氣都不影響水分測量^［3］。結(jié)合設(shè)定要求水分值，通過公式計算所需加水量實現(xiàn)自動加水調(diào)節(jié)，同時安裝暗罩和皮帶照明，最大限度降低環(huán)境光線對水分測量準確性的影響。通過近一年多的運行摸索，入燒水分穩(wěn)定率大幅度提高，由 80%提高至90%左右，開機機頭廢料由過去人工加水的200 t 左右縮減至30 t 以內(nèi)。穩(wěn)定入燒水分，可改善料層透氣性，有利于燒結(jié)過程熱傳遞的順利進行，提高燒結(jié)礦產(chǎn)、質(zhì)量，降低固體燃耗。

6． 2 800 mm 料層燒結(jié)

為進一步增強燒結(jié)料層自動蓄熱作用，降低燃料消耗，宣鋼將 3 臺燒結(jié)機在原設(shè)計基礎(chǔ)上，將臺車上擋板由260 mm 提高至310 mm，臺車整體擋板高度整體高度由750 mm 提至800 mm，同時為了抑制欄板提高后邊緣效應(yīng)的發(fā)展，臺車兩側(cè)布料適當(dāng)提高 4 ～ 5 mm，略微延長泥輥長度，對臺車兩邊壓料輥及九輥下部擋料板進行改造，有效提高臺車兩側(cè)燒結(jié)礦成礦率。

增強燒結(jié)過程自動蓄熱作用，有利于強化氧化性氣氛，降低燒結(jié)礦中 FeO 含量，從而減少燒結(jié)礦中難還原的鐵橄欖石( 2FeO·SiO₂ ) 、鈣鐵橄欖石( CaO·FeO·2SiO₂ ) 含量，相應(yīng)提高鐵酸鈣( CaO·Fe₂O₃ ) 含量，改善燒結(jié)礦還原性能。

6． 3 減少混料機粘料技術(shù)

燒結(jié)一、二次混料機滾筒粘料一直是困擾燒結(jié)生產(chǎn)的頑疾，以往只能依靠檢修時人工拋料處理，勞動強度大。通過積極摸索，在滾筒外部進口約 1/3 處安裝自主設(shè)計的由直筒體、變徑彎頭、錐形筒體、振打球等部件構(gòu)成的振打裝置?；炝蠙C在轉(zhuǎn)動過程中，振打裝置中的振打球隨滾筒轉(zhuǎn)動并升高的一定的高度后，振打球在裝置筒體內(nèi)做自由落體運動，產(chǎn)生向下的動能，對滾筒進行多方位的振打，有效解決混料機滾筒內(nèi)壁粘料的問題，同時提高混料機制粒效果，改善燒結(jié)料層的透氣性，提高燒結(jié)礦產(chǎn)量，消除安全隱患，降低工人的勞動強度。

7 攻關(guān)成績

隨著宣鋼鐵前工藝管理水平的顯著提高，各項工藝制度更加合理、完善，設(shè)施設(shè)備功能性缺失問題解決，燒結(jié)礦質(zhì)量改善，各項技經(jīng)指標明顯提升，如表 3 所示。

“采、研、用”一體化高效運作，穩(wěn)定入燒結(jié)構(gòu)，減少變料次數(shù); 設(shè)備功能完善，料層厚度穩(wěn)定控制在 780 mm 以上，自動加水投用后入燒水分穩(wěn)定率由 80% 提高至 90% 左右，關(guān)鍵工藝參數(shù)控制穩(wěn)定率 95% 以上。2017 年 1 ～ 6 月份與2015 年相比: 燒結(jié)礦品位提高 1． 2% ～ 1． 5% 左右，SiO₂ 降 低 0. 37%～ 0． 50%; MgO 降 低0. 28%; 品穩(wěn)、堿穩(wěn)分別提高 9% ～ 11%; 固體燃耗降低 4． 5 kg/t 左右，完成 54 kg/t，躍升至集團第一; 轉(zhuǎn)鼓強度保持在 78． 5% 左右，在集團內(nèi)排名第二。

燒結(jié)質(zhì)量提升，為高爐穩(wěn)定順行提供優(yōu)質(zhì)原料基礎(chǔ)，高爐有效容積利用系數(shù)明顯提高，入爐焦比由362 kg/t 降低至347 kg/t，煤比由124 kg/t 提高至 148 kg/t，正常情況下燃料比水平維持在 525 kg/t 左右。

參考文獻

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