方 源，汪 晶，李健瑞，武萬(wàn)明
(甘肅酒鋼集團(tuán)宏興鋼鐵股份有限公司 煉鐵廠，甘肅 嘉峪關(guān) 735100)
摘 要: 通過(guò)對(duì)酒鋼 3#燒結(jié)機(jī)現(xiàn)有參數(shù)進(jìn)行分析、工藝設(shè)備優(yōu)勢(shì)發(fā)掘，新式松料器、降低燒結(jié)機(jī)臺(tái)車邊緣效應(yīng)裝置的應(yīng)用及一次混合機(jī)加水位置、制粒方式的調(diào)整，將燒結(jié)過(guò)程向均質(zhì)燒結(jié)靠近，實(shí)現(xiàn)了燒結(jié)成品率的提高、燒結(jié)礦冶金性能的改善。
關(guān)鍵詞: 混合機(jī)加水方式; 松料器; 邊緣效應(yīng); 燒結(jié)性能; 燒結(jié)礦冶金性能
1 引言
燒結(jié)礦成品率是燒結(jié)工序經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的基礎(chǔ)，不考慮燒結(jié)礦成品率，燒結(jié)的燃耗、臺(tái)時(shí)、工序能耗等衡量指標(biāo)都無(wú)從談起; 燒結(jié)礦冶金性能的改善是服務(wù)高爐，降低高爐冶煉成本的前提。因此，研究和分析燒結(jié)控制參數(shù)，并將提高燒結(jié)礦成品率和改善燒結(jié)礦冶金性能的參數(shù)有機(jī)結(jié)合，才是燒結(jié)工序效益最大化的根本途徑。
2 3#燒結(jié)機(jī)工藝背景
3#燒結(jié)機(jī)原工藝設(shè)計(jì)是生產(chǎn)酸性小球燒結(jié)礦，在一次混合機(jī)后配有強(qiáng)化混合料制粒的造球盤和燃料二次添加的圓筒滾煤機(jī)等工藝設(shè)備。2003 年以后，因高爐爐料結(jié)構(gòu)變化需要，開始轉(zhuǎn)燒高堿度燒結(jié)礦，在此過(guò)程中不但強(qiáng)化混合料制粒后的產(chǎn)能優(yōu)勢(shì)未發(fā)揮出來(lái)，燒結(jié)礦成品率反而較普通燒結(jié)機(jī)低，造成經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)低下。
3 存在問(wèn)題
正常生產(chǎn)過(guò)程中，從燒結(jié)機(jī)機(jī)尾吊出臺(tái)車，如圖1 所示，通過(guò)對(duì)臺(tái)車上燒結(jié)礦斷面進(jìn)行觀察、溯源分析，存在如下問(wèn)題。
⑴燒結(jié)機(jī)斷面表層燒結(jié)礦由 3 ～ 5 mm 混合料顆粒組成，液相不足的燒結(jié)礦厚度約 150 mm，占到整個(gè)燒結(jié)礦斷面料層的 1 /4。
⑵燒結(jié)料層水平松料器松料桿所留斷面孔洞下方，存在多道豎直單體球帶，此帶燒結(jié)礦同樣表現(xiàn)為液相不足。
⑶燒結(jié)機(jī)臺(tái)車下部存在少量直徑＞20 mm 大球未能礦化，且有受壓變形現(xiàn)象。
⑷燒結(jié)機(jī)臺(tái)車兩側(cè)受邊緣效應(yīng)的影響，混合料成礦差，嚴(yán)重時(shí)存在臺(tái)車兩側(cè)混合料點(diǎn)不著火的情況。
綜上分析，3#燒結(jié)機(jī)不但沒(méi)有將系統(tǒng)特有工藝設(shè)備優(yōu)勢(shì)發(fā)揮出來(lái)，還因參數(shù)選擇問(wèn)題對(duì)燒結(jié)礦成品質(zhì)量造成了負(fù)面影響。
4 問(wèn)題分析及應(yīng)對(duì)措施
4．1 燒結(jié)礦表層強(qiáng)度差分析
斷面表層燒結(jié)礦強(qiáng)度差。分析為造球盤制粒在高堿度燒結(jié)礦生產(chǎn)中能力過(guò)剩，混合料中 0 ～ 3 mm含量較低，布料過(guò)程中有限的固體燃料在燒結(jié)機(jī)垂直斷面上被拉得過(guò)于分散［1］。
4．2 提高表層強(qiáng)度措施
⑴適當(dāng)降低一次混合機(jī)水分，在制粒過(guò)程中部分混合料經(jīng)造球盤制粒、部分混合料采取不經(jīng)造球直溜的方式，共同進(jìn)入滾煤機(jī)，借助滾煤機(jī)余熱蒸汽冷凝水進(jìn)行二次制粒，確保燒結(jié)混合料合理粒級(jí)差，同時(shí)降低混合料水分。
⑵增配部分對(duì)其它燒結(jié)機(jī)混合料制粒有負(fù)面作用的高爐酸性返礦，弱化混合料制粒，降低混合料濕容量; 適當(dāng)降低固體燃料粒度，匹配混合料粒度的變化，同時(shí)避免燃料粒度偏大造成熱量在料層中無(wú)序富集。
⑶摸索燒結(jié)機(jī)七輥布料器轉(zhuǎn)速、角度，實(shí)現(xiàn)燃料分布的合理性，即燒結(jié)機(jī)表層燃料適當(dāng)富集，提高表層燒結(jié)礦強(qiáng)度，同時(shí)給料層自動(dòng)蓄熱提供熱源; 中下部燃料分布要充分考慮料層的自動(dòng)蓄熱作用，達(dá)到料層上部、中部、下部所產(chǎn)生的熱量基本一致，改善燒結(jié)礦質(zhì)量［2］。
4．3 松料器下方物料液相不足分析
燒結(jié)機(jī)水平松料器松料桿采用 Φ25 mm 普通鋼管，混合料布料過(guò)程中，松料管上粘料后直徑變大，混合料流被松料桿分開后，會(huì)在松料桿正下方進(jìn)行粒度重新分布，料流中大顆粒滾動(dòng)快、在松料桿下部形成單體球帶，而固體燃料在小粒級(jí)混合料中比例較高，再加上大顆粒單體球在燒結(jié)過(guò)程中不易熔化，借助高溫表面軟化后形成強(qiáng)度差的點(diǎn)狀粘結(jié)。
4．4 改善松料器下方物料液相措施
將 Φ25 mm 松料桿改為 Φ16 mm 不銹鋼松料桿，在松料器框架上加裝振動(dòng)器，定期清理松料桿粘料; 考慮改造后料層透氣性變化，適當(dāng)增加松料器松料桿的密度，減少松料桿對(duì)混合料分布的擾動(dòng)［3］。
4．5 混合料中大球產(chǎn)生分析
使用的原料以細(xì)磨精礦為主，占比高達(dá) 60% ～ 70%; 在使用傳統(tǒng)圓筒混合機(jī)混勻時(shí)效果差，混合料各組分不均勻，在制粒過(guò)程中形成大顆粒生球。混合料生球受壓變形則是燒結(jié)過(guò)程中“過(guò)濕”現(xiàn)象嚴(yán)重、未采用低負(fù)壓點(diǎn)火及燒結(jié)的原因。
4．6 降低混合料大球措施
⑴改變一次混合機(jī)加水位置，由混合機(jī)進(jìn)料端加水改為出料端加水，增加混合料各組份的均勻性，部分消除“大球”的形成機(jī)理; 混合料各組分充分的混勻能在燒結(jié)過(guò)程中促進(jìn)混合料礦化、改善燒結(jié)性能;
⑵控制點(diǎn)火器下部風(fēng)箱開度，實(shí)行低負(fù)壓點(diǎn)火。
4．7 臺(tái)車邊緣效應(yīng)分析
燒結(jié)機(jī)臺(tái)車邊緣因布料過(guò)程中單體球富集等原因，產(chǎn)生的熱量低; 在抽風(fēng)燒結(jié)過(guò)程中風(fēng)速過(guò)快、熱量損失大，造成燒結(jié)液相不足甚至點(diǎn)火困難［4］。
4．8 改善臺(tái)車邊緣效應(yīng)措施
⑴適當(dāng)降低臺(tái)車兩側(cè)鋪底料厚度，相應(yīng)增加兩側(cè)混合料厚度。
⑵調(diào)整七輥布料器兩側(cè)擋板位置，減少臺(tái)車邊緣混合料布料時(shí)單體球富集。
綜合上述問(wèn)題分析、應(yīng)對(duì)措施及生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，決定采取如下技術(shù)措施對(duì) 3#燒結(jié)機(jī)進(jìn)行提質(zhì)降耗攻關(guān)。
5 具體實(shí)施
⑴配料室增配 5%高爐酸性返礦，采取 50%混合料參加造球盤制粒、50%混合料不經(jīng)過(guò)制粒共同進(jìn)入滾煤機(jī); 燒結(jié)混合料水分、粒度變化見(jiàn)表 1。經(jīng)調(diào)整后，在混合料水分降低 0．35%的同時(shí)，混合料生球粒級(jí)差明顯增大。
適當(dāng)降低固體燃料粒度，固體燃料粒度降低前后對(duì)比見(jiàn)表 2。
由表 2 可以看出: 燃料粒度降低后，＞ 5 mm 部分顯著降低，相應(yīng)的 0 ～ 3 mm 部分相應(yīng)增加，與增大粒級(jí)差后的混合料粒級(jí)變化趨勢(shì)一致。
經(jīng)過(guò)七輥布料器角度適當(dāng)上調(diào)，燒結(jié)機(jī)表層燃料增加，在燒結(jié)機(jī)混合料斷面上分三層、九點(diǎn)取樣，化驗(yàn)固定碳含量見(jiàn)表 3。
表3 對(duì)比分析表明燒結(jié)混合料粒級(jí)差增大后，借助七輥布料器調(diào)整的作用，燒結(jié)料層上部固定碳含量明顯上升，且與中部、下部混合料含碳量差異增大，在滿足上部混合料燒結(jié)所需熱量的同時(shí)，給中下部混合料自動(dòng)蓄熱提供了熱源。
⑵燒結(jié)機(jī)水平松料器松料桿由 Φ25 mm 普通鋼管改為 Φ16 mm 不銹鋼棒，由單排 13 根松料桿增加為 17 根; 在松料器框架上加裝振動(dòng)器。如圖 2、圖 3所示。
改造后的振動(dòng)式不銹鋼松料桿有直徑小、不粘料的優(yōu)點(diǎn)，松料桿數(shù)量的增加確保了料層的透氣性;直徑小的松料桿在布料過(guò)程中對(duì)混合料分布的擾動(dòng)作用降低，燒結(jié)料層混合料粒度分布更加合理。
⑶如圖 4 所示: 將混合機(jī)加水位置由傳統(tǒng)的進(jìn)料端一段加水，改為出料端二段加水，使混合料在水分較小的前提下進(jìn)行混勻，提高混勻效果。特別是在水分大、粘性高的細(xì)磨精礦為主要原料時(shí)顯得尤為必要。
調(diào)整燒結(jié)機(jī)點(diǎn)火器下風(fēng)箱開度，調(diào)節(jié)爐膛內(nèi)負(fù)壓約-100 Pa，與降低混合料水分減少過(guò)濕共同作用，改善料層原始透氣性及燒結(jié)過(guò)程中的透氣性。
⑷如圖 5 所示: 借助改型后的燒結(jié)機(jī)鋪底料刮板，降低臺(tái)車邊緣鋪底料厚度，相應(yīng)增加混合料厚度［4］。
將七輥布料器兩側(cè)擋板外擴(kuò)，減少混合料分布過(guò)程中燒結(jié)機(jī)臺(tái)車邊緣單體球聚集; 盡可能減少邊緣效應(yīng)，改造前后臺(tái)車邊緣情況如圖 6、圖 7 所示。
上述技術(shù)措施經(jīng)實(shí)踐后，燒結(jié)機(jī)料層負(fù)壓顯著降低、燒結(jié)機(jī)料層得以增加，燒結(jié)機(jī)尾部斷面情況有較明顯改觀，如圖 8 所示。
燒結(jié)礦成品率、燒結(jié)礦冶金性能等經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)有顯著提高，見(jiàn)表 4。
6 結(jié)語(yǔ)
⑴通過(guò)研究及實(shí)踐，3#燒結(jié)機(jī)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)均質(zhì)燒結(jié)的優(yōu)勢(shì)，是酒鋼 3 #燒結(jié)機(jī)提質(zhì)增效的有效途徑。與國(guó)內(nèi)同規(guī)模單臺(tái)燒結(jié)機(jī)技經(jīng)指標(biāo)相比，利用系數(shù)( 1．64 t /m2 ·h) 較為先進(jìn)，部分改進(jìn)項(xiàng)目已經(jīng)在本部其它燒結(jié)機(jī)推廣應(yīng)用。
⑵提質(zhì)降耗是燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)永恒的主題，此攻關(guān)項(xiàng)目?jī)?nèi)容的實(shí)施將為酒鋼集團(tuán)后期燒結(jié)機(jī)工程建設(shè)項(xiàng)目的快速達(dá)標(biāo)提供可借鑒的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，可推廣應(yīng)用到燒結(jié)行業(yè)。
⑶一次混合機(jī)加水位置由進(jìn)料端變?yōu)槌隽隙耍忠淮悟?yàn)證了酒鋼在混合料混勻、制粒工藝上存在缺陷，可在今后的燒結(jié)項(xiàng)目建設(shè)中優(yōu)先考慮應(yīng)用強(qiáng)混機(jī)。
⑷松料器技術(shù)改造、降低臺(tái)車邊緣效應(yīng)改造、可控增加混合料粒級(jí)差方法等普遍適用于精礦燒結(jié)工藝，可供使用粒度偏細(xì)、粘性大的鐵精礦原料燒結(jié)兄 弟廠家借鑒。
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