李鵬飛

（漣源鋼鐵集團有限公司，湖南 婁底 417000）

摘 要：傳統(tǒng)燒結料層厚度因料層透氣性被限制在 750~800 mm，從而影響了燒結礦的生產(chǎn)效率。在不影響燒結礦質量的前提下，改善料層透氣性，有效提高燒結料層厚度已成為進一步提高燒結礦生產(chǎn)效率的重要途徑。漣鋼 130 ㎡，180 ㎡燒結機，通過加強制粒性能，優(yōu)化原料結構，改進生石灰下料設備，優(yōu)化圓筒混合機揚料角鋼方式等措施，強化制粒，改善了燒結料層的透氣性。相比于料層厚度 700~750 mm 燒結，料層厚度 950~1000 mm 超高料層條件下，燒結礦的轉鼓強度逐步提高至 78.58%，利用系數(shù)達到 1.54 t/(㎡*h)，固體燃耗穩(wěn)定在 48.23 kg/t，返礦配比降低至 20.24%，為小型燒結機的超高料層燒結（1000 mm）工藝優(yōu)化升級提供了參考。

關鍵字：超高料層燒結；熔劑結構，料層透氣性；生產(chǎn)效率

0 引言

燒結是當今國內鋼鐵企業(yè)最為常用的鐵礦造塊方法之一^[1-2]。漣鋼 130㎡，180 ㎡燒結機為 2800m³高爐供應著優(yōu)質燒結礦，該高爐在與重點大中型鋼鐵企業(yè)主要技術經(jīng)濟指標對標中，利用系數(shù)在同類型高爐中排行業(yè)第一名，2024 年 1~8 月累計利用系數(shù) 3.29t/(m³*d)，高爐全年燒結礦配比 75%。燒結礦產(chǎn)質量的穩(wěn)定對高爐的長周期穩(wěn)順至關重要，而厚料層燒結是進一步提高燒結礦產(chǎn)質量的重要途徑，燒結過程料層厚度是基礎，透氣性是關鍵^[5-8]。

但國內外的研究及生產(chǎn)實踐表明，當料層高度超過 750~800 mm 的臨界值時，燒結生產(chǎn)效率和燒結礦質量均有明顯下降趨勢，臨界值的高低因原料結構不同、工藝及技術參數(shù)不同略有差異。近年來國內外燒結料層高度增加的勢頭趨于緩慢，為實現(xiàn)進一步節(jié)能減排，必須研究查明超高料層燒結時產(chǎn)、質量下降的原因，有針對性的開發(fā)超高料層（950~1 000 mm）燒結新技術。

本文從優(yōu)化含鐵原料和熔劑結構，改進生石灰下料設備，優(yōu)化圓筒混合機揚料方式，強化制粒，優(yōu)化蒸汽預熱混合料等方面改進，改善了燒結料層的透氣性，實現(xiàn)了超高料層燒結。

1 優(yōu)化含鐵原料和熔劑結構

1.1 優(yōu)化含鐵原料結構

漣鋼燒結配礦結構的粉礦基本穩(wěn)定，以澳褐鐵礦系列配加巴西赤鐵礦系列為基本框架，通過精粉^[3-6]平衡燒結礦雜質元素，提高燒結礦質量指標。但是因鐵精粉資源的局限^[9,12]，精粉結構變化較大，其結構的優(yōu)化也直接影響混合料的制粒性能。通過加強精粉制粒性能的研究，逐步優(yōu)化了精粉原料結構。

粒度分析結果見表 1，國內精粉 A 的粒度較粗，其-500 目占 17.92%；進口精粉 A 和 B的粒度較細，其-500 目含量分別為 52.59%和 70.89%；而進口精粉 C 中-500 目含量占 28.40%。平均粒徑排序為：國內精粉 A＞進口精粉 C＞進口精粉 A＞進口精粉 B。

四種鐵精粉的成球性能分析見表 2，通過對比可知，進口精粉 B 的最大分子水和最大毛細水最高，其次是進口精粉 A，進口精粉 C 和國內精粉 A 分別位列第三和第四。然而，國內精粉 A 的遷移速率最大，為 16.96 mm/min，其次是進口精粉 C 的遷移速率為 4.11 mm/min，進口精粉 A 和進口精粉 B 的遷移速率分別為 3.92 mm/min 和 2.96 mm/min。靜態(tài)成球性指數(shù)K 計算公式如下：

式中：W_分 —最大分子水，%；W_毛 —最大毛細水，%。

K 值分析結果表明進口精粉 B 的成球性為優(yōu)，進口精粉 A 及進口精粉 C 的成球性均為良，國內精粉 A 的成球性為中。

進口精粉 B 具有優(yōu)異的成球性，可強化制粒效果，改善原始料層透氣性。根據(jù)成球性能，優(yōu)化精粉結構見表 3。

從表 3 中可以看出，隨著進口精粉 B 增加，優(yōu)化后的鐵精粉成球性逐漸改善，在實際生產(chǎn)中，隨著進口精粉 B 的增加，總管負壓逐漸降低，風門開度可逐漸減小。

1.2 優(yōu)化熔劑結構

范曉慧等^[10-11]研究表明：隨著生石灰用量的提高，制粒后混合料的平均粒徑增大，當生石灰用量達到 3%時，平均粒徑由 4 mm 增加至 5.2 mm，繼續(xù)增加生石灰含量至 6%，平均粒徑可達 6 mm；制粒后混合料中-1mm 含量減少，不添加生石灰時-1mm 含量為 12.53%，提高生石灰配比至 6%時-1mm 含量降低至 5%以下，當生石灰配比由 6%提高至 8%，-1mm比例稍有升高。當生石灰從 0%提高到 3%，料層壓力降從 887 Pa 降低至 605 Pa，繼續(xù)提高生石灰含量到 6%，壓力降可降低至 497 Pa [11]。漣鋼 130 ㎡，180 ㎡燒結機熔劑結構優(yōu)化見表 4。近年來，漣鋼逐步降低了石灰石粉和白云石粉的用量，增加了生石灰單耗。

生石灰消化后其粘結性能取決于消石灰的粒度和活性度。范曉慧等人^[13]認為：為保證混合料有良好的制粒性能，要求生石灰活性度＞250 ml。據(jù)馮二蓮等^[14]研究表明：為了有利于熔劑的充分分解和完全礦化，控制熔劑-3 mm 比例在 85%以上。若熔劑粒度過粗，在燒結過程中分布不均勻，分解和礦化反應速度慢，生成物成分不均勻，甚至燒結礦中殘留未反應的 CaO 和 MgO，尤其游離 CaO 受潮遇水后體積膨脹和產(chǎn)生粉化，影響燒結礦轉鼓強度和低溫還原粉化指標變差^[14]。

近年來漣鋼生石灰質量情況見表 5。

生石灰質量整體穩(wěn)定在較高水平，為燒結厚料層燒結創(chuàng)造了良好的條件。

2 優(yōu)化工藝設備，強化制粒

2.1 穩(wěn)定生石灰下料

隨著生石灰單耗的逐步增加，生石灰下料的穩(wěn)定性至關重要。通過對生石灰設備進行優(yōu)化，見圖 1，增加緩沖積料倉和透氣布袋，防止泄料的同時保證不懸料。同時定周期檢查倉頂干燥機、倉頂布袋、風機、呼吸閥等設備運行情況，定期清理維護，杜絕出現(xiàn)堵塞的情況。

生石灰下料穩(wěn)定性標準偏差由原來 1.5 t/h 逐步降低至 0.5 t/h 以內。

圖 1 生石灰倉設備優(yōu)化示意圖

2.2 優(yōu)化圓筒混合機揚料角鋼

如圖 2 所示，圓筒轉動時，揚料角鋼提高了筒內壁的摩擦力，球體在造球筒內沿角鋼擴散、旋轉，轉動次數(shù)增加，因此提高制粒效果。據(jù)生產(chǎn)應用實踐，出二次圓筒+3 mm 粒級顆粒比例較之前可提高 3%~5%，二次圓筒粘料可控。

二次圓筒加霧化水后，進一步強化制粒。通過以上措施，對應出二次圓筒混合料+3 mm比例由原來的 65%逐步提高至 70%以上。

2.3 優(yōu)化蒸汽預熱并提高料溫

通過優(yōu)化混合料倉蒸汽噴頭布局，提高混合料倉蒸汽預熱的均勻性，加強蒸汽排水，提高料溫至 70 ℃以上，進一步減少過濕層的厚度，改善料層透氣性，也為降低燒結固體燃耗和穩(wěn)定燒結礦質量創(chuàng)造了條件。

3 燒結礦產(chǎn)質量對比分析

通過優(yōu)化含鐵原料結構、熔劑結構、優(yōu)化設備，強化制粒，改善燒結混合料冷態(tài)透氣性， 同時提高料溫，減少過濕層，通過采取以上措施，燒結技術經(jīng)濟指標改進見表 6。

2020 年控制料層厚度為 700~750 mm 時，燒結礦的轉鼓強度為 78.22%，利用系數(shù)為 1.37 t/(㎡*h)，返礦配比為 23.58%。2021 年至 2023 年，逐步提高料層厚度至 900 mm，燒結礦的轉鼓強度有所下降，利用系數(shù)無明顯變化，表明在提高料層厚度的過程中，如料層透氣性的保證措施沒到位，產(chǎn)質量不一定會提升。2024 年在優(yōu)化料層透氣性的前提下，進一步提高料層厚度至 900-1000mm，同時 130 ㎡和 180 ㎡燒結機總管負壓均降低，轉鼓強度逐步提高至 78.58%，利用系數(shù)達到 1.54t/(㎡*h)，在 2024 年燃料質量有所下降的前提下，固體燃耗穩(wěn)定在 48.23kg/t，在不影響燒結礦產(chǎn)、質量的前提下，實現(xiàn)了超高料層燒結。

4 結語

1）超高料層燒結存在的主要問題是燒結礦產(chǎn)量下降，主要原因是料層總阻力增大、料層荷重增大引起的料層結構的變化、邊緣漏風增大。超高料層燒結工藝下燒結產(chǎn)率的提高應以改善料層透氣性為重點攻關方向。

2）130 ㎡，180 ㎡燒結機通過優(yōu)化原料、熔劑結構，優(yōu)化生石灰下料設備，圓筒混合機揚料方式，強化制粒，優(yōu)化蒸汽預熱混合料等方面改進，改善了燒結料層透氣性，逐步優(yōu)化提高料層厚度至 900-1000mm，工藝優(yōu)化升級后，燒結礦質量指標逐步提高，轉鼓強度逐步提高至 78.58%，返礦配比降低至 20.24%，利用系數(shù)穩(wěn)定在 1.54 t/(㎡*h)。

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