燒結(jié)操作如何點(diǎn)好火？
許滿興
燒結(jié)生產(chǎn)過程從布料、點(diǎn)火、燒結(jié)到冷卻僅幾十分鐘的時(shí)間，它是一個(gè)快速、高效、物理和化學(xué)反應(yīng)的復(fù)雜過程。自點(diǎn)火后，先后形成燒結(jié)層、燃燒層、預(yù)熱層、干燥層和過濕層5個(gè)過程帶。在這個(gè)過程中，既有燃料的燃燒、碳酸鹽的分解、鐵氧化物的氧化與還原反應(yīng)，又有硅、鋁復(fù)合鐵酸鹽〔5CaO·2SiO29(Al·Fe)2O3〕和橄欖石（2FeO·SiO2、CaO·FeO·SiO2）等新相的生成和結(jié)晶長大；從低溫到高溫既有固相反應(yīng)，又有液相反應(yīng)，導(dǎo)致燒結(jié)過程工藝參數(shù)多變量，影響燒結(jié)產(chǎn)、質(zhì)量的因素呈現(xiàn)多因子全方位的特征，諸如料層厚度、配碳、配水、點(diǎn)火負(fù)壓、溫度和時(shí)間、燒結(jié)抽風(fēng)負(fù)壓、制粒和混合料的透氣性以及臺車行走速度等多個(gè)工藝參數(shù)單一和交叉影響著燒結(jié)生產(chǎn)。正因?yàn)檫@樣，燒結(jié)工作者難以認(rèn)識復(fù)雜的燒結(jié)工藝過程，難以正確掌握穩(wěn)定的燒結(jié)生產(chǎn)，也難以獲得高質(zhì)量的燒結(jié)礦。
總之，燒結(jié)生產(chǎn)過程是一個(gè)時(shí)間短、速度快、影響因素多、變化快的復(fù)雜過程。燒結(jié)生產(chǎn)不是簡單的散料造塊，而是技術(shù)密集、操作復(fù)雜的物理化學(xué)多變化過程，需要認(rèn)真?zhèn)淞?，?yōu)化配礦，善于操作，深入分析，把燒結(jié)工藝?yán)碚撆c實(shí)際操作緊密結(jié)合，才能搞好這項(xiàng)復(fù)雜的生產(chǎn)過程。
燒結(jié)主要工藝參數(shù)及其相互關(guān)系
料層厚度、配碳、配水、燒結(jié)負(fù)壓（包括點(diǎn)火負(fù)壓）和臺車行走速度（機(jī)速）是燒結(jié)生產(chǎn)的主要工藝參數(shù)。這些工藝參數(shù)的相互關(guān)系中，料層厚度是基礎(chǔ)，水、碳是保證，混合料的透氣性（包括混合料的粒度組成、布料和混合料的透氣性）是關(guān)鍵。
之所以說料層厚度是基礎(chǔ)，是因?yàn)闊Y(jié)的產(chǎn)、質(zhì)量都直接與料層厚度相關(guān)，固體燃耗、點(diǎn)火、抽風(fēng)負(fù)壓、配水、成品礦強(qiáng)度和FeO含量高低都取決于料層厚度。
之所以說配碳、配水是保證，是因?yàn)榕涮嫉母叩椭苯佑绊憻Y(jié)料層溫度的高低、垂直燒結(jié)速度的快慢、燒結(jié)料層透氣阻力的大小和成品礦FeO的高低，從而直接影響燒結(jié)的產(chǎn)量和質(zhì)量。水對混合料制粒和料層的透氣性起著決定性的作用。一混加水是為了潤濕混合料，為二混制粒做準(zhǔn)備，一混若加水過大，會(huì)影響混合料混勻，黏結(jié)皮帶和圓筒混合機(jī)內(nèi)襯，還會(huì)影響燒結(jié)混合料的點(diǎn)火效果，降低燒結(jié)層的溫度，影響成品率。二混補(bǔ)水是為了制粒和保證混合料的粒度，經(jīng)二混后的混合料水分，過大或過小都會(huì)影響混合料的透氣性和燒結(jié)產(chǎn)質(zhì)量。
之所以說混合料的透氣性是關(guān)鍵，是因?yàn)榛旌狭系耐笟庑允怯苫旌狭蠈拥淖枇统轱L(fēng)負(fù)壓兩部分決定，一是關(guān)系原始混合料的透氣性，二是關(guān)系點(diǎn)火后燒結(jié)料層的透氣性。原始混合料的透氣性是由料層厚度、混合料的粒度、粒度組成、混合料的水分和布料決定的；燒結(jié)料層的透氣性是由點(diǎn)火負(fù)壓，燒結(jié)抽風(fēng)負(fù)壓、燒結(jié)機(jī)漏風(fēng)率和配碳所決定。在這么多復(fù)雜多變的因素中，點(diǎn)火負(fù)壓是形成整個(gè)燒結(jié)料層透氣性的一項(xiàng)關(guān)鍵操作，如果采用高點(diǎn)火負(fù)壓（與燒結(jié)抽風(fēng)負(fù)壓同值）將夯實(shí)原始混合料，破壞整個(gè)料層的透氣性，使混合料的透氣性變差，影響垂直燒結(jié)速度和燒結(jié)產(chǎn)、質(zhì)量。
萊鋼、寶鋼、太鋼燒結(jié)生產(chǎn)各項(xiàng)燒結(jié)指標(biāo)隨料層厚度的變化列于表1。由表1可見，燒結(jié)生產(chǎn)的料層隨著厚度的增加，各項(xiàng)指標(biāo)均得到改善。2011年4月，馬鋼三燒在360m2燒結(jié)機(jī)上已實(shí)現(xiàn)了900mm的超厚料層生產(chǎn)，各項(xiàng)生產(chǎn)指標(biāo)均取得了良好的效果。因此，鋼鐵企業(yè)應(yīng)創(chuàng)造條件實(shí)現(xiàn)厚料層燒結(jié)，通過提高燒結(jié)料層，促進(jìn)燒結(jié)產(chǎn)、質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)步。
點(diǎn)火操作對燒結(jié)產(chǎn)量、質(zhì)量影響大
燒結(jié)生產(chǎn)點(diǎn)火的目的是將已經(jīng)布到臺車上的燒結(jié)混合料加熱到半熔狀態(tài)，把臺車表面混合料中的固體燃料點(diǎn)著，使其在抽風(fēng)的作用下能自上而下地進(jìn)行燒結(jié)。點(diǎn)火操作包括掌握合理的點(diǎn)火溫度、適宜的點(diǎn)火負(fù)壓和恰當(dāng)?shù)狞c(diǎn)火時(shí)間。
在常規(guī)情況下，點(diǎn)火溫度應(yīng)控制在1050℃~1150℃，低于1050℃不易使表層混合料燒到半熔狀態(tài)，從而影響成品率；高于1200℃易把表層混合料燒化結(jié)殼，增大表層的透氣阻力，影響燒結(jié)往下引和燒結(jié)的速度。
正常點(diǎn)火時(shí)間為1分鐘，點(diǎn)火時(shí)間不宜短于45秒，否則會(huì)影響燒結(jié)帶往下引。點(diǎn)火時(shí)間不宜長于90秒，否則不僅會(huì)造成點(diǎn)火熱耗過高，還會(huì)造成表層燒結(jié)礦的FeO過高，降低臺車上層燒結(jié)礦的質(zhì)量。
點(diǎn)火負(fù)壓一般為抽風(fēng)負(fù)壓的50%~60%，即6.0kPa~8.0kPa，高負(fù)壓點(diǎn)火（與燒結(jié)抽風(fēng)負(fù)壓同值），會(huì)夯實(shí)整個(gè)燒結(jié)混合料層，嚴(yán)重降低混合料的透氣性，降低垂直燒結(jié)速度，增加燒結(jié)機(jī)漏風(fēng)率，推遲燒結(jié)終點(diǎn)，產(chǎn)生嚴(yán)重的燒結(jié)不均勻現(xiàn)象；點(diǎn)火負(fù)壓過低，會(huì)造成點(diǎn)著的混合料表層熱量不易往下引，影響整個(gè)臺車的燒結(jié)正常進(jìn)行。
以鑌鑫特鋼為例，其燒結(jié)礦點(diǎn)火負(fù)壓對燒結(jié)料層阻力（風(fēng)箱負(fù)壓）和料層溫度（風(fēng)箱溫度）的變化情況列于表2。
由表2可見，上午9∶00，點(diǎn)火負(fù)壓與燒結(jié)負(fù)壓同值，即高負(fù)壓點(diǎn)火，夯實(shí)了燒結(jié)混合料，破壞了原始混合料的透氣性，使料層的阻力增加，負(fù)壓升高，造成燒結(jié)機(jī)從機(jī)頭到機(jī)尾壓差值高，點(diǎn)火段燃燒產(chǎn)物向外噴射，熱量損失增加，臺車溫度升高，縮短臺車的壽命。由于料層的透氣性差，垂直燒結(jié)速度慢，延誤燒結(jié)終點(diǎn)，最后一個(gè)風(fēng)箱溫度還高達(dá)402℃，燒結(jié)過程逼風(fēng)嚴(yán)重，加大燒結(jié)機(jī)的漏風(fēng)率，即使是剛投入使用的新臺車，沿著臺車方向都聽得到震耳的“呲呲”漏風(fēng)聲。由于料層的透氣性差，混合料的蓄熱作用自上而下凸顯，出現(xiàn)嚴(yán)重不均勻燒結(jié)，臺車上部散料多，下部結(jié)塊、過燒，嚴(yán)重影響成品礦質(zhì)量。
下午17∶00，降低了點(diǎn)火負(fù)壓，由上午的大于17kPa降低到10.3kPa，一定程度上改善了混合料的透氣性，11號風(fēng)箱的溫度即有較大差別，低負(fù)壓點(diǎn)火操作，垂直燒結(jié)速度快、料層的溫度上升提前，燒結(jié)終點(diǎn)提前。19號風(fēng)箱的溫度已降低到172℃。
由表2的數(shù)據(jù)差別可以看出，同樣是燒結(jié)，由于點(diǎn)火負(fù)壓不同，燒結(jié)過程的差異很大，可充分說明，點(diǎn)火負(fù)壓的正確掌控是影響燒結(jié)過程和產(chǎn)、質(zhì)量的關(guān)鍵操作。對700mm或更厚料層的點(diǎn)火操作，負(fù)壓降低到6.0kPa~8.0kPa效果會(huì)更佳。
筆者對多家鋼鐵企業(yè)的燒結(jié)生產(chǎn)狀況進(jìn)行了調(diào)研，發(fā)現(xiàn)不少燒結(jié)機(jī)操作工忽視點(diǎn)火負(fù)壓對燒結(jié)料層溫度和負(fù)壓的影響，往往點(diǎn)火負(fù)壓等同燒結(jié)抽風(fēng)負(fù)壓；有些燒結(jié)工作者對點(diǎn)火負(fù)壓嚴(yán)重影響燒結(jié)生產(chǎn)缺乏認(rèn)識，不認(rèn)為高點(diǎn)火負(fù)壓會(huì)給燒結(jié)的產(chǎn)、質(zhì)量和能耗造成嚴(yán)重?fù)p失；在日常操作中，操作工不經(jīng)常去調(diào)節(jié)點(diǎn)火負(fù)壓的1號、2號、3號風(fēng)箱的閘門，久不使用以致閘門銹蝕再也無法調(diào)節(jié)。
筆者在調(diào)研中還發(fā)現(xiàn)，在燒結(jié)操作中由于點(diǎn)火負(fù)壓過低（≤5kPa），點(diǎn)火后燒結(jié)層熱量不往下引，燒結(jié)機(jī)臺車表層點(diǎn)火爐走出4米~5米還是呈現(xiàn)赤紅色，結(jié)果到機(jī)尾燒結(jié)終點(diǎn)還未到，紅火層高達(dá)400mm~500mm，造成成品率低，成品礦強(qiáng)度差。以上情況和分析說明，點(diǎn)火負(fù)壓不能過高，也不能太低，應(yīng)掌控一個(gè)合理值———既要保持原始料層的透氣性，又要將固體燃料點(diǎn)著往下引，達(dá)到加快垂直燒結(jié)速度和均勻燒結(jié)的目的。
綜上所述，在燒結(jié)生產(chǎn)中，點(diǎn)火操作是燒結(jié)的最后一道工序，也是最關(guān)鍵的一道工序，總結(jié)燒結(jié)生產(chǎn)不同的點(diǎn)火狀況，可將點(diǎn)火操作歸納為以下4種狀態(tài)。
低負(fù)壓點(diǎn)火：1號~3號風(fēng)箱負(fù)壓為燒結(jié)抽風(fēng)負(fù)壓的50%~60%，像寶鋼梅山鋼鐵450m2燒結(jié)機(jī)那樣，形成正常的均勻燒結(jié)，提前到達(dá)燒結(jié)終點(diǎn)，機(jī)尾最后1號風(fēng)箱的溫度低于200℃，有利于降低燒結(jié)電耗、提高燒結(jié)產(chǎn)、質(zhì)量。
高負(fù)壓點(diǎn)火：1號~3號風(fēng)箱負(fù)壓與燒結(jié)抽風(fēng)負(fù)壓同值，夯實(shí)了燒結(jié)混合料層，造成透氣阻力增大，整個(gè)燒結(jié)過程呈現(xiàn)高負(fù)壓、不均勻燒結(jié)狀態(tài)，不僅增加電耗，還嚴(yán)重影響燒結(jié)產(chǎn)、質(zhì)量。
中負(fù)壓點(diǎn)火：1號~3號風(fēng)箱負(fù)壓為燒結(jié)機(jī)抽風(fēng)負(fù)壓的80%左右，部分夯實(shí)了混合料層，造成機(jī)尾達(dá)不到燒結(jié)終點(diǎn)，也一定程度影響了燒結(jié)產(chǎn)、質(zhì)量，增加了電耗。
過低負(fù)壓點(diǎn)火：1號~3號風(fēng)箱負(fù)壓低于燒結(jié)抽風(fēng)負(fù)壓的40%，影響固體燃耗和點(diǎn)火后熱量往下引，燒結(jié)速度慢，造成機(jī)尾不能達(dá)到燒結(jié)終點(diǎn)，嚴(yán)重影響成品率和成品礦的強(qiáng)度。
分析燒結(jié)不同點(diǎn)火狀態(tài)，還可判斷混合料制粒及其透氣性的優(yōu)劣程度。在同樣料層厚度條件下，抽風(fēng)負(fù)壓高的說明制粒和透氣性不良，抽風(fēng)負(fù)壓低的，說明制粒和透氣性良好。
燒結(jié)操作如何點(diǎn)好火
由以上分析和討論可得出如下結(jié)論性意見：
點(diǎn)好火應(yīng)掌控好點(diǎn)火溫度，點(diǎn)火時(shí)間和點(diǎn)火負(fù)壓操作，正常點(diǎn)火溫度為1050℃~1150℃，點(diǎn)火時(shí)間為60秒，點(diǎn)火負(fù)壓為燒結(jié)抽風(fēng)負(fù)壓的50%~60%，點(diǎn)好火是確保燒結(jié)產(chǎn)、質(zhì)量的一項(xiàng)關(guān)鍵操作。
點(diǎn)火溫度過低，不利于點(diǎn)好火，不易將表層的固體燃料點(diǎn)著往下引，點(diǎn)火后表層呈半熔狀態(tài)。
點(diǎn)火時(shí)間過短（不足45秒），會(huì)造成表層固體燃料沒有完全點(diǎn)著，表層燃燒帶下引困難，影響由上往下燒結(jié)的正常進(jìn)行。
燒結(jié)點(diǎn)火負(fù)壓可分為低負(fù)壓、過低負(fù)壓、中負(fù)壓和高負(fù)壓4種狀態(tài)，低負(fù)壓點(diǎn)火效果最佳，其余3種狀態(tài)對燒結(jié)產(chǎn)、質(zhì)量和電耗均會(huì)產(chǎn)生不同程度的影響，高負(fù)壓點(diǎn)火效果最差。
點(diǎn)好火的標(biāo)志是使燒結(jié)點(diǎn)火達(dá)到最佳狀態(tài)，具體表現(xiàn)為：整個(gè)臺車點(diǎn)火面積溫度分布均勻，點(diǎn)火高溫燃燒產(chǎn)物順利進(jìn)入料層，沒有反射現(xiàn)象，臺車料面離開點(diǎn)火器后，赤紅的表面很快消退，表層料面既不欠熔也不過熔結(jié)殼，呈青色或青黑色。
燒結(jié)生產(chǎn)可通過燒結(jié)抽風(fēng)負(fù)壓數(shù)值的高低判斷混合料制粒和料層透氣性的優(yōu)劣程度，以管控制粒和布料工序操作的改進(jìn)。