舞鋼180m²燒結機燒結過程降本增效實踐研究

吳浩 吳永濤 鄧衛鵬 張慧超

摘 要：舞陽鋼鐵公司180㎡燒結機通過蒸汽預熱、強化制粒、偏析布料等措施，成功將燒結料層由700mm提高到850mm。料層提高到850mm后，燒結礦轉鼓指數提高了1.3%，返礦率降低了3.1%，保證了高爐使用燒結礦的強度需求，減少了粉末料的入爐量，提升了高爐的透氣性。TFe含量提高了1.04%，FeO含量降低了0.9%，固燃消耗降低了6%，得到高品質燒結礦的同時，節約了成本，增加了效益，并給出了下一階段降本增效的方向。

關鍵詞：燒結礦;厚料層燒結;固燃消耗

中圖分類號：TF046.4文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2018）29-0046-03

Abstract： By means of steam preheating， intensified granulation and segregation distribution， the 180m2sintering machine of Wuyang Iron and Steel Company had successfully raised the sinter bed from 700mm to 850mm. The sinter drum index increased by 1.3% and the return rate decreases by 3.1% when the material bed was increased to 850 mm， which ensured the strength requirement of sinter used in blast furnace， reduced the amount of powder feeding into furnace and improved the permeability of blast furnace. TFe content increased by 1.04%， FeO content decreased by 0.9% and solid combustion consumption decreased by 6%. While high quality sinter was obtained， the cost and benefit were saved， and the direction of cost reduction and efficiency increase in the next stage was given.

Keywords： sinter;thick layer sintering;solid fuel consumption

燒結作為高爐煉鐵過程中的一項主要工序，承擔著為高爐提供合格燒結礦的任務，但同時也是高能耗的工序之一。據統計，燒結工序的能耗占鋼鐵企業能耗的10%～15%，而燒結固體燃料消耗占燒結總能耗的75%～80%。近年來，隨著環保壓力增加，鋼鐵行業面臨著巨大的挑戰，“高效、潔凈、高產、低能耗”是許多企業關注的焦點。舞陽鋼鐵有限責任公司煉鐵廠（以下簡稱“舞鋼煉鐵廠”）180m2燒結機計劃日產燒結礦5 500t，供一座1 260m2高爐生產用料。近年來，燒結作業區通過蒸汽預熱、強化制粒和偏析布料等措施實現了厚料層燒結，減少了表層燒結礦比例，降低了返礦率，減少了燃料比、固燃消耗及FeO含量，降低成本的同時增加了高溫保持時間，提高了燒結礦的強度。本研究以舞鋼180m2燒結機為研究對象，首先從料層、水分和返礦配入量三個方面對固然消耗和煤氣單耗的影響近12個月的數據進行分析，得到料層厚度、水分多少和返礦配入比例與能源消耗之間的影響關系;其次總結了舞鋼厚料層燒結的實踐措施和效果;最后結合上述研究，以指標和質量為導向，以降本增效為目的對舞鋼燒結作業區今后的工作提出建議。

1 原料及成品分析

燒結是將混勻礦、石灰石和白云石及其他冶金輔料在一定溫度下，通過一系列物理化學變化生產出具有一定粒度、強度和冶金性能的合格燒結礦的過程，舞鋼燒結礦和輔料的主要化學成分如表1所示。

SiO2含量過高時，極易形成2CaO·SiO2，冷卻時容易發生晶型轉變，從而使燒結礦內應力增大，使燒結礦強度降低[1];SiO2含量過低時，導致液相生成量不足，影響成品率。同時，SiO2的含量對燒結礦的形態起著重要作用，當大于3%時，鐵酸鈣明顯由塊狀向針狀發展，一般認為5%左右較為適宜[2]。適宜的MgO含量可以改善爐渣的流動性、穩定性及冶金性能，提高爐渣脫硫能力。Mg2+取代Fe2+進入磁鐵礦八面體中，使磁鐵礦難以氧化成赤鐵礦，從而阻礙鐵酸鹽礦物的形成。MgO含量以2%為宜。當Al2O3含量超過1.8%時，熔融區微觀結構發生顯著變化，板片狀鐵酸鈣發展，針柱狀鐵酸鈣受到抑制。FeO含量較低時，SFAC黏結相生成較少，影響燒結礦強度[3]。燒結礦FeO含量過高，當大于9.88%時，高溫過程中形成的較大圓柱狀SFAC與磁鐵礦相在冷卻期間各相收縮，引發裂紋，也會降低燒結礦強度[4]。

舞鋼燒結作業區通過科學配料、嚴格生產，得到的最終成品燒結礦中FeO含量約為8%，SiO2含量為4.99%，MgO含量為2.10%，得到的成品燒結礦質量穩定，轉鼓強度穩定在78%左右，具有良好的冶金性能。統計了最近12個月不同時間的料層、煤氣單耗、水分、返礦配入量和固燃消耗的關系。

由圖1（a）可知，2—4月，燒結過程的料層厚度均維持在800mm左右，固燃消耗總體呈現上升趨勢。從圖（c）和圖（d）可以發現，2—4月原料中的水分含量和燒結返礦配入量均呈現增長趨勢，這是導致固燃消耗最直接的原因，因為水分蒸發需要消耗一定的熱量，燒結礦返礦配入量增加，返礦融化需要大量熱量，因而固燃消耗呈現上升趨勢。從圖1（a）和圖1（c）可知，4—8月，固燃消耗有了明顯的下降，而料層厚度和水分則持續上升。從圖（b）和圖（d）可以發現，4—8月，煤氣單耗、返礦配入量和固燃消耗都呈下降趨勢[5]。由圖（a）可知，9—11月，隨著料層厚度的減少，固燃消耗增加;從圖（b）、圖（c）和圖（d）可知，煤氣單耗、水分、返礦配入量和固燃消耗都呈上升趨勢。綜上所述，料層厚度和返礦配入量是影響燒結過程的主要因素，在合理控制返礦量的基礎上，通過一系列改進措施提升料層厚度是降低燒結成本的有效途徑。

2 厚料層燒結的實踐效果

自2014年3月投產以后，在舞鋼公司煉鐵廠技術科和燒結作業區工藝技術組的精密協作下，總結國內外低成本燒結的工藝要求和參數，提出了“低水低碳，厚鋪慢轉”的操作理念，從年底開始，料層厚度逐步由700mm提升至880mm。采用了蒸汽預熱，通過在混合料倉周圍通加一圈共有30根均有閥門的分支蒸汽管道，通過閥門開度來控制燒結機水平方向上的料溫，保證混勻料整體料溫穩定在70℃左右，盡量避免過濕層對混合料層透氣性產生不利影響，使機尾紅火層厚度趨于一致。為提高制

粒效果，在一混內的加水口處加裝噴淋嘴進行改造，使水的噴灑更加均勻，并且將加水管路后移，讓混合料經過充分混勻后再加水。同時，在二次混合機內通加蒸汽，在提高料溫的同時加強生石灰消化，強化二次混合機的制粒效果;布料方面，采用梭式布料機+圓輥+九輥布料，控制小車在兩端的換向停留時間，同時增加兩排松料器，在保證布料均勻的同時增加料層的透氣性，注意燒結機兩側靠近欄板處的邊緣效應，松料器的安裝密度采取“邊小中大”的方針，同時增加壓料裝置，保證水平方向的均勻和透氣性，增加邊緣處燒結礦的強度。采取蒸汽預熱、強化制粒和偏析布料等措施的厚料層燒結技術，其垂直燃燒速度趨于合理，料層的自動蓄熱能力得到增強，燒結機機速由2.05逐步降至1.85左右，隨著料層的增加，其各項參數得到巨大改善，具體參數如表2所示。

從表2可知，采取蒸汽預熱、強化制粒和偏析布料等措施的厚料層燒結技術，隨著料層的升高，其各項指標均有了明顯改善，燒結礦轉鼓指數提高了1.3%，返礦率降低了3.1%，滿足了高爐使用燒結礦的強度需求，減少了粉末料的入爐量，提升了高爐的透氣性。與此同時，TFe含量提高了1.04%，FeO含量降低了0.9%，固燃消耗降低了6%，節約了成本，提升了燒結礦的成品率和產量，創造了更大的經濟效益。

3 下一階段降本增效措施和目標

3.1 厚料層燒結

堅持采用蒸汽預熱、強化制粒和偏析布料等措施的厚料層燒結技術，根據料層厚度及其固燃消耗的對應關系著力提升料層厚度。目前，燒結料層厚850mm，燒結機和脫硫運行正常，燒結礦成品優良，下一步根據脫硫和燒結礦質量的實際情況，逐步提高料層厚度。

3.2 生產廢水的配用

在混合機南側建造儲水池，配裝自吸泵。抽取鑄鐵機南側的廢水代替混合機使用的生產新水。混合料加水混勻每小時約使用生產新水15t，采用廢水代替后，每月可節省生產新水用量10 800t，同時解決了煉鐵廠廢水易外排的難題。

3.3 合理控制混合料水分

厚料層燒結的情況下，對水分要求比較嚴格。水分的蒸發需要吸收熱量，水分過大造成吸熱過多，影響固體燃料消耗，水分過低，燒結透氣性較差，主抽風機負載增大，力求在保證燒結透氣性的前提下，盡量控制水分走下限，暫時控制負壓13～15kPa。

3.4 降低返礦量

加強對燒結過程中的操作控制，穩定燒結過程，減少生產波動，降低返礦的產生。

①布料過程要保證料面平整，不壓料、虧料，料層透氣性均勻，保證機尾斷面的紅火層均勻，確保九輥兩側不向欄板兩側落料，減少生料的產生。

②混合料的溫度控制在60～70℃，通過調整料倉的蒸汽閥門，保證圓輥處水平方向上溫度均勻，防止因溫度不均造成燒結料層透氣性的差異，影響機尾燒結。

③提前消化生石灰，強化制粒效果，減少燒結過程的“白點”，對內外返粒度進行統計跟蹤，發現篩板磨損時及時更換，杜絕大顆粒返礦的產生。

參考文獻：

[1]張俊，郭興敏，張金福，等.燒結原料對燃料燃燒的影響研究[J].鋼鐵，2011（11）：12-15.

[2]劉自民，金俊，武軼，等.固體燃料和溶劑粒度對燒結生成影響的實驗研究[J].燒結球團，2015（4）：16-19.

[3]馮根生，吳勝利.改善厚料層燒結熱態透氣性的研究[J].燒結球團，2011（1）：1-5.

[4]龍紅明.鐵礦粉燒結理論與工藝[M].北京：冶金工業出版社，2010.

[5]薛俊虎.燒結生產知識技能問答[M].北京：冶金工業出版社，2003.