安鋼3#燒結(jié)機(jī)混合料性能優(yōu)化實踐

馬京權(quán) 劉宏偉 晁紅召

（安陽鋼鐵股份有限公司）

關(guān)鍵字 單品種 透氣性 工藝參數(shù) 混合料性能

0 前言

安鋼3#燒結(jié)機(jī)作為大型燒結(jié)機(jī)，由于受場地的限制，原料場沒有配置預(yù)配室和混勻料場，屬于全國首例。其采用單品種鐵料直供配料模式，沒有經(jīng)過原料場的預(yù)配混勻，缺乏混合物料、造球制粒的過程，僅僅通過混合機(jī)混勻，時間短、效果差，達(dá)不到有效混合的目的。在進(jìn)入燒結(jié)機(jī)系統(tǒng)前，混合料成分和粒度的均勻性欠佳，制約著燒結(jié)過程中物料透氣性的改善和燒結(jié)礦質(zhì)量的穩(wěn)定均一。為解決這一難題，急需通過配料結(jié)構(gòu)優(yōu)化、混合機(jī)參數(shù)調(diào)整、工藝設(shè)備改造等手段，改善混合料的造球性能，提高混合料成分的穩(wěn)定性，為穩(wěn)定燒結(jié)過程和產(chǎn)品質(zhì)量提供支持。

1 燒結(jié)配料結(jié)構(gòu)優(yōu)化

1.1 研究含鐵原料制粒性能

安鋼3#燒結(jié)機(jī)配料主要采用外購粉礦、外購高鎂精礦、國內(nèi)酸精等，為了改善混合料的原始透氣性，從配料結(jié)構(gòu)優(yōu)化上提高混合料成分和粒度的穩(wěn)定性，筆者對各種物料的粒度組成進(jìn)行了檢測，結(jié)果見表1。

從表1 可以看出，粉礦粒度組成＞3 ～8 mm部分的含量在65%以上，0 ～1 mm 部分的含量在5%以下，非常有利于成為造球核心，精礦和回收料氧化鐵皮粒度偏細(xì)，基本在0 ～1 mm。

表1 3#機(jī)常用單品種各種物料的粒度組成

1.2 優(yōu)化配料結(jié)構(gòu)

優(yōu)化配料結(jié)構(gòu)是改善混合料透氣性和穩(wěn)定均一燒結(jié)礦質(zhì)量的重要途徑，3#燒結(jié)機(jī)應(yīng)用的配料結(jié)構(gòu)見表2。

從表2 可以看出，3#燒結(jié)機(jī)配礦結(jié)構(gòu)中的精礦比例為22%左右，粉礦比例在53%左右，在同一料批情況下，改變精礦比例，造球粒度、負(fù)壓、出礦率的變化見表3。

表2 3#機(jī)配料結(jié)構(gòu)變更

根據(jù)表3 建立精礦比例變化與造球平均粒度、負(fù)壓、出礦率的線性關(guān)系，分別如圖1、圖2、圖3 所示。

表3 配礦精礦比例改變數(shù)據(jù)變化

圖1 配礦精礦比例與造球平均粒度關(guān)系

圖2 配礦精礦比例與負(fù)壓關(guān)系

圖3 配礦精礦比例與出礦率關(guān)系

根據(jù)生產(chǎn)過程中的精礦使用情況和影響，可以得出：

（1）適宜的精礦比例是燒結(jié)礦具備良好理化性能、降低加工成本、提高余熱回收量的基礎(chǔ)。精礦，特別是磁鐵精礦，具有品位高、原始FeO 含量較高的特點，在燒結(jié)過程中呈氧化放熱反應(yīng)，與其他品種的礦石相比可以降低固體燃耗。適宜的精礦比例可以抑制大比例粉礦燒結(jié)時因透氣性過好對燒結(jié)礦質(zhì)量的負(fù)面影響，有利于轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度的提高，而且會減少熱量在廢氣中的流失，使更多的熱能被保持在燒結(jié)礦中，提高余熱發(fā)電效率。

（2）礦種搭配合理為燒結(jié)過程具備合理透氣性提供了條件，精礦對于透氣性的影響占主導(dǎo)地位，但是其他物料的搭配作用也不容小覷。

（3）褐鐵礦比例的合理設(shè)定，適當(dāng)提高褐鐵礦比例有助于改善透氣性，提高利用系數(shù)：3#燒結(jié)機(jī)目前使用的褐鐵礦種類以澳礦粉為主，由于混合粉中的Al2O3含量偏高（2.3%以上）。褐鐵礦鐵品位偏低，結(jié)構(gòu)疏松且自身帶有一部分結(jié)晶水，如果配比過高，會在燒結(jié)過程中增加對固體燃料的消耗，導(dǎo)致燒結(jié)礦強(qiáng)度下降。但是如果沒有褐鐵礦的存在，只有磁鐵礦和赤鐵礦兩種相對較“硬”的礦石，液相生成難度會加大，熔化和熔融性能較差，強(qiáng)度也不能保證。

2 燒結(jié)工藝設(shè)備優(yōu)化

2.1 優(yōu)化一、二次混合機(jī)加水方式

一混滾筒主要起將混合料混勻的作用，二混滾筒起制粒造球作用。一、二混滾筒加水方式對混合料制粒效果具有重要影響，如果加水方式科學(xué)合理，則可以有效加強(qiáng)混勻制粒效果，改善燒結(jié)過程透氣性，改善燒結(jié)礦均質(zhì)性，提高燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)，降低生產(chǎn)成本。

（1）對燒結(jié)機(jī)一混加水管道進(jìn)行改造，實現(xiàn)前1/3 段不加水，以強(qiáng)化混勻效果，后2/3 段實行柱狀水和霧化水結(jié)合加水，實現(xiàn)生球，一混加水量占總加水量的70%；（2）對二混加水管道進(jìn)行改造，實現(xiàn)前1/2 段霧化加水，后1/2 段加蒸汽伴熱（冷凝水更適宜生球長大），強(qiáng)化生球長大的制粒過程，二混加水量占總加水量的30%。

優(yōu)化一、二混滾筒加水方式前后的混合料粒度的對比見表4。

表4 3#機(jī)優(yōu)化加水方式后混合料粒度前后對比

從表4 可以看出，優(yōu)化加水方式后混合料的分級粒度中，≤1 mm 的小顆粒粒級含量減少了3.19%，＞1 ～3 mm 的小粒級含量減少了3.27%，而＞3 ～5 mm 較大粒級含量減少了2.64%，＞5 ～8 mm 粒級含量升高了8.45%，＞8 mm 部分基本穩(wěn)定。最終使得平均粒級由4.125 mm 升高到4.421 mm，提高了0.429 6 mm，提高幅度為7.18%。

2.2 采用生石灰提前消化和返礦提前潤濕工藝

在進(jìn)入混合機(jī)之前，生石灰提前加水消化可以有效利用消石灰比表面積大的特點，強(qiáng)化混合機(jī)內(nèi)混合料造球的效果。內(nèi)循環(huán)返礦提前加水潤濕可以使得返礦成為制粒核心，同樣有利于強(qiáng)化混合機(jī)內(nèi)混合料造球的效果，改善燒結(jié)過程透氣性。3#機(jī)采用生石灰提前消化和返礦提前潤濕工藝前后粒度對比見表5。

燒結(jié)混合料粒度組成不僅對燒結(jié)過程透氣性有顯著影響，而且對燒結(jié)礦成礦性能也有較大影響，生產(chǎn)實踐發(fā)現(xiàn)：燒結(jié)混合料中≤1 mm 的部分應(yīng)不高于5%，＞8 mm 的部分應(yīng)不高于10%，富礦粉燒結(jié)時，混合料的平均粒度應(yīng)控制在3.8～4.8 mm，精礦粉燒結(jié)時，混合料的平均粒度應(yīng)控制在3.5～4.7 mm。

從表5 可以看出，優(yōu)化后的混合料分級粒度中，≤1 mm 的小顆粒粒級含量減少了3.03%，＞1～3 mm的小粒級含量減少了3.23%，而＞3～5 mm 較大粒級含量減少了2.74%，＞5～8 mm 粒級含量升高了8.45%，＞8 mm 部分基本穩(wěn)定。最終使得平均粒級由4.013 mm 升高到4.428 mm，提高0.415 mm，提高幅度10.34%。

表5 3#機(jī)生石灰消化及返礦潤濕工藝優(yōu)化前后粒度對比

2.3 提高混合料料溫

對燒結(jié)機(jī)提高混合料溫進(jìn)行綜合性改造，從蒸汽加熱和混料線保溫入手，全面提高混合料料溫到70 ℃以上，以減少燒結(jié)過濕層影響，實驗發(fā)現(xiàn)：提高混合料料溫對混合料粒度并無明顯改變，但隨著混合料料溫升高，尤其是高于露點溫度（52 ～65 ℃）以上，減少過濕層的形成，克服過濕作用將使料層的透氣性變壞對生產(chǎn)的影響，改善燒結(jié)過程透氣性，燒結(jié)負(fù)壓降低，提高料層厚度，降低返礦率，增加產(chǎn)量，提高燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)，同時自動蓄熱作用加強(qiáng)降低固體消耗。3#機(jī)混合料料溫優(yōu)化前后對相關(guān)生產(chǎn)參數(shù)的影響見表6 和表7。

表6 3#機(jī)混合料料溫優(yōu)化前后粒度對比

表7 3#機(jī)混合料料溫優(yōu)化前后負(fù)壓、利用系數(shù)對比

2.4 改造混合機(jī)襯板

為提高混合料的混勻和制粒效果，最大限度降低圓筒內(nèi)部粘料，改善混合料的原始透氣性，實現(xiàn)燒結(jié)厚料層操作，利用5 天定修時間將3#燒結(jié)機(jī)的一二混滾筒內(nèi)部襯板全部進(jìn)行了更新?lián)Q型，改造后的襯板由陶瓷+橡膠復(fù)合襯板組成，襯板采用螺栓固定。

在生產(chǎn)過程（輸送量為850 t/h，水分為6.9%，生石灰配比為6.9%）中，對襯板改造前后一、二混滾筒混合料的混勻制粒情況進(jìn)行了統(tǒng)計，混合料的平均粒度由4.23 mm 提高到了4.61 mm，具體數(shù)據(jù)對比變化情況見表8。

表8 3#機(jī)混合機(jī)襯板更換前后粒度對比 %

從表8 可以看出，襯板更換后混合料的分級粒度中，≤1 mm 的小顆粒粒級含量減少了4.45%，＞1～3 mm 的小粒級含量減少了5.16%，而＞3～5 mm較大粒級含量升高了5.27%，＞5 ～8 mm 粒級含量升高了3.92%，＞8 mm 部分基本穩(wěn)定。最終使得平均粒級由4.23 mm 升高到4.61 mm，提高了0.38 mm，提高幅度為8.98%。混合機(jī)襯板更換后燒結(jié)混合料粒度組成具體篩分效果如圖4 所示。

圖4 混合機(jī)襯板更換后燒結(jié)混合料粒度篩分效果

從實際使用情況和數(shù)據(jù)分析來看，新襯板對混合料成球效果有明顯的提高作用，混合料的平均粒級提高了8.98%，達(dá)到了設(shè)計要求，有助于改善混合料的透氣性，對提高燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)有較為明顯的作用。

3 效果

礦種搭配合理為燒結(jié)過程具備合理透氣性提供了條件，通過對配料結(jié)構(gòu)優(yōu)化，適當(dāng)提高褐鐵礦比例有助于改善混合料的原始透氣性。燒結(jié)工藝設(shè)備優(yōu)化，從返礦潤濕、生石灰加水消化、一二混加水、提高混合料料溫、設(shè)備改造等方面采取措施，改善混合料造球性能，提高混合料成分的穩(wěn)定性，優(yōu)化混合料粒級組成，有助于改善混合料的原始透氣性，為穩(wěn)定燒結(jié)過程和產(chǎn)品質(zhì)量提供了支持，燒結(jié)混合料透氣性得到明顯改善，燒結(jié)礦質(zhì)量更加穩(wěn)定均一，3#燒結(jié)機(jī)的內(nèi)循環(huán)返礦降低（見表10），能源消耗降低，產(chǎn)質(zhì)量、利用系數(shù)得到提高，滿足3#高爐對燒結(jié)礦各項指標(biāo)的需求。

表10 3#機(jī)內(nèi)循環(huán)返礦比例對比

4 結(jié)論

（1）配礦結(jié)構(gòu)中不同的精礦比例對混合料性能的影響比較大。

（2）通過優(yōu)化工藝技術(shù)：返礦、生石灰加水潤濕、提高加水水溫、優(yōu)化一二混加水等方式，改善混合料性能。

（3）設(shè)備改造滾筒襯板更換，優(yōu)化混合料粒度，改善混合料性能。