厚料層燒結橫向偏析布料技術研究與應用

摘要：提高料層厚度能夠充分利用燒結料層的自動蓄熱作用，從而降低燒結工序的固體燃料消耗，因此厚料層燒結一直是燒結生產的主要發展方向之一。通過對燒結料層透氣性進行理論分析，開展改善混勻料堆積效果、優化燒結布料時混合料粒度分布的橫向偏析和縱向偏析等技術研究，對生產均質燒結礦具有重大意義。 燒結工序為高爐煉鐵提供著70%以上的爐料，布料過程是燒結礦生產工藝流程中一個重要環節，布料的好壞影響著燒結礦的產質量且與燒結料層透氣性的分布有著密切的聯系，而料層縱向方向上合理的粒徑分布對透氣性有著顯著的影響。以鑌鋼燒結265 m2燒結機為研究對象， 分析了不同條件下顆粒偏析效果的變化；通過燒結布料過程的研究，研究了梭式布料器參數與混合料條件對顆粒偏析的影響，進一步研究了布料過程中顆粒偏析行為。

關鍵詞：厚料層；燒結；偏析布料；燒結礦質量

0 引言

隨著冶金工業的大發展，燒結金屬料資源呈劣化趨勢，進口富礦分粒徑越來越大。對燒結礦的產量和質量提出了更高的要求，厚料層燒結技術由于具有產量高、效率高、能耗低等優點，已成為燒結生產的重要發展趨勢。然而，厚料層燒結過程中易出現透氣性下降、垂直燃燒速度慢等問題，且燒結礦的橫向偏析現象顯著，影響燒結礦的質量。燒結混合料中，粗粒級的混合料含碳量低，細粒級的混合料含碳量高。提高料層厚度能夠充分利用燒結料層的自動蓄熱作用，從而降低燒結工序的固體燃料消耗，因此厚料層燒結一直是燒結生產的主要發展方向之一。本文綜述了厚料層燒結技術及其橫向偏析布料的研究進展，分析了偏析布料技術的原理與特點，并結合實際應用案例，探討了如何通過優化布料方式實現厚料層燒結的均質化，以提高燒結礦的質量和生產效率。厚料層燒結技術通過增加燒結料層厚度，利用料層內部的自動蓄熱作用，有效降低了燃料消耗，提高了燒結礦的冶金性能。然而，隨著料層厚度的增加，料層的透氣性降低，垂直燃燒速度減緩，導致燒結礦的橫向偏析現象加劇。因此，研究厚料層燒結過程中的橫向偏析布料技術，對于提高燒結礦的均質性和質量具有重要意義。

1 實驗材料及方法

偏析布料技術是一種通過調整燒結混合料在臺車上的分布，使不同粒徑、不同性質的物料在垂直和橫向方向上合理分布的技術。通過布料技術，盡可能實現料層橫向的均勻分布，減少物料的偏析。在厚料層燒結中，橫向偏析布料技術尤為關鍵，它通過調整布料方式和設備結構，實現燒結料層在橫向方向上的均勻分布，減少燒結礦的成分偏差。鑌鋼265燒結機通過調整梭式布料小車的行車限位控制落料點初步實現了偏析布料的效果。

燒結生產工作人員對二燒梭布的運行頻率及兩端停留時間進行了系統的調節，二燒的橫向布料效果得到一定改善。但是由于梭布小車在混合料倉兩側的距離未進行匹配性的調整，仍存在一定的橫向偏析。經現場測量，布料小車在混合料倉東側與倉壁的距離為0.7 m，西側與倉壁的距離為0.7 m，由于混合料作拋物線運動，物料在正常倉位時的實際落料點的距離為～1.2 m（東側）與～0.2m（西側），如圖1所示，這導致東側粗顆粒混合料偏多，西側靠近欄板處的粗顆多的問題（如表1所示），機尾紅火層不均（如圖2所示）。

經過與現場的工作人員協調，6月14日下午由設備人員將東側的限位器向東側向東移動0.7 m，布料小車的物料沿倉壁處呈拋物線落下，使得正常倉位時落料點與倉壁的距離為～0.5 m，西側限位器向西移動0.2 m，使落料點與倉壁的距離也為～0.5 m（落料的前沿恰好達到倉壁）。

6月15日對改造后的混合料進行取樣結果如表2所示；西側靠近邊壁處的粗顆粒比例少，往中間方向粗顆粒比例增加，經現場調研發現，6月14日晚改造時西側的限位器向西移動了0.3 m，導致西側倉壁粘料，西側料面形成斜面，混合料粗顆粒向中間偏析。經過再次聯系設備人員，于6月15日晚將二燒的梭布小車的限位器改成活動式限位器，并向東移動0.2 m，改造后取樣的粒度分布如表3所示。

布料小車調整后，粒度篩分結果表明，混合料在橫向的偏析消失，東側的粗顆粒比例略低，這主要由混合料倉柵格東側堆料導致，待二燒將柵格更換后該位置的偏析將消失。值得注意的是，以上結果是在柵格上西側的料被清理后取樣所得，如混合料持續堆料的條件下，仍將存在橫向偏析。關于燒結生產穩定性的問題，后續將繼續跟蹤相關指標變化規律。

2 實驗結果及分析

四燒結與二燒有較大的不同，西側的小車的位置與倉壁的距離為1.2 m，此時物料正好與倉壁接觸，這說明小車上的物料能夠被拋出1.2 m的距離。東側小車與倉壁的距離也為1.2 m，這說明在混合料倉內實際落料點與倉壁的距離為～2.4 m，混合料倉內東側將形成斜面，導致混合料的橫向偏析較二燒更嚴重。經測量發現，四燒物料的平拋距離較二燒遠0.7 m，這是因為四燒布料小車的高度較二燒高約0.7 m，導致落料時間延長，水平距離增加；同時四燒布料小車的皮帶為水平方向卸料，而二燒布料皮帶的頭輥較其他輥位置稍低，使得物料呈斜拋運動，水平方向的分速度被降低，水平距離縮短。針對以上分析，建議對四燒梭布的情況進行以下改造：

（1）加裝反射板進行擋料；

（2）根據物料的平拋距離對布料小車的限位器進行相應的調整。

目前四燒梭布的變頻器正在采購，兩側的停留時間無法調節，在變頻器到位后結合以上措施，即可實現橫向均勻布料，提高燒結礦的穩定性。

表中可以看出4號梭布小車未做調整前，布料存在偏析問題，且差距較明顯，通過調整限位，以及在落料點前面加擋板等措施后，料倉料面幾乎平行。四號機梭布小車為工頻運行，兩端無停頓時間，小車往返用時68秒。

調整后，橫向偏析情況明顯減小。

6號7號取樣點5 mm以上占比小原因分析：取樣點位置活頁門放的偏低，低于5號.8號活頁門開度，導致5號，8號取樣5 mm以上占比大于6號7號。

厚料層燒結橫向偏析布料技術的研究與應用，對于提高燒結礦的質量和生產效率具有重要意義。未來，應繼續深入研究不同布料方式下燒結礦的橫向偏析機理，優化布料工藝和設備結構，實現更加精確和高效的勻質布料。同時，加強與不同鋼鐵企業之間的交流與合作，共享先進技術和經驗，共同推動厚料層燒結技術的發展和應用。橫向偏析對燒結礦質量的具體影響主要體現在以下幾個方面.

2.1 透氣性改善與燒結速度提升

透氣性改善：橫向偏析布料使得燒結料層的粒度組成在橫斷面上趨于一致，小粒級物料更多地分布在料層上層，大粒級物料則在下層，這種分布有利于改善料層的透氣性。因為小粒級物料的比表面積大，孔隙率高，有利于氣體的流通。

燒結速度提升：透氣性的改善使得氣體在料層中的流通更加順暢，從而加快了燒結過程中的氣體交換和熱量傳遞，促進了燒結反應的進行。因此，燒結速度得到顯著提升，燒結利用系數也隨之提高。

2.2 燒結礦成品率與強度的變化

成品率變化：橫向偏析布料對燒結礦的成品率影響復雜。一方面，透氣性改善和燒結速度提升有助于減少未燒透的物料，從而提高成品率；但另一方面，如果偏析程度過大，可能導致下層物料的燒結條件惡化，從而降低成品率。因此，成品率的變化取決于偏析程度的控制。

強度變化：燒結礦的強度與其微觀結構和化學成分密切相關。橫向偏析布料后，不同層位的燒結礦在成分和結構上可能存在差異。一般來說，上層燒結礦由于液相量增加，強度可能得到提升；而下層燒結礦由于孔隙率增加，還原性好的鐵酸鈣含量提高，其強度也可能得到改善。但總體來說，偏析布料對燒結礦成品率和強度的直接影響并不顯著，而是更多地體現在質量的均衡化上。

2.3 實現燒結礦的均質化生產

成分均衡：橫向偏析布料有助于減少燒結礦在成分上的偏差。通過合理控制布料方式和設備結構，可以使不同層位的燒結礦在成分上更加接近，從而提高燒結礦的整體質量。

結構均衡：不同層位的燒結礦在微觀結構上可能存在差異，如孔隙率、液相量等。橫向偏析布料可以通過調整布料方式和參數，使這些差異得到一定程度的緩解，從而使燒結礦的結構更加均衡。

2.4 其他影響

降低固體燃耗：由于燒結速度提升和透氣性改善，燒結過程中的固體燃耗可能會降低。這是因為燃料在更短的時間內得到更充分的燃燒和利用。

提高燒結礦還原度：透氣性改善和燒結過程的均勻性提高有助于燒結礦中還原性物質的生成和保留，從而提高燒結礦的還原度。

3 結論

橫向偏析布料對燒結礦質量的影響是多方面的，包括透氣性改善、燒結速度提升、成品率和強度的變化以及質量的均衡化等。在實際生產中，應根據具體情況合理控制偏析程度和布料方式以獲得最佳的燒結效果。

參考文獻

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