日钢低碱度烧结矿生产实践与改善

摘 要：低碱烧结矿亦称酸性烧结矿，在一定条件下，使用低碱矿代替部分酸性炉料可降低原料成本和改善入炉原料条件。与高碱矿相比存在着（利用系数）产量低、固体燃耗高、成品矿强度差、FeO含量高还原性差等方面的问题。日钢4×180m2烧结机主要进行低碱矿烧结，通过采取优化原料种类搭配、设备工艺改造、改变低碱矿烧结的操作思路和提高岗位人员操作水平等措施，明显改善了低碱烧结矿的生产指标，其中利用系数已到达业内领先水平。

关键词：低碱烧结矿；成本；生产指标

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.20.025

1 前言

低碱烧结矿做为酸性炉料入炉，对比球团矿和块矿具有成本低、利于炉况顺行，同时高碱烧结矿的碱度和质量均得以提高。日钢自2006年5月份开始进行低碱矿烧结作业，在这期间2×90m2烧结机和2×180m2烧结机都进行过低碱矿间断性生产，2016年4×180m2烧结机进入连续性的低碱矿生产作业。通過一年来的生产实践与改善活动，低碱矿的生产指标取得了业内瞩目的成绩，吸引了国内外同行友人的观摩。本文对低碱矿生产指标取得成果进行对比、对生产工艺与措施进行分析。

2 低堿烧结矿取得指标成果对比

改善前指标使用2014年-2015年低碱矿生产数据的平均值，改善后成果指标采用2017年年1-6月份生产数据的平均值。通过表1数据对比，低碱烧结矿指标是完全可以通过采取恰当的措施而得到大幅度提升的。

3 生产低碱烧结矿采取的工艺与措施

3.1 优化含铁原料的种类搭配

日钢低碱烧结矿碱度控制在0.65±0.1之间，亚铁控制在13±2之间，溶剂配比在2.4±0.2%，溶剂配料量明显低于高碱矿，其混匀料的制粒效果即成球率一般情况下也将显著低于高碱矿。因此，粒度粗、含硅高的铁矿粉是生产低碱烧结矿的首选，选粗粒度是为了改善混合料的透气性，选含硅高的铁矿是为了降低黏结相的熔点，降低烧结温度，降低固体燃耗，提高成品率，提高溶剂使用量及强化制粒；当硅低时，为保证足够的黏结相，固体燃耗势必升高，同时烧结矿FeO含量也随之升高，还原性降低。通过烧结实践证明，低碱矿中的SiO2含量与FeO含量存在一定的关系，SiO2含量降低时，FeO的控制就应升高以保证烧结矿的质量，图1为2017年日钢烧结四课（8#、9#烧结机）生产低碱矿SiO2含量与FeO含量的对应趋势。

低碱矿的黏结相为钙铁橄榄石、铁黄长石、钙铁辉石、硅灰石和玻璃质等硅酸盐。需要我们注意的是，高硅（SiO2含量>8%）一方面会引起大量硅酸盐的生成，自然粉化现象较为严重；另一方面液相过度发展，燃烧带变厚，影响烧结过程中的料层透气性，影响槽下返矿率的升高；低硅（SiO2含量<6%）液相不充足，FeO含量高，烧结矿强度较差。

综上，日钢低碱烧结铁料以主流粗粉为主，控制低碱烧结矿在中硅（SiO2含量6%-8%）范围。如2017年5月份采用PB粉、巴西粗粉、南非粗粉、FB粉、巴西卡粉、怀阿拉粉、和毛利坦尼亚粗粉，低碱烧结矿理论硅6.55%。表2为主流铁矿粉TFe和预配比。

3.2 燃料使用结构及粒度要求

无烟煤与焦粉相比，孔隙度较小，其反应能力和可燃性差，故用大量无烟煤代替焦粉时，烧结料层中会出现高温区温度水平下降和厚度增加的趋势，从而导致烧结垂直燃烧速度下降。如日钢烧结四课使用无烟煤全部代替焦粉，8#9#烧结机利用系数降低了0.09t/m2.h。但全部使用焦粉会出现粘台车的现象，原因是焦粉硬度大、破碎难度大，>5mm粒级在9%左右。

目前日钢低碱矿烧结使用焦粉比例控制在43.86%-52.61%，同时控制焦粉<3mm粒级在75%-80%之间，无烟煤<3mm粒级在80%-85%之间，烧结料制粒粒度（湿筛）小于3mm粒级不超过30%时，对低碱烧结矿比较有利。

3.3 工艺设备改造

不断改进现有工艺设备，使其向着有益于低碱矿烧结的方向改造，提高低碱烧结矿的产质量。

3.3.1 漏风治理

在烧结中只有通过料层的风量才是有效的，凡是未通过料层的风量统称为有害风量，总的有害风量占抽风机吸风量的百分率称为烧结机的漏风率。漏风治理前，日钢8#9#烧结机的漏风率为51.1%，烧结机的漏风情况很严重。烧结机抽风系统漏风主要是设备和生产操作缺陷造成的，其中主要有：长期在高温下工作的台车发生变形和磨损，风箱密封装置磨损、弹性消退，机头、机尾处的风箱隔板与台车底部间隙增大；台车滑板与风箱滑板间密封不严；相邻台车之间接触缝隙增大；台车上布料不好或篦条脱落，出现空洞，集尘管放灰制度不合理；抽风系统管道穿漏等。据测定，上部漏风是主要的，约占漏风率的90%，风箱至抽风机前只有10%左右。

日钢8#9#烧结机采取减小漏风的途径有：改进台车机尾风箱隔板，改进金属弹簧滑道，台车两侧使用3根盲篦条降低边缘效应，操作上增加边缘布料厚度20-30mm；此外，组建5人漏风治理小队，加强对风箱漏风的检查、维护，发现异常漏风及时处理，每周一用数据量化并汇报漏风治理工作。最终使漏风率降到了40.5%，成果显著。

3.3.2 提高混合料料温

提高料温可以采用预热混合料的方法，预热混合料的方法有：返矿预热混合料、蒸汽预热混合料、生石灰预热混合料。低碱混合料因生石灰配量小，导致湿容性差，若料温提不到“露点”以上，过湿带在影响透气性方面较为明显。

返矿预热混合料：控制返矿仓位在150吨内，缩短返矿在仓内的时间，减少返矿热量损失，配入混一皮带的返矿温度要求在50-60℃。

蒸汽预热混合料：一方面混合机和制粒机改造蒸汽管道，在混合料翻滚时通入蒸汽预热混合料；另一方面混合制作中水箱，将蒸汽通入中水箱预热中水，水温达到70℃后供混合加水。

生石灰预热混合料：为了尽可能的将生石灰消化热利用起来，在混一皮带上加装分料器与合料器。分料器作用是在铁料和返矿的配合料中撇出一道料沟，将生石灰配入料沟中并提前加水消化；合料器的作用是在生石灰加水消化后将料沟合隆上，使生石灰在消化的时候被铁料及返矿完全覆盖，减少生石灰消化热损失。

通过采取以上措施后混合料料温能够达到50℃左右，另外通过矿槽蒸汽预热后料温在55℃左右，极大的改善了过湿带对料层透气性带来的影响。

3.3.3 提高制粒成球率

加强二次混合机的制粒作用，提高烧结料透气性，改善烧结料粒度组成。烧结料粒度与成球效果，和烧结矿产质量关系如图2所示。

根据上图分析得知：在兼顾产质量同时，烧结料粒度3-0mm粒级组成控制28±1%最为适合。日钢为改善低碱烧结料粒级采取制粒加雾化水方式、粗粒富矿粉搭配15%-20%的返矿（返矿粒度上限在5-6mm，一次返矿筛筛板选取5.0mm）加入量等措施，烧结料粒级范围：>5mm粒级在30%左右，3-5mm粒级在42%左右，<3mm粒级在28%左右。

此外，水分对烧结料层透气性的影响主要取决于原料的成球性，水对气流通过的润滑作用和原料对水分的储存能力。烧结混合料的成球性与物料的亲水性和水在物料表面的迁移速度有关。亲水性大的物料则易被水润湿，其水分的迁移速度也大。铁矿石的亲水性依下列顺序递增：磁铁矿→赤铁矿→菱铁矿→褐铁矿。因此，根据铁矿石种类及使用比例控制适宜的混合料水分。

3.3.4 改善点火效果

点火的目的是供给足够的热量，将表层混合料中的固体燃料点燃，并在抽风的作用下继续往下燃烧产生高温，使烧结过程自上而下进行；同时，向烧结料层表面补充一定热量，以利于表层产生熔融液相而粘结成具有一定强度的烧结矿。所以，点火的好坏直接影响烧结过程的正常进行和烧结矿质量。

日钢烧结四课点火燃料为100%的高炉煤气，其发热值在3400kJ/m3左右，8#9#烧结机空煤比在3.6-4.3之间，点火温度在1050℃-1070℃，料面点火约25%发黄，点火效果不佳。利用定修的时间，在8#9#点火器末端沿台车横向设计按装保温合页门3块，减少辐射热的损失量，增加了点火温度50℃，点火效果好转，料面基本全部发青。

10#11#烧结机正在实施热风点火助燃、热风保温技术方案，回收冷却机3段成品矿显热用以点火助燃。

3.3.5 低碱矿生产工艺控制措施

低碱烧结矿的生产关键在于厚料层和高烧结温度， 从而有效保障黏结相的生成，控制住内返矿率。为了达到这一目的，烧结过程控制采取了以下几个方面的操作。

（1）强化制粒效果、提高烧结料温度，改善烧结料层原始的透气性以及点火后烧结过程中的料层透气性，低碱烧结料层控制在630±20mm，提高料层的“自动蓄热”能力。

（2）注重点火效果，控制点火真空度在-3±1毫米水柱，保证点火温度在1100℃-1150℃之间，降低烧结机机速延长点火时间。

（3）烧结终点适当提前，控制在倒数第3个风箱，机尾红火层控制在1/3-1/4之间，以提高烧结矿饼的固结效果，避免成品矿粒度不均匀，提高转鼓指数和降低返矿率。

4 生产人员与设备管理

4.1 生产人员管理

人是众多生产管理因素中的最不稳定的因素，同时也是决定性的因素，提高人员素质、丰富生产经验、提升执行力以及充分发挥人在生产中的主动地位，是各生产单位完成战略目标的关键。

日钢烧结四课每月对基层员工进行4次生产工艺培训，丰富员工知识层面。彻底改变低碱矿烧结料层在450mm时的“大水大碳、薄铺快转”操作思路，解放“小水中碳，厚铺慢转”操作思想。每月组织1次由生产股长以及工艺工程师参加的生产工艺考试，增加基层管理人员的竞争力。

历经7个月，编制了《4×180m2烧结机标准化操作》并不断修改、完善，岗位人员覆盖率已达到100%，并且对其内容能够熟练背诵并应用。使低碱矿生产有了明确统一的作业规范和作业标准，也使生产经验以书面的形式得以传承。

4.2 生产设备管理

机械设备是生产过程中的载体，对设备的有效管理可以保证设备本质安全和平稳运行，从而避免发生安全事故和非计划故障停机，因此，做好设备管理工作是保障烧结连续生产基础。

设备维护的八字方针是“调整、禁锢、润滑、加油”。日钢烧结四课的生产工段各设置2名设备专职巡检员，巡检员配备专业巡检工具并按照巡检路线定时对设备的运行状况进行点检。专职巡检搭配岗位工的每2小时巡检使设备运行有了保障，提前发现、提前处理，避免设备事故扩大化。

此外，同样设置了长白专职润滑人员，对于设备暴露的缺油问题明确责任，及时解决。

5 结论

通过日钢4×180m2烧结机低碱矿生产实践得知：经过采取以上生产和设备管控措施，低碱烧结矿的指标可以得到大幅度提高。满足高炉对优质、廉价的酸性炉料的需求量，提高了入炉熟料比例，降低原料成本和改善入炉原料条件。

参考文献：

[1]馮根胜.厚料层烧结技术[R].成都培训班，2011（11）.

[2]王悦祥.烧结矿与球团矿生产[M].北京：冶金出版社，2006（07）（2012.6重印）.

[3]（韩）ChoiEnngsoo.高料层燒结节能的研究[C].2010年中国钢铁年会论文集，中国金属学会，2011.

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