石橫特鋼燒結生產工藝改進技術

唐 斌

（石橫特鋼集團有限公司，山東 肥城271612）

1 前 言

目前，對生產成本的控制已成為企業增效的重要抓手。在日趨嚴酷的市場環境及高冶強生產模式條件下，為進一步提高鐵前成本在行業內的競爭優勢，近年來，石橫特鋼煉鐵廠在鐵前工序質量保障能力及經濟指標水平提升方面進行重點研究。通過認真梳理燒結工序制約質量及指標提升的各類因素，并積極開展技術創新研究，在確保燒結、高爐生產穩定順行的前提下，煉鐵廠多舉并措，創新性地開發、應用了多項技術措施，最終實現了燒結礦質量及主要經濟指標的顯著提升。

2 優化配礦結構

2.1 常用礦粉燒結性能

公司燒結主配礦結構以澳洲粉及巴西粉為主，因長期以來燒結產能壓力較大，燒結配用同化性能較好的澳粉（紐曼粉、麥克粉、PB粉及FMG粉）以提產［1］，其總配比在45%以上。較好的同化性為高產提供了條件，但也造成燒結礦強度特別是熱態的低溫粉化還原指數一般，主要礦粉燒結性能及粒度分級情況見表1和圖1。

表1 礦粉燒結性能指標

圖1 礦粉粒度分級比例

2.2 配礦優化方案

按照已確定的配礦原則及燒結性能指標，共設計5組工業試驗方案，如表2所示。

表2 試驗方案 %

常用礦粉中，麥克粉的液相流動性及生成粘結相的強度均較其他澳洲粉偏差，而本地的高硅酸性精粉除同化性較差、粒度細外，其高溫下的液相流動性及粘結相強度均較高。另外，與其他主流礦相比，南非粉粒度較粗且均勻、燒結性能也較好；因此，從燒結性能互補及平衡礦粉原始粒度組成的角度［2-3］，制定試驗方案時調減了麥克粉配比，相應提高了精粉及南非粉配比。

2.3 主要技術應對措施

因精粉比例提高，混合料成球性及產量均存在下滑趨勢，為進一步提高混合料制粒效果及燒結成品率，采取以下技術措施。

1）改進混料系統加水工藝。把一混圓筒改為兩段加水，把出料口單一布置的進水管改為兩路水管，兩條水管分別采用兩個閥門各自控制。將90%的水量在一混進料端圓筒內直接配加，從頭部接進去的水管噴頭呈圓弧形安裝在進料斗正面和兩側，正面的噴頭與直沖下來的物料成垂直角度，兩側噴頭方向呈V形順物料而下，通過以上措施提高了混合料制粒效果。

2）優化成品礦轉運流程。燒結成品礦供高爐轉運流程涉及的受料漏斗多達12個，轉運次數多、落差大，導致燒結礦在轉運過程因硬性機械摔打造成粉率增加，燒結礦產量產生不必要的損失。通過對轉運流程各下料口構造進行分析，提出以下改進措施。如圖2 所示，經研究分析，部分下料口落差可分為4種情況，根據每種情況特點對下料口進行改造。最終降低了落料差，有效減輕了燒結礦在轉運過程中的沖擊力，使成品礦粉率降低，并延長了下料口的使用壽命。

圖2 下料口改造示意圖

2.4 應用效果及總結

由表3 可知，精粉比例提高后，燒結垂直燃燒速度呈降低趨勢。通過優化配礦結構，在方案3的條件下，提高精粉、南非粉比例分別至28.1%、10.8%，并停用麥克粉，燒結垂直燃燒速度可控制在30 mm/min 左右，燒結礦低溫還原粉化指數可提高至69.1%，較基準期的63.5%提升了5.6%。結合針對性的技術應對措施，可使燒結機利用系數、成品率等指標維持在基準期水平或有所提高。

表3 主要技術指標及參數

在精粉比例提高至33%時，燒結礦低溫還原粉化指數仍可較基準期提高4.1%，但燒結機利用系數、料層厚度均出現了下滑，因此在維持燒結機滿負荷生產的條件下，燒結精粉比例不宜超過33%。

3 優化燒結燃料加工及配加工藝

3.1 主要存在的問題

焦粉破碎后＜3 mm 比例應在80%以上，而石橫特鋼干熄焦粉破碎后＜3 mm 比例僅為68.85%，究其原因有以下兩點。

1）干熄焦粉粒度不均勻。干熄焦粉及燃料除塵灰粒度分級如表4所示。

表4 燃料粒度分級比例

由表4可知，干熄焦粉破碎前＜2 mm粒級比例已達20%以上，該部分細粒級焦粉在入輥前隨加水過程粘附于較粗的＞3 mm 粒級焦粉表面，影響大顆粒焦粉破碎效率及質量，同時因該部分焦粉重復破碎，造成焦粉破碎后細粒級特別是＜1 mm 比例大幅增加至30%以上，使燒結過程中燃料利用率下降、燃耗升高。

2）在干熄焦炭、焦粉轉運過程中產生的燃料除塵灰，經汽運倒至四輥料場，由鏟車碼混后也參與了焦粉破碎加工，此部分除塵灰粒度極細，＜1 mm比例達70%以上，在燃料加工破碎及后續的一混加水過程中會吸收水分逐步長大形成“泥球”，影響了焦粉的整體破碎效率。進入燒結機后將造成燒結燃燒帶均勻性降低，燒結礦質量變差。

3.2 工藝流程改造優化

燒結現場工藝及裝備具體布置情況見圖3。針對焦粉在使用過程中存在的問題，對燒結燃料的加工及配加工藝進行了優化。按照改善燒結焦粉加工質量、提高焦粉燃料利用率的思路，對進輥前焦粉進行預篩分，并對燃料二次分加配比及應用效果進行試驗總結。

圖3 燃料加工及配加工藝改造前后對比

3.3 燃料加工工藝優化方案及應用效果

1）對燃料進行預篩分處理。在四輥破碎機進料端上方安裝1套篩分系統，其中篩網尺寸長2 m、寬1.5 m，篩網孔徑按照2.5 mm 設計控制。預篩分系統不刻意提高篩分效率，以保證篩分質量為原則，篩板處理流量通過分料閘板控制在15 t/h以內，并每半小時清理篩網1次。篩上物為粗顆粒焦粉，其進入四輥加工；通過預篩分篩下后的焦粉粒度基本在3 mm 以下，一部分可直接通過燃料上料系統進入燒結配料倉，不再破碎；另一部分可通過汽車運輸至二混機，作為燃料二次分加備用。

2）燃料除塵灰的再分配使用。燃料除塵灰因粒度細，卸灰揚塵嚴重。通過設計氣力輸灰管道將燃料除塵灰輸送至二混機旁的集灰倉，作為燃料二次分加備用。通過燃料除塵灰的再分配使用，一方面杜絕了揚塵污染，另一方面燃料除塵灰不再落地與焦粉摻混，可提升燃料的整體破碎加工效率，改善燃料加工質量。

3）焦粉破碎加工質量對比。通過優化燃料加工工藝，2019年燒結焦粉破碎質量有了明顯改善。由表5可知，破碎后焦粉＜3 mm比例提高了8.72%，焦粉破碎后粒度趨于均勻；＜1 mm比例較改造前降低了3.08%，燒結過程燃料利用率進一步改善。

表5 燃料加工質量對比 %

3.4 燃料分加工藝方案及應用效果

通過分析原燒結燃料配加工藝存在的問題，并針對精粉比例提高后，燒結垂直燃燒速度變慢的特點，提出燃料二次分加的實施方案。結合試驗數據，對具體工藝參數進行調整、固化。

1）燃料二次分加方案。共設計7 組工業試驗方案，見表6。

表6 燃料二次分加方案 %

為減少生產變量，確保試驗結果準確性，試驗過程中燃料總配比保持4.0%不變，燃料除塵灰因產生量較少，全部外配至二混機內，其配比0.5%、分加比例為12.5%。焦粉以配料間配加為主，逐步提高二混機內分加比例。

2）應用效果及分析。燃料加工工藝優化后，燒結主要技術指標及參數變化見表7。

通過將焦粉及燃料除塵灰進行分加，燒結垂直燃燒速度是略有升高的，燒結礦粒度組成有一定改善。這是因為通過在二混機前配加燃料，焦粉及除塵灰在混合料制粒過程中進行了粘附，特別是燃料除塵灰，在不與焦粉混料加工后，除了改善焦粉加工質量外，其在二混機的制粒作用下，經吸水后粘附力增強可對小球表面進行包裹，改善了燃料在燒結過程中的燃燒條件和傳熱條件，提高了該部分細粒級燃料的利用率，并促進了燒結垂直燃燒速度的提高。

表7 主要技術指標及參數

方案4通過提高焦粉分加比例至25%時，燒結礦粒度改善效果最好，成品礦＜10 mm比例降低至16.63%，較基準期可降低4.95%。繼續提高分加比例至30%，燒結礦強度下降，粒度組成變差，其中轉鼓強度降低至75%。分析主要原因為：隨焦粉分加比例的提高，該部分分加的焦粉未經一混機混勻，導致其在混合料里的分布均勻性變差，局部產生了過熔影響燒結礦質量變差，燒結斷面不均勻。方案6，通過降低精粉比例及焦粉分加比例，可緩解以上情況。

試驗過程中，燃料配比固定為4.0%，因燃料燃燒條件改善、燃料利用率提高，燒結礦FeO 含量呈上升趨勢，其中方案4燒結礦FeO含量9.25%，較基準期的8.37%提高了0.88%，若維持燒結礦FeO 含量不變，實際生產中可降低焦粉消耗2.2 kg/t，節焦效果明顯。

綜上，在精粉配比28%的鐵料結構條件下，通過實施燃料的二次分加，將焦粉外配25%、燃料除塵灰全部外配，可有效改善燒結礦質量、降低焦粉消耗。同時因垂直燃燒速度提高，也為維持高精粉比例創造了良好的生產條件。

4 結 語

燒結原燃料品種多、工藝流程長，其結構及工藝優化的空間巨大。石橫特鋼在立足于自身燒結原輔料資源及設備基礎上，對燒結配礦結構、燃料加工及配加工藝進行優化，改善了燒結礦質量，燒結礦低溫還原粉化指數提高5.6%；主要技術指標進步明顯，燒結固體燃料消耗較工藝改進前降低2.22 kg/t、成品率提高1.27%。