日鋼360㎡燒結機1000mm超厚料層低成本生產實踐

曹佳惠  范海偉  汪建  李備備  代俊楠  于小波

（日照鋼鐵有限公司  山東 日照 276800）

摘  要：隨著國家對鋼鐵產能的調控愈加嚴格，日鋼360㎡燒結機生產節(jié)奏降低，最大限度挖潛降本成為燒結生產的重點。燒結礦MgO含量由2.3%提高至3.4%，料層提高至1000mm，燒結礦亞鐵控制7.5%，可有效保證燒結礦質量穩(wěn)定的前提下實現(xiàn)成本最優(yōu)，其中燒結熔劑降本2.78元/噸，固體燃耗降本7.31元/噸。

關鍵詞：厚料層；自蓄熱；低成本

1  前 言

2021年以來，隨著全球經濟復蘇，鋼鐵需求上漲，鐵礦石價格較2020年上漲超50%以上，極大增加了鋼鐵冶煉成本。燒結是將礦粉、熔劑、燃料按一定比例混合，平鋪在燒結機上經抽風點火燒結成塊的過程，其工序能耗高、污染重，因此低成本生產、降低燒結能耗迫在眉睫。

厚料層燒結技術是在鐵酸鈣固結理論和自動蓄熱作用基礎上發(fā)展起來的先進燒結技術^[1-2]，其良好的自蓄熱性得到廣大同行的認同并廣泛應用，燒結料層厚度達到或超過850 mm的燒結被定義為超厚料層燒結^[3]。良好的透氣性是保證厚料層燒結的基礎^[4]，也是制約料層繼續(xù)提升的關鍵因素。純粹的提料層操作，將導致垂直燒結速度降低，影響燒結機利用系數(shù)，甚至出現(xiàn)燒結不充分影響燒結礦質量的情況。

在國家鋼鐵產能調控愈加嚴格的背景下，鋼鐵產能縮減，生產節(jié)奏降低，低成本冶煉需求日益提升。生熔劑價格僅為熟熔劑價格的1/5-1/4，且厚料層燒結的自蓄熱效應可有效降低生熔劑對燒結過程的負面影響，并一定程度上改善料層透氣性。因此，適當提高生熔劑比例可達降低燒結成本的目的。

2  制約料層提升現(xiàn)狀分析及改進實施

2.1  現(xiàn)狀分析

1）360㎡燒結機布袋除塵灰通過氣力輸灰送入配料室料倉并參與配料，因其疏水性影響混合料造球效果，進而影響燒結機機前混合料透氣性。

2）燒結工序加水以混合加水為主、制粒加水為輔，其中制粒加水可以保證混合料球的長大。制粒加水因未充分霧化，制粒粒度較差。

3）360㎡燒結機漏風率接近50%，對漏風重點影響因素排查發(fā)現(xiàn)臺車滑道漏風、風箱隔斷漏風是造成燒結系統(tǒng)漏風的主要原因。經驗數(shù)據(jù)表明，漏風率每增加一個百分點，每噸燒結礦電耗增加約 0.15 kWh，漏風率每增大5 %，燒結利用系數(shù)下降 3.75 %～5.84 %^[5]。漏風率偏高影響燒結礦電耗增加、燒結機利用系數(shù)降低。

4）受布料偏析作用，小礦槽兩側粒度大，中間粒度細。采用蒸汽預熱混合料，小礦槽中間蒸汽擴散阻力大，蒸汽從小礦槽兩側溢散嚴重，中間料溫與兩側料溫偏差達20℃，造成燒結機兩側燒結礦過燒，中間燒結礦欠燒。

5）360㎡燒結機機頭1-3#風箱因設計原因極易積料堵塞，為保證生產順行，1-3#風箱翻版開度長期保持50%以上，風箱支管負壓高達-15Kpa，燒結混合料在抽風作用下壓實，料層透氣性被破壞。同時，煤氣未充分燃燒即被帶入大煙道，造成煤氣消耗增加，提高生產成本。

6）360㎡燒結機生產節(jié)奏降低，進一步挖潛降本成為生產工作的重點。

2.2  改進實施

2.2.1  提升制粒效果

配料室除塵灰倉安裝加濕機，提前潤濕除塵灰，混合料中小于3mm粒級降低14.10%，大于5mm粒級提高12.2%，粒度改善明顯。

制粒滾筒加水由一段加水改為兩段加水，并更換霧化效果好的噴頭。其中第一組噴頭安裝于滾筒進料端1/3處，主要促進小球長大；第二組噴頭安裝于距出料口1/3處，主要促進小球壓實，增加強度，減少轉運過程中小球破碎。小于3mm粒級持續(xù)降低，3-5mm粒級有所增加?；旌狭狭６茸兓姳?。

表1 混合料粒度變化

Table 1  Mixture particle size change

 混合料在滾筒沿軸向運動過程中不斷滾動，其中大粒度物料因慣性大，逐步位于料堆上方，細粒度物料慣性小，逐漸沉積于下方，通過采取一定措施，阻擋部分下層細粒度物料進入下道工序，可一定程度上提高制粒效果。

2.2.2  燒結機漏風改造

燒結機滑道密封采用新式石墨自潤滑側密封裝置，在燒結機在運行過程中，下滑板在滑板彈簧作用下與上滑板貼合，因下滑板內嵌多組石墨柱，可起到自潤滑作用，保證密封效果的同時有效的減少了粉塵的外溢和熱量的流失。

風箱隔斷之間由普通鐵板密封改為彈性密封板密封，增強密封效果，進一步降低燒結機系統(tǒng)漏風。

目前，360㎡燒結機漏風率降至38%以下。

2.2.3  燒結機料層透氣性改善

1）調整梭布小車運行限位及停留時間，小礦槽內兩側料面略高于中間，物料下落過程中由兩側向中間不斷塌落，降低物料偏析影響。增加小礦槽中部蒸汽管道數(shù)量，提高中部物料與蒸汽接觸時間，機前料溫提升至72℃左右，沿圓輥軸向料溫溫差降至5℃以內，圓輥各點位料溫見圖1。

圖1 機前料溫對比

Fig. 1  Comparison of material temperature

2）通過優(yōu)化松料器松料棒排列方式及材質改善，松料器由三排圓管分布改為四排板條分布，板條狀松料棒的高度、密度、強度均大于圓管，有效改善因松料棒變形、粘料導致料層透氣性不均勻燒結礦局部過燒的現(xiàn)狀，機尾紅層分布趨于均勻。松料器結構圖見表2。

圖2 松料器結構圖

Fig. 2  loosening bar's Structure diagram

3）機頭1-3#風箱經微負壓點火改造及翻版放料自動化提升，被抽風抽入的物料可以經大煙道卸灰閥及時排出，風箱支管負壓在-（8-12）Kpa左右，對料層原始透氣性破壞減輕，點火深度增加，燒結礦煤氣單耗降低0.88m3/t。

3  提高生熔劑比例

燒結用生石灰比例占全部熔劑的35%左右。燒結礦氧化鎂含量2.3%，高爐冶煉過程中需添加約10kg/t的蛇紋石，蛇紋石價格較白云石粉價格高46%，若調整燒結礦氧化鎂含量至適當水平，高爐相應降低乃至無需添加蛇紋石，可有效降低煉鐵成本，且燒結礦通過白云石提鎂，可替代一部分生石灰粉，進而降低燒結礦成本。

燒結礦氧化鎂提升至3.4%，可100%替換煉鐵工序蛇紋石消耗。其中燒結礦白云石粉配比增加50%，生石灰粉配比降低20%左右。燒結礦熔劑成本降低2.78元/噸，鐵水成本降低2.0元/t。提鎂后燒結礦試樣礦相顯微結構見圖3（H為赤鐵礦；F為鐵酸礦；S為硅酸鹽）。

圖3 提鎂后燒結礦試樣礦相顯微結構

Fig. 3  Microstructure of sinter samples after magnesium extraction

燒結礦試樣主要呈現(xiàn)鐵酸鈣、赤鐵礦、硅酸鹽的熔蝕交織結構，赤鐵礦多成粒狀、斑狀，鐵酸鈣以枝晶狀形式存在，少部呈現(xiàn)針狀，燒結礦強度較高，還原性好。

4  1000mm料層生產成果

4.1 生產參數(shù)及燒結礦冶金性能

料層1000mm生產工況下，氧化鎂控制3.4%，垂直燒結速度降低，燃耗降低3.24kg/t，轉鼓強度變化不大，低溫還原粉化指數(shù)提高。主要為厚料層自蓄熱反應促進燃耗降低，但亞鐵控制偏高，液相生成多，燃燒帶阻力較大。進一步降低燒結礦固體燃耗，燒結礦亞鐵含量降低，垂直燒結速度、低溫還原粉指數(shù)、還原度先升高后降低，轉鼓強度先略有下降后下降幅度明顯。因為隨著燃耗降低，亞鐵含量降低，燃燒帶厚度變薄，燃燒阻力降低，但燃耗過低，料層熱量不足，導致垂直燒結速度降低。同時，固體燃料反應更加完全，氧化氛圍增強，燒結礦還原性提高。燒結參數(shù)及冶金性能詳見表2。

表2  生產參數(shù)及燒結礦冶金性能

Table 2  Production parameters and metallurgical properties of sinter

4.2  燒結礦粒度及返礦率

1000mm料層生產條件下燒結礦粒度更加平均，其中16-25mm粒級增加5.23%，10-16mm粒級減少5.49%，小于10mm粒級增加1.01%，返礦率變化不大。因為1000mm超厚料層的自蓄熱反應使得高溫保持時間長，鐵酸鈣分布均勻，提高燒結礦強度。另外，厚料層燒結減少了表層低強度燒結礦比例。隨著燃耗進一步降低，小于10mm比例、返礦比例均呈增加趨勢。

表3  燒結礦粒度及返礦率

Table3  Sinter particle size and return rate

5  結 論

（1）燒結礦MgO提高至3.4%，燒結礦熔劑成本降低2.78元/噸，鐵水成本降低2.0元/t。

（2）1000mm料層生產有利于提升燃料利用率，降低固體燃耗，并增強氧化氛圍，提高燒結礦低溫還原粉化性。

（3）1000mm料層自蓄熱效應提高了燒結高溫段保持時間，促進燒結礦物結晶，燒結礦粒度分布更加平均。

（4）1000mm料層生產工況下，亞鐵中心值控制7.5%，可實現(xiàn)燒結礦質量相對最優(yōu)、燃料消耗最低，降低燒結礦燃料成本7.31元/t。