返矿比例与烧结过程透气性的生产分析

返矿比例与烧结过程透气性的生产分析

杨国晓 贾柯亮 梁驰 屈冬祥

陕西龙门钢铁有限责任公司炼铁厂，陕西 韩城 715405

【摘 要】基于龙钢400㎡烧结机生产实际，进行返矿比例与烧结过程透气性的生产分析，根据烧结返矿冶金性能研究结论对生产条件及生产过程进行优化，烧结机各项技术指标均得到了改善。

【关键词】烧结；返矿；生产；透气性

1  前言

近几年国内烧结技术取得了显著进步，烧结新工艺新技术得到广泛应用。就返矿而言，传统上烧结自返矿均在烧结配料室配加，自返矿的粒度和量直接影响烧结技术指标。康旭等研究表明，1～5mm粒级返矿易作为核粒子，被黏附颗粒包裹，无法起到液相中心的作用，只有+5mm粒级的返矿不易被黏附粒子包裹，易形成液相中心；认为+5mm粒级返矿的均匀分布有利于烧结过程液相区的均匀合理化发展，对烧结矿粒度的均匀化起着重要作用。

烧结过程的透气性指烧结过程中气体流过料层的难易程度，通常在料层底面出口单位时间的流量可保持恒定时，出口负压处的变化能判断透气性的好坏，也就是说抽风负压越小可表明气体流通料层会越容易，那么透气性将越好；反之，透气性则越差。透气性可以作为衡量烧结过程中一个重要指标参数，透气性的好坏在很大程度上会影响烧结成品矿的产量和质量。

2  烧结返矿冶金性能研究

北京科技大学左海滨教授的研究表明，对烧结返矿进行扫描电镜观察以探明返矿矿物组成，返矿边缘断裂处周围铁酸钙呈细密针状，微孔较多，这种铁酸钙在低温下（1120～1260℃）就能形成，强度低，容易断裂。返矿中间黏结相大部分是硅酸盐玻璃相，强度低，容易断裂。返矿中心部位铁酸钙呈板条状，强度较好。造成这种现象的主要原因是烧结所用焦粉粒度小于1mm和大于3mm的占比过高，分别大于40%和20%，适宜烧结粒度的燃料较少，导致布料时容易产生燃料偏析，局部燃料分布不均匀。燃料分布多的部位，燃烧温度高，会形成大量的硅酸盐玻璃相，强度低；燃料分布少的部位，燃烧温度低，会形成细密针状铁酸钙，且微孔较多，强度也较低，容易断裂。故实际生产过程中应严格控制焦粉粒级以减少燃料偏析，从而降低返矿率。

3  烧结生产改善

3.1优化燃料条件

烧结使用的燃料以焦粉为主，其燃烧为烧结成矿过程提供了所需的热量和气氛条件。焦粉的配比和粒度是影响烧结矿质量的重要因素。焦粉粒度过大，料层的透气性变差；焦粉粒度过细，使燃烧带变窄、高温保持时间缩短，从而产生的液相量生成不足，返矿率升高等现象。

年度对烧结用焦粉粒度进行源头控制和过程控制，对进厂焦粉粒度进行管控，增加进厂粒度-1mm占比≯45%的标准。

（1）在烧结过程中，固体燃料的燃烧反应为液相生成和其它反应的进行提供了必要的热量和气氛条件，固体燃料粒度是否适宜直接影响烧结过程的均匀性，对烧结矿的产、质量有很大影响。

（2）烧结生产中燃料粒度应保持合适的粒度，综合固体燃料燃烧性和粒度对厚料层烧结影响的分析，烧结矿中铁酸钙数量增加，磁铁矿和硅酸盐含量减少，针状铁酸钙明显增多，且相互交织，形成较为致密的结构，有利于提高烧结矿冷强度。

（3）行业内大量烧结试验表明，燃料粒度控制在0.5-3.0mm最适合烧结生产需要，粒度过细时，部分燃料随气流进入下层，损害烧结矿的强度；粒度过大时，燃料分布不均匀，料层中碳的分布点少，加之布料偏析导致大粒度燃料趋于料层下部，燃烧带变厚，料层透气性变差，进而造成固体燃料浪费、单耗上升，烧结矿FeO含量在烧结断面垂直方向上分层明显。

综上所诉，在其他条件一定时，烧结用固体燃料颗粒的大小是烧结过程的决定性因素。

3.2厚料均质生产

随着料层厚度的提高，烧结返矿率降低，固体燃料消耗减少。但现场实际生产表明，随着料层厚度增加，碱度、配碳量、混合料粒度的偏析加重，这会影响料层的热量分布和透气性，进而影响烧结矿质量。为了改善料层中的上述偏析问题，年度采用调整矿槽蒸汽通入量、将对活页门、增加预筛分工艺、控制混合料水分、平料和边缘压料相结合等措施。布料装置、点火器、烧结矿皮带倒运安装是否合理等都会影响烧结返矿率，所以烧结生产烧结机布料存在料面凹凸不平、拉钩多、烧结矿烧成率低等问题，采取了加压辊和平料器等措施，使返矿率大大降低。共同促进厚料层烧结生产顺利进行，年度烧结返矿配比29.98%、同比降幅1.61%，高炉返矿率22.87%、同比降幅0.71%。

3.3降低系统漏风率

因烧结工艺和设备固有特点，烧结机漏风率偏高一直是各大企业亟待解决的问题。烧结漏风偏高，导致通过料层的有效风量减少，料层热量不足，烧结矿强度降低，返矿率增加。烧结设备中影响漏风率的因素较多，需要结合具体设备情况进行维修或整改。维护好烧结设备是降低漏风率的关键环节，对提高烧结矿质量、降低返矿率具有显著影响。年度烟气含氧量由11.31%降低至10.91%、降幅0.40%，本体漏风率由30.79%降低至2.87%、降幅2.87%，系统漏风率由57.93%降低至54.04%、降幅3.89%，均对生产控制起到促进作用。漏风率数据说明：

（1）采用烟道含氧量平衡算法计算，公式为：

漏风率=（烟道含氧量-炉篦条下方含氧量7）/（大气含氧量21-炉篦条下方含氧量7）。

（2）根据2020年4月8日北京京诚嘉宇环境科技有限公司“龙钢公司清洁生产提升方案评审意见及提问结果反馈”意见，炉条下含氧量测定均值7%，关于漏风率建议及措施内容，在机头方向烟道分别安装测氧仪2个，利用该测定数据对本体漏风率进行计算。

（3）系统漏风率关键测点为脱硫出口含氧量测定数据。

3.4返矿平衡应用

烧结冷矿筛的筛分效率也直接影响返矿率，故在日常生产中要关注冷矿筛的磨损情况。同时还应关注高炉槽下矿筛的磨损程度，加大高炉返矿中大于5mm粒级的检测，以减小并稳定返矿率。

因工艺线路及烧结机与高炉系统搭配问题（1/2#高炉高返直供至265烧结机、3/4#高炉高返直供400烧结机、5#高炉高返直供450烧结机），导致450烧结机返矿量偏低，特持续采用3/4#高炉高返拉运供应450系统配料使用5-10%。

4  烧结机年度生产情况对比

400㎡烧结生产指标

5  分析

（1）烧结生产中燃料配比由3.61%降低至3.35%、降幅达到0.26%，为历史最优水平；返矿配比降低1.61%至29.98%、垂直烧结速度提高0.32m/min至22.66m/min、烧结负压提高-0.51至-18.37kPa。

（2）400烧结机利用系数提高0.02t/㎡h至1.56t/㎡h、固燃单耗降低2.34kg/t至63.40kg/t、转鼓指数降低0.22%至78.09%、筛分指数降低0.37%至1.95%、成矿率提高0.18%至69.48%、返矿率降低0.71%至22.87%，均向有利方向发展。

（3）400烧结机尾红层在厚度足够情况下，基本消除了红层不连续、烧结饼松散、落下声音不清脆等问题。主要是因为磁铁矿配比上调后燃烧前沿迁移速度湿度发展，适应了过湿带前沿的迁移速度，避免了燃烧前沿遇到过湿带而造成红层局部熄火现象。

参考文献

[1] 张汉泉等.《烧结球团理论与工艺（第二版）》[M].化学工业出版社，2018.

[2] 冯二莲等.《现代烧结生产实用技术》[M].山西兴达科技出版社，2018.

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