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1、57攀钢超高碱度烧结生产实践【摘 要】通过开展钒钛磁铁精矿超高碱度烧结生产实践，探索出超高碱度烧结生产的特点。在工艺上应强化生石灰和活性灰的使用，提高熔剂熟料比，采取厚料层，慢机速的方针，焦粉与无烟煤-3粒级比例控制在 80%和 70%左右适宜，烧结矿 FeO 含量控制在 7.7%范围，水分稳定在 7.27.3%妥当。同时，进行了磁辊布料、燃料二次分加、双斜式点火器保温炉等设备技术改造，为改善超高碱度烧结经济技术指标创造了条件。结果表明，烧结结晶条件改善，矿物组成优化，冶金性能改善，促进烧结矿强度的提高。需要注意的是，超高碱度烧结生产对烧结矿稳定率指标影响较大，尤其是一期、二期烧结矿 R0稳定
2、率下降了 4.43、3.09 个百分点，TFe 稳定率也分别下降了2.1、2.46 个百分点，有待进一步技术攻关解决。【关键词】烧结 钒钛磁铁矿 碱度 烧结矿 强度 产量0.引言在烧结与炼铁产能不匹配时，国内许多钢铁企业采取了提高烧结矿碱度的强化措施。经验表明 1-3 ：超高碱度烧结矿强度好，软化区间窄，冶炼性能变好，改善高炉炉料性质，对高炉顺行，稳定炉况起到良好的作用，高炉利用系数提高 0.019 t（m 3d） ；但普通矿超高碱度烧结时，随烧结矿碱度升高，烧结矿品位降低，TFe 和碱度的稳定率呈降低趋势。由于目前攀钢的碱度指标接近超高碱度，因此，国内企业超高碱度烧结经验值得借鉴。目前普遍认
3、为， “酸性球团+高碱度烧结矿”是理想的高炉入炉原料结构，这也为攀钢进一步提高烧结矿碱度创造了条件。2006 年以来，攀钢烧结矿碱度逐步提高到 2.352.48 倍。根据碱度对钒钛磁铁精矿烧结生产的影响规律 4，结合攀钢的生产实践表明，超高碱度烧结的产量、能耗等指标良好，但也出现一些新问题，如：烧结矿因 SiO2低而造成硅酸盐液相少，烧结矿强度差；CaO 矿化不充分，烧结矿表面“白点”相对增多，影响烧结矿的粒度组成，且烧结矿的低温还原粉化指数、中温还原性也不尽理想。认真分析并采取一系列强化烧结生产措施后，有效地提高了烧结矿的机械强度及产量，为攀钢高炉优化炉料结构以及强化冶炼奠定了坚实基础。1.
4、优化超高碱度烧结工艺参数1.1 降低机速，实施厚料层烧结攀钢在超高碱度烧结时，采取了提高烧结料层厚度，降低烧结机速的方针，操作上稳定料层高度，通过微调机速来控制终点，使烧结操作的稳定性、烧结矿质量得到很大提高。超高碱度烧结时，采取该操作方针可以延长高温烧结时间，使烧结过程结晶充分，强度得到改善；同时，厚料层烧结，可以发挥自动蓄热作用，促进液相的形成和结晶发育。当烧结料层提高后，强度差的表层烧结矿所占比例减少，烧结矿强度提高。由表1与图1、图2可知，近年来，攀钢在超高碱度烧结时，一期、二期烧结机速分别下降了0.43m/min、0.23 m/min，同时料层分别提高了68mm、105mm。采取该技
5、术措施后，烧结矿转鼓（ISO）强度、粒度组成改善的效果相当显著。表1 近年来烧结主要操作参数情况一期 二期年份机速/（m.min -1） 料层/mm 机速/（m.min -1） 料层/mm2005 2.05 493 1.75 5822006 1.90 520 1.69 6302007 1.81 545 1.62 6612008 1.62 561 1.53 68758图 1 一 期 烧 结 参 数 与 烧 结 矿 指 标 情 况Fig.1 NO1 period sintering parameters andsinter indicators6666.56767.56868.56969.5707
6、0.5712005年 2006年 2007年 2008年21.722.222.723.223.724.2ISO/%烧 结 矿 粒 径 /mm1.2 强化生石灰和活性灰的使用研究表明，烧结配加生石灰和活性灰是强化烧结、提高烧结矿产质量的有效措施之一。但其作用与消化效果关系密切。2007年初，攀钢生石灰消化改用双螺旋叶片搅拌并实现了自动控制加水，为提高消化效果，强化生石灰和活性灰的使用奠定了坚实基础。同时，通过反复工业试验证明：混合料需求总水量的70%75在此加入，生石灰消化后为“豆花”状，这样有利于水分的充分渗透和有效消除高碱度烧结矿中“白点”现象，基本解决 CaO 矿化不充分的问题。根据有关研
7、究，生石灰消化水温由25 上升到95 ，其消化时间由2.8 min 缩短到0.75 min 左右。因此，在攀钢现有生产条件下充分利用环冷机废气余热产生的蒸汽预热消化水，确保了消化效果，改善制粒效果，提高料温利于燃耗降低，不仅能提高烧结矿强度和产量，同时也有利于烧结熔剂中熟料配比和铁份的提高。1.3 控制适宜的水分适宜的水分是烧结生产获得高产、优质的保证。从图 3 可知，攀钢烧结的混合料水分经过高中低中高的生产探索过程。几年的生产实践表明，在一定参数条件下混合料水分有一个最佳值。目前超高碱度烧结的物料结构状况下，水分稳定在 7.27.3%为宜。1.4 合理使用燃料混合料制粒过程中，如果燃料粗颗粒
8、粒级（+3 ）过多，布料时会造成粗颗粒集中于料层下部，导致料层上下部温差增大，影响烧结矿强度；若粒度细，则会造成下部烧结带层热量不足，产生“豌豆饼”烧结矿，强度较差。由于攀钢现场烧结矿运输流程长，落差大，运输过程中将产生大量返矿，导致烧结矿成品率下降，入炉烧结矿平均粒级减小。因此，实施超高碱度烧结以来，焦粉-3 粒级比例从83%降低到80%，无烟煤-3 粒级比例从72%降低到70%，使烧结矿强度指标得到有效改善。铁酸盐和硅酸盐存在的温度范围是不同的，当烧结温度超过1300时，铁酸盐就大量分解，次生赤铁矿粒子将成群地分布于硅酸盐中，Fe 2O3将部分转化成 Fe3O4。因此，烧结矿 FeO 是判
9、断烧结温度6.46.66.877.27.47.62003年 2004年 2005年 2006年 2007年 2008年图 3 近 年 混 合 料 水 分 变 化 情 况Fig.3In recent years, changes in sinter mixture moisture一 期 水 分 含 量 %二 期 水 分 含 量 %图 2 二 期 烧 结 参 数 与 烧 结 矿 指 标 情 况Fig.2 NO2 period sintering parameters andsinter indicators656667686970717273742005年 2006年 2007年 2008年18
10、18.51919.52020.5ISO/%烧 结 矿 粒 径 /mm59高低最重要的指标。根据攀钢烧结物料结构状况，稳定配碳量，混合料固定碳控制在2.80%0.05%较为合适，烧结矿 FeO 含量控制在7.7%左右，可改善烧结矿质量。2.设备技术改造2.1 磁辊布料技术应用磁力偏析布料器就是在圆辊布料器内固定安装一组等长度和交变磁极的扇形固定磁系，如图 4 所示。由于下落料股宽度 B1的增加和落差 H2的减小，使下落料股密度呈 34 倍的减小，下落料流对料层冲击力减小，因而在烧结台车上形成颗粒完整、疏松和透气性均匀的料层。根据试验检测得出如图示结果： B1（34） B ， H2H-（01） d
11、 。攀钢烧结生产用料的磁感应、粒度组成等特性，能够较好地发挥磁辊布料装置的特长，料层透气性分布均匀。图 4 不同布料器时料流下落区域示意2002 年，攀钢 3 烧结机利用中修的机会，投用了国内第一台磁辊布料装置，取得了较好的效果，现已逐步在其它烧结机上推广使用。生产实践表明，采用磁辊布料后料层透气性增大了 12.2，累计风量增加了 11，垂直烧结速度增加了 6.8，利用系数增加 7.8，成品率增加了 0.81，转鼓强度增加 0.27。2.2 采用燃料二次分加技术为了强化烧结过程，国内外都在积极研究改善烧结过程透气性的措施。前苏联捷尔任斯基烧结厂、新利别茨克烧结厂、马格尼托哥尔斯克钢铁公司以及日
12、本的新日铁公司宝兰厂、君津厂、大分厂、若松厂等均采用了燃料分加工艺。该工艺是将一部分固体燃料在配料时加入，而另一部分燃料在二次混合机内加入，这样就改善了燃料的燃烧条件，有利于提高燃料利用率，促进烧结生产。日本釜石厂采用该工艺后，烧结机生产率提高了 16.8%，固体燃料消耗降低 6.2%。国内鞍钢也曾作过试验，增产节能效果明显。近年来，攀钢在 1#5 烧结机实现了燃料二次分加后，取得了明显的效果。在一、二次分别配加50%焦粉的情况下，增产 6.17%，节能 0.83 kg /t（以标准煤计，下同） ；在一次配加 50%无烟煤，二次配加 50%焦粉的情况下，增产 4.36%，节能 0.72 kg
13、/t。2.3 采用双斜式点火器保温炉根据现有煤气条件及原料条件，选用了双斜式烧结点火炉，与原多缝式点火炉相比较，其特点：一是点火炉由点火段和保温段组成，点火炉采用双斜交叉烧嘴直接点火，烧嘴火焰短，燃烧完全；二是点火炉的高温火焰带宽度适中，温度均匀，高温持续时间能与机速良好匹配，因而表面点火质量好；三是表面点火位置好，介质适应性强，能够提高成品率，从而降低固体燃料消耗。从投产应用情况看，点火质量明显改善，煤气小时消耗与多缝式烧嘴接近，因台时产量增加，单耗下降了 16左右。2.4 提高烧结机单位面积通风量 2002 年以来，大修时相续将 6 烧结机的抽烟机风量由 16 000 m/min 提高到
14、18 000 m/min；将3 烧结机的抽烟机风量由 12 000 m/min 提高到 13 500 m/min。相应 6 、3 烧结机单位面积通风量分别由 92.17 m/提高到 103.69 m/、92.31 m/提高到 103.85 m/。两台烧结机料层提高5080 mm 情况下，台时产量提高 35.263.4 t/h，ISO 转鼓指数升高 1.75%2.37，固体燃耗下降600.2170.424 kg/t。单位面积风量增加，为超高碱度烧结创造了条件，有利于烧结矿强度的进一步提高。2.5 采用宽篦条技术近年来，为了解决横截面烧结风量分布不均的问题，有效抑制边缘效应，攀钢在烧结台车上推广采
15、用宽篦条技术。生产实践表明，采用宽篦条技术后，烧结断面风速情况发生了较大变化，改善了台车两边的布料效果，料面形成有利的“凹月”分布形状，抑制边缘效应所带来的影响，合理烧结截面风量分布，改善点火效果。使用前、后台车截面风速变化情况如图5所示。生产实践表明，采用宽篦条后，烧结料层截面风速变化明显，减少烧结过程中的边缘效应，利于垂直烧结速度的提高，料层提高513 mm，增产的同时有助于改善烧结矿质量。02468左 中 右m/s图 5 使 用 宽 篦 条 前 后 截 面 风 速 情 况Fig.Changes of wind speed before and after ofusing the a wi
16、de cross-section grate使 用 前 使 用 后2.6 改进松料器并添加清料装置经过不断总结，结合攀钢超高碱度烧结生产实际情况，对松料器的每块松料板进行了优化，并由以前的三排松料板增加为四排松料板，松料器改进后，料层内上中下层混合料粒度组成差异下降，透气性明显均匀，料层提高32 mm，主管负压却下降120 Pa左右。同时由于烧结时的气流分布更趋于合理，机尾断面均匀整齐，基本上杜绝了生烧料、夹生料的存在，烧结矿强度和产量有明显提高。由于生石灰、活性灰的使用和配比的不断增大，台车粘蓖条现象较为严重，影响烧结机操作，烧结矿产、质量下降。为提高烧结料层，稳定烧结机操作，在每台烧结机安装两台蓖条清扫器，并按正、反两个方向运行，根本性解绝了敷蓖条的现象，烧结机操作的稳定性、产量和质量均有了明显的改善。3.超高碱度烧结指标情况攀钢钒钛矿超高碱度烧结生产工艺指标情况见表 2，烧结矿质量见表 3。由表 2 可见
