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1、论工艺参数对烧结产质量的影 响及分析许满兴(北京科技大学)摘 要：本文论述了正确认识烧结工艺参数对搞好烧结生产 的意义，介绍了烧结工艺参数及其相互关系，详述了烧结主 要工艺参数对其产质量的影响，提出了烧结工艺参数认识的 几点结论性意见。关键词：工艺参数 相互关系 烧结产质量1、前言烧结生产过程是一个快速、高效、复杂的物理化学变化 过程，它既有燃料的燃烧、热量的传质传导，碳酸盐的分解 ，铁氧化物的氧化与还原反应，又有铁酸盐和橄榄石等新相 的生成和再结晶长大，既有固相反应，又有液相反应，这就 导致形成烧结过程工艺参数多变量，影响烧结产质量因素多 因子全方位，各参数和变量之间的关系也极其复杂，存在着
2、 非线性，时滞后时超越系统动力学的不稳定性，造成采用传统定量方法的数学模型的应用受到了一定的限制，难以用数学模型方法达到优化控制的目的。只能借助人工智能和专家系统实现对烧结过程的优化控制。但烧结生产技术发展的历史证实了如同人类社会发展的历史一样，它也是从必然王国向自由王国发展的历史，不论烧结过程如何多变复杂，也不论工艺参数及其相互间的关系如何多变，总是能不断被人们所认识和掌握的。在生产实践中，确有两种状况是存在的，一种是认识不到烧结过程的复杂性，一种是由于其过程复杂，认识不清楚，长期停留在必然王国的阶段，本文的目的在于揭示烧结过程工艺参数的内在联系，以利掌握其规律，促进烧结生产的发展和产质量的
3、提高。 2、烧结主要工艺参数及其相互关系 在烧结生产中，料层高度，混合料水分，燃料配比，烧结负压和机速是影响烧结产质量的主要工艺参数，生产实践证明1一7这些主要工艺参数选定得合适与否对烧结产质量有较大的影响，几个企业烧结主要工艺参数及其产质量状况列于表1。由大量的生产实践和试验研究可以证明，烧结主要工艺参数的相互关系，料层厚度是基础，水、碳是保证，混合料的透气性是关键，下面将分别讨论主要工艺参数对烧结产质量的影响。NO企业名称 工业参数及产质量宝钢 3号机莱钢 105鞍钢 新三烧济钢 一烧武钢 四烧首钢 矿业 公司安钢韶钢1时间200099.9- 2002.320002001. 1-62000
4、200020001999- 20002料层高度（mm）653700582600630550435.5570- 4703混和料水分（%）5.196.56.55.770.4%7.06.64-4固体燃耗（kg/t矿）47.7757.0052.26142.27546.4341.5664.9360.825烧结负压（Pa）1328014600111904291142911050017000109006机速（m/min）2.221.402.9681.391.321.650.957垂直烧结速度（mm/min）18.820.0019.2722.7424.7525.033.88成品率（%）76.7071.8-84
5、.73799利用系数（t/m2.h）1.2171.4711.271.7591.1981.3861.622.41410工序能耗 （kg标煤/t矿）60.1478.9270.258.0165.8663.8672.4377.8311转鼓指数（%）81.7678.1478.4972.0778.1586.7172.2870.9012返矿率（%）23.329.2-17.2221.52010.7613烧结机面积（m2）45010522652902435198690331 242 烧结 矿主 要化 学成 分 ( % )FeO7.318.639.247.887.248.348.6611.98TFe59.0058
6、.6653.7858.3457.2157.2558.2455.44SiO24.493.937.624.644.916.05.104.87MgO1.722.02.541.872.92.42.022.86Al2O31.601.40-1.602.121.51.602.04Cao/SiO21.802.141.851.9141.71.621.721.96表1 我国几个企业烧结主要工艺参数及其产质量状况2.1料层厚度对烧结产质量的影响 建国以来，我国烧结生产的操作方针经历了三个发展阶 段，70年代以前，普遍采用薄料快推，大水高碳、低强度高 FeO的第一阶段，70年代末进入厚料层，高负压大风量低FeO 高强
7、度的第二阶段。近几年来已开始进入厚料层低能耗，强 化制粒、偏析布料，低负压小风量改善环保的均匀烧结新阶 段。烧结生产的不同发展阶段，料层厚度是不一样的，第一 阶段低于300mm，第二阶段400500mm，第三阶段高于600mm ，它的前提条件都是根据料层厚度不同而变化的，因此料层 厚度始终是影响烧结生产的基础条件。尤其现代烧结要实现 低碳、低FeO、高强度和高还原率的目标，更离不开厚层料 这个基础条件。几个企业料层厚度和配碳对烧结产质量的影 响列于表2。A料层厚度对烧结产量的影响：由于料层厚度直接影响垂直烧结速度和成品率，在这两者的双重作用下，利用系数先是随料层厚度增加而提高，当料层厚度提高到
8、600mm后，又会开始下降，一般料层厚度在500600mm阶段，烧结机的利用系数是最高的。表2 料层高度、配炭变化对烧结产质量的影响参数及效果企业名称料层高度 （mm）固体燃耗 （kg/t.矿）利用系数（ t/m2.h）转鼓指数 Ti(%)FeO (%)柳钢（50m2）51773.31.47772.3810.6561854.331.57971.387.04 莱钢（105m2）50066.01.4674.3010.7260057.01.4578.148.86 宝钢（450m2）38752.900.78574.57.9050646.301.3673.96.4160646.671.2775.786.
9、48B料层厚度对烧结质量和能耗的影响：由于厚料层烧 结有利于铁酸钙和 Fe203矿物相的生成，不利于Fe304的存在 ，因此厚料层操作有利于FeO含量的降低和强度的提高。一 般料层每提高100mm，成品矿的FeO可降低0.6%1.5，转 鼓指数(Ti+6.3)可提高1.52.5。由于料层有自动蓄热 作用，为低配碳提供了条件，一般料层提高100mm，固体燃 耗可下降10Kgt矿正因为厚料层对烧结产质量有如此举足轻重的影响，故 烧结生产总是应设法强化制粒，改善混合料的透气性，坚持 实现厚料层烧结。2.2 配碳和混合料水分对烧结产质量的影响水、碳是烧结生产获得高产、优质的保证，这充分说明 了混合料水
10、分和配碳在烧结生产中的重要地位和作用，柳钢 和攀钢混合料水分对烧结产质量影响列于表3。由表3可知，柳钢的烧结生产混合料水分在厚料层和低 配碳条件下，只有降低了混合料水分，才能做到降低FeO含 量和返矿率，攀钢烧结试验研究证明，混合料水分对烧结速 度、成品率、利用系数和转鼓指数的影响，它不是越低越好 ，而是在一定料层的基础上有个最佳值。因此，烧结生产为 了获得高产、优质的目标，应该探索在具体条件下的混合料 水分最佳值。 表3 混合料水分变化对烧结产质量的影响企业混合料水分（ %）料层厚度 （%）FeO (%)转鼓指数 （%）返矿率 （%）柳钢8.47 7.27 6.69619 619 6208.
11、58 7.11 6.2515.0 11.9 12.0企业混合料水分 （%）烧结速度 /mm.min-1成品率 （10mm/）%转鼓指数 （%）利用系数 t.m-2.h-1攀钢6.4 6.8 7.0 7.2 7.4 7.6 7.8 8.015.89 18.20 19.90 20.20 20.80 21.15 21.70 22.1077.83 76.25 75.51 75.65 75.56 73.49 71.75 69.2966.67 66.42 64.87 65.13 65.00 64.28 64.00 62.671.295 1.497 1.659 1.684 1.717 1.710 1.704
12、 1.667配碳(C)的高低会明显影响烧结的产质量，配C高了，会扩大燃烧带，增加烧结层的阻力，造成产量降低，同时还会因为温度过高，增大烧结料层还原气氛浓度，使Fe203不稳定，分解为Fe304和FeO，造成成品矿的Fe3O4含量上升，铁酸钙含量下降，FeO含量上升，直接影响烧结矿的质量。反之，配C低了，造成烧结带温度不足，成品率和强度下降，影响烧结的产量和质量。混合料水分和配碳的适宜值与矿种及其粒度组成、碱度、燃料的种类、粒度及加入方式，料层厚度和温度，热返矿的粒度及数量等因素相关，该适宜值应通过烧结杯试验初步 确定，再通过工业生产作调整确认。 2.3 抽风负压对烧结产质量的影响在工艺参数对烧
13、结产质量的影响中，透气性是关键。料 层的透气性是由混合料的粒度及其组成，混合料适宜的水分 及抽风负压三因素所决定的。在这三因素中，混合料的粒度 及其组成是基础，适宜的水分是透气性良好的保证条件，抽 风负压起着主导作用。莱钢抽风负压和机速对烧结产质量的 影响列于表4，由表 4可见，料层增厚后，抽风负压要相应 提高，此时减慢机速，虽然产量没有增加，但烧结矿的质量 能获得显著改善，表现为能耗降低，成品矿的FeO降低，转 鼓指数得到提高。提高烧结抽风负压，能增加通过混合料层的风量，加快 垂直烧结速度，从而提高烧结产量；当抽风负压过高后，会会因垂直烧结速度过快，造成成品率和强度下降；或者还会 因负压过高
14、，烧结料层被抽风压紧，使透气性下降，造成产 量反而降低。因此掌握适当的抽风负压，是控制烧结产质量的重要环节：抽风负压不是越高越好，高到一定程度后会适 得其反；低负压操作有利于固体燃耗下降，成品率和转鼓指 数的提高。表4 莱钢抽风负压和机速对烧结产质量的影响参数及 效果台 车面积抽风 负压 （Pa）机速 (m/min)料层 高度 (mm)垂烧速度 (mm/min)利用 系数 (t/m2h)返矿率 (%)固体 燃耗 kg/t矿转鼓 指数 (+6.3%)FeO (%)105m2133001.7050020.21.4635.066.074.3010.7 2105m2146001.4060020.01.
15、4527.257.078.148.86适宜的烧结抽风负压是应通过烧结杯模拟烧结生产的正 交试验，得出的结论再通过生产检验作适当调整而确定的。 也有根据相应条件和经验数据而确定的，但这样往往会造成 事倍功半的结果。点火负压也是一项不可忽视的工艺参数，一般取抽风负压的5060，即60008000Pa。点火负压太低，不易点 好火以便将燃烧带往下引，从而影响垂直烧结速度和产量： 点火负压过高,会破坏原始料层的透气性,严重影响产质量。2.4 机速对烧结产质量的影响机速及垂直烧结速度对烧结产质量的影响，它处在对立 统一的矛盾中，为追求产量，就需加快机速和垂直烧结速度 ；为追求强度和质量，又需要放慢机速和垂
16、直烧结速度，宝钢450m2烧结机不同机速及垂直烧结速度对烧结产质量的 影响列于表5，由表5可见，机速和垂直烧结速度与产量强度 和固体燃耗直接相关。产量和质量应在一定的原料和设备条 件下统一到一个最佳值范围内。偏面追求产量就得不到高质 量的成品矿，合理的状态应在保证质量条件下去探索提高产 量的措施。表4所表现出莱钢105m22烧结机的生产数据是 比较规范和值得效发的。 表5 宝钢不同机速及垂直烧结速度的生产指标机速 m/min垂烧速度 mm/min料层厚 度mm抽风负 压Pa利用系 数 t/m2h转鼓指 数+6.3%固体燃 耗kg/t返矿率 (%)3.2218.26500129181.3673.946.3029.72.8718.15561144351.38-26.52.4116.49606150631.2775.7846.6727.02.5 成品矿的FeO含量对烧结产质量的影响 成品烧结矿的FeO含量在烧结生产中它既是一个主控因 素，也是一个被控因素。既可以通过料层
