李秭城 周曉冬 李國良 李乾坤 夏強

摘 要：中天鋼鐵集團180 m2燒結機通過提高混合料料溫，強化混勻制粒，低水分低點火負壓操作，提升料層透氣性，加強原燃料管理，降低漏風率，提升設備保障能力等多重措施，將燒結料層由910 mm提升至1 000 mm，并在1 000 mm超厚料層條件下穩(wěn)定生產(chǎn)。燒結礦產(chǎn)、質(zhì)量穩(wěn)步提升，燒結機利用系數(shù)上升0.042 t/（m2·h），燒結內(nèi)返率下降0.87%，固體燃耗下降5.69 kg/t，煤氣消耗下降4.67 m3/t，轉鼓強度提升1.15%，RDI+3.15由65.69%提升至73.64%，RI由82.22%提升至82.83%。

關鍵詞：1 000 mm；超厚料層；制粒；低負壓；漏風率；固體燃耗

PRODUCTION PRACTICE OF 1 000 mm ULTRA THICK MATERIAL LAYER ON THE 180 m2 SINTERING MACHINE OF ZHONGTIAN IRON AND STEEL

Li Zicheng? ? ?Zhou Xiaodong? ? Li Guoliang? ? Li Qiankun? ? Xia Qiang

（Zhongtian Iron and Steel Group Special Steel Sintering Plant.? ? Changzhou? ? 213000，China）

Abstract：The 180 m2 sintering machine of Zhongtian Iron and Steel Group by improving the mixing temperature， strengthening the mixing granulation， low moisture and low ignition negative pressure operation， improve the permeability of the material layer， reduce the air leakage rate， improve the equipment support ability and other multiple measures， the sinter layer from 910 mm to 1 000 mm， and stable production under the condition of 1 000 mm super thick material layer. The sintered mineral and the quality improved steadily， the utilization coefficient of sintering machine increased by 0.042 t/ （m2·h）， the sintering internal return rate decreased by 0.87%， the solid burnup decreased by 5.69 kg/t， the gas consumption decreased by 4.67 m3/t， the drum strength increased by 1.15%， RDI+3.15 increased from 65.69% to 73.64%. RI increased from 82.22% to 82.83%.

Key words：1 000 mm; super thick material layer; granulation; low negative pressure; air leakage rate; solid burn-up

0? ? 前? ? 言

厚料層燒結技術是基于鐵酸鈣固結理論和自蓄熱作用發(fā)展起來的先進燒結技術，近年來在我國被普遍采用 [1-2] ，料層提升之后使高溫氧化區(qū)保持時間延長，燒結礦礦物結晶充分，有利于硅鋁復合鐵酸鹽（SFCA）的生成[3]，結構得以改善，強度得以提高。由于料層的自動蓄熱作用，有利于降低燃料的配入，從而降低固體燃料消耗，減少CO2排放[4]；料層提升后燒結機速度得以變慢，延長了點火時間提升了點火強度，有利于降低點火煤氣消耗[5]，同時使得強度低的表層燒結礦數(shù)量相對減少，成品率提升[6]。目前國內(nèi)新天鋼聯(lián)合特鋼、陜鋼集團漢鋼公司等多家企業(yè)已經(jīng)將燒結料層布到1 000 mm[7-8]。

中天鋼鐵180 m2燒結機近些年一直在摸索“低水低碳厚料層”操作方針，在2022年9月份大修經(jīng)過一系列的設備改造和技術改造，將料層提升至1 000 mm，并一直處于穩(wěn)定運行狀態(tài)。對改造前后燒結礦的各項指標對比分析研究證明，燒結礦轉鼓強度，粒度組成，低溫還原粉化率，返礦率等指標有了顯著提升，固體燃料消耗及煤氣消耗顯著下降。

1? ? 實施超厚料層燒結的設備保障

1.1? ? 減少有害漏風

燒結機漏風是影響燒結礦質(zhì)量以及限制料層厚度提高的重要因素之一[9]。厚料層燒結對風機抽風能力提出了更高的要求，在主抽風機能力一定的情況下，減少系統(tǒng)漏風是變相提高抽風能力的一種有效手段[10]。中天鋼鐵180 m2燒結機大修時主要針對燒結機頭尾漏風、滑道漏風、煙道漏風進行了整治，有效將低了燒結22個風箱的煙氣含氧量（見圖1），主抽入口煙氣含氧量由16.8%降低至14.2%。

燒結機頭尾密封板在物料的摩擦和風的沖刷下，形成了許多縱向的溝坑，利用大修期間將頭尾密封板更換為全密封彈簧箱式密封裝置，此密封裝置更耐高溫與耐磨。180 m2燒結機原動靜滑道投產(chǎn)十年，出現(xiàn)磨損、水平度不一致等情況，此次檢修重新對滑道校水平并更換為柔性密封（見圖2），柔性密封不僅僅解決了漏風問題，而且不用對滑道進行加油。對燒結機下部風箱的箱體加焊龜甲網(wǎng)，并進行噴涂（見圖3），杜絕了臺車篦條間下來的碎料與箱體直接接觸，延長了使用壽命。

1.2? ? 燒結本體改造

厚料層對透氣性有著較高的要求，料層收縮比受多方面影響。因此對燒結本體的多項設備進行抬高處理（見圖4）。將布料七輥的最下面一根輥子拿掉，并對七輥的底座進行調(diào)高，由原先980 mm提升至1 040 mm，此兩項改造杜絕了1 000 mm從七輥平著推出來，形成兩次壓料。同時對料面打孔裝置、過橋、機尾保溫罩等多個地方進行了調(diào)高處理。并在臺車中部位置和進機尾保溫罩位置安裝了兩處限高信號，根據(jù)料層收縮比，當臺車中部位置檢測到料層高度≥980 mm時，主控室會有聲光報警，當進保溫罩之前料層檢測到料層高度≥980 mm時燒結機會急停。此設計是充分考慮到料層收縮比小的時候，例如：生石灰噴灰、煤氣質(zhì)量差等點不著火料層抽不下去的時候避免拉掉機尾保溫罩和移動擺架。

1.3? ? 燒結自動布料裝置

料層達到1 000 mm后對混合料水分及布料精度要求更高，混合料水分越大形成的過濕層越厚，原先的布料小閘門人為操作精度不高。2022年180 m2燒結機上一套容主閘門、布料小閘門、鋪底料閘門、平料門四合一的自動布料裝置，四道閘門均由液壓遠程控制，調(diào)整精度可以達到0.1 mm數(shù)量級。

1.4? ? 梯形壓料裝置及松料器改造

中天鋼鐵180 m2機臺車欄板高度750 mm，料層布到1 000 mm后為解決邊緣點火問題，制作安裝了梯形的壓料板，壓料板高度可根據(jù)布料厚度上下可調(diào)整，在倒角的位置將原棱角改造為圓弧角，改造后兩側點火效果良好，且臺車欄板兩側無散料漏出（見圖5）。

對于未經(jīng)過點火燒結的原始料層，布料高度增加后，下部料層在重力作用下會被進一步壓實，使料層阻力增加[11]。為改善料層透氣性，目前各大企業(yè)在燒結松料器方面做了很多研究攻關[12-14]。對180 m2燒結機的松料器進行改造，采用直徑為32 mm的圓鋼，在距臺車篦條高度250 mm和450 mm的位置分別安裝兩排松料器，采用“上七下六”的結構（見圖6），松料器長度為2 000 mm，松料器橫穿底座，在底座兩側均進行固定。應用后圓鋼無變形下沉的情況發(fā)生，圓鋼不易積料。

2? ? 實施超厚料層燒結的工藝改進

2.1? ? 提高混合料料溫

燒結混合料的溫度高低是制約燒結生產(chǎn)的關鍵性因素之一[15]，當混合料的溫度低于燒結露點溫度時，會在燒結生產(chǎn)過程中形成透氣性較差的過濕層，加大氣流通過料層的阻力[16]。180 m2燒結機通過精準控制返礦平衡，控制返礦倉位，將返礦倉位始終控制在1.5 h左右，保證燒結配料配用的都是剛出環(huán)冷的熱返礦，返礦溫度在40 ℃左右。多點蒸汽加熱，混料水池蒸汽加熱至水溫80 ℃、小礦槽四周通壓力為5 kPa的蒸汽加熱，并在混合機自主研發(fā)了一種《一種氣液霧化噴淋裝置》[17]（見圖7），在混合機加水管中加一路蒸汽管，利用蒸汽加熱加壓，形成有溫度的霧化水，該裝置在混合機應用后，料溫提升6 ℃，混勻料大于3 mm物料占比上升8.61%（見表1）。

2.2? ? 生石灰強化燒結過程

中天鋼鐵180 m2燒結機在熔劑結構上，將原2%石灰石全部置換到生石灰上，生石灰在料層中的分散性更好，能夠更為均勻地分布于混合料中，且生石灰中含有大量的CaO，能夠在消化時生成大量具有黏性的Ca（OH）2凝膠體，作為能夠在混合料中均勻分布的黏性物質(zhì)，生石灰比其他任何熔劑都更有利于混合料制粒過程[18]。180 m2燒結機全部配用回轉窯自產(chǎn)的生石灰，生石灰活性度在335 ml以上。通過對生石灰倉的整改，采用拉絲皮帶和稱重傳感器，轉速控制在30 Hz以上，使生石灰下料更加均勻，且混合機噴加熱水也更加有助于生石灰的消化。

2.3? ? 低負壓點火

低負壓點火過程中，由于點火時的抽風負壓小，減小了上部料層對下部料層的擠壓力，使得料層相對松散，料層透氣性較好[19]。對低負壓的設備改造升級，通過調(diào)整1號、2號、3號風箱的開度可以實現(xiàn)燒結機1號、2號風箱負壓在-4 ～ -16 kPa之間控制，正?？刂圃?6 kPa左右，3號風箱負壓在-7 ～ -16.5 kPa之間控制，正?？刂圃?10 kPa左右（見表2）。超厚料層延長了燒結點火時間，提升了點火強度，有利于降低煤氣消耗。

2.4? ? 混合料低水分控制

低水燒結和厚料層是相輔相成的，厚料層燒結的意義是減少玻璃質(zhì)多、強度低的表層燒 結礦占比，充分利用燒結過程自蓄熱作用強化燒結高溫反應，但隨著料層厚度提升，過濕帶厚度也逐漸增加，過程阻力增大，透氣性惡化[20]，低水燒結的優(yōu)勢在于降低物料堆密度，強化物料顆粒表面接觸，促進固相反應進行，且有效減少過濕層。中天鋼鐵180 m2燒結機自2019年實行厚料層操作以來，圓輥處混合料水分由7.8%穩(wěn)步控制到6.5%（見表3）。

2.5? ? 原燃料穩(wěn)定控制

中天鋼鐵180 m2燒結大多使用澳礦、巴西礦等進口富礦粉，在礦粉搭配上充分論證試驗，并在燒結杯上提前進行試驗。在工業(yè)化生產(chǎn)過程中嚴格把控各礦粉的下料情況，每日進行跑盤作業(yè)，要求跑盤偏差小于5%。在燃料方面，嚴格把控進廠粒度，特別是小于1 mm部分，并對使用的煤種逐一進行對比（見表4），從而為后續(xù)的采購提供參考，從使用情況來看（見表5），煤種3水分最低為6.875%，＜1 mm部分最少為9.59%，生產(chǎn)出的燒結礦RDI+3.15最優(yōu)，且燃料單耗和單位成本最低。同時在燃料破碎過程中，通過調(diào)整對輥、四輥的輥間距，控制破碎的給料量，避免燃料的過粉碎。

3? ? ?超厚料層燒結的實施效果

通過各項攻關措施的落實，超厚料層取得了良好的效果（見表6），180 m2燒結料層從910 mm提升至1 000 mm，燒結機利用系數(shù)上升0.042 t/（m2·h），燒結內(nèi)返率下降0.87%，堿度±0.08范圍合格率上升3.74%，亞鐵±1范圍合格率上升2.71%，固體燃料消耗下降5.69 kg/t，煤氣消耗下降4.67 m3/t，轉鼓強度提升1.15%。料層從910 mm提升至1 000 mm，燒結礦冶金性能RDI+3.15提升明顯（見圖8），由65.69%提升至73.64%；燒結礦還原性由82.22%提升至82.83%。

對910 mm料層和1 000 mm料層狀態(tài)下生產(chǎn)出來的礦相進行分析（見圖9～圖10），礦相主要由赤鐵礦（亮白色）、磁鐵礦（棕紅色）、鐵酸鈣（灰黑色）和橄欖石（亮黑色）組成。910 mm料層狀態(tài)下燒結礦赤鐵礦含量較多，達到21.88%，甚至出現(xiàn)較多自形晶，表明更多赤鐵礦未能有效發(fā)生成礦反應生成鐵酸鈣，限制了鐵酸鈣含量的提高，鐵酸鈣含量僅為29.73%（見表7）。1 000 mm料層狀態(tài)下燒結礦中鐵酸鈣廣泛存在其礦相組成中，鐵酸鈣含量達39.67%，而橄欖石較少；且鐵酸鈣大多呈塊狀、斑狀結構，且于磁鐵礦以交織熔蝕結構為主。

4? ? 結? ? 論

1）中天鋼鐵180 m2燒結機通過強化設備管理，加強漏風治理，多重手段提升混合料料溫，提升生石灰配用比例提升制粒效果，低水分、低負壓操作，燒結料層厚度逐步提升至1 000 mm，燒結礦產(chǎn)、質(zhì)量明顯提升。

2）相比910 mm料層，1 000 mm燒結料層在180 m2燒結機生產(chǎn)實施后，燒結礦中鐵酸鈣含量提升9.94%，燒結礦強度升高，轉鼓強度提升1.15%，燒結內(nèi)返率下降0.87%。

3）相比910 mm料層，1 000 mm燒結料層在180 m2燒結機生產(chǎn)實施后，固體燃料消耗下降5.69 kg/t，煤氣消耗下降4.67 m3/t。

4）相比910 mm料層，1 000 mm燒結料層在180 m2燒結機生產(chǎn)實施后，RDI+3.15由65.69%提升至73.64%；燒結礦還原性由82.22%提升至82.83%。

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