曹佳惠  范海伟  汪建  李备备  代俊楠  于小波

（日照钢铁有限公司  山东 日照 276800）

摘  要：随着国家对钢铁产能的调控愈加严格，日钢360㎡烧结机生产节奏降低，最大限度挖潜降本成为烧结生产的重点。烧结矿MgO含量由2.3%提高至3.4%，料层提高至1000mm，烧结矿亚铁控制7.5%，可有效保证烧结矿质量稳定的前提下实现成本最优，其中烧结熔剂降本2.78元/吨，固体燃耗降本7.31元/吨。

关键词：厚料层；自蓄热；低成本

1  前 言

2021年以来，随着全球经济复苏，钢铁需求上涨，铁矿石价格较2020年上涨超50%以上，极大增加了钢铁冶炼成本。烧结是将矿粉、熔剂、燃料按一定比例混合，平铺在烧结机上经抽风点火烧结成块的过程，其工序能耗高、污染重，因此低成本生产、降低烧结能耗迫在眉睫。

厚料层烧结技术是在铁酸钙固结理论和自动蓄热作用基础上发展起来的先进烧结技术^[1-2]，其良好的自蓄热性得到广大同行的认同并广泛应用，烧结料层厚度达到或超过850 mm的烧结被定义为超厚料层烧结^[3]。良好的透气性是保证厚料层烧结的基础^[4]，也是制约料层继续提升的关键因素。纯粹的提料层操作，将导致垂直烧结速度降低，影响烧结机利用系数，甚至出现烧结不充分影响烧结矿质量的情况。

在国家钢铁产能调控愈加严格的背景下，钢铁产能缩减，生产节奏降低，低成本冶炼需求日益提升。生熔剂价格仅为熟熔剂价格的1/5-1/4，且厚料层烧结的自蓄热效应可有效降低生熔剂对烧结过程的负面影响，并一定程度上改善料层透气性。因此，适当提高生熔剂比例可达降低烧结成本的目的。

2  制约料层提升现状分析及改进实施

2.1  现状分析

1）360㎡烧结机布袋除尘灰通过气力输灰送入配料室料仓并参与配料，因其疏水性影响混合料造球效果，进而影响烧结机机前混合料透气性。

2）烧结工序加水以混合加水为主、制粒加水为辅，其中制粒加水可以保证混合料球的长大。制粒加水因未充分雾化，制粒粒度较差。

3）360㎡烧结机漏风率接近50%，对漏风重点影响因素排查发现台车滑道漏风、风箱隔断漏风是造成烧结系统漏风的主要原因。经验数据表明，漏风率每增加一个百分点，每吨烧结矿电耗增加约 0.15 kWh，漏风率每增大5 %，烧结利用系数下降 3.75 %～5.84 %^[5]。漏风率偏高影响烧结矿电耗增加、烧结机利用系数降低。

4）受布料偏析作用，小矿槽两侧粒度大，中间粒度细。采用蒸汽预热混合料，小矿槽中间蒸汽扩散阻力大，蒸汽从小矿槽两侧溢散严重，中间料温与两侧料温偏差达20℃，造成烧结机两侧烧结矿过烧，中间烧结矿欠烧。

5）360㎡烧结机机头1-3#风箱因设计原因极易积料堵塞，为保证生产顺行，1-3#风箱翻版开度长期保持50%以上，风箱支管负压高达-15Kpa，烧结混合料在抽风作用下压实，料层透气性被破坏。同时，煤气未充分燃烧即被带入大烟道，造成煤气消耗增加，提高生产成本。

6）360㎡烧结机生产节奏降低，进一步挖潜降本成为生产工作的重点。

2.2  改进实施

2.2.1  提升制粒效果

配料室除尘灰仓安装加湿机，提前润湿除尘灰，混合料中小于3mm粒级降低14.10%，大于5mm粒级提高12.2%，粒度改善明显。

制粒滚筒加水由一段加水改为两段加水，并更换雾化效果好的喷头。其中第一组喷头安装于滚筒进料端1/3处，主要促进小球长大；第二组喷头安装于距出料口1/3处，主要促进小球压实，增加强度，减少转运过程中小球破碎。小于3mm粒级持续降低，3-5mm粒级有所增加。混合料粒度变化见表1。

表1 混合料粒度变化

Table 1  Mixture particle size change

混合料在滚筒沿轴向运动过程中不断滚动，其中大粒度物料因惯性大，逐步位于料堆上方，细粒度物料惯性小，逐渐沉积于下方，通过采取一定措施，阻挡部分下层细粒度物料进入下道工序，可一定程度上提高制粒效果。

2.2.2  烧结机漏风改造

烧结机滑道密封采用新式石墨自润滑侧密封装置，在烧结机在运行过程中，下滑板在滑板弹簧作用下与上滑板贴合，因下滑板内嵌多组石墨柱，可起到自润滑作用，保证密封效果的同时有效的减少了粉尘的外溢和热量的流失。

风箱隔断之间由普通铁板密封改为弹性密封板密封，增强密封效果，进一步降低烧结机系统漏风。

目前，360㎡烧结机漏风率降至38%以下。

2.2.3  烧结机料层透气性改善

1）调整梭布小车运行限位及停留时间，小矿槽内两侧料面略高于中间，物料下落过程中由两侧向中间不断塌落，降低物料偏析影响。增加小矿槽中部蒸汽管道数量，提高中部物料与蒸汽接触时间，机前料温提升至72℃左右，沿圆辊轴向料温温差降至5℃以内，圆辊各点位料温见图1。

图1 机前料温对比

Fig. 1  Comparison of material temperature

2）通过优化松料器松料棒排列方式及材质改善，松料器由三排圆管分布改为四排板条分布，板条状松料棒的高度、密度、强度均大于圆管，有效改善因松料棒变形、粘料导致料层透气性不均匀烧结矿局部过烧的现状，机尾红层分布趋于均匀。松料器结构图见表2。

图2 松料器结构图

Fig. 2  loosening bar's Structure diagram

3）机头1-3#风箱经微负压点火改造及翻版放料自动化提升，被抽风抽入的物料可以经大烟道卸灰阀及时排出，风箱支管负压在-（8-12）Kpa左右，对料层原始透气性破坏减轻，点火深度增加，烧结矿煤气单耗降低0.88m³/t。

3  提高生熔剂比例

烧结用生石灰比例占全部熔剂的35%左右。烧结矿氧化镁含量2.3%，高炉冶炼过程中需添加约10kg/t的蛇纹石，蛇纹石价格较白云石粉价格高46%，若调整烧结矿氧化镁含量至适当水平，高炉相应降低乃至无需添加蛇纹石，可有效降低炼铁成本，且烧结矿通过白云石提镁，可替代一部分生石灰粉，进而降低烧结矿成本。

烧结矿氧化镁提升至3.4%，可100%替换炼铁工序蛇纹石消耗。其中烧结矿白云石粉配比增加50%，生石灰粉配比降低20%左右。烧结矿熔剂成本降低2.78元/吨，铁水成本降低2.0元/t。提镁后烧结矿试样矿相显微结构见图3（H为赤铁矿；F为铁酸矿；S为硅酸盐）。

图3 提镁后烧结矿试样矿相显微结构

Fig. 3  Microstructure of sinter samples after magnesium extraction

烧结矿试样主要呈现铁酸钙、赤铁矿、硅酸盐的熔蚀交织结构，赤铁矿多成粒状、斑状，铁酸钙以枝晶状形式存在，少部呈现针状，烧结矿强度较高，还原性好。

4  1000mm料层生产成果

4.1 生产参数及烧结矿冶金性能

料层1000mm生产工况下，氧化镁控制3.4%，垂直烧结速度降低，燃耗降低3.24kg/t，转鼓强度变化不大，低温还原粉化指数提高。主要为厚料层自蓄热反应促进燃耗降低，但亚铁控制偏高，液相生成多，燃烧带阻力较大。进一步降低烧结矿固体燃耗，烧结矿亚铁含量降低，垂直烧结速度、低温还原粉指数、还原度先升高后降低，转鼓强度先略有下降后下降幅度明显。因为随着燃耗降低，亚铁含量降低，燃烧带厚度变薄，燃烧阻力降低，但燃耗过低，料层热量不足，导致垂直烧结速度降低。同时，固体燃料反应更加完全，氧化氛围增强，烧结矿还原性提高。烧结参数及冶金性能详见表2。

表2  生产参数及烧结矿冶金性能

Table 2  Production parameters and metallurgical properties of sinter

4.2  烧结矿粒度及返矿率

1000mm料层生产条件下烧结矿粒度更加平均，其中16-25mm粒级增加5.23%，10-16mm粒级减少5.49%，小于10mm粒级增加1.01%，返矿率变化不大。因为1000mm超厚料层的自蓄热反应使得高温保持时间长，铁酸钙分布均匀，提高烧结矿强度。另外，厚料层烧结减少了表层低强度烧结矿比例。随着燃耗进一步降低，小于10mm比例、返矿比例均呈增加趋势。

表3  烧结矿粒度及返矿率

Table3  Sinter particle size and return rate

5  结 论

（1）烧结矿MgO提高至3.4%，烧结矿熔剂成本降低2.78元/吨，铁水成本降低2.0元/t。

（2）1000mm料层生产有利于提升燃料利用率，降低固体燃耗，并增强氧化氛围，提高烧结矿低温还原粉化性。

（3）1000mm料层自蓄热效应提高了烧结高温段保持时间，促进烧结矿物结晶，烧结矿粒度分布更加平均。

（4）1000mm料层生产工况下，亚铁中心值控制7.5%，可实现烧结矿质量相对最优、燃料消耗最低，降低烧结矿燃料成本7.31元/t。

参考文献

[1]  冯根生,吴胜利,赵佐军. 改善厚料层烧结热态透气性的研究[J]. 烧结球团,2011,36(01):1-5.

[2]  阚永海. 天钢联合特钢1000 mm超厚料层烧结生产实践[J]. 山东冶金,2020,42(03):9-11.

[3]  许满兴. 超厚料层烧结矿的试验研究与生产实践[A]. 中国金属学会.2014年全国炼铁生产技术会暨炼铁学术年会文集(上)[C].中国金属学会:,2014:3

[4]  张群山,程涛,徐冰,黄世来. 马钢380 m~2烧结机厚料层生产实践及其关键技术[J]. 安徽冶金科技职业学院学报,2020,30(03):24-26.

[5]  赵红全. 烧结漏风率对利用系数影响关系的探讨[J]. 云南冶,2021,50(04):146-149+158.