吴 浩 吴永涛 邓卫鹏 张慧超

（舞阳钢铁有限责任公司炼铁厂，河南 平顶山 462500）

摘 要：舞阳钢铁公司180㎡烧结机通过蒸汽预热、强化制粒、偏析布料等措施，成功将烧结料层由700mm提高到850mm。料层提高到850mm后，烧结矿转鼓指数提高了1.3%，返矿率降低了3.1%，保证了高炉使用烧结矿的强度需求，减少了粉末料的入炉量，提升了高炉的透气性。TFe含量提高了1.04%，FeO含量降低了0.9%，固燃消耗降低了6%，得到高品质烧结矿的同时，节约了成本，增加了效益，并给出了下一阶段降本增效的方向。

关键词：烧结矿；厚料层烧结；固燃消耗

烧结作为高炉炼铁过程中的一项主要工序，承担着为高炉提供合格烧结矿的任务，但同时也是高能耗的工序之一。据统计，烧结工序的能耗占钢铁企业能耗的10% ～15% ，而烧 结固体燃料消耗占烧结总能耗的75%～80%。近年来，随着环保压力增加，钢铁行业面临着巨大的挑战，“高效、洁净、高产、低能耗”是许多企业关注的焦点。舞阳钢铁有限责任公司炼铁厂（以下简称“舞钢炼铁厂”）180m²烧结机计划日产烧结矿5500t，供一座1 260m²高炉生产用料。近年来，烧结作业区通过蒸汽预热、强化制粒和偏析布料等措施实现了厚料层烧结，减少了表层烧结矿比例，降低了返矿率，减少了燃料比、固燃消耗及FeO含量，降低成本的同时增加了高温保持时间，提高了烧结矿的强度。本研究以舞钢180m²烧结机为研究对象，首先从料层、水分和返矿配入量三个方面对固然消耗和煤气单耗的影响近12个月的数据进行分析，得到料层厚度、水分多少和返矿配入比例与能源消耗之间的影响关系；其次总结了舞钢厚料层烧结的实践措施和效果；最后结合上述研究，以指标和质量为导向，以降本增效为目的对舞钢烧结作业区今后的工作提出建议。

1 原料及成品分析

烧结是将混匀矿、石灰石和白云石及其他冶金辅料在一定温度下，通过一系列物理化学变化生产出具有一定粒度、强度和冶金性能的合格烧结矿的过程，舞钢烧结矿和辅料的主要化学成分如表1所示。

SiO₂含量过高时，极易形成 2CaO·SiO₂，冷却时容易发生晶型转变，从而使烧结矿内应力增大，使烧结矿强度降低^［1］；SiO₂含量过低时，导致液相生成量不足，影响成品率。同时，SiO₂的含量对烧结矿的形态起着重要作用，当大于3%时，铁酸钙明显由块状向针状发展，一般认为5%左右较为适宜^［2］。适宜的MgO含量可以改善炉渣的流动性、稳定性及冶金性能，提高炉渣脱硫能力。Mg²⁺ 取代Fe²⁺ 进入磁铁矿八面体中，使磁铁矿难以氧化成赤铁矿，从而阻碍铁酸盐矿物的形成。MgO含量以2%为宜。当Al₂O₃含量超过1.8%时，熔融区微观结构发生显著变化，板片状铁酸钙发展，针柱状铁酸钙受到抑制。FeO 含量较低时，SFAC黏结相生成较少，影响烧结矿强度^［3］。烧结矿FeO含量过高，当大于9.88%时，高温过程中形成的较大圆柱状SFAC与磁铁矿相在冷却期间各相收缩，引发裂纹，也会降低烧结矿强度^［4］。

舞钢烧结作业区通过科学配料、严格生产，得到的最终成品烧结矿中 FeO 含量约为 8%，SiO2含量为 4.99%，MgO含量为2.10%，得到的成品烧结矿质量稳定，转鼓强度稳定在78%左右，具有良好的冶金性能。统计了最近12个月不同时间的料层、煤气单耗、水分、返矿配入量和固燃消耗的关系。

由图1（a）可知，2—4月，烧结过程的料层厚度均维持在800mm左右，固燃消耗总体呈现上升趋势。从图（c）和图（d）可以发现，2—4月原料中的水分含量和烧结返矿配入量均呈现增长趋势，这是导致固燃消耗最直接的原因，因为水分蒸发需要消耗一定的热量，烧结矿返矿配入量增加，返矿融化需要大量热量，因而固燃消耗呈现上升趋势。从图 1（a）和图 1（c）可知，4—8 月，固燃消耗有了明显的下降，而料层厚度和水分则持续上升。从图（b）和图 （d）可以发现，4—8月，煤气单耗、返矿配入量和固燃消耗都呈下降趋势^［5］ 。由图（a）可知，9—11月，随着料层厚度的减少，固燃消耗增加；从图（b）、图（c）和图（d）可知，煤气单耗、水分、返矿配入量和固燃消耗都呈上升趋势。综上所述，料层厚度和返矿配入量是影响烧结过程的主要因素，在合理控制返矿量的基础上，通过一系列改进措施提升料层厚度是降低烧结成本的有效途径。

2 厚料层烧结的实践效果

自2014年3月投产以后，在舞钢公司炼铁厂技术科和烧结作业区工艺技术组的精密协作下，总结国内外低成本烧结的工艺要求和参数，提出了“低水低碳，厚铺慢转”的操作理念，从年底开始，料层厚度逐步由700mm提升至880mm。采用了蒸汽预热，通过在混合料仓周围通加一圈共有30根均有阀门的分支蒸汽管道，通过阀门开度来控制烧结机水平方向上的料温，保证混匀料整体料温稳定在70℃左右，尽量避免过湿层对混合料层透气性产生不利影响，使机尾红火层厚度趋于一致。为提高制粒效果，在一混内的加水口处加装喷淋嘴进行改造，使水的喷洒更加均匀，并且将加水管路后移，让混合料经过充分混匀后再加水。同时，在二次混合机内通加蒸汽，在提高料温的同时加强生石灰消化，强化二次混合机的制粒效果；布料方面，采用梭式布料机+圆辊+九辊布料，控制小车在两端的换向停留时间，同时增加两排松料器，在保证布料均匀的同时增加料层的透气性，注意烧结机两侧靠近栏板处的边缘效应，松料器的安装密度采取“边小中大”的方针，同时增加压料装置，保证水平方向的均匀和透气性，增加边缘处烧结矿的强度。采取蒸汽预热、强化制粒和偏析布料等措施的厚料层烧结技术，其垂直燃烧速度趋于合理，料层的自动蓄热能力得到增强，烧结机机速由2.05逐步降至1.85左右，随着料层的增加，其各项参数得到巨大改善，具体参数如表2所示。

从表2可知，采取蒸汽预热、强化制粒和偏析布料等措施的厚料层烧结技术，随着料层的升高，其各项指标均有了明显改善，烧结矿转鼓指数提高了1.3%，返矿率降低了3.1%，满足了高炉使用烧结矿的强度需求，减少了粉末料的入炉量，提升了高炉的透气性。与此同时，TFe含量提高了 1.04%，FeO 含量降低了 0.9%，固燃消耗降低了6%，节约了成本，提升了烧结矿的成品率和产量，创造了更大的经济效益。

3 下一阶段降本增效措施和目标

3.1 厚料层烧结

坚持采用蒸汽预热、强化制粒和偏析布料等措施的厚料层烧结技术，根据料层厚度及其固燃消耗的对应关系着力提升料层厚度。目前，烧结料层厚850mm，烧结机和脱硫运行正常，烧结矿成品优良，下一步根据脱硫和烧结矿质量的实际情况，逐步提高料层厚度。

3.2 生产废水的配用

在混合机南侧建造储水池，配装自吸泵。抽取铸铁机南侧的废水代替混合机使用的生产新水。混合料加水混匀每小时约使用生产新水15t，采用废水代替后，每月可节省生产新水用量10 800t，同时解决了炼铁厂废水易外排的难题。

3.3 合理控制混合料水分

厚料层烧结的情况下，对水分要求比较严格。水分的蒸发需要吸收热量，水分过大造成吸热过多，影响固体燃料消耗，水分过低，烧结透气性较差，主抽风机负载增大，力求在保证烧结透气性的前提下，尽量控制水分走下限，暂时控制负压13~15kPa。

3.4 降低返矿量

加强对烧结过程中的操作控制，稳定烧结过程，减少生产波动，降低返矿的产生。

①布料过程要保证料面平整，不压料、亏料，料层透气性均匀，保证机尾断面的红火层均匀，确保九辊两侧不向栏板两侧落料，减少生料的产生。

②混合料的温度控制在60～70℃，通过调整料仓的蒸汽阀门，保证圆辊处水平方向上温度均匀，防止因温度不均造成烧结料层透气性的差异，影响机尾烧结。

③提前消化生石灰，强化制粒效果，减少烧结过程的“白点”，对内外返粒度进行统计跟踪，发现筛板磨损时及时更换，杜绝大颗粒返矿的产生。

参考文献：

［1］张俊，郭兴敏，张金福，等.烧结原料对燃料燃烧的影响研究［J］.钢铁，2011（11）：12-15.

［2］刘自民，金俊，武轶，等.固体燃料和溶剂粒度对烧结生成影响的实验研究［J］.烧结球团，2015（4）：16-19.

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

［4］龙红明.铁矿粉烧结理论与工艺［M］.北京：冶金工业出版社，2010.

［5］薛俊虎.烧结生产知识技能问答［M］.北京：冶金工业出版社，2003.