点此下载——京唐550m2烧结机台车上物料和烧结矿分区研究(Ⅰ).doc

京唐550m²烧结机台车上物料和烧结矿分区研究(Ⅰ)

裴元东¹，史凤奎^2，3，安钢²，赵志星¹，程铮明^2，3，王洪江²，石江山²

(1．首钢技术研究院，北京100043；2．首钢京唐公司，河北唐山063200；3．北京科技大学冶金与生态工程学院，北京100083)

摘 要：通过在烧结现场吊取正常生产的烧结机台车，对台车上物料和烧结矿进行分区域研究，考察料层各区域烧结物料和烧结矿性能，发现京唐两台550m²烧结机台车上物料分布存在以下问题：①粒度方面，1号机料层下部物料粒度过粗、偏析过大，导致熔剂粘附少；2号机台车横向上物料分布不均匀，从一侧到另一侧粒度差异较大。②成分方面，1号机熔剂主要偏析分布在料层上层，下层的物料粒度粗、熔剂少，物料化学成分和C含量的偏析均加剧；2号机上物料化学成分和C含量在第二层出现异常，表现出非线性偏析，仅在SiO₂和Al₂O₃含量偏析上具有单调性。这些问题的存在，制约了烧结矿质量的提高。

关 键 词：铁矿烧结；料层；分区研究；粒度偏析；成分偏析

1  前言

随着铁矿资源的劣化，以及烧结设备的逐步大型化，台车上物料的分布状态不可避免地对烧结矿产质量产生影响。物料的性能，如粒度分布和平均粒径等，既影响烧结料层的透气性，也在很大程度上影响烧结过程中的反应和烧结矿质量^[1]；料层内的粒度分布、燃料偏析状况等，还对烧结过程和成品矿的均匀性产生较大影响。反之，台车上各区域烧结矿的质量，也是反映物料烧结效果的重要指针。

在强调设备大型化的同时，如何精确操作，发挥大型设备的优势，也是烧结工作者面临的一项任务。研究烧结料层内物料的分布状态及其对烧结矿质量的影响，并寻找合理的应对措施，成为当前的一项重要工作^[2]。

本文采取吊出正常生产的烧结机台车，对台车上物料和烧结矿进行分区域研究的方法，考察了料层各区域烧结物料和烧结矿性能^[3]，据此分析各层烧结矿质量的变化，并提出应对措施。

2  研究方法

2．1  取样方法

在烧结停机检修时，用天车将烧结机台车吊出轨道，对台车上物料分区域取样分析。台车分为“不点火料层”和“点火料层”，吊取示意图见图1。其中，“不点火料层”为台车布料后在经过点火炉时将火关掉，通过点火炉后取出分析；“点火料层”为台车正常行进到某一位置后停机，取出分析。

取出后的“不点火料层”分64个区域(4层、每层8个区域)，见图2；“点火料层”及分区域检测示意图见图3。

2．2  常温态(不点火)混合料分析方法

对于常温态(不点火)混合料，主要检测各区域(64个区域从A1、A2…到D16)的粒度分布、平均粒径、化学成分和含C量。

粒度检测采用普通方孔筛，进行人工筛分。统一筛分时间为20s，以免混合料破碎程度不同影响结果的比较。C含量检测采用碳硫分析仪。

根据检测结果，分别计算混合料平均粒径和含C量的偏析度，计算式如下：

2．3  高温态(点火)烧结矿分析方法

2．3．1  烧结矿粒度降解程度、摔落后产生粉末量和转鼓指数

烧结矿粒度降解程度的检测方法为：①在停机台车上每个区域取>20kg烧结矿样；②对烧结矿样筛分(分级点为40mm、25mm、16mm、10mm、5mm)，得到烧结矿样的初始粒度分布；将<5mm粒级筛除，计算出平均粒径(不包含<5mm的部分)X1；③用筛分一次后的烧结矿样进行落下试验，摔落2次后进行第二次筛分，得到烧结矿样的粒度分布，计算出平均粒径(包含<5mm的部分)X2；④对各区域烧结矿的粒度降解程度和转鼓指数进行比较、分析。

烧结矿粒度降解程度和摔落后产生粉末量的计算式如下：

2．3．2  火焰前锋迁移规律分析

首先对台车上物料进行拍照，参考照片中烧结高温带的位置，按比例计算出烧结高温带的位置和高温带的厚度，并结合台车速度(行走时间)进一步计算出烧结高温带的迁移速度，即火焰前锋移动速度。

2．3．3  化学成分与物相分析

化学成分检测同常温态。对各区域烧结矿进行X射线衍射，分析不同区域烧结矿在物相上的差别。

3  台车上物料和烧结矿分区域研究

3．1  常温态料层物料性能测定研究

对烧结各层、各区域混合料的粒度分布进行了测定。A、B、C、D分别为第一至第四层，由于1号机吊取台车取样时半边料塌落，故仅取另一侧完整的料进行测定分析。

3．1．1  各区域物料粒度分布

1)横向分布

图4、图5分别为1号机和2号机各层烧结料中各区域的粒度分布。由图可知，两台机上物料在粒度方面分别存在以下问题：

1号机：第三层和第四层的物料粒度沿台车横向上波动较大；

2号机：第一层和第三层<1mm粒级的分布沿台车横向上波动较大；料层局部区域存在粒度分布不均匀，有大粒度聚集现象，不利于在此处的液相生成，影响最终烧结矿成品率。

从图6可见，就混合料的横向分布而言，1号机在靠近台车边缘和中心区域混合料粒度增大，即各层的混合料粒度呈现“V”形分布；2号机南北两侧粒度则存在一定偏差，从南到北粒度逐渐增大。分析认为，台车上物料的粒度分布与梭式布料器的限位和行走有关。如1号机中心区域粒度增大，可能与梭式布料器在边缘停留时间偏长有关。为改善粒度分布，应对布料车的限位和行走时间进行调整，以确保台车横向上料层粒度分布尽量一致。

2)纵向分布

图7为1号、2号烧结机各层物料平均粒径比较。由图可见，越往下层，烧结混合料粒度越粗。随着>10mm粒级更多布到料层下部，1号机上混合料平均粒度从上到下逐层增大(从3．18mm增加到5．04mm)；而且，1号机上混合料粒度较2号机粗，尤其在第四层，二者平均粒径相差近1mm。

从整体上看，1号机存在料层下部粒度偏大及波动较大问题，而2号机存在表层粒度偏小及南北侧粒度差异较大的问题。

3．1．2  混合料的化学成分与含C量分布

与台车横向、纵向上混合料粒度波动相似，混合料的化学成分和含C量也存在波动。由图8和台车上每层各区烧结物料化学成分波动图(略)可知：

(1)料层横向上，混合料化学成分和C的分布存在不均匀性，尤其是在料层下部的第三层和第四层，波动较大。

(2)料层纵向上，物料化学成分和C含量分布存在一定偏析。但1号机基本为线性偏析，2号机则在第二层出现异常(仅在SiO₂和Al₂O₃含量的偏析上具有单调性)。

(3)料层纵向上，1号机的化学成分和C偏析较大，第四层物料的碱度竟然不到1．7；而2号机的问题，是在第二层出现了偏析异常现象。

(4)2号机成分在第二层未单调偏析，说明熔剂在第二层突然过于减少，而如前所述，2号机的粒度是单调地偏析。究其原因，可能是由于第三层物料大多为制粒后颗粒，而第二层物料大多为原始颗粒(制粒不太好——本质上它应该经过制粒后落入第四层)的缘故。这也反映出2号机在制粒效果方面有所欠缺，不如1号机，制粒效果不好，则必然影响到物料的透气性。

从整体上看，1号机的熔剂偏析分布在料层上层，下层物料粒度粗、熔剂少，这使得物料化学成分和C含量的偏析均加剧；2号机上物料化学成分和C含量在第二层出现偏析异常，仅在SiO₂和Al₂O₃含量偏析上具有单调性。