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天钢低成本烧结技术措施

孙海宁，赵耀辉，林扬

(天津钢铁集团有限公司炼铁厂，天津300301)

摘 要：本文主要介绍天钢炼铁厂在应对激烈的市场竞争条件下，为降低烧结矿成本采取的技术措施。在保证烧结矿产质量的前提下，配加低价铁矿粉、钢泥，并且通过厚料层的技术措施降低烧结矿燃耗。

关 键 词：配矿；褐铁矿；高硅高铝；钢泥；厚料层

1 前言

天津钢铁集团有限公司(以下简称天钢)炼铁厂烧结作业区360m2烧结机(以下简称二烧)自2006年4月投产以来，主要任务是为天钢3200m3高炉提供优质烧结矿。天钢烧结所用原料全部为外购，其中铁矿粉以进口矿为主，比例达90％左右，矿粉种类达20余种且各种矿粉性能各异，由于铁矿粉的质量和供应量经常波动，造成烧结矿产质量的波动，影响高炉的稳定顺行，同时铁矿粉的价格不断攀升，烧结成本居高不下，严重制约了企业的生存能力和市场竞争力。

为了提高企业的生存能力和市场竞争力，实现可持续发展，就必须采用低成本高效烧结技术，以低成本生产优质产品，降低烧结工序能耗，提高烧结矿的产质量，来满足天钢3200m3高炉的需要。为进一步强化高炉冶炼，确保高炉顺行，实现高炉增产、降耗、创效之目的。天钢烧结技术人员积极进行配矿研究，实现了配加高比例廉价矿粉和烧结一混配加转炉污泥生产，并采用低温厚料层烧结技术，实现了烧结矿产质量的提高和成本的降低，这也是我公司铁前系统争创经济效益最大化的重要措施之一。

2 低成本烧结关键措施

2．1 提高褐铁矿配比

天钢所用的褐铁矿全部来自澳洲，其种类和化学成分如下：

配加不同比例褐铁矿的配矿组成，预计碱度为1．9，MgO=2．0％，SiO2=5．0％。具体方案如下：

以2009年12月配矿为基准期，在不降低烧结矿产质量的前提下，通过改善工艺操作，逐步增加褐铁矿配比比例，实现降低成本的目的。

通过以上数据分析：

随着褐铁矿配比的增加，由于褐铁矿结构松散，含水量大，在制粒过程中吸收大量水分，烧结过程中结晶水的分解会增加烧结过湿层厚度，导致料层透气性变差，并且由于结晶水的分解，需要较高的固体燃耗，生成的烧结矿为薄壁大孔，强度较差，使成矿率降低。当褐铁矿配比由30％增加到50％的过程中，通过采取措施，烧结矿质量虽然略有变差，但降低幅度不大，还能完成公司的指标计划，满足高炉的需求。当褐铁矿达到60％时，指标大幅下滑，不能满足生产需要。

增加褐铁矿比例采用的主要技术措施：

(1)压料操作。在烧结过程中随着褐铁矿比例的增加，烧结饼体积收缩比逐步增大，最高达12％左右，烧结矿孔隙度增加，强度降低，生产率降低，为弥补褐铁矿配比的增加对产质量的影响，在生产中采取压料措施，增加烧结饼的密实度，提高烧结矿强度和生产率。

(2)控制混合料适宜的水分。褐铁矿含有较高的结晶水，在燃烧带结晶水大量分解，二次凝结增加过湿层厚度，造成烧结过程透气性恶化，为了减少烧结过湿层厚度，提高透气性，在保证制粒效果的前提下，采取下限水控制，将水分控制从7．5％控制到7．2％。

(3)强化制粒。通过增加生石灰配比，将生石灰配比从4％提高到5．5％，增加消化设备，充分消化生石灰，提高造球效果，从而提高少烧结过程透气性，进一步提高烧结产量。

(4)实现厚料层烧结，通过提高料层厚度，从650mm提高到720mm，减少表层质量差烧结矿所占比例，利用“自动蓄热作用”实现降低燃耗和提高产质量的目的。

(5)控制固体燃料的粒度。改善烧结过程的热制度，确保烧结过程稳定。

2．2 提高高硅高铝矿配比

天钢所用的高硅高铝矿主要是海南粗粉和印尼粗粉，其化学成分如下：

配加高铝矿的配矿组成如下。预计碱度为1．9，MgO=2．0％，SiO2=5．0％。

以2010年4月配矿为基准期，逐步增加印尼粉和海南粉的配比比例。

通过以上数据分析：

随着印尼粉配比的增加，其含铝量高，为平衡烧结矿中的铝硅比，需配加一定比例的海南粗粉。同时由于印尼粉和海南粉品位低，通过增加高品位的卡拉加斯和巴精配比，来减少烧结矿品位的下降幅度。虽然烧结矿的转鼓强度和成品率都有不同程度下降，但满足高炉要求。通过在保证烧结矿质量的前提下大量配加高硅的海南粉和高铝的印尼粉，来达到降低生产成本的目的。当印尼粉配比由0增加到3％的过程中，通过采取措施，烧结矿质量虽然略有变差，但降低幅度不大，还能完成公司的指标计划，满足高炉的需求。当印尼粉达到4％时及以上时，指标大幅下滑，不能满足生产需要。

增加高铝矿配比采取的主要技术措施：

(1)提高亚铁含量。当烧结矿中的Al逐渐升高，铝固溶复合铁酸钙作为烧结矿主要粘结相，其在Al2O3含量提高时熔化性温度升高，在原温度下不能充分形成液相，即不能很好地起到粘结相的作用，烧结矿强度因此会降低，如要维持足够的强度，则需要在维持原有烧结工序不变的前提下，适当增加烧结的配碳量，以保证铝固溶复合铁酸钙液相充分生成。

(2)平衡铝硅比。铝含量增加后，低熔点粘结相少，当铝硅比大于0．32时烧结矿质量逐渐恶化。虽然通过提高亚铁可以改善烧结矿质量但不利于成本降低，通过提高烧结矿硅含量，配入部分高硅廉价的海南粗粉降低铝硅比，可以有效抑制铝上升对烧结矿质量带来的不利影响。

(3)合理控制高铝粉配比范围。随着印尼粉配比增加，烧结成本降低幅度增大，烧结矿品位降低，利用系数增幅减小，烧结效益逐渐降低。印尼粉矿配比为3％时，每吨烧结矿仍能带来较高的经济效益，但效益大幅度下降。烧结配加印尼矿从技术经济上均可行，但配比不宜过高，建议烧结使用印尼矿比例不能超过4％，以3％左右为宜。

2．3 配加中等浓度转炉污泥

转炉污泥是炼钢烟汽经OG法除尘产生的。污泥的含铁品位高，硅和有害元素含量低，是有极高利用价值的可回收含铁原料。污泥的主要化学成分和粒度见表2．7。由表2．7可知，污泥粒度细，﹣200目粒级在90％以上，脱水困难；污泥品位高，碱性物含量也高，污泥浓度在25％以下时，静置4小时无明显沉淀。

用高浓度转炉污泥虽然短期内可大量回收，但对管道磨损和灌内沉淀问题无法解决同时不利于长期稳定使用。经过调研和反复论证，针对转炉污泥黏度大、易沉积的特点，采用变频喷浆输送浓度为25％左右的转炉污泥，管道内流速要大于2m／s，管道弯头曲率半径为管径的8倍，解决了沉淀和磨损的难题。设计时为了稳定污泥流量，减少系统阻力，不使用调节阀控制污泥的流量，而采用变频泵进行污泥量的调节。采取变频喷浆输送解决了由于流量变化的灌内水流急扭及水锤现象，同时解决电动阀控制造成的阀体磨损和电动阀粘料无法动作的难题。使污泥添加工序作为一个稳定的工艺环节在天钢两台烧结机生产中使用。

针对国内各企业使用污泥易堵塞管道的问题。天钢技术人员结合自身生产和场地情况，设计了污泥利用系统(见图2．1)。转炉污泥由动力厂转炉污泥池用泥浆泵通过管道输送至烧结污泥储存罐，再从储存罐自流至搅拌罐，然后由泥浆泵把混合均匀的转炉污泥浆由管道喷入一次混合机，与机内的烧结混合料均匀混合。为了减少系统阻力，不使用调节阀控制污泥的流量，而采用变频泵进行污泥量的调节。由于污泥易沉积、粘度大，为防止长时间停止使用转炉污泥时，污泥沉淀淤积，堵塞输送管道，泥浆泵的进出口及阀门等处配有压缩空气和高压水，用于清堵和冲洗管道和设备。为了保证连续生产以及便于设备维护，因此该系统采取双系统设计，一用一备。检测仪表对污泥罐液位、管道压力、流量进行检测，依据工艺要求，自动控制系统根据检测数据对设备进行联锁控制，并与现生产控制系统联锁对接，形成一体化控制。系统设有蒸汽伴热设施，确保冬季正常使用。

2．4 厚料层烧结

在烧结过程中，随着燃烧带下移，由于上层烧结矿的“自蓄热作用”，使最高温度逐渐升高。而厚料层烧结能够强化料层的“自蓄热作用”，故在保持一定的燃烧带温度的情况下，通过充分利用料层蓄热降低固体燃料消耗的效果非常明显。提高料层厚度，在生产实践中一方面要通过固体燃料配比和粒度来控制烧结温度，促进铁酸钙粘结相的发展，提高烧结矿质量，降低固体燃耗，

2．4．1 偏析布料的合理优化

偏析布料的目的是“均匀烧结”。最理想的布料应该是混合料沿料层高度由上而下粒度逐渐变粗，含碳逐渐减少，从而使得整个断面的透气性和温度得到均匀分布。偏析布料的优化程度是影响料层透气性的关键因素。因此，为了实现低温厚料层烧结，必须对当前的偏析布料方式进行改进及优化。相关技术人员总结了一年多的生产实践经验，采取如下优化措施：优化九棍布料系统。调解九棍角度和转速，使布料均匀偏析程度最佳化，改善料层整体透气性，既兼顾生产力的需要又保证足够的烧结时间。

松料器改造。针对我厂烧结含铁料富矿粉比例较高的特点，取消上排透气棒，下排透气棒也拆掉两侧的，只留中间9个，以减少边缘效应。

2．4．2 强化制粒、提高混合料温度

低温厚料层烧结要求混合料成球性，即透气性要好。强化制粒、提高料温可以提高料层透气性，是低温厚料层烧结的基础。目前，天钢二烧采用两段混料系统，一次混合系统，一台3．8×14m混合机；二次混合系统，一台4×18m混合机。为了满足低温厚料层烧结工艺的要求，对混合系统采取如下改进措施：

(1)混合机改造

调整混合机进料皮带小车位置，既保证物料全部抛入混合机内不撒料，又尽可能延长混合机的有效长度，提高混匀效果。

在混合机进料口、混合段、出料口安装不同形式的含油尼龙衬板，混料时在桶体内形成一层薄的粘结料，增大桶体对混合料的摩擦力，使混合料在筒内形成有规律的滚动，提高制粒效果，同时延长了衬板的使用寿命。

(2)混合料预热

改造混合料蒸汽预热设备、提高混合料温度。蒸汽露点为70℃，只有混合料温度达到70℃以上才有可能避免过湿层的产生。将原有蒸汽系统改造，提高换热效率。将混合料温度提高到65℃以上。减少了过湿层的产生，提高了料层的透气性，为低温厚料层烧结创造了条件。

2．4．3 控制适宜燃料粒度

燃料消耗占烧结总能耗的70％～80％，降低燃耗是烧结节能降耗的主要措施。同时，在厚料层烧结中，铁酸钙的形成要求有较高的氧位，即要求烧结过程中氧化性气氛占主导地位。烧结混合料种燃料粒度大小与燃烧速度及燃烧带宽度有密切关系，粒度大，燃烧时间长，燃烧带宽，料层透气性差，同时易造成布料偏析形成局部过熔引起氧位不足，影响铁酸钙的形成。粒度过细，易被气流吹动而产生偏析，同时燃烧难于达到需要的高温和足够的高温保持时间。因此，实现低温厚料层烧结，要充分认识到燃料粒度过细和过粗对固体燃耗、烧结生产率、物化性能及冶金性能的影响。为此，加强了对燃料加工工作的重视。

2．4．4 降低烧结机漏风

烧结机漏风，是导致烧结机能耗高、效率低、产品质量差、利用系数低等问题的根本原因。国内烧结机漏风率一般都在60％左右，这种有害漏风，已经成为烧结行业的一大世界性难题，它最终制约着烧结生产能力的提高，造成生产成本上升，工序能耗升高。烧结的电耗。70％～80％消耗在主抽风机上，而这些都与漏风有关。

因此，降低烧结机漏风是实现低温厚料层烧结技术的主要措施之一。天钢二烧在降低烧结机漏风方面采取如下措施：

(1)改进烧结机滑道润滑，将连续润滑改为间断式集中润滑，既增强了密封效果又节省了大量油脂；

(2)机头、机尾密封使用重锤式密封，这种密封能经受长期磨损，保持良好的线密封；

(3)对台车栏板进行定期紧固更换，减少台车栏板间隙漏风。

3 取得的效果

天钢采取低成本烧结措施，通过采用合理配加廉价铁矿石烧结技术、配加中等浓度转炉污泥技术以及低温厚料层烧结技术等措施，低价铁矿粉配如比例大大提高，使烧结工序能耗从69kg降低到65kg以下，每年回收转炉污泥9万吨，节约铁矿粉5．94万吨，烧结配矿成本大大降低。