降低张钢烧结矿返矿率的实践

周翠霞，韩祥东，崔丽丹，邓艾，袁长水

(淄博张钢钢铁有限公司)

摘 要：张钢新区在投产初期，烧结矿返矿率高，造成高炉熟料比低，烧结矿工序能耗高，为提高烧结矿入炉产量，降低生铁成本，采取了各项措施，取得了一定的效果。

关 键 词：烧结矿；转鼓强度；返矿率；措施

1 前言

2005年以来，张钢开始实行整体搬迁，至2010年初张钢新区一期工程全面投产，现有1350m3高炉一座，180m2烧结机1台，2010年上半年，高炉熟料比一直较低(70％左右)，而且随着高炉产量的不断提高，对烧结矿产量需求也日益提高，随着对影响烧结生产因素的不断解决，烧结机利用系数不断提高，但仍不能满足高炉的需求。由于种种原因，高炉槽下返矿率(<5mm％)一直处于比较高的水平(表1)，而降低烧结矿返矿率(以下简称返矿率)是提高烧结矿产量、改善质量的有效途径。2010年下半年以来，张钢根据生产实际采取了多项措施，有效地降低了烧结矿返矿率。

2 降低返矿率的必要性

(1)近年来国内含铁原料供应紧张，国际市场铁矿粉价格不断攀高，钢铁行业的原料成本大幅度提高，如何降低生产成本显得尤为重要，而降低烧结矿的返矿率是降低成本的一个有效途径。

(2)烧结矿返矿率高，使入炉烧结矿减少，熟料比降低，生铁成本增加。

(3)>5mm粒级的返矿粉重新参与烧结，不仅使烧结矿的工序能耗增加，如果返矿量过多时还会影响烧结过程，影响烧结矿的转鼓强度，造成恶性循环。

因此，降低烧结矿返矿率成为张钢原料厂亟待解决的问题。

3 影响返矿率的因素

3．1 原料结构

多年来，张钢烧结原料以进口矿粉为主，一般占70％以上，主要进口铁矿料及其成分，如表2所示：

PB粉(澳大利亚力拓公司生产)是一种黄褐色混合粉矿，以褐铁矿为主，在烧结生产中配加50％左右；罗泊河粉是一种褐铁矿粉，含有大量结晶水，配比在25％左右。因此，张钢烧结铁料配比以褐铁矿为主，配比在60％以上。由于褐铁矿矿粉结晶水含量高，结构疏松，烧损大，烧结过程中结晶水分解蒸发后留下许多微空隙，易形成多孔薄壁和结构松散的烧结矿，造成烧结矿的转鼓强度低，返矿率高。

3．2 熔剂质量差

张钢所用生石灰不仅成分波动大，而且粒度粗，<3mm比例不到90％，造成烧结过程反应速度慢，CaO的矿化程度不高，生成的化合物不均匀，残留的CaO在烧结矿中形成“白点”，导致烧结矿强度差，返矿率高。

3．3 焦粉粒度粗

通过对烧结用焦粉粒级进行测定，<3mm仅占70％左右，由于焦粉粒度粗，造成布料偏析，使得烧结过程中燃烧带温度分布不均匀，烧结不均匀，烧结矿转鼓强度下降。针对焦粉粒度粗的原因进行调查分析得出：四辊破碎机进料口没有安装振动筛，用来加工的碎焦粉直接进入四辊破碎机进行破碎，而碎焦粉里含有部分粒焦，达不到加工的工艺要求，使得四辊加工不顺，常常造成焦粉挤住棍子不转或下料口堵塞跑料的情况，造成四辊加工焦粉粗和加工量低。

3．4 点火质量差

(1)张钢新区投产初期，烧结助燃空气为冷空气，点火温度仅为1000℃左右，使得台车上层烧结热量不足，生成的液相量少，矿物结晶不完整，并且由于热应力，裂纹多，造成烧结矿强度差、粉末多。

(2)张钢新区投产初期，烧结矿生产使用的点火燃料是高炉煤气，使用高炉煤气作为点火燃料，有两个缺点：一是高炉煤气一氧化碳含量偏低，虽然经过净化储存于煤气柜中，但依然杂质多，纯度低，发热值较低(约为3500kJ/m3左右)，从而导致点火温度低，二是如果高炉不顺、慢风或休风，会造成煤气压力不稳定从而影响烧结生产，造成烧结矿的产量低、质量差。

3．5 料层厚度的影响

张钢自投产以来烧结料层厚度为700mm，且烧结原料以褐铁矿为主，料层透气性好，烧结速度快，高温保持时间短，造成烧结矿转鼓强度低，返矿率高。

3．6 布料偏析的影响

张钢布料采用的是梭式布料器、圆辊给料机加七辊布料器的联合布料方式，偏析布料一方面使混合料下层粒度粗，上层粒度细，料层透气性变好，另一方面也使混合料靠台车两侧粒度较粗，台车中间粒度较细，沿台车宽度方向透气不均，边缘效应使台车断面两侧生料多，有效烧结风量降低，影响了烧结矿转鼓强度。

3．7 筛分设备的影响

由于对烧结矿槽下筛子的管理不到位，筛孔磨损后没有及时更换筛子，另外高炉矿槽下条形筛筛孔孔径为6mm，孔径偏大，以上因素造成返矿中粒度>5mm的部分较多，通过对高炉返粉粒级组成检测，返粉中大于5mm的粒度含量在30％以上。这部分合格矿作为返粉重新参与烧结，增加了烧结成本。

4 降低烧结矿返矿率的措施

4．1 优化原料结构

为优化物料结构，提高烧结矿质量，张钢根据现有的物料情况，考虑到烧结成本，采取了五种方案的物料配比进行了烧结试验。本次试验对五种方案的烧结矿转鼓强度、粒级组成进行了测试，试验结果如表3、表4所示。

在试验中，把PB粉、澳粗56的配比降低后，使褐铁矿比例不超过45％，再配加一定比例的印粉和精粉，如上表中方案4和方案5，烧结矿粒度组成更加均匀，转鼓强度提高，其它各项指标均达到高炉要求。

4．2 加强熔剂管理

针对生石灰成分波动大、粒度粗的问题，张钢总厂加强了对进厂生石灰的检查力度，粒度不合格禁止入仓，确保生石灰0～3mm粒级达到93％以上。

4．3 提高焦粉粒度合格率

我们在两台四辊破碎机的进料口分别安装了振动条筛，使用来加工的碎焦粉经过振动筛后，筛上大于10mm的粒焦经过皮带输送机送到指定料仓里，再通过汽车倒运到料场给高炉使用，而筛下小于10mm的焦粉进入四辊破碎机进行破碎(如图1)。通过这一措施，一方面使部分合格粒焦直接供给高炉，降低了成本，另一方面使进入四辊的碎焦粉达到生产的工艺要求，从而解决了加工焦粉里含有粒焦的情况，确保了四辊加工的顺利进行，在生产中要求岗位人员及时清理振动筛筛条上存留的粗粒焦，保持筛孔畅通，另外适当控制碎焦粉发料量和及时调整破碎机上下两辊间隙，定期车削辊子。采取以上措施后，0~3mm的焦粉粒级所占比例提高到75％以上，为烧结生产提供了更好的固体燃料条件，解决了烧结过程温度偏差大的问题，进一步稳定和提高了烧结矿的转鼓强度和产量。

4．4 提高点火质量

4．4．1 使用预热炉提高煤气、助燃空气的温度

为了达到1100℃以上的点火温度，减少点火时间，2010年7月，张钢投资建成了一座卧式预热炉，将助燃空气和高炉煤气通过预热炉加热后供给烧结点火炉。预热后的助燃空气温度到300~400℃、高炉煤气达到150~300℃，从而提高了烧结点火质量和缩短了点火时间，提高了烧结矿产、质量。

4．4．2 通过实现转炉煤气和高炉煤气的综合利用提高点火质量。

随着张钢炼钢生产逐步稳定，转炉煤气已有富余，因此在2010年7月把转炉煤气管路并入烧结系统管路，实现了转炉煤气作为点火燃料在烧结中的应用，改善了以前受高炉煤气压力和质量波动制约烧结生产的情况。另外转炉煤气杂质少，纯度高，发热值高(约为6000kJ／m3左右，是高炉煤气的1．8倍)，点火强度好，使用转炉煤气后点火温度达到1150℃左右，且较稳定，点火室火焰明亮、灰尘少，台车料面点火均匀，烧结料面颜色呈青色，使整个烧结过程物理化学反应完成较充分，烧结矿粒度均匀，返矿少，成品率高。

4．5 提高料层厚度

针对张钢原料结构粒度粗、透气性好的特点，技术组将烧结料层厚度由原来的700mm提高到750mm。料层提高后，烧结料表层玻璃质相对减少，上部供热充足，料层高温保持时间长，烧结矿矿物结晶充分，有利于烧结矿内部结构的改善；同时，厚料层有利于褐铁矿分解后产生的裂纹和空隙的弥合及自致密；因自动蓄热作用，进一步降低燃耗。生产实践表明，料层提高后，烧结矿中<10mm粒级含量降低，烧结矿强度和成品率提高，燃耗降低1．2kg/t。

4．6 压辊布料技术的应用

为减轻边缘效应对烧结带来的负面影响，在布料器与点火室之间安装两组活动压辊，靠近布料器的一个压辊，长度为2．8m，主要作用是将台车中部料层压紧。后一组压辊紧靠台车的挡板，将挡板内侧的料层压紧。通过上述两组压辊的压力作用，缩小了混合料颗粒间的间隙，便于在烧结过程产生的液相将矿粉颗粒紧密黏结，提高粘结力，同时也提高了矿粉之间的固结作用，从而达到压料的目的。

压辊布料技术实施后，有效地抑制了烧结边缘效应，使烧结过程的气流分布更加均匀，提高了烧结有效风量，减少了烧结台车两侧生料，减缓了中上部的冷却速度，改善了烧结矿质量，提高了烧结矿转鼓强度，降低了返矿率。

4．7 加强筛分设备管理

我们对高炉矿槽下筛子加强了点检与维护，及时更换筛孔磨损较快的筛子。另外针对高炉矿槽下烧结矿筛孔孔径偏大的情况，设备科使用筛孔为4．5mm的筛子代替了筛孔为6mm的筛子，将烧结返矿中粒度大于5mm的部分筛分出来加入高炉参与炼铁。从而提高了高炉熟料比，降低了烧结能耗。

5 降低烧结矿返矿率的效果

自2010年7月采取以上各项措施后，张钢烧结矿返矿率得到了有效控制，烧结矿转鼓强度提高，返矿率降低。(见表5)

6 结语

(1)优化物料结构是提高烧结矿转鼓强度的有效措施，根据我厂的经验，将褐铁矿比例控制在45％以下，而用一定比例的印粉与精粉来代替后，烧结矿粒度组成更加均匀，转鼓强度提高，其它各项指标均能满足高炉要求。

(2)生石灰0~3mm粒级达到93％以上后，烧结矿矿化作用提高，烧结矿中CaO“白点”减少，转鼓强度提高，返矿率降低。

(3)根据张钢烧结用料情况，将焦粉0～3mm粒级控制在75％以上时，烧结矿的转鼓强度提高，返矿率降低，同时烧结矿的产量提高。

(4)张钢通过预热炉将点火炉的助燃空气预热到300~400℃，将高炉煤气预热到150~300℃，又通过高炉煤气与转炉煤气的综合利用，使点火温度提高到1150℃，使烧结矿强度提高，返矿率降低。

(5)针对张钢烧结混合料粒度较粗，将料层厚度提高到750mm后，烧结矿转鼓强度提高，燃耗降低。

(6)压辊布料技术的应用，有效地抑制了烧结边缘效应，降低了烧结矿返矿率。(7)通过加强高炉槽下筛分设备管理，并使用小孔径的筛子，减少了烧结返矿大于5mm的部分，使烧结矿返矿率下降。

总之，降低返矿率是提高烧结矿产量、改善质量，降低能耗的有效途径。通过采取多项措施后，有效地降低了烧结矿返矿率，使烧结矿产量得到了大幅提升，成本降低。

7 参考文献

[1]   唐志宏，罗秀传，王子宏等．降低柳钢烧结矿返矿率的实践．烧结球团，2010，35(2)：50—54．

[2]   薛俊虎．烧结生产技能知识问答．北京：冶金工业出版社，2004，199—273．