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承钢1#360m²烧结机工艺冷却制度研究

张建强

（河北钢铁集团承钢公司 炼铁厂）

摘 要：承钢1#烧结机360m²烧结机冶炼钒钛磁铁矿，于2006年12月份投产，为承钢第一台采用环冷冷却方式的烧结机，负责为2500m³高炉供料。从1#烧结机近几年的生产实践看，烧结矿质量及冶金性能与工艺冷却制度存在着密切的关系。通过实验室研究不同的冷却制度对烧结矿质量以及冶金性能的影响，对比分析结果表明，均匀、缓慢冷却有利于烧结矿结晶发展，对提高烧结矿产质量有利，研究结果在1#烧结机现场实践，通过实验室研究结果与现场实践相结合，找到了冶炼钒钛磁铁矿合理的工艺冷却制度，为改善烧结矿质量提供了依据。

关 键 词：钒钛磁铁矿；冷却制度；冶金性能

1 前言

目前，中国钢铁的年产量已达7亿吨，高炉炼铁技术取得了较大程度的发展。随着国内外钢铁产业不断发展，对钢铁企业的生产与发展提出了诸多挑战，对入炉精料的需求更加迫切。烧结矿是高炉炼铁的主要原料之一，其质量和冶金性能直接影响高炉顺行的程度。影响烧结矿质量的因素很多，烧结矿的质量与冷却方式及冷却制度关系密切。承德钢铁公司是我省唯一使用钒钦磁铁矿作为主要炼铁原料的钢铁企业，但目前在烧结生产中，钒钛烧结矿存在烧结矿冷强度差、粒度偏小，含粉率高，高炉槽下返矿量大的问题，严重制约了高炉的顺行和炼铁系统成本的降低。承钢具有800万吨生铁的生产能力，烧结矿产量达到1100万吨，炼铁厂拥有6台烧结机，其中1#360m²环冷烧结机主要供5#2500m³高炉，大高炉冶炼钒钛磁铁矿对烧结矿的质量要求更高，对烧结机工艺冷却制度研究，保证高炉顺行。

2 实验室实验

2．1 实验原料

本实验原料取自1#烧结机生产现场，主要包括本地精粉及外料配合的混合料，厂区内除尘灰等配合的杂料；熔剂包括钙灰、镁灰；燃料以焦粉和无烟煤为主。本实验使用烧结原料的化学成分（质量分数）见表1。

表1 原料原始成分

本实验烧结矿碱度控制在2．05倍。

2．2 烧结实验设备

主要设备装置有：烧结杯，标准振动筛以及标准转鼓实验机等。烧结杯试验设备：圆筒混料机Ø750×1000mm，转速17转/分，烧结杯规格Ø300×600mm；试验方法：按混合料配料比例，称出各种原料，在铁板上人工翻倒8遍，混合均匀，加适量水，再混匀，然后装入圆筒混料机，混料机填充率12%，混料时间10分钟，然后人工将混合料装入烧结杯中，用液化石油气点火，点火完毕，开始抽风烧结，当烧结废气温度达到最高点时做为烧结终点。按照设计实验方案将烧结饼从烧结杯中倒出，进行落下试验，将烧结饼从2米高处落下两次后，全部送入五层方孔机械筛筛分，筛分后各级产品分别称重，>5mm作为成品矿，<5mm作为返矿。转鼓：设备Ø110×1100mm，转速：30转/分，取试样40mm-15mm 3kg，时间3分40秒，转鼓后大于+6．3mm的重量百分数。

2．3 烧结矿冷却方案设计

首先，将烧结原料在烧结杯中烧结成矿。然后按照本实验的方案设计要求，采用3种不同的冷却制度冷却烧结矿。其中，每一种烧结矿冷却方式重复做2次实验。不同的冷却制度具体如下：

2．3．1 大风量强制冷却

烧结杯实验烧结到达终点后，立即对其在杯中进行通风冷却，风量控制在300m³/h，冷却时间为l0min。

2．3．2 风量均匀加大后均匀减小

烧结杯实验烧结到达终点后，立即对其在杯中进行鼓风冷却。风量由100m³/h持续3min，加至200m³/h持续3min，加至300m³/h持续3min，降至200m³/h持续3min，降至100m³/h持续3min。

2．3．3 鼓风打水配合冷却

烧结杯实验烧结到达终点后，立即对其在杯中进行鼓风冷却，先进行风量200m³/h冷却l0min，再打水，将烧结矿冷却至常温．

2．4 实验结果及分析

2．4．1 烧结矿成品率

对冷却后的烧结矿，进行落下试验，将烧结饼从2米高处落下两次后，全部送入五层方孔机械筛筛分，筛分后各级产品分别称重，>5mm作为成品矿，<5mm作为返矿。

不同冷却方式下烧结矿的成品率比较见图1所示。

图1不同冷却制度对烧结矿成品率影响

从图中可以看出：

a、烧结矿冷却过程一直采用大风量强制冷却，烧结矿冷却速度过快，烧结矿成品率有所降低；

b、对热烧结矿采用分阶段不同风量冷却的方式，有节奏的调整冷却强度，较采用单一风量冷却的成品率会有所提高。

c、烧结矿鼓风冷却后打水冷却，烧结矿局部急冷造成局部热应力集中^[1]，从而影响烧结矿质量，烧结矿的成品率最低。

2．4．2 转鼓强度

不同冷却制度下烧结矿的转鼓强度根据国家标准进行测定，结果见图2。

图2不同冷却制度对烧结矿转鼓指数影响

从图中可以看出：

a、烧结矿冷却过程一直采用大风量强制冷却，烧结矿冷却速度过快，烧结矿转鼓指数有所降低；

b、对热烧结矿采用分阶段不同风量冷却的方式，有节奏的调整冷却强度，较采用单一风量冷却的转鼓会有所提高；

c、热烧结矿打水对转鼓指数影响较大。

3 现场试验

烧结现场生产，烧结矿在环冷机上放热，矿料温度逐渐降低，烧结矿的平均比热随之降低^[2]，达到烧结矿冷却的目的。根据实验室实验，调整环冷风机风门开度，同时利用红外线测温装置测量成品烧结矿温度，保证烧结矿温度在成品皮带工作温度范围进行试验，检测烧结矿冷热强度指标进行对比，测定烧结矿转鼓指数、筛分指数、-10mm粒度。

3．1 试验原料条件

1#烧结机上料量105kg/s，原料配比见下表2。

表2 原料原始成分

3．2 试验方案

实验分三组，每组进行4小时，方案1风门均开到最大，保持不变，强制冷却；方案2调整冷却强度，风门逐渐调大再逐渐减小；方案3前3个风箱风门开到最大，后2个风箱风门调整至40%，在冷1皮带打水冷却，具体实验方案见下表3。

表3现场试验方案

3．3 强度指标及粒度组成

试验测量烧结矿转鼓指数、筛分指数、-10mm粒度等强度指标，测量未经过筛分烧结矿粒度组成具体测量结果见下表4、表5。

表4 现场试验强度指标

表5 烧结矿粒度组成

由上表4、表5可以看出：

3．3．1 现场生产烧结矿冷却过程一直采用大风量强制冷却，烧结矿冷却速度过快，烧结矿转鼓指数等强度指标有所降低，对烧结成品率亦有所影响；

3．3．2 烧结矿在冷却过程中分段冷却，有节奏的改变冷却强度，烧结矿冷却过程均匀，转鼓指数等强度指标有所提升，烧结成品率亦随之升高；

3．3．3 烧结矿在冷却过程中，打水对烧结矿转鼓指数等强度指标影响较大，烧结矿成品率也随着烧结矿打水而降低。

4 结论

4．1通过实验室实验，现场验证相结合，得到具体数据和分析表明，不同的冷却制度对烧结矿的质量及成品率均有较大影响。

4．2在采用的冷却制度当中，均匀、缓慢冷却有利于烧结矿结晶发展，利于强度的改善；反之，烧结矿冷却强度过大，烧结矿质量变差。

4．3在烧结矿冷却过程中，烧结矿打水冷却对烧结矿强度指标、烧结成品率均有不利影响。

参 考 文 献：

[1]   潘鹤．金永龙等．冷却制度对烧结矿性能的影响．钢铁．北京．2007：第42卷，第Ⅱ期．

[2]   张惠宁主编．烧结设计手册[M]．北京：冶金工业出版社．2005：106—107；316—323．