摘要     文章介绍了宝钢烧结在褐铁矿配比为51％的水平下进行系列的试验探索，对烧结生产实践中的主要影响因素进行了分析，并提出了高褐铁矿配比条件下提高烧结生产率的操业措施和技术思路。

关键词  烧结 褐铁矿 影响 措施

1  前言

  近年来，随着全球钢铁行业的快速发展，铁矿资源日趋紧张，为了降低烧结配矿成本，宝钢逐步开展了褐铁矿烧结技术的研究。褐铁矿储量丰富，替代赤铁矿成为烧结生产的必然趋势，与赤铁矿相比，褐铁矿铁品位低、硅含量高、烧损大，烧结性能不佳，因此有必要通过试验研究和生产实践解决大量配入褐铁矿对烧结经济技术指标带来的不利影响。宝钢烧结褐铁矿在混匀矿中的配比已从1997年的14％提高至2005年的38％左右的水平(见表1)。而日本新日铁、韩国浦项等钢厂的烧结混匀矿中褐铁矿配比已达45～50％的水平。针对以上情况，宝钢开展了褐铁矿配比达51％的(年度方案)试验研究工作和工业生产实践。

2     烧结锅试验研究

  2006年初宝钢进行了高褐铁矿配比烧结工艺参数优化的烧结锅试验研究。本次试验在ф3.0×800的烧结锅上进行，烧结锅主要工艺参数如下：点火时间120sec，点火负压8．83kPa，烧结负压14．71kPa，冷却负压7．84kPa，料层厚度600～800mm，铺底料2．0kg。试验原料取自宝钢生产用原料。主要配矿条件为：褐铁矿配比51％，精矿粉配比3%。

  该试验摸索了最佳烧结配水、配碳等工艺参数，并在此基础上探索料层厚度变化对烧结生产的影响。配水试验结果表明，添加水率在6．8～8．0％范围内，随着添加水率增加，烧结生产率逐渐升高，而成品率与烧结矿转鼓强度下降，固体燃料单耗上升，故烧结水分选择7．4%左右为宜。配碳试验结果如图1、图2所示，配碳量在2.96～4．53%范围，随着烧结配碳量提高，烧结生产率与成品率均明显上升，但成品率在配碳量>3．91%后增幅趋缓。烧结矿转鼓强度呈先升后降趋势，固体燃料配比<3．59%时，烧结矿强度随配碳量增加而上升，燃料配比>3．91%时，烧结矿强度下降。因此，固体燃料配比以3．59～3．91%范围为最佳。不同烧结料层厚度试验结果表明，随着料层厚度增加，烧结生产率降低，成品率上升，烧结矿转鼓强度先升后降，而燃料单耗下降，综合考虑在该配矿条件下，料层厚度不应高于700mm。

3    生产实践与分析

3．1  高褐铁矿烧结的技术措施   

    分析认为，高褐铁矿的烧结过程中，在1200℃左右，以铁酸钙体系为主的液相开始形成，很快通过结合  水分解产生的大裂缝，渗入豆状褐铁矿颗粒中，高速同化这些颗粒。结果由于许多大孔的形成，使得起着粘  结矿粒作用的同化部分脆化。混匀矿中褐铁矿配加量达到一定比例后，如果料层较厚，点火及烧结时间相  对延长，“蓄热”作用就会使同化速度变得更快，同化范围变得更广，脆化现象也更显著，结果导致烧结矿强度和成品率降低。快速的同化封闭了烧结料层液相带的孔隙，降低了料层透气性，这使利用系数的降低较之成  品率更严重。料层孔隙的封闭，加剧了烧结料层中焦粉燃烧形成的横向不均匀性，这也造成了成品率下降。料层过厚，孔隙封闭现象就更为突出，其导致的焦粉燃烧横向不均匀性在机尾断面有所表现。另一方面，料层提高后，表层未烧好及强度差的烧结矿相对减少，使成品率提高。上部供热充足和料层内高温保持；时间长，促进了各种物理化学过程的进行，这又有利于烧结矿结构的改善，提高了烧结矿强度，增加了烧结矿成品率。   

    在试验室系列优化试验和工业试验的基础上，结合近年来宝钢对褐铁矿烧结的经验，在稳定设备运转率和强化日常操业管理的前提条件下，针对高褐铁矿烧结的特性，采取了以下主要技术措施：   

    ①调整配矿结构，改善混匀矿的烧结性能的匹配程度，同时优化混匀矿的粒度组成，提高混合料的制粒效果，改善烧结料层透气性。   

    ②匹配烧结料层厚度和烧结机速，实施“薄铺快转”的操业模式，克服高褐铁矿烧结影响过程稳定性的；不利影响。

    ③优化固体燃料粒度组成，提高与混匀矿的匹配程度，改善烧结过程的供热制度，确保烧结过程稳定、热量充沛。

    ④完善混合机的添加水量和比例，提高混合料的造球性能，改善烧结料层的透气性，优化烧结过程的气体动力学。

    ⑤适当提高生石灰配比和稳定生石灰质量，改善混合料的造球效果，改善烧结料层透气性和提高烧结矿产量。

3．2生产实绩与分析

    自2006年6月份起，烧结配矿中褐铁矿配比达51％水平，精矿粉配比基本稳定，配矿结构较稳定，故仅对6～11月份的连续6个月烧结生产指标进行分析。重点分析主要工艺参数与部分技术指标之间的关系，层厚范围为650～750mm，机速范围为2．40～3．30m／min。

3．2．1层厚与生产率的关系

    对三台烧结机的层厚与生产率之间关系分析表明，随着层厚的提高，生产率有所下降，且回归分析的相关系数较高，一二号烧结机较为明显。综合分析可得，层厚每上升l0mm，生产率将下降约0．15t／m²．d(如图3，图4)。

3．2．2层厚与折算焦比的关系

  对一二号烧结机的层厚与折算焦比的分析表明，随着层厚的降低，折算焦比呈上升趋势。综合分析可得，层厚每降低10mm，折算焦比将上升0．4kg／t—s左右。(如图5，图6)

3．2．3机速与生产率的关系

  在保证机尾烧透的前提下，提高烧结机速对生产率还是很有益处的，回归分析相关度也较高。(如图7，图8)

3．2．4生石灰质量与生产率的关系

  合理使用生石灰有利于提高烧结矿产量、降低燃耗和改善烧结矿质量，这条经验已经为烧结专业技术人员所知。但是限于资源问题，一二号烧结机曾大量使用质量不佳的外购生石灰，在一定程度上影响了烧结生产率。一号烧结机8月份和10月份使用的生石灰CaO含量分别为五个月当中的最低(78．75％)与最高(87．36％)水平，与生产率恰具负相关对应关系，二号烧结机因长期(6～8月)使用质量偏差的外购生石灰，生产率较低，进一步验证了上述结论。

3．2．5  混合料粒度与生产率的关系

    混合料粒度的提高可改善烧结料层透气性，有助于提高生产率。一号烧结机生产率随混合料粒度增大而提高的趋势很明显，二号烧结机也有这个趋势(如图9，图10)。三号烧结机混合料粒度虽然逐月变大，但是受压料过多影响装入密度过大，对生产率影响不明显。

3．2．6操业指标表现

    从一二号烧结机操业指标来看，700mm以上层厚与650～660mm层厚相比，风箱平均负压高出1．3～1．5KPa，21#风箱温度要低10～50℃，负责头尾抽风的主排烟道废气温度要低10℃左右，存在机尾未烧透现象。这是生产率难以提高的根本原因所在。三号烧结机层厚变化不大，而且混合料粒度变好，但是压人量偏大装入密度高导致风箱负压升高、21＃风箱温度下降、负责头尾抽风的主排烟道废气温度下降，成为生产率难以再提高的直接原因。

3．3不同阶段指标对比

    根据配矿结构和主要操作参数，分成三个阶段进行相关指标对比，第一阶段为4～5月份，其配矿结构为褐铁矿40％左右，操业模式为厚料层低机速，第二阶段为6～8月份，其配矿结构为褐铁矿51％左右，操业模式为厚料层低机速，第三阶段为9～11月份，其配矿结构为褐铁矿51％左右，操业模式为薄料层高机速。

3．3．1三阶段生产率的对比

    三阶段的生产率如图11，从图中可以看出，6～8月份褐铁矿配比为51 %，采用厚料层慢机速的操业模式，其生产率为33．4t／m²．d，较4～5月份下降0．15 t／m²．d，约下降0．45％，明显优于实验室和工业试验的结果(约下降2．5％)，这主要是部分技术措施和强化日常操业管理的效果。同时也可看出，9～11月份褐铁矿配比为51％，采用薄料层快机速的操业模式，其生产率为33．77 t／m²．d，较6～8月份上升0．37 t／m²．d，约上升1．1％，并且超过了第一阶段的水平。由此说明：高褐铁矿烧结适宜采用“薄铺快转”的操业模式，通过“薄铺快转”可以部分消除高褐铁矿对生产率的不利影响。

3．3．2三阶段固体燃耗的对比

    三阶段的固体燃耗对比如图12，从图中可以看出，6～8月份褐铁矿配比为51％，采用厚料层慢机速的操业模式，其固体燃耗为51．19kg／t—s，较4～5月份上升0．4l kg/t—s，踢显优于实验室和工业试验的结果(约上升1．32kg／t—s)，这主要是部分技术措施和强化生产操业管理的效果。同时也可看出，9～11月份褐铁矿配比为51％，采用薄料层快机速的操业模式，其固体燃耗为54．53kg／t—s，较6～8月份上升3．34kg／t—s，远远超过了第一阶段的水平，上升部分主要由于两方面原因：一是由于大量使用无烟煤的影响；二是“薄铺快转”的操业模式，烧结过程的蓄热作用减弱造成固体燃耗上升。

3．3．3三阶段高炉槽下粉率对比

  三阶段的高炉槽下粉率对比如图13，从图中可以看出，6～8月份褐铁矿配比为51 %，采用厚料层慢机速的操业模式，其高炉槽下粉率为8．62%，较4～5月份下降0．19％，明显好于我们的预测，这主要是部分技术措施和强化生产操业管理的效果。同时也可看出，9～11月份褐铁矿配比为51％，采用薄料层快机速的操业模式，其高炉槽下粉率为9．31％，较6～8月份上升0．69％，这主要由于“薄铺快转”的操业模式对烧结矿的结晶强度有不利的影响所至。

4.高褐铁矿烧结的结论

  ①高褐铁矿烧结，料层透气性恶化、烧结过程不稳定，对烧结矿强度、生产率和固体燃耗有不利影响，不宜采用“厚料层烧结”的操业模式。

  ②高褐铁矿烧结，褐铁矿配比上升1％，生产率将下降0．25％，通过技术措施和强化生产管理，下降幅度可以控制在0．05％以内。

  ③高褐铁矿烧结，褐铁矿配比上升1％，固体燃耗将上升0．12kg／t—s，通过技术措施和强化生产管理，上升幅度可以控制在0．04 kg／t—s以内。

  ④生石灰的质量对烧结过程稳定性的影响非常显著，稳定生石灰的质量是高褐铁矿烧结提高生产率的基础。

  ⑤由于降低配矿成本的需要和优质铁矿资源的严重不足，大量开发和使用褐铁矿成为烧结行业的必然趋势。