提高燒結混合料透氣性的途徑

劉曉明

摘 要：改善燒結料層透氣性，可以增加通過料層的有效風量，提高垂直燒結速度，它是強化燒結的一個重要手段。近幾年來，國內外的燒結廠都更加注重在改善料層的透氣性上下功夫。事實表明，提高燒結料層的透氣性，可以不同程度地提高燒結礦的產量、質量，是穩定燒結的有效手段。

關鍵詞：燒結料層透氣性;燒結礦;垂直燒結速度;混合料;燒結過程;粒度組成

精料是煉鐵發展的趨勢，提高燒結礦的產量、質量，實現低水低碳，低FeO高還原性、高強度燒結生產，是燒結生產的工藝發展方向。實踐證明：厚料層燒結是燒結生產節能降耗、改善燒結礦冶金性能的有效途徑之一。經過近多年來的生產實踐，優化工藝技術和操作制度、改善工藝條件、合理組織生產，燒結分廠2×265m2燒結機700 mm厚料層燒結生產實踐，取得了很好的技術經濟指標。

在抽風燒結生產中，臺車上部的燒結礦遇冷空氣急劇冷卻，結晶程度低，玻璃質含量高，強度差粉末多。隨著燒結料層的增加，臺車上部強度差的燒結礦比例相應降低，燒結礦產率提高。厚料層燒結時，高溫帶相應增寬，燒結速度減慢，礦物結晶條件變好，結晶度升高，燒結礦強度和成品率升高。在燒結過程中，料層自身蓄熱能力隨料層的增加而增加，因此減少了燒結過程中的配碳量，增強氧化氣氛，且料層中溫度分布均勻，低價氧化物氧化放熱量增加，高價氧化物分解吸熱量減少，從而降低燒結礦FeO含量，提高燒結礦的還原性。因此，提高燒結料層可以起到降低燒結能耗，提高燒結礦產量，改善燒結礦冷強度和高溫冶煉性能的作用，是燒結生產發展的趨勢。通過不斷學習和摸索實踐，找到了解決厚料層燒結的關鍵因素：提高燒結料層的透氣性。為此我們做了一系列的工作，對影響燒結料層透氣性因素逐個解決。

1 原燃料的管理

1.1 鐵料的性質

物料的密度、粘結性和粒度都會影響混勻與制粒的效果，對物料透氣性有決定性作用。物料中，各組分密度相差懸殊時，由于隨混合機回轉板帶到的高度不同（密度大的物料上升高度小，密度小的物料則相反），在混合時就會因為密度差異而形成層狀分布，因而不利于混勻與制粒?；靹蛄吓c鐵精粉之間密度相差太大，是不利于混勻和制粒的。粘結性大和親水性強的物料易于制粒，難于混勻，一般來說，鐵礦石中赤鐵礦、褐鐵礦比磁鐵礦易于制粒。粒度差別大的物料，在混合時易產生偏析，所以難以混勻，也難于制粒;如果是精礦粉燒結，國外對作為核心顆粒、粘附顆粒和介于上述兩者之間的中間顆粒的比例也有一定要求，以保證最佳制粒效果。另外，在粒度相同的情況下，多棱角和形狀不規則的物料比圓滑的物料易于制粒，且制粒小球強度高，相應的物料至燒結過程，透氣性更好。

1.2 返礦

返礦質量主要表現在粒度大小、含碳量多少和溫度的高低。返礦粒度大，對混合料的混勻造球不利，透氣性差，燒結礦成品率相應下降;返礦粒度過小，返礦含碳高，大部分為未燒好的夾生料，使混合料粒度組成波動，透氣性變差，至燒結過程，負壓高，生產率下降。對于細精礦燒結，配加一定數量的返礦作為制粒核心。返礦的粒度上限最好控制在5-6mm，這對于物料的混勻和制粒均有利。

1.3 溶劑

對于我廠燒結所用溶劑以生石灰為主。生石灰是石灰石經高溫煅燒后的產品，主要成分是CaO，用生石灰作為溶劑相比于石灰石白云石之類，可提高物料透氣性，強化燒結過程。這是因為生石灰遇水后，即消化成消石灰后，在燒結物料中起到了粘結劑的作用，增加了料的成球性，并提高了混合料成球后的強度，改善了燒結料的粒度組成，提高了料層的透氣性。其次，由于消石灰粒度極細，比表面積比消化前增大100倍左右，因此與混合料中其他成分能更好的接觸，加快固液相反應，不僅加速燒結過程，而且防止游離CaO存在，并且它還可以均勻分布在燒結料中，有利于燒結過程化學反應的進行。再次，白灰消化放出的熱量可以提高混合料料溫，減少燒結過程的過濕現象。

從另一個方面看，生石灰用量不宜過多，一是生石灰用量過多，燒結料會過分疏松，混合料堆密度下降，生球強度反而會變壞。由于燒結速度過快，返礦率增加，產量降低;二是生石灰量過多，燒結料水分不好控制，透氣性無法保障;三是生石灰用量要滿足高爐所需燒結礦質量要求，杜絕堿度高廢或低廢。

1.4 燃料

燒結物料中的燃料主要是來自高爐槽下篩下的碎焦、外購的焦沫子以及蘭炭沫子，要求是含固定碳較高、揮發分少。經過四輥破碎后，破碎后的焦粉3mm以下的要占到80%以上，混于混合料中，作為燒結物理熱的主要來源。對混合料透氣性影響是物料里面最小的一個。

2 混勻制粒

2.1 控制混合料水分

水分是影響燒結過程的一個極為重要的因素。從燒結過程的熱平衡觀點來看，水分是混合料的有害成分，因為要移除水分必須消耗熱量，是一個不利因素。但從改善燒結料的透氣性來看則是一個有利的因素，因為在混合料中加入水分。使混合料具有一定的濕度將會對燒結過程產生良好的作用：

（1）有助于混合料的成球，從而改善混合料的透氣性，提高燒結生產率。

（2）能夠使料層上部廢氣的熱量被下層的冷濕料所吸收利用，換熱條件十分良好，這有利于使燃燒帶限制在較窄的區間，減少燒結過程中料層對氣體的阻力。

一般燒結混合料最適宜的水分波動范圍是很窄的，若波動超過0.5%時就會對混合料的成球性產生顯著的影響?？紤]到物料在燒結過程中水分的遷移會使料層下部的水分超過最適宜的設定值，選用的混合料水分應比最適宜的水分值低1%左右。當物料的粒度及組成（特別是返礦粒度和返礦的配比）發生變化時，要相應第改變混合料的含水量。

我廠為了提高混合效果，使用一部分工業污泥代替清水，污泥相比清水，粘結性強，對混合料的成球性更有幫助，另外回收利用，節能降耗，更適應現代化工業綠色生產的觀念。

物料在混合過程中，加水方式是提高物料透氣性的關鍵環節，水分過大，不僅影響混勻，而且對制粒也不利。我廠為了提高制粒效果采用兩次混合，一次混合的目的在于混勻，在沿混合機長度方向均勻加水，加水量占總水量的80%-90%。二次混合的主要作用是強化制粒，加水量僅占10%-20%。分段加水能有效提高二次混合作業的制粒效果，通常在給料端用噴射流使料形成球核，繼而用高壓霧狀水加速小球長大，在距排料端1M左右的地方停止加水，保證小球粒緊密堅固。

2.2 蒸汽預熱

提高混合料的溫度，使其達到露點溫度以上，是可以顯著、地減少料層中水汽冷凝而形成的過濕現象，從而減輕過濕層氣流的阻力，改善料層的透氣性，增加通過料層的空氣量;事燃燒速度加快，燃燒帶厚度降低;熔融物冷卻速度加快，降低氣流阻力。不同原料粒度的燒結混合料預熱后對燒結礦的產量都有不同程度的提高，而且粒度越細的燒結混合料預熱后效果越明顯。目前，國內蒸汽預熱是混合料預熱的最常用的一種方法。

2.3 提高生石灰配比，進行消化

凡添加比表面積打的膠裝物質都能增大混合料的最大濕容量。由于生石灰消化后，呈極細的消石灰膠體顆粒，它具有較大的比表面積，可以吸附和持有大量水分而不失去物料的松散性和透氣性。因此，燒結混合料的少量冷凝水分將為料球中這些膠體顆粒所吸附和持有，既不會引起料球破壞，也不會戴塞料球的通氣孔道。所以能保持燒結料層良好的透氣性。

眾所周知，提高生石灰配比，改善料層透氣性是實施厚料層燒結的重要措施之一，燒結過程中配加生石灰可以提高燒結料的成球性，特別是隨著生石灰配入量增加，燒結料層的透氣性將不斷得到改善進而使燒結礦產量提高，而提高生石灰配比，其關鍵又在于采用合適的消化設備。我廠在現有設備基礎上進行了改造，增大了生石灰消化系統的消化能力。

2.4 優化混合設備及參數

2.4.1 混合制粒時間

為了保證燒結料的混勻和制粒效果，混合過程應有足夠的時間。世界各國的混合制粒時間大部分為2.5min-3.5min，即一次混合1min，二次混合1.5-2min。國內外新建廠大都把混合制粒時間延長至4.5-5min或更長。生產實踐表明，混合制粒時間在5min之內效果明顯。我廠的混合制粒時間為5.5min。

燒結混合作業大都采用圓筒混合機，其混合制粒時間可按下式計算：

式中L——圓筒混合機長度;

R——圓通混合機半徑;

n——圓通混合機轉速;

α——圓通混合機傾角。

由上公式可以看出，混合時間與混合機長、轉速和傾角有關。增加混合機長度，無疑可延長混合制粒時間，有利于混勻和制粒?；旌蠙C的轉速決定著物料在圓筒內的運動狀態。轉速太小，筒體所產生的離心力作用較小，物料難以達到一定高度，形成堆積狀態，所以混合、制粒效率都低：轉速過大，則筒體產生的離心力作用過大，使物料緊貼于筒壁上，致使物料完全失去混勻和制粒的效果。目前，我廠混合機轉速偏低。

混合機的傾角決定物料在機內的停留時間。傾角越大，物料混合時間越短，所以混勻和制粒效果越差。一混傾角2.5°-4°，二混傾角小于2.5°。

2.4.2 混合機的充填率

充填率是以混合料在圓筒中所占體積來表示的。充填率過小時產量低，且物料相互間作用力小，對混合制粒不利;充填率過大，在混合時間不變是，能提高產能，但由于料層增厚，物料運動受限制和破壞，對混與制粒不利。一般一次混合的充填率為15%-20%，而二混比一混的充填率要低一些，二混充填率為8%-12%。

3 燒結機布料

3.1 布鋪底料

在臺車上布燒結料之前，先布一層鋪底料，根據實驗結果和生產實踐，鋪底料粒度以10-25mm為宜，鋪底料層的適宜厚度為20-40mm。鋪底料可以防止細粒料或燒結礦戴塞與粘結箅條，保持爐篦條的有效抽風面積不變，使氣流分布均勻，減小抽風阻力，保持良好透氣性，加速燒結過程，此外鋪底料還有保護設備的作用。

3.2 布混合料

布混合料在鋪完底料之后緊接著進行。臺車上布料工作的好壞直接影響燒結過程透氣性，以及燒結礦的產量和質量。合理的均勻布料是燒結生產的基本要求。

（1）按規定的料層厚度，使混合料的粒度、化學成分以及水分等沿臺車長度和寬度方向都均勻分布，料面應平整，保證燒結料具有均一的、良好的透氣性;應使料面無大的波浪和拉溝現象，特別是在臺車擋板附近，避免因布料不滿而形成斜坡，加重氣流的邊緣效應，造成風的不合理風不和浪費。

（2）使混合料粒度、成分沿料層高度方向分布合理，能適應燒結過程的內在規律。自上而下粒度逐漸變粗，含碳量逐漸減少，從而有利于增加料層透氣性和利于上下部燒結礦質量的均勻。雙層布料的方法就是據此而提出來的。采用一般布料方法時，只要避免物料堆積，有助于產生自然偏析，也能收到一定的效果。

（3）保證布到臺車上的料具有一定的松散性，防止產生堆積和壓緊。但在燒結疏松多孔、粒度粗大、堆積密度小的燒結料時，可以適當壓料，以免透氣性過好，燒結和冷卻速度過快而影響成形條件和強度。

4 結論

（1）加強原燃料管理，從源頭管控，保質保量的提供“精料”，是提高燒結混合料透氣性的基礎，更是生產優質燒結礦的重要環節。

（2）采取蒸汽預熱、提高生石灰配比、石灰消化、控制混合制粒水分、優化設備參數等措施，強化混合料制粒效果，是提高燒結混合料透氣性的主要內容。

（3）精細化操作，加強燒結機布料點火，做到料面平整，點火均勻，進一步提高料層透氣性，保證上下部燒結礦質量均勻。

參考文獻

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