塊礦鋪底料工藝在燒結(jié)生產(chǎn)中的理論研究

1、塊礦鋪底料工藝在燒結(jié)生產(chǎn)中的理論研究段建榮，柴倩，孫濤陜西龍門鋼鐵有限責(zé)任公司燒結(jié)廠摘要：目前鋪底料分為燒結(jié)礦鋪底和塊礦鋪底兩種。兩種工藝都有利于生產(chǎn)工藝系數(shù)和指標(biāo)的提高?？梢愿纳屏蠈油笟庑?，提高燒結(jié)機(jī)利用率；保護(hù)設(shè)備，延長設(shè)備使用壽命；增加產(chǎn)量，提高經(jīng)濟(jì)效益。塊礦鋪底更有利于提高燒結(jié)礦產(chǎn)量和入爐率，對(duì)提高經(jīng)濟(jì)效益、降低成本發(fā)揮著積極的作用。關(guān)鍵詞：燒結(jié)礦、塊礦、鋪底料、利用率、透氣性、入爐率lump ore in the sintering production base spread process of theoretical researchduanjianrong, chaiqian

2、, suntaoshaanxi longmen steel co., ltd. sintering plantabstract: now spread into the base of sinter and lump ore the two.two kinds of process are conducive to the production process coefficient and the improvement of indicators. can improve material layer permeability, improve the utilization rate o

3、f sintering machine; protection equipment, prolong the service life of apparatus; to increase production, improve the economic benefit. the lump ore more conducive to improving sinter output and charging rate, to improve the economic benefit, reduce cost is playing a positive role.keywords: sinter,

4、lump ore, spread base, utilization, permeability, charging rate1.前言鋪底料工藝是伴隨現(xiàn)代化大型抽風(fēng)燒結(jié)工藝產(chǎn)生的。目前有燒結(jié)礦鋪底和塊礦鋪底兩種工藝技術(shù)。燒結(jié)礦鋪底料是將成品燒結(jié)礦經(jīng)過三次篩或四次篩得到較小尺寸粒度礦，是介于返礦與成品礦之間的燒結(jié)礦。塊礦鋪底料是將不能被高爐直接利用的鐵礦石代替燒結(jié)礦鋪底使用，經(jīng)燒結(jié)工藝處理后再被高爐利用。作為鋪底料在整個(gè)燒結(jié)過程中發(fā)揮著非常有利的作用，有著能提高料層透氣性、保護(hù)爐篦條、減少粘料和降低成本，增加產(chǎn)量等諸多優(yōu)點(diǎn)，是目前諸多鋼鐵企業(yè)普遍采用的燒結(jié)工藝技術(shù)。2.鋪底料的定義：是在燒結(jié)料與

5、爐篦條之間鋪設(shè)一層不含燃料的爐料，叫鋪底料。目前采用的鋪底料有10-20mm燒結(jié)礦，鋪設(shè)厚度30-40mm；8-20mm鐵礦石（塊礦），鋪設(shè)厚度40-60mm。3.鋪底料工藝產(chǎn)生的原因：燒結(jié)生產(chǎn)中有部分企業(yè)沒有鋪底料系統(tǒng)，把燒結(jié)料直接鋪在爐條上，當(dāng)燃燒帶下達(dá)到爐篦條時(shí)，燃燒帶的高溫廢氣可能將箅條燒壞或把已熔融的液相粘于爐條上，造成爐篦條燒損嚴(yán)重，損壞燒結(jié)設(shè)備，縮短了設(shè)備的使用壽命，增加了爐篦條等設(shè)備的購置費(fèi)用及其成本。由于沒有鋪底料燒結(jié)過程中形成的粘料，會(huì)堵塞小格篦條和散料管道，增加員工勞動(dòng)強(qiáng)度和危險(xiǎn)性；嚴(yán)重的造成惡性循環(huán)，產(chǎn)生高溫料，燒損皮帶；粘料嚴(yán)重，還會(huì)造成停機(jī)事故發(fā)生。因此，在燒結(jié)料與

6、爐篦條之間應(yīng)鋪上一層不含燃料的爐料，即鋪底料。通過這種方法不僅解決了燒結(jié)料直接鋪設(shè)在爐篦條上的種種弊端，而且穩(wěn)定了燒結(jié)生產(chǎn)工藝過程，改善了料層透氣性，增加了產(chǎn)量，提高了高爐礦入爐率。因此，成為目前一種較為實(shí)用普遍使用的燒結(jié)工藝技術(shù)。4.獲得鋪底料的方法：4.1小粒度燒結(jié)礦鋪底料的獲得。小粒度燒結(jié)礦鋪底料是將冷卻后的燒結(jié)礦經(jīng)二次過篩或三次過篩獲得的。生產(chǎn)企業(yè)通常以815毫米或1020毫米的成品礦作為鋪底料,15毫米送往高爐,810毫米的作返礦。然而采用燒結(jié)礦鋪底需建立篩分設(shè)備，有專門的運(yùn)料系統(tǒng)將此鋪底料送到燒結(jié)廠高處，還需增設(shè)鋪底料貯礦槽。燒結(jié)礦鋪底工藝是我國燒結(jié)工藝技術(shù)改造中一項(xiàng)重要內(nèi)容，采用

7、燒結(jié)礦鋪底料鋪底后使?fàn)t篦條損耗減少3050%，大大延長抽風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子的壽命。此外，對(duì)燒結(jié)過程穩(wěn)定控制和燒結(jié)礦的產(chǎn)質(zhì)量都有提高。4.2塊礦鋪底料的獲得。塊礦鋪底料是將不能被高爐直接利用的或開采出來的水分、雜質(zhì)、品味低的鐵礦石作為鋪底料使用，它是繼燒結(jié)礦鋪底工藝之后的改良和發(fā)展，這種工藝不僅能解決燒結(jié)礦作鋪底料造成生產(chǎn)效率低下，成本費(fèi)用增加的不足，還能穩(wěn)定塊礦供應(yīng)，經(jīng)過燒結(jié)工藝后使得塊礦的冶金性能得到大幅改善，能被高爐直接利用消耗，提高了入爐率，而且可以達(dá)到不再增加原燃料使用量和篩分設(shè)備建造費(fèi)用，緩解篩分系統(tǒng)負(fù)擔(dān)和壓力，降低了生產(chǎn)成本。塊礦鋪底料的供應(yīng)，要求8mm物料達(dá)到95%，這樣才能滿足高產(chǎn)、高質(zhì)

8、、高效生產(chǎn)的目的要求。否則，8mm細(xì)粒物料的增加反而會(huì)降低料層透氣性，影響燒結(jié)速度，返礦量大增，最終導(dǎo)致產(chǎn)質(zhì)量下降。4.鋪底料的作用：4.1減少爐箅條燒損的比率。在一般的情況下，爐篦條的損耗為每噸燒結(jié)礦0.030.1千克。爐篦條的消耗對(duì)于燒結(jié)礦成本和過程穩(wěn)定控制有一定的影響，燒損嚴(yán)重會(huì)增加爐篦條投入及使用成本，影響燃燒帶下移的均衡性和燒結(jié)過程的穩(wěn)定性。4.2維持固定的有效抽風(fēng)面積。沒有鋪底料時(shí)，燒結(jié)料可能粘在箅條上從而減少抽風(fēng)面積，被粘結(jié)部分的燒結(jié)料也燒不好，從而降低燒結(jié)機(jī)的產(chǎn)量并增加其返礦率。有的廠為避免粘箅條，采取不燒透的辦法，但這會(huì)影響燒結(jié)礦的產(chǎn)質(zhì)量。4.3延長抽風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子壽命。在抽風(fēng)燒結(jié)

9、過程中，細(xì)小的礦粒隨廢氣抽入風(fēng)箱，經(jīng)過大煙道，進(jìn)入抽風(fēng)機(jī)，加速轉(zhuǎn)子葉片的磨損。當(dāng)使用全部精礦粉燒結(jié)時(shí)這種情況更為嚴(yán)重，有些廠不到幾個(gè)星期抽風(fēng)機(jī)就磨壞了。采用鋪底料后，部分細(xì)礦粉受阻，廢氣攜帶出的礦粉量大大減少，從而減少了風(fēng)蝕和磨損，延長了抽風(fēng)機(jī)的壽命，相應(yīng)地提高燒結(jié)機(jī)的作業(yè)率。4.4改善燒結(jié)操作條件，便于燒結(jié)自動(dòng)控制。生產(chǎn)實(shí)踐證明，不使用鋪底料時(shí)，燒結(jié)機(jī)臺(tái)車回車道下撒料多，要設(shè)專門清料裝置。采用鋪底料后，臺(tái)車爐篦條粘料基本消除，無需專門設(shè)清理裝置，便于實(shí)現(xiàn)燒結(jié)機(jī)自動(dòng)控制。5.燒結(jié)礦鋪底料與塊礦鋪底料的鋪設(shè)要求根據(jù)燒結(jié)生產(chǎn)特點(diǎn)，為了避免抽風(fēng)系統(tǒng)將小于5mm細(xì)粒物料抽入風(fēng)箱或者堵塞爐篦條，所以在其

10、它條件不變的情況下，針對(duì)鋪底料粒度大小設(shè)置一定的鋪設(shè)厚度，根據(jù)燒結(jié)過程透氣性的變化，確定出鋪底料鋪設(shè)合適厚度。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐得出，燒結(jié)礦鋪底料粒度小，間隙小，鋪底料鋪設(shè)厚會(huì)造成燒結(jié)透氣性變差，根據(jù)生產(chǎn)對(duì)比得出30-40mm為燒結(jié)礦最佳鋪設(shè)厚度。鐵礦石（塊礦）開采后粒度較大，礦與礦的間隙大，細(xì)粒物料容易填充空隙，鋪設(shè)過薄，容易堵塞爐篦條，造成透氣性變差，所以適當(dāng)增加鋪底料厚度，可以緩解透氣性較差和細(xì)粒物料被風(fēng)抽走現(xiàn)象，根據(jù)生產(chǎn)對(duì)比得出40-60mm為塊礦最佳鋪設(shè)厚度。6.燒結(jié)礦鋪底與塊礦鋪底的優(yōu)劣比較：燒結(jié)礦鋪底雖然大大改善了燒結(jié)過程控制，減少了爐篦條燒損和粘料現(xiàn)象，但是一部分小粒度成品礦被作為鋪

11、底料重復(fù)使用，會(huì)降低了燒結(jié)礦成品率，影響了入爐率，提高了燒結(jié)生產(chǎn)成本。采用塊礦鋪地，不但可以穩(wěn)定燒結(jié)礦鋪地供應(yīng)，還能有效吸附燒結(jié)液相，而且塊礦經(jīng)過燒結(jié)過程高溫處理之后，極大地改善了塊礦的冶金性能，這部分塊礦以成品礦進(jìn)入中間倉被高爐所用，提高了入爐率和產(chǎn)量。其次是不再需要重復(fù)燒結(jié)，增加原燃料的投入，降低了能耗和區(qū)間成本費(fèi)用，增加了經(jīng)濟(jì)效益。7.采用塊礦鋪底料工藝的意義與價(jià)值：采用塊礦鋪底料工藝解決了燒結(jié)礦鋪底工藝和原有抽風(fēng)燒結(jié)方法將混合料直接鋪在臺(tái)車上進(jìn)行燒結(jié)的弊端。在燒結(jié)生產(chǎn)中具有以下重要作用和意義：7.1降低成本。塊礦鋪底使用后，可以減少內(nèi)返礦（自循環(huán)燒結(jié)礦）的配加量或完全取代內(nèi)返礦鋪底，可

12、以杜絕內(nèi)返礦的重復(fù)燒結(jié)，而且減少燃煤、電能、熔劑、設(shè)備等消耗，有利于提高經(jīng)濟(jì)效益。7.2提高產(chǎn)量。采用塊礦鋪底后，小粒度燒結(jié)礦不僅可以直接作為成品礦入倉，而且塊礦經(jīng)燒結(jié)過程處理后，冶金性能得到大幅提高，這部分塊礦也可作為爐料入倉，從而提高了產(chǎn)量和入爐率。7.3提高設(shè)備利用系數(shù)。塊礦鋪底解決了燒結(jié)礦鋪底造成資源循環(huán)往復(fù)浪費(fèi)現(xiàn)象，簡化篩分環(huán)節(jié)，穩(wěn)定鋪底料供應(yīng)，而且塊礦溫度低，當(dāng)燒結(jié)帶到達(dá)鋪底料時(shí)液相可以被迅速吸收，不會(huì)造成爐篦條的燒損和粘料，延長了爐篦條的使用壽命，提高了設(shè)備利用率。7.4改善塊礦冶金性能。經(jīng)燒結(jié)過程高溫處理后，塊礦中的結(jié)晶水、灰分、硫、磷等被分解，大大提高了塊礦的冶金性能，可以被

13、高爐直接利用。7.5穩(wěn)定過程控制。極大地改善燒結(jié)過程透氣性，使燃燒帶下移均勻，穩(wěn)定工藝參數(shù)和燒結(jié)過程控制，提高產(chǎn)質(zhì)量。7.6簡化燒結(jié)整粒工藝。采用塊礦鋪底不僅可以穩(wěn)定鋪底料供給，簡化篩分整粒工藝，減少鋪底料篩分工序，提高設(shè)備利用率，從而進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率。8.塊礦鋪底料工藝對(duì)燒結(jié)生產(chǎn)的影響8.1燒結(jié)礦鋪底與塊礦鋪底對(duì)強(qiáng)度的影響通過實(shí)驗(yàn)得知，采用塊礦鋪底后，燒結(jié)礦強(qiáng)度大為改觀，6.3mm比例減少2.11個(gè)百分點(diǎn)，6.3mm比例增加1.14個(gè)百分點(diǎn)，燒結(jié)礦質(zhì)量明顯提高，大大提高了入爐率。表1：塊礦鋪底對(duì)燒結(jié)礦質(zhì)量的影響實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)鼓指數(shù)/%6.3mm前后燒結(jié)礦5.4776.4976.49塊礦3.3676

14、.8978.038.2燒結(jié)礦鋪底與塊礦鋪底對(duì)成品率的影響通過生產(chǎn)實(shí)踐得出，在保證燒透的前提下，鋪底料上部（約占鋪底料料層總厚度的60%），會(huì)被從燃燒帶滴下的液相所粘結(jié)，篩盡后此粘結(jié)層約有90%部分經(jīng)破碎后進(jìn)入成品料。采用燒結(jié)礦鋪底，需要扣除6.2%的循環(huán)鋪底料，實(shí)際成品率為69.87%。采用塊礦鋪底，成品率能達(dá)到76.21%，不但無需扣除循環(huán)鋪底部分，而且鋪底料部分除去雜質(zhì)后和高溫破裂為小粒度礦部分，全部成為成品礦被高爐利用。與燒結(jié)礦鋪底相比成品率增加6.34個(gè)百分點(diǎn)，提高了產(chǎn)量和入爐率。主要是因?yàn)閴K礦能經(jīng)受住燒結(jié)過程的高溫沖擊和低溫速變的影響，而且燒結(jié)后形狀變化不大，大部分保持原態(tài)，無爆裂，

15、而且塊礦能很好的吸收液相，凝結(jié)成塊狀物，塊礦中的結(jié)晶水、硫、磷等有害雜質(zhì)經(jīng)高溫?zé)Y(jié)后被去除了，其冶金性能大大改善。表2：不同鋪底料物料平衡比較物料種類料量%成品量（燒結(jié)鋪底）%成品量（塊礦鋪底）%混合料部分92.9（75%）= 69.68（75%）= 69.68鋪底料熔融部分4.26（90%）= 3.83（90%）= 3.83鋪底料未熔融部分2.84（90%）= 2.56（95%）= 2.70合計(jì)：10076.0776.21扣除循環(huán)鋪底料-6.2成品率總計(jì)：69.8776.218.3燒結(jié)礦鋪底與塊礦鋪底對(duì)堿度的影響通過實(shí)驗(yàn)得出，采用塊礦鋪底后，由于大于5mm部分也進(jìn)入成品礦，為保證燒結(jié)礦整體堿

16、度的穩(wěn)定性，需要增加混合料中熔劑的配入量加以平衡，而且熔劑配加量根據(jù)塊礦的品種來確定。熔劑增加量計(jì)算公式：堿度 塊礦中sio2含量 塊礦用量冶金灰增加量 = 冶金灰中cao含量表3：不同鋪底料下的燒結(jié)礦堿度和燒結(jié)混合料堿度( cao/sio2) 的變化關(guān)系鋪底料堿度燒結(jié)礦塊礦燒結(jié)礦1.921.92燒結(jié)混合料1.922.1-2.298.4燒結(jié)礦鋪底與塊礦鋪底對(duì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的影響通過實(shí)驗(yàn)得知，采用塊礦鋪底之后，燒結(jié)過程大為改善，透氣性大大增強(qiáng)，生產(chǎn)利用率提高0.10，噸礦焦末消耗減少21.0kg左右，燒結(jié)礦成品率提高13.59%。可見通過塊礦鋪底與燒結(jié)礦鋪底相比對(duì)于提高燒結(jié)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)更有利。表4：塊礦礦

17、鋪底前后燒結(jié)指標(biāo)變化實(shí)驗(yàn)生產(chǎn)率/tm-2h-1焦粉消耗/kgt-1成品率/%前后前后前后燒結(jié)礦1.171.2036.036.062.1762.17塊礦1.171.2736.015.062.1775.768.5不同粒度塊礦鋪底對(duì)產(chǎn)質(zhì)量的影響產(chǎn)量的高低主要取決于燒結(jié)過程的快慢，而燒結(jié)速度的快慢又反應(yīng)出了燒結(jié)過程透氣性的好壞，即產(chǎn)量的高低與透氣性好壞有著密不可分的關(guān)系。當(dāng)透氣性強(qiáng)時(shí)，燃燒帶下移速度快，需要提高臺(tái)車速度或增加料層厚度，來確保工藝過程控制穩(wěn)定，直接表現(xiàn)是產(chǎn)量大幅提升。反之，透氣性差，燃燒帶下移速度緩慢，需要減薄料層或降低臺(tái)速來保證料層燒透和燒結(jié)礦質(zhì)量穩(wěn)定，最終導(dǎo)致產(chǎn)量下降。所以，提高料層

18、透氣性，是燒結(jié)生產(chǎn)一直努力的方向。經(jīng)過大量的生產(chǎn)實(shí)踐，總結(jié)出了通過增加熔劑配加量、配加返礦、提高料溫、延長混料桶長度強(qiáng)化造球制粒及增設(shè)松料器、采用鋪底料等等方法來提高和改善料層透氣性，以實(shí)現(xiàn)了高效生產(chǎn)的目的。從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，在燒結(jié)其它工藝條件一定的情況下，由于塊礦鋪底料粒度不同，燒結(jié)利用系數(shù)也不一樣。當(dāng)鋪底料粒度為8-15mm時(shí)，燒結(jié)利用系數(shù)為1.364t/(h)，是實(shí)驗(yàn)中最高的。從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，對(duì)于同一種鋪底料而言，粒徑與間隙呈正相關(guān)，而透氣性與間隙度呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)。當(dāng)采用15-20mm大粒徑鋪底料時(shí)，燒結(jié)過程透氣性并沒有得到改善，其原因是鋪底料粒徑增大，鋪底料之間的間隙也較大，在布料和

19、抽風(fēng)作用下，混合料容易填充在孔隙中，反而使整個(gè)料層透氣性變差，燒結(jié)速度降低。當(dāng)采用5-15mm細(xì)粒度鋪底料時(shí)，燒結(jié)過程透氣性也沒有改善，其原因一方面由于自身孔隙率降低，透氣性不好，另一方面由于小顆粒鋪底料易堵塞臺(tái)車篦條間隙而影響燒結(jié)過程透氣性。因此，只有當(dāng)鋪底料粒度在一定范圍內(nèi)，它所形成的孔隙與燒結(jié)混合料的粒徑相適合時(shí)，同時(shí)鋪設(shè)適當(dāng)?shù)暮穸?，才有利于料層透氣性的改善與產(chǎn)量的提高。通過試驗(yàn)看出，對(duì)于提高燒結(jié)速率相適應(yīng)的鋪底料粒度應(yīng)為8-15mm。從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，采用塊礦鋪底后，燒結(jié)礦的強(qiáng)度和成品率要比采用內(nèi)返礦鋪底效果好。表5：不同粒級(jí)塊礦鋪底對(duì)工藝參數(shù)的影響粒級(jí)范圍工藝參數(shù)20-16/mm20-12/mm20-8/mm15-11/mm15-8/mm15-5/mm利用系數(shù)/tm-2h-11.2461.2621.2831.3231.3641.315成品率/10mm78.0976.9076.5075.467