摘要：全球钢铁行业竞争激烈，提高生产效率和产品质量是企业保持竞争力的关键。鄂钢作为国内重要的钢铁生产企业，其烧结工序的效率直接影响到整体生产链的效益。近年来，随着环保要求的提升和资源成本的上涨，优化烧结产能效率成为钢铁行业亟待解决的问题。本文系统总结了近两年以来，鄂钢炼铁厂260m2烧结机提高料层透气性的生产实践，通过分析料层透气性对烧结机的影响，提出提高混合料透气性的实践措施，并对应用效果进行剖析。通过研究分析以期为钢铁行业的发展提供参考。

　　关键词：烧结机；透气性；制粒

　　1料层透气性对烧结的影响

　　烧结料层透气性的好坏，直接影响整个烧结过程，具体包括烧结块的生产质量及成本控制。透气性好，则主抽风机的阻力较小，机上负压降低，抽入的空气能够与焦煤充分接触，使烧结过程的物理化学反应得以充分进行。同时穿过燃烧带的热气体给下层物料进行干燥预热，完成烧结过程气固液热交换，最后达到均匀烧结的目的［1］。如果物料透气性差，主抽风机的阻力增加，烧结机内负压提高，空气难以通过料层，空气与混合料接触困难，固体燃料利用率较低，燃烧反应不充分液相生成不足，结块效率低，烧结块产量降低［2］。

　　2改善物料透气性的基础

　　2.1加强烧结原料准备

　　2.1.1含铁原料

　　某钢铁企业烧结矿的含铁原料主要为BRBF粉、卡粉、PB粉、高炉返矿，先在混匀料场进行混匀，原料达到成分均匀稳定效果，再由皮带运输到配料室进行配料。

       2.1.2熔剂

　　选用熔剂为白云石、石灰石、生石灰。碱度的大小与波动受CaO、MgO、SiO2、Al2O3含量的影响，而CaO、MgO、SiO2、Al2O3含量的多少主要由熔剂配比的大小决定，且熔剂可以强化烧结，必不可少。白云石、石灰石、生石灰通过直接购买合格粒级的产品。

　　2.1.3燃料

　　烧结车间生产所选用的固体燃料是焦粉与白煤搭配使用，焦粉从厂内焦化车间及高炉槽下运送到烧结煤仓，使用两段开路破碎制成粒度-3mm占68%~78%以上的成品燃料。

　　2.2控制返粉与精矿的比例

　　在烧结生产过程中，配入筛分后的小粒级返矿，能显著提高混合料的透气性，同时烧结矿的生产率和转鼓质量也有所提高［3］。但当小粒级返矿配比过高时，混合料反而无法混合均匀，熔剂燃料无法均匀依附在混匀矿上，制粒效果变差。同时因返矿粒度较粗，混合料整体透气性将变好，又会使燃烧带移动速度加快，燃烧温度达不到烧结的必要温度，其结果会使烧结块的强度变差，生产率降低。

　　而且由于返粉是烧结生产的循环物，它的增加就意味着烧结生产率下降，为保证烧结过程的有效进行，将增加固体燃料的配入，提高生产成本［4］。总之，混合料中返粉超过一定限度后，透气性和垂直烧结速度均增加都不能补偿烧结块产率的减少，以及成本的上升带来的损失。

　　2.3加强制粒效果

　　为了加强混合料的混匀和制粒，改善混合料的透气性，设计采用圆筒混合机进行两段混合。一混充填率为11.767%，混合时间约2.52min，混合机转速6.5r/min；二混填充率为14.639%，混合时间4.17min，转速7r/min，遵循一混加水二混制粒的加水原则，一混加水量15t/h，水分率6.6%左右，二混加水量3t/h。主操密切关注一混出料水分值变化，及时在二混做出调整减少混合料的波动和波动值。为统一四班水分操作，配置快速测水仪每班测定混合料水分。在实际生产操作过程中，物料控制的最佳水分范围为6.4%~7.4%。

　　2.4强化烧结操作与控制

　　采用铺底料工艺，是为保护台车篦条、保证料层烧透、减少烟气含尘量和延长台车工作年限，铺底料的粒度为10~18mm，铺底料的料层厚度为40~50mm，再进行布料。为达到布料均匀、粒度分布合理的要求，采用梭式布料器均匀地给入烧结机混合料槽，再用圆辊给料机和九棍布料器均匀地在铺上底料的台车上布料，原料粒度由上至下偏析，逐渐增大，达到提高料层透气性和提高了烧结矿的质量与产量的目的。

　　烧结点火工艺采用焦炉煤气作为主燃料，煤气热值3750~3890kcal/Nm3。采用厚料层烧结技术，点火温度在1050±50℃,为减少因表层烧结矿温度急剧下降而对烧结矿质量产生的负面影响，点火时间为1.2min左右，保温时间为3~4min。终点位置在倒数第二个风箱±0.5范围，温度区间控制按280~350℃调整，保证液相固结温度和保持时间。

　　3提高混合料透气性的实践

　　3.1提升原燃料掌控能力

　　混匀矿在使用过程中，出现换堆时，堆头和堆尾成分波动较大，造成烧结过程波动和烧结矿R波动，为炼铁工序控制带来负面影响。混匀矿种石头、编织袋等杂物多，影响混匀制粒和布料效果，对烧结矿产质量影响大。

　　对配矿工艺进行调整，大堆端部料（堆头堆尾）进配料室专仓，随堆中混匀矿少量配用，减少混匀矿质量波动。将混匀矿中≥8mm大颗粒比例占比降低至10%以下，大颗粒在烧结过程中使软化区间加大，不容易形成液相凝结块，使返矿率升高。同时对燃料粒度进行优化调整：固体燃料破碎粒度动态调整，将固体燃料中≤3mm占比与混匀矿中精粉率挂钩，其目的是有效改善烧结矿横断面下部液相凝结状态，减少气孔，防止出现大孔薄壁烧结矿。将生石灰5min活性度纳入跟踪监测，对比几家生石灰活性度差异，以便确定其消化路径，有针对性地补水，减少混合料水分的波动。

　　3.2提高料温减少过湿层影响

　　料层提高以后，烧结过程中的冷凝现象加剧，造成过湿带变宽，降低料层透气性。为此，在混合料仓和二次混合机中通入蒸汽加强对混合料的预热的同时，通过对蒸汽加热生产水的方式加快生石灰的消化作用，同时进一步提高料温，使混合料温度预热到“露点”（65℃)以上，基本消除了冷凝现象。同时降低混合料水分率，混合料水分控制目标由7.2%±0.4%降到6.8%±0.2%，避免了过湿带的形成对料层透气性的影响。

　　3.3提高混合制粒效果

　　烧结混合机历经逆向导料、雾状加水后，制粒效果有一定改善，但在持续的效果跟踪下，发现新的不足点影响着制粒效果：①二次混合在工艺要求下，加水量基本在2~4t/h，由于加水量小，螺旋喷头并不能起到雾化效果，仍然是柱状水流。②混合机内按工艺要求本应该为两段6孔加水（靠近进出料口各一段），同样因加水量小而管径较大，导致水流全部在出料口段，而末端无水，不符合工艺要求。③逆流衬板使用后，混合机填充率增加，其振动值明显偏高。于是选择更换小口径雾化喷头，后期将二混水管整体改小。同时重新设计加水点位，出料口段加水喷头数量减少，尽量往进料口段加水。两段混合机加水比例按8:2分配，减少二混负荷，提高造球制粒效果。改造后混合料1~6.3mm占比增加到61.9%以上，且综合粒径达3.72mm。同时将两端混合加水比例写入操作规程，同时加水喷头改小可能导致堵塞问题纳入日常检修消缺项目。

　　3.4自动布料优化控制方法

　　烧结采用自动布料装置，可根据设定料层厚度及层厚仪测量数据对比，调整辅门开度以此实现料层自动控制。但在上料工序断料、烧结开停机、清松料器、换台车、水分不稳定等异常生产状态下，该装置调整过于滞后，会使料层纵向高低起伏，布料高处无法烧透。因此，选择在异常状态下改变控制方式，即由料面控制改为阀位控制，在停机前，将当前阀位反馈值设定为阀位输入值，确保开停机过程中阀门开度不随料面变化，开机时能快速布平料面。混合料杂物卡辅门时，使圆辊给料机的调节器输出下降到最低。调大扇形门、活页板开度使大块落下，同时圆辊两侧刮料刀更换为耐磨件保证圆筒厚度可控。

　　3.5加强堵漏风工作

　　随着烧结机料层厚度的提高，风箱负压上升，漏风更加严重。因此，加强环冷机、大烟道卸灰阀的管控，并建立制度按周期检查每台卸灰阀都在正常工作运行，风道、灰斗通畅无积灰，提高了风机的有效进风量；定制度周期检查风箱、翻板阀、卸灰阀漏风情况，及时补漏。一期大烟道人孔尺寸改小，减少漏风。两期烟气含氧量分别降低至14.5%、14.1%。

　　由于边缘部分透气性过剩，吸入大量的冷空气，影响点火效果，容易造成边缘部分点火效果差。烧结过程不同步，在梯形坡面与水平面交汇处形成严重的裂缝，造成大量有害漏风。对此，通过延长梭式布料器在混合料仓两侧的停留时间，减轻混合料沿台车横向上的粒度偏析，使台车两侧的下料量大于中间。同时更换所有台车边部三根炉条为无空隙炉条，使台车挡板边部风量下降，加以减轻“边缘效应”，改善沿台车横向上的烧结均匀性，效果比较明显。

　　3.6布料圆筒改造

　　目前，布料因原料夹杂石头或杂物，在前道工序未能有效拦截，就会导致石头卡在布料圆筒上方活页门处，使活页门开度变大。此时就需要岗位工及时前往现场调整活页门高度，排除石头，否则会造成局部冲料，料层增厚，烧结终点滞后，机尾未烧透，在环冷机出现二次燃烧的问题，以及下道皮带运输过程中出现红矿燃烧皮带的生产安全事故。

　　鄂钢用5W1H的方法作出对策表，针对布料圆筒冲料这一主要原因制定了对策、措施和目标。通过焊接24根导料圆钢均匀分布在圆筒辊皮表面，利用圆钢凸起的特点，在旋转过程顺利带出混合料中夹杂的石头等杂物。解决先前因石头卡住下不来，导致活页门间隙增大问题。同时修订了布料圆筒减速机更换标准作业卡中减速机找正作业内容、注意事项中校正要求和验收标准，保证作业标准的正确有效性，提高布料圆筒传动输出效率。2024年烧结机检修对布料圆筒进行了改造，焊接24根导料圆钢均匀分布在圆筒辊皮表面。通过一段时间的运行后观察发现，增加导料圆钢后布料过程更加均匀，料层厚度变化幅度减小，从而烧结过程也更加均匀，烧结机尾断面红层厚度平整呈一条直线，对烧结矿质量也有一定提升效果，达到了改造效果。

　　3.7加装梯形布料、松料器等装置

　　鄂钢烧结机台车墙板高度780mm，而烧结机料层提高至850mm，造成料层厚度大于台车栏板高度，布料过程中台车两侧出现大量掉料。为此，在平料板两侧加装三角形固定斜挡板，挡板下部与台车栏板对齐，上部向内略有倾斜，压实台车两侧布料，使台车两侧高于栏板部分的料层边缘形成一个斜坡，整体实现了梯形布料，既能提高料层厚度，也能减少烧结过程的边缘效应。

　　烧结松料器是固定在烧结机布料前端长度为1.8~2.0m的长条形圆钢，其主要作用是调整料层结构，影响气体的流动路径和速率，从而提升料层的透气性。初期松料器因原料携带的杂物以及本身含水，松料器就容易出现粘料挂杂物等问题，进一步造成料面拉钩、局部坍塌，烧结矿疏松强度差返矿率高。为此，对松料器的长度、高度、层数、松料杆的间距、直径等进行了多次调整，将三层松料器分别控制高度为200mm、400mm、600mm错位安装，避免出现“打架”现象；利用手柄套筒套住松料器尾部米字结构旋转松料器，使其在生产状态下去除头部黏结料。从机尾断面来看，底部的致密层基本消除，液相分布均匀，烧结速度提高了8%。

　　4应用效果

　　采取上述一系列措施后，混合料透气性得到了很大的改善：

       首先，合料成球率由原来了23.6%提高到43.3%，混合料平均温度提高到67.4℃,料层过湿现象明显减轻；烧结料层由原来780mm提高到850mm，烧结负压也从原来的18.9kPa降低到17.8kPa，透气性明显好转。含氧量由16.1%降低至14.3%，烧结机尾断面均匀，边缘效应有所降低；烧结矿转鼓强度上升1.3%，RDI由61%稳定至72%以上，内返率由20.66%降低到18.22%，利用系数提高到1.436t/（m2·h），效果明显。

　　其次，烧结固体燃料消耗和电耗分别由2022年的52.70kg/t、41.80kW·h/t降低到2024年下半年的49.62kg/t、36.45kW·h/t，成本降低8.27元/t。

　　5总结

　　要使烧结工序能够降本增效，改善物料透气性是一个关键环节，通过文章的分析，得出改善物料透气性的有效途径：

　　（1）坚持抓好漏风长期治理制度，临时补漏和检修补漏相结合，保障漏风率持续稳定在40%以下；风箱、导气管、膨胀节、卸灰阀等关要设备周期性排查，做好台车本体漏风治理，大小栏板、插销孔、防磨板、炉篦条、隔热垫时刻可靠，密封到位。

　　（2）用好混合机微波加水装置，保障混合料6.6%~7.0%水分稳定率90%以上；提高料温到“露点”（65℃)以上，尝试二次混合机雾化加水试验，提高混合料成球率；改进混合机出料口防磨块设计，保障筒体长度不磨损，混匀制粒时间有保障。

　　（3）改善烧结过程粘结相数量及质量，保障尽量多的SFCA生成量，坚持混匀矿全粒级数据跟踪，杜绝平均粒径达标，两级分化情形出现。

　　（4）优化原料的同时，提高主操工超前预控能力，对上料波动及早判定，及早处置，避免波动放大；严格抓好配水、配煤控制要求，通过ESOP工艺操作卡固化操作，杜绝对烧结机质量影响。

　参考文献

　　［1］吴*利，陈东峰，赵成显，等.提高厚料层烧结燃料燃烧性的试验研究［J］.钢铁，2010，45（11）：16-21.

　　［2］于恒.铁矿粉复合造块过程中的气体力学及成矿行为研究［D］.长沙：中南大学，2011.

　　［3］王维兴，许满兴.优化配矿和烧结生产技术［J］.河北冶金，2016（8）：1-5.

　　［4］冯根生，吴*利，赵佐军.改善厚料层烧结热态透气性的研究［J］.烧结球团，2011，36（1）：1-5.