块矿铺底料工艺在烧结生产中的理论研究

1、块矿铺底料工艺在烧结生产中的理论研究段建荣，柴倩陕西龙门钢铁有限责任公司烧结厂摘要：目前铺底料分为烧结矿铺底和块矿铺底两种。两种工艺都有利于生产工艺系数和指标的提高。可以改善料层透气性，提高烧结机利用率；保护设备，延长设备使用寿命；增加产量，提高经济效益。块矿铺底更有利于提高烧结矿产量和入炉率，对提高经济效益、降低成本发挥着积极的作用。关键词：烧结矿、块矿、铺底料、利用率、透气性、入炉率Lump ore in the sintering production base spread process of theoretical researchDuanJianRong, ChaiQianSha

2、anxi 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 of sintering

3、 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, lump ore, s

4、pread base, utilization, permeability, charging rate1.前言铺底料工艺是伴随现代化大型抽风烧结工艺产生的。目前有烧结矿铺底和块矿铺底两种工艺技术。烧结矿铺底料是将成品烧结矿经过三次筛或四次筛得到较小尺寸粒度矿，是介于返矿与成品矿之间的烧结矿。块矿铺底料是将不能被高炉直接利用的铁矿石代替烧结矿铺底使用，经烧结工艺处理后再被高炉利用。作为铺底料在整个烧结过程中发挥着非常有利的作用，有着能提高料层透气性、保护炉篦条、减少粘料和降低成本，增加产量等诸多优点，是目前诸多钢铁企业普遍采用的烧结工艺技术。2.铺底料的定义：是在烧结料与炉篦条之间铺设一层不含

5、燃料的炉料，叫铺底料。目前采用的铺底料有10-20mm烧结矿，铺设厚度30-40mm；8-20mm铁矿石（块矿），铺设厚度40-60mm。3.铺底料工艺产生的原因：烧结生产中有部分企业没有铺底料系统，把烧结料直接铺在炉条上，当燃烧带下达到炉篦条时，燃烧带的高温废气可能将箅条烧坏或把已熔融的液相粘于炉条上，造成炉篦条烧损严重，损坏烧结设备，缩短了设备的使用寿命，增加了炉篦条等设备的购置费用及其成本。由于没有铺底料烧结过程中形成的粘料，会堵塞小格篦条和散料管道，增加员工劳动强度和危险性；严重的造成恶性循环，产生高温料，烧损皮带；粘料严重，还会造成停机事故发生。因此，在烧结料与炉篦条之间应铺上一层不

6、含燃料的炉料，即铺底料。通过这种方法不仅解决了烧结料直接铺设在炉篦条上的种种弊端，而且稳定了烧结生产工艺过程，改善了料层透气性，增加了产量，提高了高炉矿入炉率。因此，成为目前一种较为实用普遍使用的烧结工艺技术。4.获得铺底料的方法：4.1小粒度烧结矿铺底料的获得。小粒度烧结矿铺底料是将冷却后的烧结矿经二次过筛或三次过筛获得的。生产企业通常以815毫米或1020毫米的成品矿作为铺底料,15毫米送往高炉,810毫米的作返矿。然而采用烧结矿铺底需建立筛分设备，有专门的运料系统将此铺底料送到烧结厂高处，还需增设铺底料贮矿槽。烧结矿铺底工艺是我国烧结工艺技术改造中一项重要内容，采用烧结矿铺底料铺底后使炉

7、篦条损耗减少3050%，大大延长抽风机转子的寿命。此外，对烧结过程稳定控制和烧结矿的产质量都有提高。4.2块矿铺底料的获得。块矿铺底料是将不能被高炉直接利用的或开采出来的水分、杂质、品味低的铁矿石作为铺底料使用，它是继烧结矿铺底工艺之后的改良和发展，这种工艺不仅能解决烧结矿作铺底料造成生产效率低下，成本费用增加的不足，还能稳定块矿供应，经过烧结工艺后使得块矿的冶金性能得到大幅改善，能被高炉直接利用消耗，提高了入炉率，而且可以达到不再增加原燃料使用量和筛分设备建造费用，缓解筛分系统负担和压力，降低了生产成本。块矿铺底料的供应，要求8mm物料达到95%，这样才能满足高产、高质、高效生产的目的要求。

8、否则，8mm细粒物料的增加反而会降低料层透气性，影响烧结速度，返矿量大增，最终导致产质量下降。4.铺底料的作用：4.1减少炉箅条烧损的比率。在一般的情况下，炉篦条的损耗为每吨烧结矿0.030.1千克。炉篦条的消耗对于烧结矿成本和过程稳定控制有一定的影响，烧损严重会增加炉篦条投入及使用成本，影响燃烧带下移的均衡性和烧结过程的稳定性。4.2维持固定的有效抽风面积。没有铺底料时，烧结料可能粘在箅条上从而减少抽风面积，被粘结部分的烧结料也烧不好，从而降低烧结机的产量并增加其返矿率。有的厂为避免粘箅条，采取不烧透的办法，但这会影响烧结矿的产质量。4.3延长抽风机转子寿命。在抽风烧结过程中，细小的矿粒随废

9、气抽入风箱，经过大烟道，进入抽风机，加速转子叶片的磨损。当使用全部精矿粉烧结时这种情况更为严重，有些厂不到几个星期抽风机就磨坏了。采用铺底料后，部分细矿粉受阻，废气携带出的矿粉量大大减少，从而减少了风蚀和磨损，延长了抽风机的寿命，相应地提高烧结机的作业率。4.4改善烧结操作条件，便于烧结自动控制。生产实践证明，不使用铺底料时，烧结机台车回车道下撒料多，要设专门清料装置。采用铺底料后，台车炉篦条粘料基本消除，无需专门设清理装置，便于实现烧结机自动控制。5.烧结矿铺底料与块矿铺底料的铺设要求根据烧结生产特点，为了避免抽风系统将小于5mm细粒物料抽入风箱或者堵塞炉篦条，所以在其它条件不变的情况下，针

10、对铺底料粒度大小设置一定的铺设厚度，根据烧结过程透气性的变化，确定出铺底料铺设合适厚度。根据生产实践得出，烧结矿铺底料粒度小，间隙小，铺底料铺设厚会造成烧结透气性变差，根据生产对比得出30-40mm为烧结矿最佳铺设厚度。铁矿石（块矿）开采后粒度较大，矿与矿的间隙大，细粒物料容易填充空隙，铺设过薄，容易堵塞炉篦条，造成透气性变差，所以适当增加铺底料厚度，可以缓解透气性较差和细粒物料被风抽走现象，根据生产对比得出40-60mm为块矿最佳铺设厚度。6.烧结矿铺底与块矿铺底的优劣比较：烧结矿铺底虽然大大改善了烧结过程控制，减少了炉篦条烧损和粘料现象，但是一部分小粒度成品矿被作为铺底料重复使用，会降低了

11、烧结矿成品率，影响了入炉率，提高了烧结生产成本。采用块矿铺地，不但可以稳定烧结矿铺地供应，还能有效吸附烧结液相，而且块矿经过烧结过程高温处理之后，极大地改善了块矿的冶金性能，这部分块矿以成品矿进入中间仓被高炉所用，提高了入炉率和产量。其次是不再需要重复烧结，增加原燃料的投入，降低了能耗和区间成本费用，增加了经济效益。7.采用块矿铺底料工艺的意义与价值：采用块矿铺底料工艺解决了烧结矿铺底工艺和原有抽风烧结方法将混合料直接铺在台车上进行烧结的弊端。在烧结生产中具有以下重要作用和意义：7.1降低成本。块矿铺底使用后，可以减少内返矿（自循环烧结矿）的配加量或完全取代内返矿铺底，可以杜绝内返矿的重复烧结

12、，而且减少燃煤、电能、熔剂、设备等消耗，有利于提高经济效益。7.2提高产量。采用块矿铺底后，小粒度烧结矿不仅可以直接作为成品矿入仓，而且块矿经烧结过程处理后，冶金性能得到大幅提高，这部分块矿也可作为炉料入仓，从而提高了产量和入炉率。7.3提高设备利用系数。块矿铺底解决了烧结矿铺底造成资源循环往复浪费现象，简化筛分环节，稳定铺底料供应，而且块矿温度低，当烧结带到达铺底料时液相可以被迅速吸收，不会造成炉篦条的烧损和粘料，延长了炉篦条的使用寿命，提高了设备利用率。7.4改善块矿冶金性能。经烧结过程高温处理后，块矿中的结晶水、灰分、硫、磷等被分解，大大提高了块矿的冶金性能，可以被高炉直接利用。7.5稳

13、定过程控制。极大地改善烧结过程透气性，使燃烧带下移均匀，稳定工艺参数和烧结过程控制，提高产质量。7.6简化烧结整粒工艺。采用块矿铺底不仅可以稳定铺底料供给，简化筛分整粒工艺，减少铺底料筛分工序，提高设备利用率，从而进一步提高生产效率。8.块矿铺底料工艺对烧结生产的影响8.1烧结矿铺底与块矿铺底对强度的影响通过实验得知，采用块矿铺底后，烧结矿强度大为改观，6.3mm比例减少2.11个百分点，6.3mm比例增加1.14个百分点，烧结矿质量明显提高，大大提高了入炉率。表1：块矿铺底对烧结矿质量的影响实验转鼓指数/%6.3mm前后烧结矿5.4776.4976.49块矿3.3676.8978.038.2

14、烧结矿铺底与块矿铺底对成品率的影响通过生产实践得出，在保证烧透的前提下，铺底料上部（约占铺底料料层总厚度的60%），会被从燃烧带滴下的液相所粘结，筛尽后此粘结层约有90%部分经破碎后进入成品料。采用烧结矿铺底，需要扣除6.2%的循环铺底料，实际成品率为69.87%。采用块矿铺底，成品率能达到76.21%，不但无需扣除循环铺底部分，而且铺底料部分除去杂质后和高温破裂为小粒度矿部分，全部成为成品矿被高炉利用。与烧结矿铺底相比成品率增加6.34个百分点，提高了产量和入炉率。主要是因为块矿能经受住烧结过程的高温冲击和低温速变的影响，而且烧结后形状变化不大，大部分保持原态，无爆裂，而且块矿能很好的吸收液

15、相，凝结成块状物，块矿中的结晶水、硫、磷等有害杂质经高温烧结后被去除了，其冶金性能大大改善。表2：不同铺底料物料平衡比较物料种类料量%成品量（烧结铺底）%成品量（块矿铺底）%混合料部分92.9（×75%）= 69.68（×75%）= 69.68铺底料熔融部分4.26（×90%）= 3.83（×90%）= 3.83铺底料未熔融部分2.84（×90%）= 2.56（×95%）= 2.70合计：10076.0776.21扣除循环铺底料-6.2成品率总计：69.8776.218.3烧结矿铺底与块矿铺底对碱度的影响通过实验得出，采用块矿铺底后，

16、由于大于5mm部分也进入成品矿，为保证烧结矿整体碱度的稳定性，需要增加混合料中熔剂的配入量加以平衡，而且熔剂配加量根据块矿的品种来确定。熔剂增加量计算公式：碱度 × 块矿中SiO2含量 × 块矿用量冶金灰增加量 = 冶金灰中CaO含量表3：不同铺底料下的烧结矿碱度和烧结混合料碱度( CaO/SiO2) 的变化关系铺底料碱度烧结矿块矿烧结矿1.921.92烧结混合料1.922.1-2.298.4烧结矿铺底与块矿铺底对经济指标的影响通过实验得知，采用块矿铺底之后，烧结过程大为改善，透气性大大增强，生产利用率提高0.10，吨矿焦末消耗减少21.0Kg左右，烧结矿成品率提高13.5

17、9%。可见通过块矿铺底与烧结矿铺底相比对于提高烧结经济指标更有利。表4：块矿矿铺底前后烧结指标变化实验生产率/t·m-2·h-1焦粉消耗/kg·t-1成品率/%前后前后前后烧结矿1.171.2036.036.062.1762.17块矿1.171.2736.015.062.1775.768.5不同粒度块矿铺底对产质量的影响产量的高低主要取决于烧结过程的快慢，而烧结速度的快慢又反应出了烧结过程透气性的好坏，即产量的高低与透气性好坏有着密不可分的关系。当透气性强时，燃烧带下移速度快，需要提高台车速度或增加料层厚度，来确保工艺过程控制稳定，直接表现是产量大幅提升。反之，透

18、气性差，燃烧带下移速度缓慢，需要减薄料层或降低台速来保证料层烧透和烧结矿质量稳定，最终导致产量下降。所以，提高料层透气性，是烧结生产一直努力的方向。经过大量的生产实践，总结出了通过增加熔剂配加量、配加返矿、提高料温、延长混料桶长度强化造球制粒及增设松料器、采用铺底料等等方法来提高和改善料层透气性，以实现了高效生产的目的。从实验数据可以看出，在烧结其它工艺条件一定的情况下，由于块矿铺底料粒度不同，烧结利用系数也不一样。当铺底料粒度为8-15mm时，烧结利用系数为1.364t/(·h)，是实验中最高的。从实验数据可以看出，对于同一种铺底料而言，粒径与间隙呈正相关，而透气性与间隙度呈现负相

19、关。当采用15-20mm大粒径铺底料时，烧结过程透气性并没有得到改善，其原因是铺底料粒径增大，铺底料之间的间隙也较大，在布料和抽风作用下，混合料容易填充在孔隙中，反而使整个料层透气性变差，烧结速度降低。当采用5-15mm细粒度铺底料时，烧结过程透气性也没有改善，其原因一方面由于自身孔隙率降低，透气性不好，另一方面由于小颗粒铺底料易堵塞台车篦条间隙而影响烧结过程透气性。因此，只有当铺底料粒度在一定范围内，它所形成的孔隙与烧结混合料的粒径相适合时，同时铺设适当的厚度，才有利于料层透气性的改善与产量的提高。通过试验看出，对于提高烧结速率相适应的铺底料粒度应为8-15mm。从实验数据可以看出，采用块矿铺底后，烧结矿的强度和成品率要比采用内返矿铺底效果好。表5：不同粒级块矿铺底对工艺参数的影响粒级范围工艺参数20-16/mm20-12/mm20-8/mm15-11/mm15-8/mm15-5/mm利用系数/t·m-2·h-11.2461.2621.2831.3231.3641.315成品率/10mm78.0976.9076.5075.4