烧结矿成品率控制技术研究*

高丙寅 戴保才 陈伟 邢建民

(安阳钢铁股份有限公司)

烧结矿成品率控制技术研究*

高丙寅 戴保才 陈伟 邢建民

(安阳钢铁股份有限公司)

分析了烧结矿返矿产生的途径，依据安钢烧结生产的工艺、原料条件，提出了提高烧结矿成品率的措施并在生产过程中实施。措施实施后，烧结矿成品率平均由69.02%提高到77.47%，取得了良好的控制效果。

烧结矿 成品率 控制技术

0 前言

烧结矿成品率是指成品烧结矿(一般粒度≥5 mm)占烧结饼量的比率。烧结矿成品率的提高，就意味着烧结生产效率的提升。烧结矿成品率的高低，不仅直接影响烧结机的生产率，同时还会影响烧结矿生产的能源消耗及成本［1］。当前，受国际金融危机的冲击和铁矿粉市场波动的影响，钢铁企业生产经营面临前所未有的挑战。降本增效，节能减排成为众多企业的经营战略。安钢烧结厂为了适应公司“低成本运行”生产经营方针的需要，进一步提升烧结机生产效率，组织开展了提高烧结矿成品率的工艺技术研究，取得了良好的生产效果。

1 烧结矿(饼)中返矿产生的途径

对烧结生产工艺过程进行分析不难发现，烧结矿(饼)中的返矿产生途径概括地讲，主要有四个，即烧结过程中未被液相粘结的粉状物料颗粒、虽被粘结但粘结强度小的颗粒、强度差的颗粒、转运和破碎过程中减粒而产生的粉末等。

烧结过程中未被液相粘结的粉状物料颗粒的产生，是烧结生产过程中的不均匀现象造成的。鉴于烧结生产过程的特点，由布料器布到烧结机台车上的混合料，很难做到纵向、横向物理化学性能及透气性完全的均匀一致。这样，不可避免地就会在烧结料层局部产生某些物料，尤其是大颗粒物料未被烧结的现象，表现最明显的地方，如烧结机料层顶部边缘、烧结料层表面存在裂纹的两侧等。我们在返矿中经常看到的原矿颗粒，就是这种现象造成的。

虽被粘结但粘结强度小的颗粒，主要产生在烧结机料层的表面和边缘部分。

烧结机上混合料点火烧结后，由于表面直接和冷空气接触，冷却速度快，烧结过程中产生的液相还未来得及迁移聚集即被冷却为固相。此处的烧结饼内部均为薄壁大孔结构，且内应力较大，强度极差。破碎后，几乎百分之百变为返矿。该部分烧结矿层厚度一般在30 mm～40 mm左右，随烧结过程的垂直烧结速度、烧结料烧结性能的不同会有所变化。提高烧结机料层厚度，实行厚料层烧结，会相对降低该部分烧结矿占整个烧结饼的比重，有利于烧结矿成品率的提高。

鉴于烧结工艺的特点，烧结机边缘混合料层的透气性要大于台车中间混合料层的透气性，俗称为“边缘效应”。由于“边缘效应”的存在，布在台车边缘的混合料的烧结速度要大于中间混合料的速度，这样，就会产生与表层烧结矿相似的烧结效果。烧结机台车愈宽，边缘烧结矿占整块台车烧结饼的比重愈小，对成品率的影响作用相对就愈弱。显然，在削弱“边缘效应”上，大型烧结机比小型烧结机具有更大的优势。

保持一定的烧结矿强度是提高烧结矿成品率的基础。提高烧结矿强度，可以有效提高烧结饼的抗摔打能力，减少烧结饼在生产过程中转运摔打而产生的粉末含量。降低烧结饼在转运和破碎过程中减粒而产生的粉末含量，在烧结机系统设计定型后，只有靠改善烧结矿强度的措施来完成。

2 烧结矿成品率控制的技术措施

控制烧结矿成品率的措施应根据烧结矿返矿产生的途径，结合烧结生产的工艺、原料等具体条件而制定。烧结生产的工艺、原料条件不同，各个影响因素对成品率的影响程度不同，采取的具体技术措施也不尽相同。为了掌握适合安钢工艺、原料条件实际的烧结矿成品率控制技术，提高烧结矿成品率，安钢烧结厂在400m2烧结机系统进行了烧结矿成品率控制技术的研究。

2.1 烧结矿强度控制

要控制好烧结矿成品率，首先要控制好烧结矿强度这个基础。如果单从提高烧结矿成品率的角度考虑，应该是烧结矿强度即转鼓指数愈高愈好。但是，由于影响烧结矿强度的因素很多，尤其是在复杂多变的铁矿粉市场条件和严峻的成本压力下，要长期将烧结矿转鼓指数维持在一个较高的水平上是不现实的，故烧结矿强度的波动在所难免。为了避免因烧结矿强度波动对烧结矿成品率带来大的影响，采取的控制措施是:

1)根据烧结矿转鼓指数波动情况分段控制。当转鼓指数≥78%时，生产过程工艺参数按正常状态控制;转鼓指数在78%～76%之间时，适当增加固体燃料配比，提高烧结矿FeO控制水平;当转鼓指数≤76%时，关小烧结机主抽风机风门，降低垂直烧结速度，减小配料室上料量。

2)提高烧结矿转鼓指数的稳定性。烧结矿转鼓指数的波动，必然会引起返矿量的波动，从而导致烧结矿成品率的波动。转鼓指数的波动，反映出的信息就是烧结生产过程不稳定。在提高烧结矿转鼓指数稳定性的措施上，主要是以稳定烧结生产过程为主，并把转鼓指数稳定率作为一项重要的质量指标进行控制和考核。

2.2 原料结构优化及控制

烧结矿强度高，固然对提高烧结矿成品率有好处，但并不能说明烧结矿成品率一定就高。这一点，在过去多次的烧结实验室试验中都得到证明。提高烧结矿强度，只能减少烧结生产过程中因转运而增加的粉末含量，并不能直接减少烧结饼中原始的粉末含量。烧结矿(饼)中原始粉末含量与烧结混合料的烧结性能(液相的性质和数量)有关。原料结构决定混合料的烧结性能。改善混合料的烧结性能，必须从原料结构优化入手。

目前，钢铁市场面临的形势异常严峻，铁矿粉市场变幻莫测，在原料结构优化方面，不仅要考虑混合料的烧结性能，而且要考虑混合料的成本，二者必须兼顾。原料结构优化的原则是，在烧结性能(烧结矿强度)满足生产需要的情况下，原料成本最低。抛开成本，片面追求混合料烧结性能最优化是没有意义的。在原料结构优化方面，主要做法是:

1)依据原料资源条件、成本控制目标、炼铁生产对烧结矿品位的要求及烧结工艺条件等确定原料结构配比方案。

2)对原料结构配比方案进行烧结性能优化。该优化方法采用两种方式，一是利用历史配矿经验，限定矿种的适宜配比范围。如磁铁精矿和赤铁粉矿的配用比例、某些特定矿种的最高配比量等;二是进行实验室试验。必要时，进行工业性试验。通过试验，验证烧结混合料的烧结性能，探索适宜的烧结工艺参数。这样，有效避免了烧结性能不确定的配料方案在使用时，引起烧结生产过程的波动而导致的烧结返矿率的升高现象。

3)做好变料操作控制。不同的原料结构，具有不同的烧结性能，对应不同的适宜工艺控制参数。当两种不同的原料结构的混合料进行变料时，不可避免地就会造成烧结生产过程的波动。做好变料操作控制，可以有效地减小变料时烧结生产过程波动而带来的成品率的变化。变料操作的控制内容主要包括:配料系统对两种不同结构原料的平稳转换过渡(包括堆尾、堆头料的处理)、变料后合理的烧结工艺参数的确定以及必要时工艺装备的调整。如在2010年8月份，当烧结原料结构由大比例精矿为主调整为大比例粉矿为主时，在对烧结机料层厚度、燃料粒度、混合料水分、混合料配碳量等工艺参数控制标准调整的同时，及时拆除了为适应大比例精矿原料结构烧结时加装的松料器，成功实现了两种烧结性能差异较大的原料结构在生产上的平稳过渡，稳定了烧结过程，没有因“大变料”而使烧结矿成品率产生大的波动。

4)稳定原料结构，尽量减少变料次数。符合生产实际的合理烧结工艺参数，只有在长期生产实践的探索中才能准确地确定。因此，只有稳定原料结构，减少变料次数，才能保持烧结生产过程的长期稳定以及烧结矿成品率的长期稳定。在稳定原料结构方面，在工序控制上，就是及时掌握可供利用的原料资源情况，在不同烧结生产系统之间合理配置，确定配料方案。对于物理化学成分基本相同，烧结性能相近的矿种，充分发挥原料中和料场的作用，进行合并堆放、使用。这样，在保证混匀料品质基本不变的情况下，既提高了原料中和混匀料场的利用率，又减少了变料次数，稳定了烧结原料结构。

2.3 烧结过程工艺参数控制

1)烧结机料层厚度。增加烧结机料层厚度，可以相对降低表层低强度烧结饼的含量，有利于烧结矿成品率的提高。料层厚度的增加要与工艺、原料条件相适应。400 m2烧结机料层厚度的控制原则是:基准料层厚度700 mm(与烧结机栏板平齐)。根据原料结构中粉矿配用比例灵活调整。在工艺、原料条件许可的情况下，尽可能保持较高的料层厚度控制水平。具体控制方法如下:

粉矿配用比例25%～45%时，烧结机料层厚度700 mm～730 mm，并适当压料;

粉矿配用比例低于25%时，烧结机安装松料器，料层厚度700 mm;

粉矿配用比例大于45%时，烧结机料层厚度控制在730 mm以上，实行超厚料层烧结。

如2010年6月份，烧结原料结构配比中粉矿配用比例降低到22.0%，最低值达12.5%。在使用该原料结构的混匀料之前，在烧结机上加装了能够改善料层透气性的松料器，烧结机料层厚度按700 mm控制。8月份，烧结原料结构配比中粉矿配用比例增加到了53%，最高达55.5%。在使用该原料结构的混匀料之前，及时拆除了松料器，并把烧结机料层厚度控制在了750 mm以上，实行超高料层烧结。同时，增加了压料装置的重量。这样，就保证了烧结机使用不同原料结构的混匀料时，烧结料层透气性的相对稳定，为烧结矿成品率的有效控制创造了条件。

2)垂直烧结速度。在一定的原料条件下，垂直烧结速度和烧结矿强度呈负相关关系。当使用混合料烧结性能变化时，可以通过适当控制垂直烧结速度而对烧结矿强度进行控制，从而达到稳定烧结矿成品率的目的。控制垂直烧结速度常用的方法，一是控制主抽风机风门开度，调整烧结机上料量(实际是控制烧结机生产率);二是控制烧结机料层厚度、压料程度等。

3)布料和点火。布料控制重点是料面平整，无空洞出现，压料时要左右均匀，保持整个烧结料层透气性的均匀性。台车两侧料面适当压料，以减轻边缘效应的作用。均匀的布料反映在机尾断面上，应该是红矿层基本控制在一条直线上。

在点火操作控制上，除保持适宜的点火温度、点火强度外，还要保持一定的点火深度，实行微负压点火。这样，可以在一定程度上减小烧结机料面裂纹的程度，有利于烧结矿返矿的降低。

4)混合料水、碳含量。混合料水、碳的控制内容表现在两个方面，一是要保持混合料水、碳含量的稳定。因为混合料水、碳含量的波动，会直接影响烧结机点火操作的稳定及烧结生产过程的稳定，从而导致烧结矿成品率的大幅度波动。二是要根据原料结构、固体燃料品质的的变化，适时调整混合料水分控制基数和固体燃料的配比量，使混合料水、碳含量控制在最佳范围之内。

5)烧结过程中的返矿平衡。返矿平衡是烧结生产过程稳定的标志。烧结生产过程波动，烧结矿产品质量就会变化，烧结过程中产生的返矿量也随之发生变化。反过来，烧结过程中返矿配比量发生变化，烧结混合料原料结构也随之改变，适宜的混合料水、碳含量发生变化，烧结生产过程就随之波动。从某种程度上说，控制好返矿平衡，也就控制好了烧结生产过程。为此，制定了返矿平衡控制标准，对其实施目标控制。返矿平衡参数以配料室返矿配比为准，具体规定是，配料室返矿配比波动允许范围为A±2%。其中，A为配比基数，由相关部门根据原料结构制定。

2.4 烧结过程工艺操作控制

烧结工艺过程操作的稳定，是烧结过程稳定的基础。为了稳定烧结工艺过程，在总结过去经验的基础上，制定了“七定四调整”操作方针，用以统一、指导各班烧结机操作，使烧结机操作步入规范化、标准化的轨道。

所谓“七定四调整”，即定主抽风机风门开度、定烧结机料层厚度、定铺底料厚度、定混合料水分、定配料室返矿配比、定烧结机终点位置、定除尘灰配比，调整燃料配比、配料室上料量、烧结机机速、烧结机机尾风箱蝶阀开度。实行“七定四调整”的烧结机操作方针后，烧结生产过程的稳定性大幅度提高，应对原料结构调整的能力增强。如2010年度，受铁矿粉市场波动的影响全年原料结构调整次数高达23次。原料结构变化较大，且前后两堆混合料中精矿粉矿比例变化幅度之大，在安钢烧结生产的历史上是没有的。但是，由于实行了“七定四调整”的操作方针，基本保持了原料结构调整时烧结过程的稳定，没有出现因原料结构变化而引起烧结矿成品率大的波动。

2.5 返矿粒度控制

烧结矿成品筛因磨损、损坏会导致返矿中含有大量的≥5 mm的成品烧结矿颗粒，影响烧结矿成品率。对此，建立了返矿粒度定期抽查制度。每周对烧结机循环返矿粒度进行一次抽查，若返矿中≥5 mm的成品烧结矿粒级 含量超过25%时，及时对成品筛筛网进行检查、修补或更换。

2.6 烧结矿碱度

适当提高烧结矿碱度，有利于改善烧结矿强度，提高烧结矿成品率。但烧结矿碱度的高低由炼铁高炉冶炼的需求决定。如在2010年度，为优化高炉炉料结构，降低生铁成本的需要，烧结矿碱度由年初的1.95逐步降低至7月份降低到1.80。为此，从生产过程入手，用稳定的过程控制，消化因碱度降低带来的不利影响，保持了烧结矿成品率的稳定。

3 控制效果

通过一系列技术措施的实施，从2010年3月份开始，烧结矿成品率显著提高，且保持稳定，有力地促进了烧结矿成本的降低。2010年度烧结矿成品率完成情况与2009年对比结果如图1所示。

图1 烧结矿成品率完成情况对比

由图1可以看出，2010年4月份开始，烧结矿成品率一直保持在77%以上的较高水平。其中4、8、9、11四个月，烧结矿成品率高达80%。2009年度，烧结矿成品率平均为69.02%。开展提高烧结矿成品率的工艺技术研究后，2010年烧结矿成品率平均提高到了77.47%，增加8.45个百分点。相应地，配料室循环返矿平均配比由27.88%降低到20.28%。由此可见，该厂采取的控制烧结矿成品率的技术措施是有效的。

4 结语

1)烧结矿成品率是烧结生产的一项综合性的技术经济指标。烧结矿成品率的高低，在某种程度上反映了企业烧结生产过程控制水平的高低。因此，在烧结生产过程中必须对其实施有效的控制。

2)影响烧结矿成品率的因素很多，每个因素的失控，都会造成烧结矿成品率的波动。但是，由于工艺、原料条件的不同，在不同的生产阶段，各个因素作用的程度又不尽相同。在实际生产过程中，要根据烧结矿返矿产生的途径，有针对性的采取不同的控制措施，做到有的放矢，会收到事半功倍的效果。

3)生产实践证明，安钢烧结厂在生产过程中采取的烧结矿成品率的一系列控制技术措施是符合生产实际的，是切实有效的。

［1］高丙寅，周群.烧结矿成品率控制的价值分析［J］.河南冶金，2007，15(4):25 －27.

SINTER PRODUCTION YIELD CONTROL TECHNOLOGY

Gao Bingyin Dai BaocaiChen WeiXing Jianmin
(Anyang Iron and Steel Stock Co.，Ltd)

Through analyzing return fine sinter，some measurements to improve sinter production yield were put forward and implemented on the based of process and raw materials.Sinter average yield has increased from 69.02%to 77.47%.

sinter yield control technology

2012—3—5