中天南通330 m2烧结机超厚料层生产实践

摘要：中天钢铁330 m2烧结机通过智能化烧结系统的投用、改善料层透气性及边缘效应、采用返矿镶嵌技术、改善混匀制粒效果等多重措施，将烧结料层由投产初期的950 mm料层厚度，提升至1020 mm。并且在1020 mm料层条件下长期保持稳定生产。烧结矿产量质量稳步提升、固体燃耗显著降低。烧结矿低温还原粉化指数提升5.09%，烧结燃耗降低1.5 kg/t、电耗降低1.5 kwh/t矿，内返率降低1.53%、高返率降低2.51%，目前综合返矿率保持23%左右。

关键词：烧结，超厚料层，提质降本

0 引言

厚料层烧结是一种铁矿石烧结工艺，它在烧结机上保持较高的铺料厚度进行烧结。这种工艺能够有效改善烧结矿的质量，提高烧结矿机械强度、减少粉末量、降低氧化亚铁（FeO）含量、改善还原性能，同时对提高烧结矿成品率和节约燃料消耗也有显著效果[1]。厚料层烧结充分利用了烧结过程中的自动蓄热特点，有利于各种物理化学反应的进行，从而达到改善烧结矿质量、降低能耗的目的[2]。

中天南通330 m2烧结机自投产以来，针对现有生产条件及设备不断摸索优化，同时充分利用设计投用的各项烧结工艺优化措施，逐步提高料层至1020 mm，目前超厚料层状态运行稳定。经过对烧结生产过程以及成品矿质量的对比分析证明，实施超厚料层烧结后的烧结矿转鼓强度、返矿率、低温还原粉化性能指标均有显著提升、燃料消耗显著下降。

1 超厚料层生产现状

自投产以来，中天南通330 m2烧结机不断摸索超厚料层的生产过程控制优化手段，以达到烧结矿提质降耗的目的。通过一年来的生产实践，从原料条件、烧结过程控制、设备优化等方面的逐步完善，最终达到了烧结料层稳定达到1020 mm的厚度，同时大幅提高了烧结矿质量、降低了烧结过程能耗。

2 实现超厚料层的措施

2.1 自动布料系统稳定投用

中天南通330 m2烧结机台车栏板高度为900 mm，在料层达到1000 mm以上后，精确的布料是稳定烧结过程、保持料层适当透气性的重要手段之一。

中天南通330 m2烧结机采用智能烧结系统，其中自动布料系统是稳定整个烧结生产过程的重要一环。该套系统由主闸门、6套气动布料小闸门、6套层厚仪、平料板等装置构成，能够实现料层厚度自动测量、自动调整料层厚度，较以往的人工调节更为精确且更为及时。配合智能烧结系统的终点调控功能，使得烧结终点位于倒数第二个风箱的达成率达到95%以上，大大提高了烧结过程的稳定性，为超厚料层烧结的稳定实施奠定了基础。

2.2 改善烧结边缘效应

当前烧结工艺上普遍存在边缘效应现象，在烧结机台车边缘，物料随着烧结过程变得疏松、空隙率大，且物料在烧结过程中收缩与台车栏扳分离，造成烧结料层边缘阻力小、风速显著加大，形成边缘效应[3]。同时受到台车侧挡板的漏风影响，两边烧结速度过快，造成终点位置两侧的料层过烧、热能浪费、且影响整体烧结的均匀性。

针对该现象，除了使用常规的梯形布料、边缘压料等强化布料措施[4]，使边缘燃烧速度减慢，尽量与中部燃烧速度保持一致，从而使高温保持时间延长。330 m2烧结机还采用了通过改变台车两侧铺底料厚度的措施，达到增加台车两侧料层的阻力、迫使整体烧结料层烧结速度的目的。以上措施的联合使用，从机尾断面来看，较好的改善了台车两侧过烧的情况，同时也避免的端部炉篦条的过度烧损。

2.4 料面打孔增加透气性

厚料层投用初始阶段，存在料层透气性变差、负压高、终点滞后的现象，为改善料层透气性。结合行业内各大企业的生产经验及南通330 m2烧结机的特性，采用了料面打孔装置。

该装置分为主动运转打孔和被动运转打孔。主动运转打孔在点火炉前方料面进行打孔。被动运转打孔在点火炉后方烧结料面表层进行打孔。该两种打孔方式一方面能够增加点火表面积、提升点火深度，从而提升烧结料层的热量植入、降低过湿层厚度带来的阻力；另一方面能够直接改善烧结料面的透气性、打破表层的烧结矿层，较为显著的降低烧结料面阻力。

该措施投用后，烧结整体负压降低0.11-0.5 kpa，有效降低烧结料层的阻力。

2.5 返矿镶嵌技术的应用

中天南通330 m2烧结机建设时即设计有返矿镶嵌流程，目前采用的流程方式为将＜3 mm粒级的返矿回流至烧结配料进行配用；另一部分

3-5 mm粒级的返矿直接铺在二次混合机出料皮带底部，不参与混合制粒。

返矿镶嵌技术是一种优化烧结过程返矿利用效率的工艺，有利于改善烧结矿的质量，使转鼓指数、成品率、固体燃料消和RDI指标[5]。能够使得混合机内部物料的粒级分布更为合理，较大粒度的返矿不会破坏混合机内的制粒效果。同时在相同混合料水份下，使用返矿镶嵌技术的混合机内水份会同比升高，有利于制粒效果的改善。

经以往工业实验，在分流返矿占烧结总物料4%条件下，负压降低约1 kPa，提高上料量10 t/h，提产约2%。

2.6 高活性度熔剂配加

生石灰与矿石、矿炭等原料发生反应，生成氧化钙、氧化镁等物质，这些物质具有极强的粘合性，能够促进原料颗粒之间的粘结，形成坚固的成团，这对提高烧结矿的力学强度和渗透性至关重要。同时生石灰消化反应是放热反应，放出的热量可以提高料温，有利于消除过湿层，降低料层阻力。生石灰消化后体积膨胀，比表面积增大，吸湿性强，有利于与其他物料颗粒的凝聚，可以提高混合料的成球性，并能提高料球的强度[6-8]。

基于生石灰在烧结过程、特别是提高透气性作用的重要作用，南通330 m2烧结机对生石灰的使用有着较高的要求。目前使用的生石灰质量稳定达到85%、活性度360 ml以上，为烧结料混合料良好的制粒效果、以及提高料温起到显著的促进作用。

2.7 料面透气性的改善

中天南通330 m2烧结机采用料面打孔装置来改善烧结料层的透气性。

烧结最低点温度主要是由于过湿带移动所引起的，过湿带的形成是由于上部料层在燃料干燥过程中水分蒸发，随着抽风水蒸气下移，遇低温料层冷凝放热所形成，在此过程中，风速在一定程度上保持不变，风经过燃烧层所带走的热量是相同的，经过预热带和干燥带用于物化反应的热量交换相同，那么最终影响风温的就在过湿带，随着过湿带下移到底部并开始消失时，风温降到最低，此时形成烧结最低点温度。

未安装点火炉前置打孔棒前，料面的点火主要为以上点火方式，点燃最表面层的料层燃料，在此过程中，点火的热量由于料层表面的平整损耗较大一部分

安装点火炉前置打孔棒后，可以明显的发现，料层表面横向存在一个起伏，增大了点火的相对面积，料层在此过程中吸收的热量较未安装打孔棒前有所提升，相对而言，料层整体热焓升高。并且在点火过程中，由于孔洞的出现，抽风的风量分配出现改变，在孔洞部分较平整部分有更大的吸力，能在一定程度上提高点火纵深，加快烧结的进程，出现最低点温度前移的变化。

3 超厚料层实施后效果

通过以上等措施的使用，中天南通330 m2烧结料层从900 mm提升至1020 mm且保持稳定；烧结矿质量指标、消耗指标均有着较大的提升。

当前内返率13.53%，与前期对比降低1.53%。烧结矿高炉返矿率达到7.39%，与前期对比降低2.51%。低温还原粉化指数较前期提高5.09%。

同时随着厚料层的稳定实施，烧结燃耗较前期降低1.5 kg/t矿左右目前保持稳定47.5 kg/t矿、料层透气性的改善使得烧结电耗降低约1.5 kWh/t矿，有效降低了烧结过程能耗。

4 结论

（1）中天南通330 m2烧结机通过强化烧结过程、应用智能烧结技术、使用返矿镶嵌技术等多种手段，来降低边缘效应、提高料温及制粒效果、改善料层透气性，使得烧结料层逐步提升至1020mm，并且能够保持持续稳定生产状态。

（2）相比950 mm料层，1020 mm超厚料层实施后，烧结矿低温还原粉化指数提升5.09%，目前稳定达到75%左右。

（3）相比950 mm料层，1020 mm超厚料层实施后，烧结燃耗降低1.5 kg/t、电耗降低1.5 kWh/t矿。

（4）相比950 mm料层，1020 mm超厚料层实施后，内返率降低1.53%、高返率降低2.51%，目前综合返矿率保持23%左右。

参考文献

［1］ 王代军，李长兴，王雷. 首钢京唐500 m2烧结机厚料层烧结生产实践［J］.钢铁，2010，45（10）：18-21.

［2］ 许满兴. 超厚料层烧结矿的试验研究与生产实践[A]//中国金属学会. 2014年全国炼铁生产技术会暨炼铁学术年会文集 （上） ［C］.2014：335-337.

［3］ 彭志坚，汪智德. 烧结机的边缘效应与抑制措施［J］.烧结球团，1995，20（3）：13-18.

［4］ 彭志坚，汪智德. 烧结机边缘效应探讨［J］.武汉钢铁学院学报，1995，18（2）：133-139.

［5］ 刘建波，裴元东，张俊杰，等. 不同粒度返矿镶嵌烧结技术的研究及工业应用［J］.烧结球团，2020，45（4）：22-26.

［6］ 刘佳文，陈铁军，周仙霖，等.烧结料层透气性影响因素及其改善措施解析［J］.钢铁研究学报，2024，（7）：817-826.

［7］ 李鹏飞，李来胜，阳习端，等. 超高料层烧结工艺下优化料层透气性生产实践［J］.矿业工程，2024，22（3）：48-51.

［8］ 张波. 改善900mm厚料层烧结透气性的措施［J］.烧结球团，2014，39（1）：15-20.