鞍钢360 m2烧结机混合制粒工序研究

周明顺，韩淑峰，徐礼兵，宫作岩，刘沛江

（1.鞍钢集团钢铁研究院，辽宁鞍山114009；2.鞍钢股份有限公司炼铁总厂，辽宁鞍山114021）

研究与开发

鞍钢360 m2烧结机混合制粒工序研究

周明顺1，韩淑峰2，徐礼兵1，宫作岩2，刘沛江2

（1.鞍钢集团钢铁研究院，辽宁鞍山114009；2.鞍钢股份有限公司炼铁总厂，辽宁鞍山114021）

针对鞍钢炼铁总厂三烧车间烧结矿质量差问题，对圆盘混合机与圆筒混合机制粒对烧结矿成分稳定性的影响进行了对比分析。结果表明，圆盘混合机的混匀效果比圆筒混合机差是三烧车间烧结矿质量差的直接原因。由圆盘改成圆筒后，烧结矿碱度稳定率提高6.3个百分点，TFe稳定率提高2.94个百分点，FeO稳定率提高0.95个百分点，烧结固体燃耗降低4 kg/t，烧结矿冶金性能改善，高炉生产稳定顺行、焦比降低。

烧结；二次混合；圆盘制粒；圆筒制粒；冶金性能

鞍钢股份有限公司炼铁总厂对高炉运行指标的统计发现，很长一段时间以来，三烧车间烧结矿供5号高炉使用时高炉焦比升高，当改供10号、新1号高炉时，2座高炉焦比同样升高，升高幅度都在30～40 kg/t，直接导致吨铁成本增加。为此，经鞍钢集团钢铁研究院、鞍钢股份有限公司炼铁总厂初步分析认为，三烧车间二次混合采用的圆盘造球机混匀效果较圆筒造球机差可能是导致烧结矿质量差、高炉焦比升高的原因。为验证分析结论的正确性，进一步提高三烧车间的烧结矿质量，降低高炉的焦比，从而降低炼铁成本，进行了生产条件下“圆盘制粒”和“圆筒制粒”对混合料混匀制粒效果的影响研究，并进行了工业生产验证。

1　三烧车间烧结矿质量问题分析

烧结混匀制粒效果的好坏直接影响料层的透气性，鞍钢烧结用含铁原料一直以细磨铁精矿为主，所以采用一次、二次两段混合强化混匀制粒是必要的，但二次混合制粒工艺设备的选择是否合理直接影响烧结矿成分的稳定性和烧结矿质量［1-3］。

鞍钢炼铁厂三烧车间的1台360 m2烧结机采用两段混匀，原设计二次混合制粒系统由16台直径为6 m的圆盘造球机组成。为了分析三烧车间二次混合“圆盘制粒”的混匀效果，鞍钢集团钢铁研究院以炼铁总厂二烧车间“圆筒制粒”的混匀效果为参照进行对比分析。二烧车间烧结矿供高炉使用稳定、顺行，二烧车间同样为1台360 m2烧结机，采用两段混匀，不同的是二次混合为一台圆筒制粒机，二烧车间与三烧车间其他工艺设备均相同，烧结用料结构也基本相同，所以两者有可对比性，能反应出“圆盘制粒”与“圆筒制粒”效果之间的差别。

在随机取样的方式下：

（1）采取三烧圆盘混料后和二烧圆筒混料后的烧结混合料，每组16个样本，共10组，取其平均值作为烧结混合料碱度和TFe稳定性分析依据。

（2）采取三烧烧结矿和二烧烧结矿，每组9个样本，共2组，取其平均值作为烧结矿碱度和TFe的稳定性分析依据。数值分析结果对比见表1，主要分析结果如图1～8所示。

表1　数值分析结果对比

通过以上数据分析可知，二烧圆筒制粒混匀效果好，化学成分和碱度的离散程度小，稳定性好；三烧圆盘制粒混匀效果较差，化学成分和碱度的离散程度较大，稳定性差；对于成品烧结矿，二烧烧结矿化学成分和碱度离散程度小，稳定性好；三烧烧结矿化学成分和碱度离散程度大，稳定性差。三烧和二烧的混合料粒度如表2所示。

表2　混合料粒度对比（质量分数）％

从表2可知，在原料条件相同的条件下，二烧车间的混合料粒度分布均匀，小于3 mm的小颗粒含量较低，而三烧车间的混合料粒度均匀性较差，小于3 mm的小颗粒含量较二烧高。可见在鞍钢原料条件下圆盘混匀制粒效果较圆筒制粒差。

经以上数据综合分析得到，圆盘制粒的混匀效果较圆筒制粒机差，从而造成三烧烧结矿全铁和碱度波动幅度大，进而导致使用三烧烧结矿的高炉炉况不稳、焦比升高。为了提高三烧烧结矿的质量和稳定性，提出对其二混制粒系统进行改造，以圆筒制粒机取代现有的圆盘制粒机。

2　二混制粒系统改造实践

表3　改造前后制粒设备参数

鞍钢炼铁总厂于2014年9～10月间对三烧车间二混制粒系统进行了改造。以1台直径5.1 m、长24.5 m的圆筒混合制粒机取代16台圆盘制粒机。改造前选取生产技术指标稳定的2014年8月20日～9月20日一个月的时间为基准期；改造后选取生产技术指标稳定的2014年10月9～24日的时间为试验期，对改造前后各项指标进行了对比分析。

2.1改造前后设备性能对比

改造前后制粒设备参数如表3所示。

2.2改造后指标分析

三烧车间制粒系统改造后混合料TFe与碱度的概率分布图如图9～10所示。

三烧车间二混制粒系统改造前后，混合料混匀程度发生了显著变化，所分析样本TFe标准差由改造前的1.517 0降低至改造后的0.607 2，碱度标准差由改造前的0.146 0降低至改造后的0.103 5。改造后混匀效果好，化学成分、碱度的离散程度小，波动小、稳定性好。改造前后烧结矿的粒度组成对比见表4。

表4　改造前后烧结矿粒度组成比较（质量分数）％

改造后，烧结矿粒度组成更加均匀，烧结矿小于5 mm的粒度级别下降，可见烧结矿的物理指标在改造后有所改善。改造前后烧结矿的稳定性和冷强度分析结果如表5所示。

表5　改造前后三烧烧结矿指标对比％

由表5可见，通过改造，三烧烧结矿碱度稳定率和FeO稳定率分别提高6.3个百分点和0.95个百分点，TFe稳定提高2.94个百分点。烧结矿的转鼓强度提高，筛分指数下降，由于烧结混合料在圆筒内的热量损失比在圆盘内的少，烧结混合料料温提高15℃左右，从而降低了固体燃耗。可见，改造后，烧结生产的主要技术指标显著提高，对高炉的稳定顺行、降低生产成本创造了有利的条件

2.3改造前后烧结矿冶金性能

对三烧车间二混制粒系统改造前后烧结矿的冶金性能进行取样分析，结果如表6所示。

表6　改造前后烧结矿冶金性能％

由表6可知，改造后，三烧烧结矿的低温还原粉化指数RDI+3.15mm提高2.58个百分点，还原度指数RI提高2.4个百分点。

2.4烧结矿矿相分析

为了解圆盘造球机改成圆筒制粒机后对烧结矿冶金性能的影响机理，分别对改造前后的烧结矿进行了矿相分析，改造前后烧结矿矿物组成见表7，烧结矿矿相结构见图11。

表7　改造前后烧结矿矿物组成％

由图11（a）和表7可知，改造前使用圆盘造球机所生产的烧结矿结构以针状和短柱状铁酸钙与磁铁矿形成的熔蚀结构为主，局部存在大粒原生赤铁矿；粘结相主要为铁酸钙，其含量约为28％～30％，玻璃相含量约为4％～6％起辅助粘结作用；赤铁矿含量较多，主要存在矿石边缘和孔洞周围，有大片镁质熔剂残余，应加强镁质熔剂的破碎和混料的操作。由图11（b）和表7可知，改造后的圆筒制粒机所生产的烧结矿主要为针状或树枝状的铁酸钙与磁铁矿形成的交织熔蚀结构，粘结相主要为铁酸钙，其含量高达34％～36％，菱形骸晶状赤铁矿含量较改造前减少，玻璃相含量较少约为1％～2％。三烧车间圆盘制粒机改圆筒制粒机后，烧结矿组分中强度和还原性较好的铁酸钙含量增多，强度和还原性较差的硅酸钙和玻璃相减少。

3　现场实施应用情况和经济效益

鞍钢炼铁总厂三烧车间二混造球系统由16台圆盘造球机改成1台圆筒制粒机后，生产稳定顺行，烧结生产指标和烧结矿冶金性能均有不同幅度改善，高炉生产稳定顺行，焦比降低35 kg/t。

鞍钢炼铁总厂的财务统计计算表明，三烧车间二混制粒系统改造后，节省人工成本120万元/a，电耗节省成本537万元/a，节省设备维护费用150万元/a，降低固体燃耗效益144万元/a，合计951万元/a。因此，不计焦比降低效益，仅节省烧结运行成本每年就创造经济效益951万元。

4　结论

（1）鞍钢炼铁总厂三烧车间二混制粒采用16台圆盘造球机，与采用一台圆筒制粒机的二烧车间相比，使用圆盘造球机的烧结矿化学成分、碱度离散程度大，稳定性不好，烧结矿质量差。

（2）三烧车间二混圆盘造球改为圆筒制粒后，烧结矿碱度稳定率提高6.3个百分点，TFe稳定率提高2.94个百分点，FeO稳定率提高0.95个百分点，转鼓指数提高0.19百分点，烧结固体燃耗降低4 kg/t。烧结矿矿物组成合理，冶金性能有所改善，高炉生产稳定顺行，焦比降低。

（3）在鞍钢原料条件下，经实践证明，采用圆筒制粒的烧结矿质量优于圆盘制粒，建议在新建烧结厂时，烧结二次混合制粒采用圆筒制粒工艺，而不采用圆盘制粒工艺。

［1］冶飞．改善八钢烧结混合料制粒效果的实践［J］．烧结球团，2010，35（5）:35-39．

［2］陈新波.榆钢烧结混合机改造［J］.甘肃冶金，2010，32（5）:36-42.

［3］孟君，熊林.烧结制粒方式的试验研究［J］.宝钢技术，2013（2）: 7～11.

（编辑贺英群）

Study on Granulating Process by Sintering Machine with Capacity of 360 m2in Ansteel

Zhou Mingshun1，Han Shufeng2，Xu Libing1，Gong Zuoyan2，Liu Peijiang2
（1.Iron＆amp;Steel Research Institutes of Ansteel Group Corporation，Anshan 114009，Liaoning，China；2.General Ironmaking Plant of Angang Steel Co.，Ltd.，Anshan 114021，Liaoning，China）

With regard to the poor quality of sinter prepared by No.3 Sintering Workshop of General Ironmaking Plant of Angang Steel Co.，Ltd.，the comparative analysis of the influence of the granulating operations by both the disc mixer and the drum mixer on the stability of compositions in sinter was done.The analytical results show that the blending efficiency by the disc mixer is worse than that by the drum mixer，which is the immediate cause leading to the poor quality of sinter prepared by No.3 Sintering Workshop.So the disc mixer is replaced by the drum mixer，the stability factor of the sinter basicity is increased by 6.3 percentage points，total iron increased by 2.94 percentage points and FeO increased by 0.95 percentage points while the consumption of solid fuel for sintering is decreased by 4 kg/t，the metallurgical properties of the sinter is improved，the operation of the blast furnace is stable and smooth while the coke ratio is decreased.

sintering；secondary blending；granulating by disc；granulating by drum；metallurgical property

TF124

A

1006-4613（2015）06-0011-05

2015-08-10

周明顺，博士，教授级高级工程师，2004年毕业于东北大学钢铁冶金专业。E-mail:angangzms@163.com