1、湘钢炉条板结原因分析及对策邹鹏飞，邓有胜，罗文平，赵改革，刘敏媛，石田辉(湖南华菱湘潭钢铁有限公司炼铁厂)摘要：针对湘钢目前出现的炉条板结现象进行了取样化验，发现碱金属和氯元素是炉条板结物的主要表征。经分析，造成炉条板结的主要原因为废弃料、脱硫废液的使用，混合料料温低，褐铁矿比例高，工艺参数不合理等。可以通过优化含铁废弃料、脱硫废液的使用，降低原料中碱金属和氯的带入量；在油泥池、一混加热水，在二混、混合料仓加蒸汽以提高混合料料温；调整工艺控制参数，提高烧结终点温度10，取消小颗粒铺底料；逐步改进配矿结构，稳定褐铁矿配比;对炉条进行改型，增强炉条自清理能力等。关键词：烧结机；炉条板结；原因；对策
2、1 前言烧结抽风依靠风机从台车底部炉条间的缝隙抽取，炉条间隙是其主要通道。烧结生产要求炉条风道通畅，不能堵塞，否则会造成有效抽风面积降低、烧结矿产量下降；烧结过程风量分配不均，烧结矿质量下降；同时清理炉条板结难度大、劳动强度高，增加劳动成本。烧结机台车炉条糊堵的形成分两个过程（先堵后糊）。铺底料中粒度和台车炉条间隙相接近的小颗粒料容易进入炉条间隙而堵在其中，该部分小颗粒烧结料若得不到及时清理，当其集聚到一定程度后，被堵炉条区域的透气性阻力就会急剧增加，通过的风量减少。当过湿带与烧结机炉条接触时炉条润湿；在烧结机炉条透风不畅时，一些具有粘附性的粉尘与炉条接触，黏附在炉条间隙；当燃烧带达到炉条时，
3、使黏附的粉尘发生矿化反应，形成具有一定强度的黏附物，附着于炉条间隙中，导致烧结炉条间隙最终糊死，见图1。完全糊堵糊堵开始阶段 图1 烧结机炉条板结2 炉条板结物成分分析将炉条板结物成分进行化验，结果如表1所示，可以看出： （1）湘钢新二烧板结物的共性都是K含量较高，达到10%左右，远超烧结矿K含量(0.05%左右)。Al2O3含量较烧结矿中含量高，达到2.7%-2.8%。FeO含量低，在1.0%-2.0%之间。Zn含量水平偏高，达到0.066%、0.072%。化验出的化学成分总和在67%-68%之间，其他成分未化验。表1 湘钢新二烧车间及京唐公司炉条板结化学成分/%成分Al2O3CaOK2OM
4、gOPPbSSiO2ZnTFeFeOCl湘钢新二烧12.907.255.441.770.070.222.895.380.07湘钢新二烧22.805.537.801.670.354.300.0943.82湘钢新二烧32.854.3612.641.600.051.126.033.610.1635.261.26湘钢新二烧42.714.7411.261.660.050.735.233.900.1338.102.16湘钢新二烧52.774.539.721.830.050.423.964.370.0940.081.01湘钢新二烧62.464.589.731.740.050.423.944.380.0939
5、.951.18湘钢新二烧72.785.0710.111.790.050.364.114.110.0840.502.48湘钢新二烧82.836.795.362.000.050.162.164.650.0647.973.62京唐严重板结0.935.017.560.060.040.112.043.120.0443.835.24京唐中等板结1.578.133.491.100.070.011.095.420.0351.441.58京唐轻微板结1.518.133.411.070.060.011.385.250.0350.881.74鞍钢0.929.8512.131.760.020.066.0038.084
6、.109.68 （2）根据京唐公司提供的炉条板结物成分含量，可以看出，除K含量高以外，板结物的Cl元素也很高，轻微板结、中等板结时Cl元素在1.58%1.74%之间，而严重板结时Cl含量可达5.24%，远比烧结矿Cl含量高(0.0084%左右)。 （3）从鞍钢板结物的结果来看，炉条黏结物化学成分中除TFe外，Cl和K含量均较高，分别为9.68%和12.13%。 （4）根据以上分析，可以得出，碱金属和氯元素是造成炉条粘结的主要原因。3板结原因分析3.1含铁废弃料的影响湘钢烧结目前使用的废弃料中包含机头灰、瓦斯灰、瑞兴回收粉、油泥等，根据炼铁厂的测算，有24.21%的K在烧结机头灰中富集。烧结原料
7、中的Zn有52.23%为循环废弃料（瓦斯灰、转炉泥、瑞兴回收粉）带入；烧结生产过程中有23.17%的Zn进入烧结机头除尘灰。K2O、Zn含量高的循环废弃料见表2。表2 K2O、Zn含量高的循环废弃料成分品 名TFePSK2OAsCuPbZn机头除尘灰3#4.510.024 1.510 25.820 0.092 0.901 9.952 0.512 机头除尘灰4#3.710.023 1.880 25.700 0.009 1.021 10.542 0.583 机头除尘灰2#11.230.030 1.070 23.430 0.080 0.595 7.608 0.327 机头除尘灰1#40.590.05
8、0 1.110 6.830 0.079 0.600 7.674 0.333 尾泥28.180.070 0.046 2.190 0.045 0.023 1.323 8.295 瑞兴回收粉54.880.096 0.210 0.736 0.024 0.016 0.178 1.409 六高炉干法灰28.070.061 0.462 0.538 0.040 0.024 1.194 15.720 利用碳0.166 0.039 0.544 1.432 瓦斯灰0.034 0.017 0.110 1.1炼钢2#CF除尘34#23.530.0263.1087.1020.0530.0310.4910.247炼钢脱硫除
9、尘32#16.640.0242.3695.2380.0550.0230.3710.359炼钢二次除尘33#39.010.1050.5031.9320.0340.0260.3921.895从表2可以看出，机头除尘灰中K含量极高，其中2#、3#、4#电场中K含量平均值在25%左右。瑞兴回收粉、瓦斯灰等进入烧结过程的废弃料中Zn含量高，基本都在1%以上，是烧结矿Zn含量的主要来源之一。炼钢除尘粉K含量也比较高，最高的可以达到7%左右，远超进口矿K含量。在烧结抽风作用下，碱金属含量较高的小粒物料颗粒极易穿透底料层，渗进台车炉条缝隙中。随着碱金属含量升高，在持续高温的作用，小粒度物料之间发生反应粘在炉条
10、上的程度加剧，导致炉条糊堵。碱盐KCl、CaCl2、MgCl2和NaCl，对应的熔点分别为770、782、714和801，碱金属各种盐类化合物的熔点和沸点都相对比较低，属于低熔点金属化合物，温度降低后粘在炉条上。降低原料中碱金属的带入量是缓解蓖条粘结的根本途径之一。3.2脱硫废液的影响脱硫废液因环保问题不能外排，目前安排在烧结车间消耗使用。烧结使用的脱硫废液成分见表3。其有害重金属含量均达到国家排放标准，但COD、氨氮等指标超标；碱金属元素较低，含量为700750mg/l，氯化物含量高，其数值达到了77508080mg/l。表3脱硫废液成分检测项目PH值悬浮物总Cu总Pb总ZnCl-1总Cr总
11、AsCOD氨氮氰化物mg/L6.55170.0080.020.895106500.0040.018216166（附）表3脱硫废液成分检测试样编号钾(mg/L)钠(mg/L)氯化物(mg/L)硫酸盐(mg/L)1#7506758.081031.421032#7507007.751031.4103结合湘钢炼铁厂新二烧车间现场生产数据，可以计算出脱硫废液将导致烧结矿中碱金属增加约0.534%。计算过程为：2015年12月1日至2015年12月31日向新二烧车间输送脱硫废液约203小时，输送速度为3.43.5m3/h，合计输送脱硫废液总量为3.45203=700.35m3；同期新二烧车间烧结矿产量为2
12、99021吨。烧结矿K2O含量为0.0477%。据烧结过程K元素平衡测算，烧结矿K元素支出占总支出的75%左右，则碱金属元素在烧结矿中将会增加约 700.35103(750+700)10-9/299021100%0.75/0.0477100%=0.534%。使用同样的计算方法，可知脱硫废液将导致烧结过程中Cl含量增加12.43%。计算过程为：烧结矿Cl含量约为0.0084%，根据据烧结过程Cl元素平衡测算，烧结矿Cl支出占总支出的63%左右1，则Cl元素在烧结矿中因脱硫废液的使用将会增加约12.43%。根据碱金属、Cl元素测算结果分析，使用脱硫废液后，新二烧车间烧结矿碱金属元素含量上升约为0.
13、5%左右，上升量极低；烧结矿Cl元素含量上升约为12%左右，上升量较高。使用脱硫废液后，虽然其对烧结矿碱金属含量影响较小，但却能显著增加Cl元素含量，且其含量随着烧结过程的循环富集将继续上升，对炉条板结产生不利影响。新二烧车间自2015年11月27日开始使用管道输送的脱硫废液后出现炉条板结现象，且在检修处理后反复出现，与脱硫废液的使用有明显关联。3.3气温的影响由于冬季气温低，当冬天来临时，烧结混合料料温下降明显，降幅可以达到20以上，如表4所示。由于混合料料温的降低，烧结过湿层的厚度将加大。从烧结过程来看，当过湿带移动至台车炉条时，炉条表面和间隙中存在着大量水分，使炉条湿润，同时混合料中的除
14、尘灰由于不易造球，在干燥带及过湿带形成大量粉尘随风流通过炉条间隙。当烧结机炉条间隙透风不畅时，一些具有粘性的粉尘与湿润的炉条接触，便粘附于炉条间隙中。随着燃烧带下移，温度不断升高，粘附的粉尘发生矿相反应，便形成具有一定强度的粘着物。经过多次的粉尘粘附和矿相反应，致使炉条间隙逐渐被糊死2。因此，气温的降低将会加剧炉条的板结现象。表4 湘钢新二烧车间夏季冬季料温差夏季料温/冬季料温/一混5331二混65433.4褐铁矿的影响褐铁矿配比逐年提高，2014年比例为19.20%，2015年以来由于FMG矿的使用而达到了31.34%，有时甚至高达39%。褐铁矿结晶水含量高，造成过湿层厚度增加，烧结料层透气
15、性降低，过湿带使与台车炉条接触的细粒烧结料容易与炉条黏结。3.5铺底料的影响 铺底料可以减少持续高温导致的烧结机台车横梁和炉条的烧损，减少烧结过程中的粉尘颗粒进入抽风系统而带来的对风机叶轮的磨损。当铺底料粒度较细时，小颗粒的铺底料极易堵塞在炉条缝隙之间，造成卡堵炉条现象；当铺底料粒度较大，底料之间的缝隙较大，烧结物料会直接接触台车炉条，导致台车炉条黏结。因此，适宜的铺底料粒度和厚度对烧结炉条粘结影响也较大3。4改进措施4.1优化含铁废弃料的使用针对烧结使用含铁废弃料后所带来的不良后果，我厂采取了以下措施来降低甚至消除其影响：（1）取消烧结机头灰在烧结原料中的配用，将其外卖或者交给瑞兴废旧回收公
16、司加工成冷固球后由炼钢厂进行消耗使用。机头灰的碱金属元素、Cl元素含量太高，此举可极大降低这些有害元素在烧结过程的循环富集。（2）剔除炼钢除尘粉在混匀搅拌料(由返矿及废弃料按一定比例混合加工而成的物料)中的使用。炼钢除尘粉K含量高，剔除之后可以降低K元素在整个钢铁厂的大循环。（3）增加混匀搅拌料中返矿的比例，将其由原来的1:1提升至3:2。此举不仅可以稀释混匀搅拌料中有害元素的含量，亦可降低混匀搅拌料使用过程中的悬槽现象。采取上述措施后，烧结机炉条板结现象有了明显的改善，如图2所示。图2 炉条板结改善4.2降低脱硫废液在烧结过程的用量脱硫废液在烧结过程的使用将会使烧结中Cl元素含量增加12%左
17、右，降低其在烧结中的用量很有必要。湘钢曾在实验室进行脱硫废液的喷洒试验，结果见表5，用脱硫废液时可提高烧结矿的RDI值，因此可将一部分脱硫废液配入少量CaCl2试剂后替代原CaCl2溶液进行喷洒，既可以弥补烧结矿原样稍低于标准的要求，也可减少Cl离子的带入。表5 脱硫废液对RDI影响试验名称6.3mm3.15mm0.5mm脱硫废液49.2475.576.99DS-167.4482.745.2DS-1+脱硫废液70.2685.516.43原样26.8364.487.414.3采取多种措施提高混合料料温冬季时烧结混合料料温较夏季下降约20左右，为在气温低时提高烧结混合料料温，我厂采取了下列措施：（
18、1）在二混、混合料仓内均加入蒸汽预热。（2）在一混及油泥池加热水，如图3所示。 蒸汽管 图3 油泥池、一二混、混合料仓蒸汽管、热水管根据现场实测数据，在采取以上措施后，混合料料温总计可以增加1015左右，对炉条板结起到了缓解作用。4.4调整烧结过程工艺控制参数鞍钢将烧结终点温度控制上限提高10，下限提高20，控制在270350，杜绝出现230以下的低温，烧结终点在上限时间延长，炉条糊堵现象缓解。我厂根据同行经验，在新二烧车间将终点温度由原来的370430调整至380440，气温较低时，还将进一步要求重点温度最低控制在390以上。通过这些调整，新二烧车间炉条板结现象有所好转。4.5改进铺底料结构
19、湘钢新二烧车间原来使用的铺底料粒级为616mm，为了避免小颗粒烧结料穿过底料层，糊堵台车炉条，目前已经将小颗粒铺底料取消，改为全部使用10mm16mm粒级铺底料，同时将铺底料厚度由30mm50mm提升至40mm60mm，这对减轻炉条糊堵也是是有利的。4.6 稳定褐铁矿配比褐铁矿配比的增加会使得过湿层加厚，对炉条板结现象有加剧作用。2016年以来，我厂一直在控制配矿中褐铁矿的比例，目前为止，已经基本取消结晶水较高的越南粉、大宝山低品质、超特粉等矿种的使用，褐铁矿比列稳定控制在30%以下，如表6所示。表6 2016年湘钢超特粉、越南粉、大宝山低品质使用量统计1月2月3月4月5月6月7月8月超特粉1
20、2.133.160.13越南粉2.423.052.322.920.471.952.380.7大宝山2.422.890.871.921.114.7 对炉条进行改型对炉条进行改型主要是指改进炉条的截面设计，增强台车炉条的自清理能力，从而达到防止烧结炉条糊堵现象的发生，改进设计方案如图4所示。 图4 炉条改型简图对比之前的炉条设计，本次改型主要体现在：将炉条两头加宽约3.1mm在中部增加锥度将炉条边缘改成弧形状。通过这种改型，炉条与炉条之间的缝隙增加，以新二烧车间为例，之前每块台车可装约126根炉条，改装后，每块台车仅能装123根炉条，提高了炉条的自清理能力。5结论碱金属和氯元素是造成炉条粘结的主要
21、原因，降低原料中碱金属和氯的带入量是解决炉条粘结的根本途径。造成湘钢烧结炉条板结的主要原因有含铁废弃料、脱硫废液的使用，冬季气温低，工艺参数设置不合理，褐铁矿比例高等。通过优化含铁废弃料的使用，降低脱硫废液的用量，提高混合料料温，适当调整烧结工艺控制参数，改进铺底料结构，稳定褐铁矿配比，改进炉条设计等措施可以降低炉条板结现象。参考文献1胡宾生等.唐钢烧结工艺过程中氯元素平衡的研究J.烧结球团,2013,38(3):915.2李强，查丽萍等.解决烧结机蓖条糊堵问题的实践.烧结球团,2008.33(3):5054.3康海军，江山，裴元东等.京唐烧结蓖条粘结物分析J.河北冶金,2014,220(6):47.
