章苇玲¹，牛长胜¹，王纪元²

( 宝山钢铁股份有限公司1． 宝钢湛江钢铁有限公司，广东湛江524072; 2． 制造管理部，上海201900)

摘要: 针对湛江钢铁550 m² 烧结机篦条堵塞现象，从堵塞物成分、糊堵机理、堵塞物来源等方面进行分析研究，结果表明，造成台车篦条间隙堵塞的主要原因是碱金属氯化物以及单质硫的附着、富集; 碱金属、S 主要来源于美洲矿，Cl^－ 主要来源于脱硫废水、焦化废水。通过降低美洲粉矿和含碱金属高的含铁固废粉尘配入比例，同时减少焦化废水、脱硫废水使用量，烧结机篦条糊堵明显缓解，烧结矿产量、质量及生产稳定指标也有所改善。

关键词: 烧结; 篦条堵塞; 美洲矿; 废水

1 堵塞现象

湛江钢铁一期2 × 550 m² 烧结工程均是连续抽风式烧结，烧结原料配以适量水分，经混合、制粒铺到烧结台面，在下部风箱抽风作用下，料面点火自上而下进行烧结反应，最终形成烧结矿。烧结台车篦条间间隙是抽风的主要通道，对烧结矿烧成过程起着至关重要的作用。

近期1#、2#烧结机均出现较明显的台车篦条堵塞现象，见图1。糊堵物结构致密、硬度高、韧性强，与篦条结合非常紧密、极难清理。烧结机篦条间隙熔堵较严重的台车上物料无法正常烧透，当该部分台车进入抽风面时，主排负压明显增加，废气温度明显偏低。跟踪1# 烧结机25#、26#风箱( 通常是对应BTP 点位置的风箱) 温度波动趋势发现，从2017 年1 月中下旬起，一方面，风箱温度有所波动，并随着时间的推移，波动越来越明显，ΔT 由之前的± 30 K 左右上升到±80 K 左右; 另一方面，同一位置风箱温度点对比正常时期温度呈下降趋势，正常情况下温度是450 ℃以上，但在部分台车经过时温度会下降，说明不同台车经过该位置时抽下来的烟气温度差异大，部分台车在到达25#、26# 风箱时物料没有烧透，烧结过程不均匀，烟气温度下降。2 月的温度曲线波动要显著高于前两个月，到机尾观察烧结料截面，红火层达到三分之二以上，该段物料产生返矿明显高于其他正常段，严重影响到烧结矿的成品率。

跟踪汇总2017 年1 ～ 2 月烧结生产实绩( 图2 ) 发现，烧结矿转鼓强度( TI ) 和成品率自1月下旬起有所下降。

故结合现场实物、烧结矿质量波动以及风箱温度波动日益明显和温度下降趋势，可推断烧结台车篦条在1 月下旬就已经有糊堵并且在逐渐加剧，已影响到烧结矿质量指标。

2 堵塞原因分析

2． 1 黏结物成分

对篦条上下糊堵黏结物取样分析，检测结果见表1。化学成分分析结果显示，碱金属、Cl^－、S含量很高，且根据摩尔数关系换算，( K ⁺ + Na ⁺ )与Cl^－ 的摩尔数之比为1∶ 1，说明有大量碱金属的氯化物( KCl、NaCl) 、S 以及含铁粉尘在此处附着，可判断篦条糊堵与原燃料带入的碱金属、氯化物以及含硫量有直接关系。

2． 2 堵塞机理

( 1) 碱金属、氯化物。

结合篦条糊堵物成分结果分析，K、Na、Zn 等碱金属常态下以离子形式存在，其熔点、沸点较低( 见表2^［1］) 。在烧结过程中，混合料中焦粉的燃烧形成还原性气氛有利于碱金属化合物还原成金属状态。在经过烧结燃烧带时，燃烧带温度一般在1 300 ℃以上^［2］14 － 16，高于K、Na、Zn 的沸点，使碱金属以气态的形式随烧结烟气下移。在下移过程中，气态碱金属在与混合料接触中被冷却，到达篦条位置时温度＜ 500 ℃，低于碱金属的熔点，碱金属与烟气中的粉尘、水气、Cl^－、微细粉尘发生一系列物理化学反应，形成固态化合物，在篦条附近的各个表面上附着^［2］88^［3］。形成附着就容易逐渐富集，导致篦条与篦条、篦条与隔热件、隔热件与隔热件和隔热件与台车梁之间所有的间隙被附着物所填充、黏结，最终形成致密、坚硬糊堵物，从而造成了篦条堵塞。

碱金属元素在烧结反应中的特性: ①混匀矿中碱金属的含量越高，越容易游离和挥发; ②在烧结过程中碱金属的挥发随加热温度的上升及加热时间的延长而加剧; ③如果体系内缺氧，则挥发和游离就容易进行^［4－5］，烧结配入较多燃料时会造成烧结气氛趋向还原性。故糊堵篦条现象一旦形成，该区域的透气性将急剧变差，局部黏结现象会更加严重，进一步加剧篦条糊堵现象的形成，最后直至糊死，致使部分台车失去透气性，烧结过程不能均匀地正常进行。

( 2) 单质硫、硫化物。

观察篦条糊堵物表象夹杂有较明显的黄色物质，再根据成分分析结果，可判断有较多单质硫和硫化物存在。烧结原料S 主要以硫化物以及燃料中的有机硫形式存在，硫的存在形式不同，在烧结过程中发生的反应也不同^［5］。有机硫主要是氧化生成SO₂气体，FeS₂、CuFeS₂等硫化物中的硫在400 ～850 ℃通过分解或氧化方式生成单质S 或SO₂。SO₂随烟气抽走，单质S 熔点为115． 21 ℃，沸点为444． 72 ℃。

3 黏结物来源分析

3． 1 碱金属收入源

针对2016 年12 月到2017 年2 月的配料结构，分品种汇总烧结原燃料的单耗及碱金属含量，计算吨烧结矿分品种原燃料带入的碱金属量( 见表3) 。图3 对2017 年2 月烧结矿原燃料的碱金属收入源分布进行归类、对比。

通过图3、表3 数据发现，烧结原料中碱金属带入总量有明显上升趋势， 2017 年2 月对比2016年12 月上升了33%。针对各种原料分品种对比分析，美洲矿的碱金属含量是巴西矿、澳洲矿的13 倍多， 2017 年1、2 月因为使用了美洲矿，故原料碱金属负荷随其消耗量提高呈上升趋势，且从2 月原燃料带入碱金属量分布对比可知，其中29． 9%来自美洲矿，故美洲矿是烧结原燃料中碱金属的主要收入源。

3． 2 Cl^－ 收入源

烧结一混、二混工序需加水进行混匀制粒。之前是全部用消防水，2016 年12 月7 日开始间断性回收烧结烟气脱硫废水和焦化处理废水，二者Cl^－ 含量差别较大: 消防水中600 ～ 700 mg /L，脱硫废水中13 000 ～ 38 800 mg /L，焦化废水中1 636 mg /L，造成原燃料中大量Cl^－ 的存在，加速篦条间隙堵塞物的生成。

3． 3 S 收入源

针对2016 年12 月到2017 年2 月的配料结构，分品种汇总烧结原燃料的单耗及S 含量，计算吨烧结矿分品种原燃料带入S 的量( 见表4) 。图4 对2017 年2 月烧结矿原燃料的S 收入源分布进行归类、对比。

通过图4、表4 数据发现，烧结原料中硫带入总量有明显上升趋势，2017 年2 月比2016 年12月上升了43%。针对各种原料分品种对比分析，燃料粗焦S 含量较高，原矿中美洲矿的S 含量是巴西矿、澳洲矿的24 倍。2017 年1、2 月因为使用了美洲矿，原料硫负荷上升。且从2017 年2 月原燃料带入硫量分布对比看出，其中29． 1% 来自美洲矿、26． 8%来自燃料，故美洲矿以及燃料是烧结原燃料中S 的主要收入源。

综上分析，碱金属、S 含量较高的美洲矿与Cl － 含量较高的脱硫废水、焦化废水同时段使用后的交互反应，是造成篦条糊堵严重的主要原因。

4 应对措施及效果

针对烧结机篦条堵塞严重影响烧结矿产、质量指标的现状，采取以下应对措施:

( 1) 减少美洲矿的使用比例以及控制含碱金属高的含铁固废粉尘配入量。2017 年4、5 月美洲矿停用两个月，以防止糊堵现象进一步发展，后面以小比例使用，消耗完厂内库存后彻底停用。

( 2) 降低烧结混料过程中焦化废水、脱硫废水的加入量，以消防水补充，减少烧结过程中氯化物的生成。

( 3) 及时清理或更换附有黏结物的篦条，对于附着严重的直接更换台车。

实际生产中通过采取上述措施，取得较明显效果。烧结机篦条糊堵现象减少，无大面积堵塞现象出现( 见图5) 。对2018 年1 ～ 2 月的烧结矿转鼓强度及成品率进行跟踪，汇总结果见图6。对比图2 的2017 年1 ～ 2 月质量指标，TI 均值上升1 个百分点，成品率上升2． 7 个百分点，且波动幅度明显减小。

5 结论

( 1) 针对烧结机篦条堵塞的问题，从堵塞物成分、糊堵机理、堵塞物来源等方面进行分析可知:造成台车篦条间隙堵塞的主要原因是碱金属氯化物以及单质硫的附着、富集，加重烧结台车篦条糊堵，影响烧结过程及成品烧结矿的质量稳定与改善; 碱金属、S 主要来源于美洲矿，Cl^－ 主要来源于脱硫废水、焦化废水。

( 2) 通过降低美洲粉矿和含碱金属高的含铁固废粉尘配入比例，同时减少含Cl^－ 高的焦化废水、脱硫废水使用量，烧结机篦条糊堵问题得到明显缓解，烧结矿产量、质量及生产稳定指标也有所改善，转鼓强度TI 均值上升1 个百分点，成品率上升2． 7 个百分点，质量波动幅度减小。

参考文献

［1］ 叶大伦． 实用无机物热力学数据手册［M］． 北京: 冶金工业出版社，2002: 481．

［2］ 刘竹林． 炼铁原料［M］． 北京: 化学工业出版社，2007．

［3］ 王筱留． 钢铁冶金学( 炼铁部分) ［M］． 北京: 冶金工业出版社，2013: 33 － 37．

［4］ 崔光辉． 碱金属富集与循环［J］． 钢铁， 1981，16( 7) : 66．

［5］ 姜涛． 烧结球团生产技术手册［M］． 北京: 冶金工业出版社，2014: 52 － 53．