山西建龙烧结矿返矿率对标分析及采取的措施
雷建梅
（山西建龙实业有限公司技术中心）
摘要：以国内同类型烧结机返粉率先进水平（≤10%）为对标基准，对我厂返粉率偏高（11.86%）的原因进行诊断，与某厂从生产操作、配矿结构、筛分系统进行了对标，提出了改善措施。
关键词：烧结矿；返粉率；对标；改善措施
1 前言
烧结矿返矿率是反映烧结生产工艺水平、成本控制及质量稳定性的核心指标。为深入落实集团降本增效要求，查找工艺短板，现对山西建龙与某钢厂的烧结返矿率进行专项对标。本对标旨在通过量化分析各项工艺因素对返矿率的具体影响值，明确差距根源，制定下一阶段的攻关方向。
2 返矿率指标现状对比
表1 返矿率对比表
|
项目 |
返矿率（%） |
||
|
外返率 |
内返率 |
综合返粉率 |
|
|
山西建龙200烧结 |
11.86 |
10.17 |
20.93 |
|
某钢厂200烧结 |
9.27 |
11.38 |
19.75 |
|
对比 |
+2.59 |
-1.21 |
+1.18 |
从上表可以看出，对比200烧结同机型，山西建龙较某钢厂外返率高2.59%，内返率低1.21%，综合返粉率高1.18%。
3 烧结生产对标：
1、烧结燃料、白灰对标：
1）燃料：
表2 燃料对比表
|
厂家 |
类别 |
Ad |
FCd |
Mt |
St,d |
Vdaf |
0-0.5mm |
＜15mm |
|
某钢厂 |
标准 |
≤15.0 |
≥82.0 |
≤16.0 |
≤1.5 |
≤2.5 |
|
≤100.0 |
|
平均 |
13.74 |
84.36 |
5.06 |
0.89 |
2.18 |
19.23 |
100 |
|
|
山西 |
标准 |
≤15.0 |
≥84.0 |
|
≤1.0 |
≤2.5 |
≤35 |
|
|
平均 |
13.30 |
85.10 |
5.78 |
0.85 |
1.84 |
26.37 |
|
从粒级对比来看某钢厂<0.5mm占比19.23%，山西<0.5mm占比26.37%，高于某钢厂7.14%，小粒级多，易被抽走，影响燃烧效率，导致在同等燃料比的前提下，液相生成量不足，影响烧结矿强度。通过生产总结，燃料中<0.5mm含量升高5%以上，影响烧结矿强度下降0.5%，返粉率升高0.5%以上。
2）白灰：
表3 白灰对比表
|
厂家 |
类别 |
Al2O3 |
CaO |
MgO |
S |
SiO2 |
烧减 |
粒度＜3mm |
|
某钢厂外购 |
标准 |
≤2.5 |
≥82.0 |
|
≤0.3 |
≤3.8 |
≤8.0 |
≥90.0 |
|
平均 |
1.34 |
88.05 |
2.42 |
0.18 |
1.83 |
4.59 |
92.10 |
|
|
山西自产 |
平均 |
0.493 |
79.64 |
6.069 |
0.053 |
1.653 |
8.47 |
99 |
从白灰质量对比来看，CaO比某钢厂低8.41%，灼减高3.88%，<3mm粒度高6.9%，灼减高，CaO低，粒度偏细，对提升料温、蓄热及改善料层透气性有较大的影响。结合经验数据，白灰CaO含量下降3%，灼减上升2%，粒度偏细，影响返矿率上升0.3%以上。
2、烧结过程参数对比：
表4 过程参数对比表
|
公司 |
烧结机 |
烧结日产 |
利用系数 |
混合料料温 |
混合料水分 |
料层厚度 |
烟道负压 |
脱硫入口氧含量 |
漏风率 |
|
㎡ |
t/d |
t/㎡·h |
℃ |
% |
mm |
kPa |
% |
% |
|
|
山西 |
200 |
6259 |
1.34 |
64.9 |
8.1 |
707 |
13.4 |
16.01 |
46.47 |
|
某钢厂 |
200 |
7253 |
1.51 |
44 |
7.8 |
855 |
15.9 |
15.1 |
43.48 |
从上表对比中，影响山西建龙返粉率因素有如下分析：
1）粒级影响：山西建龙200烧结使用高比例精粉占24.76%，赤混与硫酸渣细粒级料配比8%，烧结料中<1mm粒级达35.25%，烧结料层透气性差，导致烧结终点温度后移，终点命中率偏低，影响烧结矿返粉率上升0.5%。
2）漏风率影响：山西建龙抽风系统漏风率偏高（山西建龙200烧结为2003年1月投产，2016年4月大修复产，主抽风机两台，风量2*9000m3/min；某钢厂200烧结为2020年10月新建，主抽风机一台，风量22000m3/min），某钢厂于3月15日-4月7日大修期间将滑道密封由石墨密封改造为柔性密封，反馈效果良好，故需要进一步对烧结抽风系统漏风进行治理。漏风率每升高3%，烧结矿返粉率上升至少0.25%以上。
3）混合料水分影响：山西建龙混合料水分偏高，平均8.1%，实际生产抽查达8.6%；某钢厂混合料水分到7.8%，并于大修时在一、二混安装自动加水装置，稳定混合料水分±0.1%，实行慢机速生产，水平与垂直烧结速度同步，达到传热与传质速度的相互匹配。混合料水分偏高，影响烧结矿强度下降0.3%以上，返矿率上升0.3%以上。
4）料层厚度影响：山西建龙料层厚度707mm，较薄，烧结表层产生返矿量增加，导致返粉率上升0.25%。
5）终点命中率影响：某钢厂终点命中率控制在93%以上，并已与北科大正在推进《铁前智慧管控系统研发与应用》烧结专家系统，专家系统运行后，终点命中率达100%；山西建龙终点命中率控制在85.55%，生产过程稳定性差，终点后移现象偏多，影响烧结矿结晶强度，导致返粉率上升0.5%。
3、烧结矿成分质量指标对比：
表5 烧结矿成分对比表
|
公司 |
TFe |
FeO |
SiO2 |
CaO |
MgO |
Al2O3 |
MnO |
TiO2 |
R |
|
山西 |
54.53 |
8.61 |
5.82 |
10.98 |
2.62 |
2.67 |
0.436 |
0.515 |
1.89 |
|
某钢厂 |
55.94 |
8.48 |
5.19 |
9.87 |
2.35 |
2.26 |
0.207 |
0.371 |
1.9 |
|
对比 |
-1.41 |
0.13 |
0.63 |
1.11 |
0.27 |
0.41 |
0.229 |
0.144 |
-0.01 |
表6：烧结矿物理性能对比表
|
公司 |
烧结矿粒级组成% |
||
|
转鼓 |
5-10mm |
-5mm |
|
|
山西 |
77.24 |
13.5 |
10.3 |
|
某钢厂 |
77.53 |
11.21 |
2.78 |
|
对比 |
-0.29 |
2.29 |
7.52 |
从成份对比来看，在烧结矿碱度约1.9的基础上，山西硅5.82%高，0.63%，镁2.62%，高0.27%，铝2.67%，高厂0.41%，钛0.515%，高0.144%。山西建龙烧结矿中铝、钛高，导致烧结矿转鼓低，粒级差，<10mm粒级23.8%，高9.81%，<5mm粒级10.3%，高7.52%。
查阅相关资料，烧结矿中铝含量要求管控在2.5%以下，有利于针状SFCA相的生成；超过2.5%，针状退化为板状/粒状，并出现铝酸钙，转鼓强度下降2-5%；当矿相中有钛时，钙与钛容易结合，生成特殊矿相钙钛矿，钙钛矿性脆，粘结差，严重恶化烧结矿强度，返矿率上升1.5-2.5%。
4、筛分与转运对标：
1）烧结内返筛分对标：
表7 烧结内返筛分筛板对标
|
公司 |
烧结机面积 |
烧结矿冷矿筛板 |
|
|
一系列 |
二系列 |
||
|
山西建龙 |
200m2 |
上6下3.5 |
上6下4.5 |
|
某钢厂 |
200m2 |
上5下3.5 |
上5下3.5 |
山西建龙本着烧结内部筛净筛透原则，内返筛分系统筛孔大于某钢厂，但受筛分能力限制，筛不净，导致内返率低于某钢厂，造成外返率升高。
2）高炉槽下烧结矿筛分对标：
表8 高炉筛分筛板对标
|
公司 |
高炉 |
烧结矿筛板 |
|
山西建龙 |
1#高炉 |
5个上5下3.5 |
|
5#高炉 |
7个上5下3.5 |
|
|
6#高炉 |
上5下3.5 |
|
|
10#高炉 |
7个上5下3.5 |
|
|
某钢厂 |
1#高炉 |
上5下3 |
山西建龙高炉筛分系统筛孔大于某钢厂，也是造成外返率升高的原因之一。
3）烧结矿转运对标：
表9 烧结矿到高炉转运站对标
|
类别 |
某钢厂 1#高炉 |
山西1#高炉 （360烧结） |
山西5#高炉 （198烧结） |
山西6#高炉 （198烧结） |
山西10#高炉 （265烧结） |
|
转运皮带数量 |
6 |
12 |
9 |
9 |
7 |
|
转运落差 |
12米 |
30.4米 |
13.1米 |
13.1米 |
13.55米 |
从筛分系统对标来看，山西建龙内返筛孔大于某钢厂，山西建龙外返筛孔大于某钢厂，影响返粉率上升1.5-2%。
从转运对标来看，山西建龙转运皮带数量、转运落差高于某钢厂，烧结矿破损率增加5%以上。
4 烧结配矿结构对比：
表10 烧结原料结构对比
|
公司 |
精粉 |
巴粗 |
利比里亚粉 |
超特粉 |
麦克粉 |
罗伊山粉 |
PB粉 |
巴卡 |
缺陷料 |
循环料 |
生石灰 |
白云石粉 |
燃料 |
|
山西 |
24.8 |
1.3 |
3.1 |
15.1 |
|
10.3 |
3.5 |
|
5.3 |
17.4 |
7.9 |
7.1 |
4.3 |
|
某钢厂 |
16.3 |
7.2 |
|
|
11.4 |
|
|
27.1 |
4.6 |
15.3 |
5.3 |
8.3 |
4.5 |
|
对比 |
8.4 |
-6.0 |
3.1 |
15.1 |
-11.4 |
10.3 |
3.5 |
-27.1 |
0.6 |
2.2 |
2.6 |
-1.2 |
-0.1 |
从上表看出，某钢厂月变料次数仅3次，只有一堆搅拌料；山西建龙料种多，达11种，一配只有8个仓，最多可以下6种料，其它需要搅拌后再上仓，搅拌堆数两堆以上，月变料次数11次（不含循环料），混匀矿成份稳定性差，硅稳定率（±0.3%）才达42-65%，在焙烧过程中均匀性差，影响返粉率升高1.2%以上。
5 改善措施：
针对山西建龙烧结矿返粉率高，进行了原因分析，提出如下改善措施，明确了返粉率降低目标值，后继跟进落实返粉率降低情况。
表11 原因分析与改善措施
|
序号 |
原因分析 |
改善措施 |
返粉率降低目标 |
|
1 |
燃料中<1mm细粉偏多（约33.77%），导致燃烧速度过快，液相不足，强度偏低。 |
1、重点攻关燃料破碎工艺，优化四辊破碎机操作，减少过粉碎现象。 2、与供应处结合对<1mm粒级含量进行管控，要求供应厂家筛除<1mm粒级，1-3mm中间粒级占比 >48%-50%，<1mm占比 <25%。 |
1-3mm粒级占比提高至50%时，内返率可降0.2%，综合返粉率可降低约 0.5% -0.7%。 |
|
2 |
采用常规消化工艺。生石灰配比虽有一定比例，但消化温度及时间控制对混合料温提升有限（春秋季提温15-23℃），生石灰CaO含量偏低，仅79%。 |
1、采用蒸汽进行消化，混合料温度提升至 65℃ 以上。消除过湿层，降低返矿。 |
生石灰CaO含量上升3%，负压降8%，风量增8%，透气性改善，返矿率降低约0.3%-0.7%。 |
|
3 |
虽有厚料层措施，但受风机能力或透气性限制，料层厚度处于中低等水平，料层厚度薄，仅700mm左右。 |
厚料层可增强自动蓄热，改善强度。料层≥750mm |
每增加50mm，返矿率降 0.25% 左右。 |
|
4 |
杂料多，精粉率偏高，混合料粒度组成不合理，<1mm的粒级过多（35.25%），导致混合料粒度偏细，制粒后>3mm占比由76%降低到68%-70%，料层透气性明显变差。 |
结合性价比，优化混合料粒度组成，混合料平均粒径要求达3mm以上，并通过调整制粒机倾角，强化造球。 |
混合料<1mm粒级从35.25%降至25%，混合料粒度>3mmw含量提高到74%以上，返矿率降低约 0.4% |
|
5 |
混合料水分判断，依靠人工手抓经验，波动较大。水分过高导致料层过湿，能耗高，返矿增加。 |
利用自动测水系统，水分控制在 7.4%-7.8% （低水水平），且波动≤±0.2%。 |
稳定水分并低水操作可降 0.3% - 0.6%的返粉率 |
|
6 |
设备老化（建厂较早），台车、风箱、密封板存在漏风点。漏风导致烧结负压不足，料层欠烧，产生大量生料返矿。 |
漏风率 <43%。通过治理机头机尾密封、更换台车栏板等措施，滑道使用柔性密封装置，确保风量有效做功。 |
漏风率每降10%，返矿率降低约 0.3%-0.5% |
|
7 |
生产操作稳定性差，终点提前或滞后。若终点滞后，未烧透的生料进入冷却系统，强度极差，直接变成返矿。 |
终点控制在倒数第二个风箱，烟道温度稳定在 130-160℃。 |
稳定终点命中率，返粉率降低0.5%左右。 |
|
8 |
原料结构调整次数多，月均10次以上；小料种搅拌不均匀 |
1、月均变料次数不超过5次 2、跟踪强混进度，促进小料种混合均匀。 |
返粉率可以降低0.5%-1.5%以上。 |
|
9 |
烧结矿中铝、钛含量高，影响铁酸钙矿相转变，导致强度降低，返粉率下降1.5-2% |
优化烧结原料结构，合理控制烧结矿中铝、钛含量，要求铝控制在2.5%以下，钛控制在0.3%以下 。 |
通过优化原料结构，合理矿相组成，降低返粉率1-1.5%以上。 |
通过以上措施的实施，烧结矿返矿率降低至10.34%，降低了1.52%，吨铁成本降低了3.16元/吨。