适应环保新要求—燕钢高碱度烧结生产模式实践

郭 稳，张春静

烧结矿质量对高炉生产起到非常重要的作用，高炉冶炼要求烧结矿品位高，碱度适宜，化学成分稳定，有害杂质少，粒度组成均匀、＜5mm粉末少，冷强度高等。长期以来，燕钢烧结矿碱度一直稳定在2.0左右，冶金性能和转鼓强度基本满足高炉要求。两会过后，受环保限产政策不断加码等外围因素的影响，出现烧结矿产能不断下降，生产上频繁启停机，烧结机头机尾料增加等问题，烧结矿的量和质均成为制约高炉稳定的突出因素。前期公司采购外购烧结矿进行补充，但外购烧结成本高、质量差，高炉表现不理想。后来将生产高碱度烧结作为解决问题的关键，通过采取优化配矿体系、设备改造、合理生产组织等多项措施来稳定烧结生产，有效缓解了当前困境。

1 烧结产能与碱度

1.1 烧结现状

燕钢烧结现有300m2烧结机三台，222m2烧结机一台，全负荷生产产量42000t/天，近年来，烧结矿碱度一直稳定在2.0左右，机械强度和冶金性能基本能够满足高炉需求。

表1 2020年碱度中线调整

11月2日 2.0～2.1

1.2 环保限产影响

“双碳”目标提出后，环保限产政策不断加码，要求烧结常态限产30%，重污染天气期间停产，生产组织极为困难，日均影响烧结矿产量在15000t以上。3月份以来已消耗落地库存烧结矿25万 t。

1.3 烧结矿碱度影响

烧结矿碱度的确定以获得较高的强度和良好还原性为原则。通过不同碱度的烧结杯试验可以看出，碱度过高不利于改善烧结矿粒度组成，小粒级烧结矿占比随碱度上升而增加，烧结矿平均粒径随碱度上升而降低。转鼓强度呈现先升高后降低的趋势。

图1 高碱度烧结矿微观图

2 烧结高碱度生产实践

在烧结矿产量大幅降低的前提下，为保持高炉生产连续，烧结矿碱度被迫大幅提高。由于初期仓促调整，给高炉生产带来较大影响，高炉球矿比频繁调整，产量降低，消耗上升。

面对新情况，公司成立高碱度烧结攻关协调部门，结合高炉实际表现，从原料结构、生产组织、生产工艺、设备改造等方面逐步摸索，采取如下措施。

图2 碱度中线

表2 2020年原料结构与高炉指标

2.1 建立稳定的主铁料配矿体系和合理的辅料结构

配矿是为了优化烧结过程，烧结过程最终是为了使不同铁矿粉的高温烧结行为和成矿结构能够相互匹配，从而获得稳定的烧结矿质量和冶金性能，还需要考虑烧结矿品位、有害微量元素、成本等因素，以达到综合效益最大化。

以2020年高炉产量大幅提高后的原料结构数据库为基础，再结合今年原料库存、种类充裕的有利条件，构建以巴西粉为主、澳粉为辅、小料种为补的主体配矿结构。

具体为根据矿粉高温基础特性互补的原则，建立调料机制。如巴西卡粉：高铁低硅，同化性差，单烧效果不好，与低铁高硅同化温度的低的矿粉搭配使用；超特粉：低品高铝，烧损较大（8.5～9.5），能够提高烧结透气性，大比例配吃影响烧结矿强度，与高品位同化温度高的赤铁矿搭配使用等。

变料过程中，注重精细化调整，小比例微调，长周期过渡，以成份稳定为前提。同时建立不同原料结构冶金性能数据库，为不断优化调整做准备。

烧结循环辅料是烧结矿有害元素的主要来源，烧结最大程度消耗的同时需严格管控有害微量元素含量，如烧结矿锌小于0.023%，磷小于0.085%等，必要时可切断循环路径，平衡好外排、外卖与吃入的关系。

2.2 优化生产组织

面对严峻的环保形式，强化启、停机操作。不断摸索经验，制定操作清单，优化启、停机步骤，要求各班组严格执行，严密组织，提前准备，上料料量由400提高到500，根据环保限产解除时间迅速组织开机。

环保限产期间，周期性的检修安排基本取消，为保证设备稳定运行，合理利用限产停机时间，灵活检修、分解检修。

2.3 积极改进设备

为有效提高高碱度烧结矿的产量，利用停机时间合理安排设备改造，逐步实现了富氧烧结和料面喷洒蒸汽技术。

烧结新增脱硝、冷凝设备后，存在主抽风机后风阻加大，风量明显不足的情况，通过微负压点火项目改造，有效解决了这一问题。采取如下改进措施：在3#至4#风箱支管之间增加隔断，有效避免串风；校准1-3#风箱支管执行器及压力检测仪，使其更加精准；生产后1-3#风箱支管开度控制在15°～30°，负压降低3Kpa～5Kpa。烧结机改造及优化操作后，烧结机料量提升35t/h～40t/h，产量提升300t～350t，达到历史最好水平，自返配比14%，烧结矿质量稳定。

2.4 提高生产工艺水平

不断提高操作水平。稳定混合料水分和配碳，提高混匀铁矿和辅料混匀效果，保证烧结原料稳定和连续。加强布料操作，布料平整均匀松散，具有一定的透气性。稳定的烧结机机速，保证点火效果良好，提高烧结矿内部氧化还原氛围。减少篦条糊堵和缺失现象，稳定烧结环境，实现烧结连续生产能力。稳定混合料温，通过对添加水的热处理以及蒸汽的使用避免季节变化对物料的影响。排查漏风隐患部位，减少漏风率，提升烧结整体水平。严格控制铺底料粒级，避免粒级偏析问题对烧结整体透气性的影响。

图3 高炉烧结配比与产量

表4 烧结矿冶金性能

不断优化配加固废方式。高炉冶炼过程中矿石中有害杂质质量分数越低越好，特别是碱金属钾、钠及锌。由于烧结配吃的固体废弃物品种多且杂，成分也不稳定，尤其炼钢、炼铁的各种除尘灰品位低、粒度细、亲水性差，造球效果不好，在烧结过程中极易被负压风抽走，造成篦条糊堵，进而影响烧结矿质量。为此，不断优化配吃清单，合理分流高碱金属、高锌料给转底炉配吃，包括高炉重力灰、布袋灰、烧结机头灰、炼钢二次除尘灰等。烧结部分配吃炼钢污泥、轧钢污泥、氧化铁皮、炼铁除尘灰、钢渣固废等，配吃原则：一是先预混，再与高返混合配吃，减少成分波动，二是针对固废含碳波动大影响配碳稳定的问题，固废含碳按平均成分带入配碳计算，减少配碳波动。

2.5 合理配吃高碱度烧结矿

制定合理的烧结矿库存量。按全年常态70%产能生产，日需烧结矿2.5万t，日亏烧结矿1万t，经验看每次污染持续时间5天～7天，再考虑其它不确定性因素，库存15万t烧结矿较为合理。

制定合理的高炉球矿比。从实际操作经验看，高炉产量与燃料比随高炉烧结配比的变化呈线性对应关系。由图4可以看出，高炉烧结配比在66%～69%时，新区三座高炉产量在15000t左右，当高炉烧结配比降低到58%～60%时，新区三座高炉产量降到14000t，产量相差较大，为此，在环保限产期间，我们把烧结配比维持在65%左右，做到低耗烧结与高炉稳产平衡。

3 高碱度烧结矿产量、质量

以新区烧结矿为例，高碱度烧结矿生产期间，烧结矿产量单机组提产300t/天，烧结矿转鼓指数由78%提高到81%，＜5mm占比和平均粒径均有所改善，烧结矿低温还原粉化指数和还原性等冶金性能均表现尚可（表3）。

表3 外矿粉性能

4 结语

受环保限产政策影响，烧结矿产能不足，高炉生产稳定受到极大影响。燕山钢铁逐步摸索高碱度烧结生产方式，从原料结构、设备改造、生产组织等方面完善烧结工艺，与高炉密切配合，为极端条件下烧结供料稳定，高炉生产稳定奠定了基础。