尹桂先 汪华斌
摘 要 基于烧结返矿平衡的研究，描述了烧结返矿控制的依据及操作原则。 关键词 烧结 返矿 控制
1 前 言
烧结返矿是烧结过程中的重要因素，一方面它对烧结过程的水碳波动产生直接影响，直接影响到烧结过程的优质、高产、低耗；另一方面返矿量的波动形态是非随机的，是烧结过程中不可预知的重要因素之一，因而对它的控制还是十分困难的。为了保证烧结过程控制的有效性，基于武钢烧结矿原料的实际，对返矿的控制及其影响因素进行了研究，并将控制效果应用于生产现场的实践。 2 返矿平衡的研究
烧结理论告诉我们，返矿的稳定对稳定烧结混合料的水碳乃至保证烧结矿的产量质量都是至关重要的。正因为如此，配入的返矿量(RE)和产生的返矿量(RA)如能达到平衡(即B=RA/RE=1)，必然对提高烧结矿的产量质量有不可忽视的作用。
生产过程中，返矿量在过高或过低的情况下达到平衡，虽然烧结过程也能进行，但是将达不到降低能耗和提高产量质量指标要求的生产目的。例如RA高、RE随 之也高，则B=RA/RE=1或者接近1，这时烧结矿的产量一定会低而能耗高，质量也会受到影响(因为返矿的化学成分即使在配料相当准确的情况下，由于返矿的波动，烧结矿的成分也难免受到影响)。当RA很低、RE随 之也很低时，B值也会等于或者接近1，此时混合粒度细(除单烧粉矿或粉矿比例较大外)，烧结过程透气性差，机速过慢，产量也会低。只有在适当的返矿配加范围内达到平衡，才能获得优质高产的烧结矿。因为在烧结混合料中配入适当的返矿量，一方面能改善料层的透气性特别是细精矿烧结时更为明显；另一方面由于返矿中含有已经烧结的低熔点物质，在烧结过程中有助于液相的生成，并能提高烧结矿的机械强度。但当配入的返矿量超过了一定的限度后，引起水碳较大的波动致使生产率和强度下降。图1是我们利用生产现场的原料条件，在试验室所作的返矿量与产量质量的变化关系图。
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图1 返矿量对烧结矿的生产率与机械强度的影响
从图1可以看出，返矿量控制在30％～40％之间较为合适，适宜的返矿量根据原料的性质不同而有所差别。一般说，以细磨精矿为主要烧结原料时，在适宜的返矿量内控制其上限；而以粗粒富矿粉为主要烧结原料时，在适宜的返矿量内控制其下限。
3 返矿平衡的控制
返矿平衡值与生产中的操作指标是互相联系、互相影响的。因此在烧结生产过程中，适宜的返矿量确定以后，在该范围内如何使返矿达到平衡，使烧结矿达到较好的技术经济指标，则须通过控制操作指标来实现。为此，我们在试验室条件下进行了控制试验。试验条件是：控制返矿的配量在适宜的范围内，且使它达到平衡，然后再通过调整操作指标，根据试验结果，以最好的技术经济指标来确定最佳操作指标。
3.1 试验原料及方法
试验使用含铁原料有程潮弱磁精矿、铁山弱磁精矿、海南粉矿、中和粉、澳粉，取生产所用的综合熔剂和无烟煤，其理化性质和粒度组成见表1。
表1 原料化学成分 ％
名称
化学成分
烧损TFe FeO SiO2CaO MgO Al2O3S
铁山弱磁64.7327.6 2.280.84 1.860.760.175 2.52程潮弱磁65.9027.2 3.270.98 2.200.590.165 2.34澳 粉62.830.40 4.82—— 2.470.045 3.72海南粉49.71 1.1022.80.420.40 2.160.147 1.60中和粉48.87 5.5015.20.28 1.88 4.530.1177.29综合熔剂15.360.50 1.4144.29.300.35—43.56煤粉灰份 1.920.2046.08 4.56 3.0534.16——
表2 原燃料粒度组成
名称
粒度组成，％堆比重
t/m2 +1010～6.3 6.3～55～33～11～0.5-0.5
海南粉14.8620.4312.9610.5624.457.709.31 2.37中和粉12.5214.009.179.5836.0410.5810.31 2.52澳 粉—9.5011.7711.4529.6416.9510.69 2.70石灰石——0.32 3.7949.0413.5533.30 2.32煤 粉—0.71 2.859.4256.6316.1214.27 1.55 注：铁山、程潮弱磁精矿小于200目的分别为56.51%和66.22%其堆比重分别为
2.58t/m和2.8t/m
表3 无烟煤工业分析
灰份，％挥发份，％固定碳，％发热值
17.868.1174.0324453
试验采用常规的试验方法，控制烧结矿的Fe(54±0.5)％，FeO 8％～10％，RO为1.5倍，(ISO)转鼓指数≥5％，返矿平衡值B=1±0.1。
3.2 试验结果及其分析
3.2.1 水份与返矿平衡及烧结矿各项技术指标的关系
在烧结过程中适宜的水份不仅能改善混合料的粒度组成，提高料层的透气性，同时还能改善料层的导热性，使料层中热交换条件变好，料层阻力减小，使烧结过程顺利进行。因此，混合料水份是烧结操作的关键指标之一，它的波动值直接影响着返矿平衡以及烧结矿产量质量指标，水份与返矿平衡及烧结矿各种技术经济指标的关系见表4。
从表4中可以看出，在一定范围内，随着混合料水份的增加，混合料的粒度组成变好，烧结速度加快，平衡产量增加，成品率下降，烧结矿强度变差。为了使返矿达到平衡，所以外配返矿也相应地增加，当水份为6.6％时，外配返矿为27％；水份为7.0％时，外配返矿为30％；水份为7.55％时，外配返矿为35％。也就是说返矿每增减10％，水份相应增减约1％。从综合指标看，水份控制在7.0％～7.2％，外配返矿30％，烧结矿的产量质量指标为最佳；当水份由7.0％降至6.6％时，混合料中3mm的粒级由54.44％降到39.31％，由于料层的透气性差，所以垂直烧结速度减慢，产量降低，虽然成品率和转鼓强度较好，但产量太低；当水份为7.5％时，混合料中＞3mm的粒级＞50 ％，近似水份7.0％时的粒度，但强度差，在抽风烧结时容易破碎，由于水份偏大易使料层产生过湿而透气性变差，同时，在烧结过程中，由于水份的蒸发使热气体带走部分热量，相应料层中热量减少，所以烧结矿的各种指标均下降。
表4 水份与返矿平衡及烧结矿各项指标的关系
混合料水份 ％混合料粒度
组成
＞3mm％
烧结速度
mm/min
平衡产量
t/m2.h
成品率＞6.3mm
％
转鼓ISO
＞6.3
外配返
矿
jy银行
％
返矿平衡
系数
6.639.311
7.76 1.30775.736
8.027 1.01
6.841.4918.22 1.31274.686
7.530 1.05
7.054.4421.68 1.54873.2266.0300.99
7.258.7822.67 1.59673.1965.5320.97
7.554.1122.32 1.54071.0864.0350.92 3.2.2 燃料量与返矿平衡及烧结矿各种指标的关系
固体燃料是烧结过程中的主要热源，它是影响烧结矿强度的关键因素，在一定范围内，烧结矿强度随燃料用量增加而增加，但燃料用量过高，使烧结料层中温度过高而产生过熔，致使透气性变坏，强度变差，产量降低。如果燃料用量太低，烧结料层中的热量不足，在烧结过程中能产生足够的液相，
返矿量将大大地增加。
柴油告急
从表5可以看出，随着煤粉用量的增加，烧结矿的成品率和FeO的含量在不断地提高，为了使返矿达到平衡，外配返矿在逐渐下降。由此看来，随着煤粉用量的增加，烧结料层中热量增加，液相增多，强度增加。当煤粉用量为5.0％时，外配返矿量为42％；当煤 粉用量为6.0％时，外配返矿为30％；当煤 粉用量为6.5％时，外配返矿为25％。混合料中配煤量每增减0.5％时，外配返矿量相应减增6％才能使返矿达到平衡。从综合指标考虑，配煤量为5.5％～6.0％，外配返矿为30％～36％时，烧结矿的各种技术经济指标最佳，即烧结矿的成品率可达70％～73.22％，生产率大于1.5t/m2h，转鼓强度(ISO)为66％，FeO为8.6％～10.30％，固体燃耗为53.15～58.55(标煤)kg/t。
表5 燃料量与返矿平衡及烧结各项指标的关系
无烟煤用量 ％垂直烧结
商业理论速度
mm/min
蔡元培的北大时代
平衡产量
t/m2.h
成品率＞
6.3mm
％
转鼓ISO
＞6.3mm
固体燃料
细叶楠消耗
标煤 kg/t
烧结矿
FeO
％
外配
返矿
％
返矿平
衡系数
5.021.17 1.4063.6364.5050.537.042 1.04
5.523.25 1.59070.096
6.0053.159.636 1.00
6.021.68 1.54873.2266.0058.5510.30300.99 6.520.77 1.54175.8164.0064.4012.40250.96
3.2.3 料层厚度与返矿平衡及烧结矿各项指标的关系
在配比、负压不变的条件下，将混合料水份控制在6.8％～7.0％，无烟煤用量为6.0时，改变料层厚度为500～700mm。
从表6可以看出，料层由600mm降至500mm时，由于热利用变差，烧结矿成品率降低2.26％，转鼓降低1.5％，外配返矿量由30％增加到37％；当料层由600mm提高到700mm时，除成品率和FeO升高外，其它指标均下降。这说明料层厚度增加，烧结过程的蓄热作用增强，烧结矿液相增多，阻力增大，所以机速慢。但液相多，有利于成品率的提高，而过多的液相量易使烧结矿形成大孔薄壁，对转鼓强度不利。从表6中还可以看出，料层每增加100mm，外配返矿量约减少5％，才能使返矿达到平衡，如果各种操作指标不变，从综合指标看，料层为600mm，外配返矿为30％时，烧结矿的各种指标为最佳。
表6 料层厚度与返矿平衡及烧结各项指标的关系
料层厚度
mm 烧结速度
mm/min
平衡产量
t/m2.h
成品率＞6.3mm
％
转鼓ISO
＞6.3mm
烧结矿FeO
％
外配
返矿
％
返矿平衡
系数
50021.98 1.489070.9664.5010.40370.93 60021.68 1.54873.2266.0010.30300.99 70021.18 1.54774.3164.0011.70280.94
3.2.4 不同品种的原料与返矿平衡及烧结矿各项指标的关系
不同的矿种具有不同的理化性质，如果变动其中一种，将给烧结带来不同的效果，综合上述最佳条件，控制水份为7.0％～7.2％，配煤量为6％，料层为600mm，将铁山弱磁取代程潮弱磁，或以中和粉取代海南粉进行了试验，试验结果如表7。
表7 原料结构与返矿平衡及烧结各项指标的关系
品 种烧结速度
mm/min 平衡产量
t/m2*h
成品率＞
6.3mm
％
转鼓ISO
＞6.3mm
烧结矿FeO
％
外配南京四开电子企业有限公司
返矿
％
返矿平衡
系数
精矿粉矿
程潮海南21.68 1.54873.2266.0010.30300.99铁山海南23.39 1.65870.5264.5012.1035 1.01程潮中和19.95 1.40774.4564.0010.80320.92
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