3、2、2 燒結(jié)火焰前鋒的遷移規(guī)律

根據(jù)臺車截面上高溫帶的紅亮程度和沿臺車高度下降程度, 計算高溫度寬度和火焰前鋒移動速度, 見圖 10。圖 11為高溫區(qū)寬度和火焰前鋒移動速度沿臺車寬度方向的分布。

根據(jù)圖 11, 計算出取樣的第 N 塊臺車的高溫區(qū)寬度和火焰前鋒移動速度分別為 157 mm和 2019 mm/ min。

可見, 沿臺車寬度方向, 高溫區(qū)的寬度和移動速度均呈現(xiàn)一定差異, 這必然影響到終點位置的齊整性。

4 基于臺車物料分區(qū)域研究提出的優(yōu)化措施及實施效果

4、1 優(yōu)化措施

4、1、 1 號機優(yōu)化措施

1 號機成品率較低的限制環(huán)節(jié)是混合料粒度整體過粗, 尤其是料層下部大顆粒礦粉富集。對此, 采取如下措施:

( 1) 降低> 10 mm 礦粉比例, 以改善制粒?？刂茥畹系V粒度, 協(xié)同供應(yīng)部門對進口礦粒度嚴格把關(guān); 對> 10 mm(甚至> 20 mm) 的粒級考慮分級利用, 即使不篩分, 也應(yīng)耙出大塊( 可作為塊礦用于高爐) , 一方面優(yōu)化制粒, 另一方面盡量減弱其在燒結(jié)料層下部的偏析。通過多方努力, 高硅粗粒度揚迪粉的配比從超過 20% 降低到了 8% 以下。

( 2) 優(yōu)化熔劑結(jié)構(gòu)。適當放粗熔劑粒度、使用石灰石代替白灰+ 白云石, 這樣既能改善燒結(jié)透氣性, 又能在較粗熔劑條件下保持相對較低的水分, 充分發(fā)揮楊迪礦高反應(yīng)性的特點; 但應(yīng)注意, 熔劑也不能過粗,否則易加大其在料層中的偏析, 造成局部區(qū)域同化不夠, 使返礦率升高。

圖 12 為石灰石占熔劑比例和石灰石/ 白云石對燒結(jié)出礦率的影響。由圖可見, 低出礦率區(qū)( < 60% )發(fā)生在它們的低比值區(qū)。

京唐燒結(jié)采取了使用石灰石替代白云石,白灰比例略微下調(diào)的方式。實踐證明, 白云石配比從 311% 降到 216% ( 降低約 015 個百分點), 石灰石提高 012~ 014 個百分點, 同時調(diào)節(jié)白灰配比后, 燒結(jié)生產(chǎn)基本穩(wěn)定, 出礦率提高約1% ; 而且熔劑成本降低。

4、1、2  2 號機優(yōu)化措施

針對 2 號機在混合制粒和布料均勻性方面存在的問題, 采取了如下措施:

( 1) 優(yōu)化二次混合機轉(zhuǎn)速和九輥轉(zhuǎn)速。將二次混合機轉(zhuǎn)速由 88 Hz 降至 78 Hz, 以強化制粒效果; 九輥轉(zhuǎn)速由 22 Hz 降至 18 Hz, 并在第九輥和第八輥之間增加擋料板。

( 2) 對 2 號機采取多配 5% 、10% 自返礦的措施, 增加返 3 料流, 讓成品三次篩下料偏析時有更多的大粒度返礦進入 2 號機系統(tǒng)。實施后, 制粒效果增強, 混合料粒度組成改善, 3~ 5mm 比例增加 2114% , > 5 mm 比例增加 6142% 。

( 3) 調(diào)整梭式布料器限位和行走時間。將梭式布料器南測限位南移 40 mm, 使其在南側(cè)的停留時間延長2 s; 北側(cè)限位北移60 mm, 北側(cè)停留時間延長 6 s, 以改善臺車寬度方向的粒度分布。

4、2 優(yōu)化前后分區(qū)測定對比及分析

實施優(yōu)化調(diào)整后, 利用檢修機會, 再次進行了物料分區(qū)域測定。

4、2、1 常溫態(tài)物料對比

圖13、圖 14 分別為優(yōu)化前后1 號、2 號燒結(jié)機橫向和料層高度方向物料平均粒度的比較。

由圖可見, 1 號機優(yōu)化后: 1 橫向上平均粒度波動減小, 尤其是第四層; o 由于> 10 mm 揚迪粉比例減少, 原先大粒度礦在第四層聚集的現(xiàn)象有所改觀, 該層的平均粒度有所降低, 且整體上四層的粒度偏析有所減輕。

2 號機與優(yōu)化前相比: 1 臺車橫向上物料粒度分布趨于均勻; 混合料粒度增大, 且粒度偏析也加大, 整體上粒度分布趨于合理。從優(yōu)化前后臺車寬度方向各區(qū)物料平均粒度標準方差(表 1) 可見, 1 號機各區(qū)平均粒度標準方差從 0132 降到 0116, 2 號機從 0126 降到0115, 從另一個側(cè)面反映出橫向上物料分布趨于均勻。

圖 15 為優(yōu)化前后 1 號、2 號燒結(jié)機沿料層高度方向物料含 C 量的比較。1 號機優(yōu)化前 C含量分布趨勢合理, 但偏析程度不合理; 優(yōu)化后, 第四層含 C量偏析減輕。

表 2 列出了優(yōu)化前后物料偏析度的變化。

圖 16 為混合料粒度偏析度與燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓指數(shù)和 5~ 10 mm 比例的關(guān)系。

盡管受工藝參數(shù)和配礦變化影響, 從圖 16中仍可看出: 京唐燒結(jié)混合料粒度偏析度適宜范圍在 0126~ 0130 mm/ (100 mm); 以 0127~0128 mm/ ( 100 mm) 為最佳。分析認為, 當物料粒度分布合理時, 相應(yīng)的化學(xué)成分、氣體力學(xué)狀態(tài)(如透氣、透液性等) 才能與工藝和熱工制度相匹配, 從而最大程度地發(fā)揮燒結(jié)過程的蓄熱作用, 改善燒結(jié)礦質(zhì)量。

從整體上看, 通過優(yōu)化, 兩臺機的物料粒度和成分分布均得到改善, 這有助于燒結(jié)礦質(zhì)量的提高。

4、2、2 高溫態(tài)燒結(jié)礦對比

1) 燒結(jié)礦粒度降解程度、摔后產(chǎn)生粉末量和轉(zhuǎn)鼓指數(shù)

圖 17 列出了改造前后燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓指數(shù)、摔后產(chǎn)生粉末量和摔后粒度降解指標的比較。從中可見：

( 1) 除了優(yōu)化前- 中間區(qū)域的燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓指數(shù)降低外, 第二層燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓指數(shù)均明顯高于第一層, 這顯然是由于第一層燒結(jié)料熱量供給不足、冷卻過快所致; 而第三層、第四層燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓指數(shù)并非都比第二層高: 如優(yōu)化后- 中間、中心區(qū)域從第二層到第三層轉(zhuǎn)鼓強度都降低, 前者第四層仍然降低。

( 2) 除優(yōu)化前- 中間區(qū)域燒結(jié)礦外, 第二層燒結(jié)礦摔后產(chǎn)生粉末量均有所減少, 再次說明表層燒結(jié)礦質(zhì)量相對較差。而第三層、第四層燒結(jié)礦摔后產(chǎn)生粉末量也不一定比第二層低, 如優(yōu)化后- 中間、中心區(qū)域的燒結(jié)礦摔后產(chǎn)生粉末量從第二層到第三層均升高, 并且前者在第四層繼續(xù)升高。

( 3) 第二層燒結(jié)礦摔后粒度降解均較第一層低, 但隨料層加厚, 粒度降解程度并不是逐漸降低: 如優(yōu)化后- 中心的第三層較第二層降解加大, 優(yōu)化后- 中間的第四層也較第三層降解加大。

(4) 就各層燒結(jié)礦指標的平均值而言, 第二、三和四層均較第一層要好; 除去表層燒結(jié)礦質(zhì)量較差, 單以第二層為基準來看, 轉(zhuǎn)鼓指數(shù)是逐步提高, 但摔后產(chǎn)生粉末量在第三層最多, 摔后粒度降解是從第二到第四層逐漸增多。這些數(shù)據(jù)說明, 盡管經(jīng)過優(yōu)化, 但料層下部燒結(jié)礦質(zhì)量仍令人擔(dān)憂。

但整體上看, 優(yōu)化后燒結(jié)礦質(zhì)量是得到了改善。從 1 號機優(yōu)化前后( 一、二層) 燒結(jié)礦指標的比較(表 3) 可見, 燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓指數(shù)提高了211% , 摔后產(chǎn)生粉末減少 4141% , 粒度降解降低 1173%, 這必然導(dǎo)致燒結(jié)礦質(zhì)量改善。

2) 化學(xué)成分與物相分析

表 4 列出了優(yōu)化前后各層各區(qū)燒結(jié)礦化學(xué)成分與物相組成檢測結(jié)果。由表可見:

( 1) 燒結(jié)料層下層 F e2O3 含量較上層高, 而FeO 含量較上層低。分析認為, 隨著料層厚度提高, 混合料粒度增大, Fe2O3與熔劑礦化反應(yīng)后殘余相對較多; 而下層 FeO 含量較低, 則可能是由于高溫區(qū)燒結(jié)礦的氧化條件更好( 表層燒結(jié)礦冷卻快) 。冷卻速度過快是表層燒結(jié)礦質(zhì)量較高溫區(qū)差的重要原因。

( 2 ) 鐵酸 鈣 ( Ca2Fe15157 O25156 ) 、MgO 與Al2O3的復(fù)合物在三、四層的含量也較一、二層低。物相變化是燒結(jié)礦成分與原料所受熱制度、氣氛等綜合作用的結(jié)果, 同時也反映了混合料沿料層高度分布的特點。鐵酸鈣含量沿料層高度降低與 Fe2O3含量增加和堿度降低(213 降到 211)有關(guān), 而 MgO 與 Al2O3 復(fù)合物隨料層高度降低則與原料中 Al2O3和 MgO 的降低有關(guān)。分析認為, 料層下部鐵酸鈣含量降低是造成下部燒結(jié)礦成品率改善幅度減小甚至降低的重要原因。

4、3 優(yōu)化前后燒結(jié)礦質(zhì)量比較

優(yōu)化前后 1 號、2 號機燒結(jié)礦質(zhì)量變化列于表 5。數(shù)據(jù)取停機檢修前該料堆燒結(jié)礦的平均值。

從燒結(jié)礦成分來看, 優(yōu)化后與優(yōu)化前相比,原料成分有一定惡化, 表現(xiàn)在 SiO2含量提高到近 514% (與進口礦粉劣質(zhì)化和燒結(jié)固廢配加比例提高有關(guān)), 這對鐵酸鈣的生成明顯不利。然而, 通過實施優(yōu)化措施, 燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓指數(shù)略有提升, 粒度組成有所改善, 5~ 10 mm 比例降低。由此可認為, 基于料層分區(qū)域研究提出的優(yōu)化措施, 取得了較好效果。

5 結(jié) 論

1) 本研究提出的分區(qū)域研究燒結(jié)物料和燒結(jié)礦質(zhì)量的方法, 有利于定量分析大型燒結(jié)機上各區(qū)域物料性能; 基于分區(qū)測定提出的優(yōu)化措施, 取得了較好的效果。

2) 厚料層燒結(jié)時( > 600 mm) , 燒結(jié)礦質(zhì)量不一定沿料層高度越往下越好, 或者說下層燒結(jié)礦質(zhì)量改善的程度有所減弱甚至變差。這是由于厚料層、高褐鐵礦配比下, 料層 600 mm 以下物料的粒度和成分變差: 粒度過粗, 化學(xué)成分和 C含量偏析過大, 堿度降低( 012 以上), 導(dǎo)致液相數(shù)量、質(zhì)量和高溫粘結(jié)不足, 盡管沿料層高度方向可能表現(xiàn)出轉(zhuǎn)鼓指數(shù)升高趨勢, 但摔后產(chǎn)生粉末量和摔后粒度降解指標 卻可能變差。

3) 對 1 號機而言, 主要問題是下部物料粒度過粗、偏析過大, 熔劑主要分布在上部, 物料化學(xué)成分和 C 含量偏析過大; 下層物料堿度過低, 從第二到第四層, 燒結(jié)礦粒度降解從 2119%升高到 2311% , 這說明料層下部燒結(jié)礦成品率存在問題。通過減少大粒度礦粉(20%) 和降低白云石配比(015% )等優(yōu)化措施, 橫向上物料分布趨于均勻, 平均粒度標準方差從 0132 降低到0116; 高溫帶寬度趨于平整; 物料粒度偏析度從0133 mm/ ( 100 mm) 降到 0127 mm/ ( 100 mm) ;轉(zhuǎn)鼓指數(shù)平均提高了 211% , 摔后產(chǎn)生粉末平均減少 4141% , 粒度降解平均降低 1173% 。

4) 2 號機的主要問題是: 橫向上物料分布不均勻, 從一側(cè)到另一側(cè)粒度差異較大; 粒度偏析過小; 物料化學(xué)成分和 C 含量分布不合理, 甚至在第二層出現(xiàn)非線性偏析。通過調(diào)整混合機和九輥轉(zhuǎn)速, 橫向上物料分布趨于均勻一致, 各區(qū)平均粒度標準方差從 0126 降到 0115; 物料平均粒度提高, 且粒度偏析度從 0123 mm/ (100 mm)提高到 0130 mm/ (100 mm); > 3 mm 比例提高815 個百分點, 物料透氣性改善。

5) 經(jīng)過優(yōu)化后, 1 號機燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓指數(shù)提高012 個百分點, 5~ 10 mm 比例降低 012 個百分點; 2 號機轉(zhuǎn)鼓指數(shù)提高 0149 個百分點, 5~ 10mm 比例降低 0169 個百分點。

6) 臺車上的燒結(jié)物料在粒度、化學(xué)成分和 C含量等方面均需要一定的偏析, 但偏析超過合理范圍時, 將對燒結(jié)礦性能和成分產(chǎn)生不利影響。京唐燒結(jié)混合料粒度的適宜偏析為 0126~0130 mm/ ( 100 mm) 。

7) 優(yōu)化后, 京唐燒結(jié)機沿料層高度方向, 轉(zhuǎn)鼓指數(shù)呈現(xiàn)逐漸升高趨勢, 摔后產(chǎn)生粉末量在第三層最多, 摔后粒度降解則在第四層最多。今后, 除了表層和邊緣部位, 下層部位燒結(jié)礦質(zhì)量的改善也將是提高燒結(jié)礦質(zhì)量的重點。

參考文獻

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