烧结炼铁操作十稳定解析
张国华
（临沂市钢铁投资集团有限公司）
摘要：为了保证烧结矿质量及高炉稳定顺行，必须确保生产操作过程的稳定性及合适的工艺控制参数。在成熟的生产方针指导下，各企业的操作理念几近相似，只是生产过程中调剂的幅度量和频率不尽相同。在当下这种大环境下，为确保生产稳定顺行、低本、高效，个人认为其生产理念及操作调剂在制定好的生产方针下，对各关键环节、工艺要点还应以稳定为主，调剂幅度量、频率越小越好。
关键词：烧结生产十稳定、高炉操作十稳定。
1、稳定水碳:是指混合料的水分、固定碳含量要符合烧结机的要求，要稳定且波动要小。即是台车料层烧好、烧透、降低大烟道负压的前提条件，也是稳定烧结生产的关键性措施。在烧结配料常用的矿粉中由于各种矿粉的不同特性，其混合料成球形与含水量都有一个最佳值，无论是低于最佳值还是高于最佳值混合料成球形都会呈断崖式下跌。根据物料特性的不同，在确定适宜的水分后，必须稳定混合料的含水量，在实际生产过程中一般要求波动量为±1%。混合料加水的目的是使混合料得到充分的湿润，接近于造球的适宜水分，为后道工序的二次混料机造球做准备，也为三次混料机的强化制粒做准备。
固定碳是烧结过程中的主要发热源,混合料的配碳量决定烧结矿的温度、气氛性质、亚铁含量和烧结速度，因而对烧结矿的矿物组成和结构影响也是很大的。配碳量的增加或减少，硅酸盐黏结相矿物也会随之增加或减少，同时铁酸钙的量也会随之波动，最终导致烧结矿转鼓强度的波动。在生产Al2O3含量较高的烧结矿时，由于Al2O3是高熔点物质，在烧结中煤比一定的条件下，会使烧结过程中生成的黏结相数量减少，从而使烧结矿的强度降低。针对烧结矿的这一特点，在生产过程中通过提高烧结矿的FeO含量和配碳量以及点火温度进行解决。
2、稳定配比：不仅仅是指稳定各种矿粉的配比，同时还有杂矿、石灰、返矿、熔剂、无烟煤和焦粉等燃料的配比。之所以要稳定配比是因为配比对烧结矿的亚铁、碱度、品位、转鼓强度、粒度、冶金性能、成矿率、利用系数都有着直接的影响，在整个烧结生产工艺中，配料工艺可谓是重中之重。在烧结生产过程中素有“成不成配料工，成也配料，败也配料”的说法，由此可见配料过程中稳定配比的重要性。
3、稳定碱度：提到烧结矿的碱度，笔者相信很少有工长、炉长不重视这个指标，作为高炉工长出身的笔者看到这两个字更是十分重视。每次接到化验室的成分报告后，必定校验高炉配料的数据，以确保高炉炉渣的两元碱度及镁铝比。尤其是高炉采用高碱低硅冶炼时，烧结矿两元碱度和炉渣两元碱度的稳定性，更是操作过程中的重中之重。一旦烧结矿两元碱度波动高炉校验不及时，轻者造成高炉物理温度波动，重者可能会因高炉炉渣碱度下降导致脱硫能力下降、流动性下降，从而导致铁水硫磺超标成为废铁。
4、稳定下料：稳定下料说的是三个地方，一是烧结地仓下部通过圆盘给料机往皮带秤下料，二是皮带秤往配一皮带下料，三是台车圆辊给料机下料。这三个位置对下料的影响最大的还是圆盘给料机和皮带秤。这两个地方影响稳定下料的原因有两个，一是料水分偏大黏仓壁或者料层膨料。有些企业在配料仓的锥体部安装有震动电机和空气炮，根据笔者的经验，在水分过大的时候，震动电机和空气炮往往起反作用，是无法确保各仓稳定下料的。二是水分过大的时候，各仓料一旦粘在称量的皮带上，同样也是无法确保各仓稳定下料。一旦下料不匀烧结矿的各项成分指标就会发生较大的变化。圆辊布料机影响稳定下料的原因同样是受混合料水分的影响，一是水分较大时布料机下料不稳定，料层自动减薄，台车料面出现鳞片状，整个料面极不平整导致受风不均匀。二是水分过小时混合料过于松散，下料同样不易稳定，最终导致烧结机尾断面出现“花脸”，烧不透，烧结矿疏散，返矿多。鉴于上述几种现象，为稳定烧结矿的质量必须要稳定下料。
5、稳定返矿：返矿对烧结矿的影响大致有以下几种：1、影响混合料的配碳量及烧结矿FeO含量；2、影响混合料的成球率；3、影响一次混料机的加水量；4、影响混合料的温度；5、影响台车料层的透气性、台车机速、垂直燃烧速度、混合料跑料台时产量及烧结矿产量指标。在烧结矿生产过程中返矿配比的稳定也是很重要的一项硬性工艺要求。
6、稳定压量：指的是稳定烟道负压和主抽风量。在日常生产过程中负压的变化也是判断烧结过程的重要依据之一。一般情况下在台车底部的每个风箱上都安装有一个相适应的负压检测装置（压力变送器）和温度检测装置（热电偶）用以检测单个风箱的负压和温度，负压出现反常也就意味着抽风系统出现异常。比如漏风、水分不合适导致料层透气性变差、燃料配比或点火温度过高、返矿质量变差、铺底料粒度变小、台车篦条缝隙堵塞严重、台车篦条断裂出现漏料跑料、台车密封系统滑板变形、弹簧失效、润滑油管路故障缺油导致的漏风、台车间接触面变形破损、台车挡板烧裂漏风、布料料面出现边缘效应等异常情况，都能通过负压和温度判断出来。负压的异常波动也就意味着生产情况的异常，为确保正常生产状态，稳定负压也可谓是烧结系统的一大重要任务。
其次是风量。风量是烧结生产赖以进行的最基本条件之一，也是加快烧结过程中最活跃积极的因素。抽过台车料层的风量越大，台车垂直燃烧速度越快，在保持成品率不变的情况下，提高风量也就意味着提高烧结矿的产量。但是风量过大烧结速度过快也会降低混合料组分的粘结时间，导致烧结矿成品率下降，转强度下降，同时带冷机或环冷机的冷却速度加快。假如冷却风量和产量不配，也会引起烧结矿强度的下降。为确保烧结矿产量、质量的稳定，在生产过程中必须稳定主抽风量。
7、稳定料层厚度：对于料层的认识，我想大多数人的想法都是出自20字烧结技术方针里边的“低碳厚料”。一般来讲料层薄、机速快、生产率高。但是在薄料层状态生产时，表层烧结矿由于冷却速度过快，高温粘结时间较短，导致台车表层强度较差，烧结矿的数量占比相应增加很多，从而导致日产烧结矿的平均强度大幅度下降，返矿数量大幅度增加。同时由于料层薄，料层内部蓄热能力也相对较差，最终导致吨矿燃料比大幅度上升，大大降低烧结矿的还原性能。为了克服生产过程中的上述缺点，因此大多数厂家都在追求厚料层或超厚料层布料，以达到降低吨矿燃料比的目的。同时由于吨矿燃料比下降也降低了烧结矿的FeO含量，最终有利于高炉上部的间接还原，降低高炉吨铁燃料比。为此在烧结矿生产过程中稳定料层厚度，也作为稳定烧结矿生产的一项技术方针。
8、稳定台车机速：合适的台车机速是在一定的烧结条件下，保证在预定的烧结终点烧透烧好。台车的机速是根据台车混合料层厚度及垂直燃烧速度的快慢决定的。机速的快慢是以烧结终点控制在机尾倒数第二或第三个风箱为终点（此项规定仅仅适合于没有专用冷却机的设备），步进式烧结机只要落下矿温度符合工艺要求，其烧结终点可以适当延后。在正常生产过程中，料层厚度稳定不变，以适当调整机速来控制烧结矿终点，一般情况下机速的每次调整幅度不得大于0.5m/min，调整间隔时间大于10min。在料层、负压、风量、水碳稳定的条件下，为确保烧结矿烧透烧好，稳定台车机速也就成立必要因素。
9、稳定燃料料粒：烧结生产常用的燃料目前来讲大多是无烟煤和焦粉，对于石油焦什么的燃料很少有厂家使用。焦粉大多来自高炉焦丁筛和原料场上焦筛的返料，粒度极不均匀更不稳定，对于这种燃料一般烧结厂都会再经四辊破碎机再次进行破碎整粒，使其粒度控制在3mm以下，且粒度小于3mm以下的占比大于90%。对于粒度较大的无烟煤，在使用前也是在晾晒之后经四辊破碎机进行破碎整粒，并使其粒度达到烧结工艺要求的小于3mm，且粒度小于3mm以下的占比大于90%。众多企业烧结厂之所以对燃料粒度紧抓不放，是因为燃料的粒度对烧结的生产率及烧结矿质量的影响实在太大，大致现象有：①当粒度太大时由于燃烧时间太长导致燃烧带变宽，从而使烧结料层透气性变差；②由于粒度太大而且很不均匀、燃烧时间变长，极易导致燃料在混合料中分布不均匀，在燃烧过程中大粒度燃料附近的混合料熔化的厉害导致局部矿过熔并且FeO含量很高，在没有燃料的位置混合料则不能正常的进行燃烧熔化，导致出现“夹生”的现象。再者就是降低透气性，空气不流通降低空气利用率，导致烧结速度下降；③在布料或下料过程中往往大粒度的先下，一是容易造成布料偏析，大粒度的燃料集中在中下部，再者台车的料层在烧结过程中具有自动蓄热的功能，越往下部蓄热越大，所需燃料理应减少，布料偏析时很容易导致下部料层温度过高，上下部温度差异变大，使烧结矿上下部的质量发生逆转性的变化。上层烧结强度差、下部烧结过熔并且FeO含量高的离谱，还容易黏箅条机尾卸料困难，回车处刮刀的使用寿命大大降低。以上是燃料粒度太大的不良现象，当燃料粒度太小时对生产也有很多不良现象。比如：①、粒度太小燃烧速度过快，在烧结料传热性能不好时，燃料所产生的热量很难让烧结矿达到熔化温度（这也是无烟煤和焦粉的区别，无烟煤由于强度低燃烧速度快、燃烧时间短、放热时间短所产生的热量和高温粘结时间过短不足以让烧结矿维持混合料组分的粘结时间，从而导致烧结矿转鼓强度下降、返矿量增多、产量下降等现象），烧结料粘结不好时，烧结矿强度势必下降；②、小粒度燃料在料层中降低料层的透气性，阻碍气流运动，并有可能被主抽风量给带走（高负压操作时最为明显），导致烧结矿燃料比升高。
10、稳定点火：讲到点火首先要清楚点火的目的，在烧结过程中点火的目的有两个：一是将台车表层混合料中的燃料点燃，并在主抽风机的作用下让火焰向下燃烧并产生高温，确保烧结过程的正常进行；二是向台车料层表面补充一定的热量，以利于产生熔融液相而粘结成具有一定强度的烧结矿。为加强表层烧结料的固体燃料充分燃烧，减少吨矿焦粉和无烟煤的使用量并增加烧结点火炉炉膛内的氧化气氛，很多厂家采用了和高炉类似的技术手段——在助燃风管道上增加了富氧管道，提高了助燃空气的氧气含量。提高烧结助燃风的氧气含量不仅使焦粉和无烟煤得到了充分的燃烧，降低了焦粉和无烟煤的使用量，同时也有利于提高烧结过程的氧化反应。对于提高烧结矿的转鼓强度，提高生产率，改善烧结矿的质量也有很大的作用。
①点火温度：点火温度既影响烧结矿的表层强度，还关系到烧结过程能否正常。因为点火温度太低，表层烧结矿得不到充足的热量，一是表层点不着火、二是下层也不着火，整个料层温度太低，最后烧出的烧结矿强度很差返矿量急剧上升。点火温度过高时容易导致表层烧结矿过度熔化，形成一层坚硬的“乌龟壳”致使透气性下降，垂直燃烧速度下降，烧结氧化气氛降低还原性变差，表层矿变脆，返矿量同样急剧上升，烟道负压升高。在烧结工艺操作中稳定点火温度也是日常生产方针之一，也是一项重要的控制参数。
②、点火时间：在点火温度一定时，点火时间的长短也意味着点火器传给烧结的热量多少。在一次烧结机试机调试过程中，两台烧结机使用同样的混合料，仅仅由于烧结设备运行不顺利，造成点火时间延长，最终不仅烧结矿表面过熔、烧结矿的FeO成分差别很大，当时也把很多人员搞得发懵，不明白表面发黑及FeO成分差别大的原因，其实就是点火时间过长造成的。在日常生产过程中正常的点火时间一般为60-90s。前边讲到的稳定机速和此处的稳定点火时间是相辅相成的。
③、点火深度：为使点火的热量进入料层，更好的完成点火过程，并使表层烧结料熔融成块，必须保证有足够的点火深度，点火深度一般和铺底料的厚度相似，通常在30-40mm。实际点火深度主要受料层透气性和点火炉下部主抽风箱的负压有关，这也是点火炉下主抽风箱阀门开度只有正常的一半，且一半固定不动不做调整的原因。为稳定点火深度，在混合料透气性不宜受控制的同时，点火炉下部的风箱阀门开度必须保持稳定，使此处的负压抽力和点火废气温度保持平衡。
高炉操作十稳定解析
1、稳定炉温：炼铁生产衡量铁水温度的高低即炉温的标志，对于炉温的表示方法有两种：化学热和物理热。炉温的稳定有利于稳定滴落带的高度、料柱压差范围、炉渣的脱硫能力和良好的炉渣流动性。保持稍高的料柱和炉缸中心温度，有利于消除中心死料柱，有利于均匀活跃炉缸工作。
2、稳定矿批：在原燃料条件比较好且稳定的前提下，选择合理的矿石批重，根据炉况和气流分布情况进行调整，有利于保持两道气流的合理分布、较高的煤气利用率、冶炼强度及高炉利用系数。矿批大小对压量关系尤其是料柱压差影响最为明显,矿批大小是随着料速快慢确定的，对于料速的认识并不是没有合理范围，就像人们吃饭一样，一日三餐是正常规律，也有很多人因为吃饭没有规律，不是空坏了胃就是实现了体态丰满，成就了三高，不健康的饮食规律养成了身体的压健康体质。高炉也是一样，有的企业认为小时料速6批比较好（例如本溪北营钢铁新2#高炉典型的超大矿批，小时料速5.75批），也有企业认为小时料速9-10批比较好（例如安徽贵行特钢小批快跑，小时料速9-10批）。笔者根据沙钢集团炼铁厂高级总工程师车奎生发表的《矿石批重在高炉实际操作中合理选择》计算，高炉适宜矿批应保证小时料速7-9批料，合适的料速也是保证没气流稳定的基础。生产过程中还得根据所炼品种的特性选择合适的料速，生铁品种不同、特性不同其料速、矿批也有所不同。无论什么品种都有一个合理、适宜的料速及批重，无论是超大矿批还是过小矿批都不利于炉况的长期稳定顺行，长期操作都会给高炉炉况带来不利影响，以致形成亚健康的炉况。在日常生产过程中，大高炉一般不把矿批大小作为调剂项，除非计划休风检修复风或炉况不稳定时，再有就是采用料车上料的小高炉出现料车墩底（料层回料严重时临时调整矿批）时，正常炉况时矿批还是以稳定为主。
3、稳定碱度:炼铁先炼渣，要炼好铁，必须造好渣，稳定的炉渣碱度是造好渣的基础。稳定碱度一是可以稳定料柱的软熔带区间,有利于保持稳定的料柱透气性，进而保持稳定的炉料下降速度，为稳定料速提供基础。二是稳定炉渣的流动性及炉渣粘度，同时炉渣附着在炉墙上形成渣皮，起着保护炉衬、保证合理炉型，延长高炉寿命的作用。三是稳定炉渣脱硫能力，防止生铁硫磺含量过高导致出现号外铁。四是稳定的炉渣碱度具有调整生铁成分，改善生铁质量的作用。五是有利于保持炉渣的热稳定性，为炉缸提供充足的物理热。
4、稳定料制：软熔带的形状也主要受装料制度和送风制度的影响。边缘和中心煤气流的合理分布取决于“下部的送风制度和上部的装料制度”，虽说送风制度是基础，装料制度是手段，但是装料制度对气流分布的影响也占据了很大比例。在正常生产过程中上部料制的日常调整就成了决定气流分布的关键因素，这也是稳定料制的重要性。
5、稳定配比：谈到配比在操作者的意识中一般是狭义上的酸性矿和碱性矿的配比，其实从广义上来讲配比还包括熔剂的配比、废钢的配比以及焦丁的配比。首先配比在操作过程中涉及到物料平衡、热量平衡。稳定配比是确定高炉各种物料用量、选择各项生产技术指标和工艺参数的重要依据，也是全面、定量分析高炉冶炼过程及能量利用的一种有效方法。其次不同的配比、不同的料序、不同的粒度对边缘和中心两道气流的分布也有一定的影响。
6、稳定综合负荷：首先每喷吹kg/t煤粉,煤气体积增加4.60%,理论燃烧温度降低?℃。在大高炉焦批不动，调喷煤的理念下，稳定综负即稳定煤量，稳定煤量也意味着稳定煤气量、稳定气流、稳定理论燃烧温度、稳定料速。其次树立综合负荷和炉温之间的量化关系，在合理综合负荷或吨铁燃料比为中线的基础上，及时根据料速变化微调喷煤量，保证综合负荷（燃料比）在合理的范围之内，以保证炉温、煤气发生量、气流分布和炉况的稳定。再者脱离量化关系的综合负荷（燃料比）调整是典型的民企小型高炉工长的操作特点，毕竟小型高炉的冷热惯性的时间短，也就是人们常说的“小高炉热得快、凉的也快”。然而大高炉由于炉缸横截面积大蓄热能力较强，冷热惯性较大，对于综合负荷的调剂必须经过严格的计算，在固定全用风温、全风量操作的前提下,根据料速和炉温的变化情况，通过调剂小时喷煤量来稳定合适的综合负荷，从而达到稳定炉温之目的。
7、稳定风压：高炉操作要尽量实行“全风量操作，稳定送风制度”，以维持合理炉型,达到“煤气流合理分布、炉缸工作均匀活跃”的目的,有利于燃烧带沿高炉圆周方向分布均匀，半径方向大小适当，煤气初始分布合理及炉缸活跃、下料均匀顺畅。
8、稳定顶压：高压操作可以改善料柱透气性，降低炉内煤气流速，提高产量，降低焦比,可以大幅度减少炉尘吹出量，有利于炉况稳定顺行，有利于冶炼低硅生铁。高压操作后，压差下降，相当于减少了炉料下降的阻力，有利于炉况顺行。如果维持压差不变，允许增加风量，也就是提高了冶炼强度。稳定定压有助于稳定边缘气流，两道气流的稳定也就决定了压量关系的稳定，利于炉况稳定顺行。
9、稳定风温：风温每提高°C,风口前理论燃烧温度升高60—80°C，炉内压差升高5kPa,并使煤气体积膨胀。为保证高炉顺行，就必须适当减风降压控制压差，在保持压差和热风压力不变的前提下，冶炼强度下降2%?2.50%。再者热风带入物理热量占高炉炼铁热量来源20%，在所有热量当中热风带入的热量时最廉价、最经济的。
使用高风温后由于鼓风带入的物理热代替了一部分焦炭燃烧产生的热量，故焦比降低。风温提高后，单位生铁产生的煤气量较少，炉顶煤气温度下降，由煤气带走的热量损失减少焦比下降，一般炉顶温度每降低℃,焦比降低30kg/t。风温提高后高温区下移，间接还原区相应扩大，有利于降低直接还原度。风温的提高，可以提供喷煤所需要的热补偿，有利于提高喷煤量和喷吹效果。鉴于风温对炉料压差、吨铁燃料消耗、煤气量的变化、间接还原区的变化都有影响，为稳定炉况顺行，必须稳定风温的使用。
10、稳定压差：压差是指风压和炉顶压力之差，也是表示没气流经料柱时的压头损失，所以压差比起风压是更能正确地反映出高炉内透气性的变化。在固定顶压操作时，压差比风压能更正确地判断料柱透气性的变化，尤其在恢复崩料、悬料或炉况失常时更是确定合理风量的参照数据，稳定合理的压差范围是确保炉况顺行的手段。目前大高炉不断追求高煤比的状态下，焦炭负荷大幅度升高，料柱骨架显著减少，焦炭层厚度减薄，焦炭在炉内滞留时间延长，因而炉内压差升高，对焦炭质量特别是热强度要求更高。因此在焦炭质量一般时稳定压差更为重要，否则极易导致悬料。
说明：鉴于作者对烧结、高炉生产系统理解的限制，文中不免出现不尽如人意之处，还望各位领导、炼铁界同仁、朋友们海涵，同时文中如有失误之处，欢迎各位同仁、专家提出指正，以便帮助笔者再次进步。
参考文献：青钢集团离休高级总工程师李尚忠手稿笔记
沙钢炼铁总工程师车奎生工长培训教材
审阅指导：沙钢炼铁总工程师车奎生
山东工业职业学院冶金工程系叶紫枫
年7月19日
钢铁冶金谢谢！