1 前言
燒結(jié)的生產(chǎn)工藝穩(wěn)定性，取決于水碳的平衡穩(wěn)定，而關(guān)鍵在于原料水分的分配與控制，為進(jìn)一步降本增效，改善高爐爐料結(jié)構(gòu)，深挖現(xiàn)我廠燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)潛力，根據(jù)目前我廠燒結(jié)機(jī)工藝及日常給料狀況，進(jìn)行分析。通過半年的生產(chǎn)實(shí)踐，改善了燒結(jié)料的水分波動(dòng)，使燒結(jié)生產(chǎn)進(jìn)一步平衡穩(wěn)定以及提高了燒結(jié)礦的產(chǎn)質(zhì)量。
2 水分在燒結(jié)生產(chǎn)中的作用
2.1 混合料加水的目的
燒結(jié)物料在經(jīng)過混合制粒前，其粒度較細(xì)，如含鐵原料中精礦粉含0-3mm粒級(jí)60%以上，而熔劑及燃料在原料準(zhǔn)備過程中均經(jīng)過了破碎加工，其中0-3mm部分含量在80%以上，尤其是其中<0.5mm粉末約占總重量的40%左右，這樣細(xì)粒級(jí)的原料在進(jìn)行燒結(jié)時(shí)會(huì)嚴(yán)重影響燒結(jié)料層的透氣性，甚**在進(jìn)行抽風(fēng)燒結(jié)時(shí)會(huì)被通過料層的氣流帶走，造成原料的流失，嚴(yán)重影響燒結(jié)過程的正常進(jìn)行。因此，必須對(duì)各原料組分進(jìn)行混合與制粒，使其成為粒度相對(duì)均勻且較粗的混合料，以此提高料層透氣性。
燒結(jié)所使用的原料包括含鐵原料、熔劑和燃料，這些物料都含有一定量的原始水分，但其水分值達(dá)不到燒結(jié)要求，因此，在燒結(jié)混合過程中要根據(jù)原始水分的大小分別在一次混合與二次混合時(shí)補(bǔ)充水分。
一次混合主要目的是加水潤濕、混勻，使混合料水分、粒度及料中各組分均勻分布，而二次混合除繼續(xù)混勻外，還要進(jìn)行補(bǔ)充潤濕，其主要目的是制粒，此時(shí)還可以以蒸汽的形式補(bǔ)充水分，同時(shí)起到預(yù)熱物料的作用，可以強(qiáng)化燒結(jié)過程。
2.2 水分對(duì)燒結(jié)料層透氣性的影響
燒結(jié)料中含結(jié)晶水和物理水，前者主要來源于礦石本身，后者來源于物料的外來添加水。在粉狀的燒結(jié)料中加水，主要是有助于混合料的成球、制粒，改善料層的透氣性；其次是在燒結(jié)過程中，水分有吸熱、傳熱功能，能有效改善或增加料層的熱交換條件；再次是降低物料表面粗糙度，在類似潤滑劑作用下，供給了燒結(jié)燃燒過程微量的氧，減少了氣流阻力，強(qiáng)化燒結(jié)過程。如水分過干時(shí)，會(huì)出現(xiàn)點(diǎn)火時(shí)火焰外噴，表面結(jié)不成塊，機(jī)尾出現(xiàn)夾生料，返礦上升，燒結(jié)成品率降低，燒結(jié)礦的強(qiáng)度也同時(shí)降低。如出現(xiàn)水分過大時(shí)，會(huì)增加燒結(jié)過濕層的厚度，增加了氣流阻力，惡化了燒結(jié)透氣性，降低燒結(jié)垂直燒結(jié)速度，降低燒結(jié)礦產(chǎn)量。
實(shí)踐證明，燒結(jié)**佳水分值比混合料**佳制粒水分值低0.5-1.0%，根據(jù)混合料水分大小調(diào)節(jié)加水，主要是為了造球。經(jīng)過混合料造球，減少了0-3mm級(jí)別含量，可以在很大程度上提高燒結(jié)料層透氣性，增加燒結(jié)產(chǎn)量和提高質(zhì)量。值得說明的是，球粒過大，垂直燒結(jié)速度會(huì)降低，產(chǎn)量降低。
3 水分分析與控制
3.1 混合料水分組成分析
根據(jù)上述水分作用機(jī)理，聯(lián)系我廠燒結(jié)生產(chǎn)實(shí)際，就可以通過加水控制使混合料的水分達(dá)到**佳狀態(tài)。燒結(jié)料的水分包括物料原有水分、一二混加水水分、二混蒸汽吸收水分和混合料礦槽預(yù)熱蒸汽水分。原則上一混混勻、加水潤濕、制粒造球，二混進(jìn)一步造球，同時(shí)通蒸汽預(yù)熱，圓輥布料斗再通蒸汽進(jìn)行預(yù)熱。
混合料中水分有五種存在形態(tài)：吸附水、薄膜水、分子結(jié)合水、毛細(xì)水及重力水。其中吸附水是物料固有的表面水分，不能自由流動(dòng)，對(duì)制粒不起作用，而重力水則會(huì)在重力作用下發(fā)生遷移，使混合料出現(xiàn)滴水現(xiàn)象，它對(duì)制粒過程有害。這五種形態(tài)的水是隨著物料中水分值的增大逐漸出現(xiàn)的，因此，對(duì)混合料加水控制就是要使物料中的水分保持在**大分子結(jié)合水階段，而不致于出現(xiàn)重力水。
混合料造球分為三個(gè)階段：形成母球，母球長大，長大的母球密實(shí)，這三個(gè)階段都是在水分的作用下完成的。
形成母球：物料加水潤濕到**大分子結(jié)合水后，以返礦顆粒為核心開始形成母球，當(dāng)物料繼續(xù)加水潤濕到毛細(xì)水階段時(shí)，潤濕的物料受到滾動(dòng)和搓動(dòng)的作用，借助毛細(xì)力作用，顆粒被拉向毛細(xì)水的中心形成母球，即毛細(xì)水含量較高的緊密顆粒的集合體。
母球長大：當(dāng)加水適量時(shí)，母球表面水分含量接近適宜的毛細(xì)水含量，在其他礦粉中水分含量較低，接近**大分子結(jié)合水量，母球在造球機(jī)內(nèi)滾動(dòng)，進(jìn)一步壓緊，物料之間毛細(xì)管形狀和尺寸發(fā)生改變，過剩的毛細(xì)水?dāng)D壓到母球表面，在運(yùn)動(dòng)中粘上潤濕程度相對(duì)較低的顆粒，多次重復(fù)之后，母球進(jìn)一步長大。
長大母球密實(shí)：長大到符合標(biāo)準(zhǔn)要求尺寸的生球在滾動(dòng)和搓動(dòng)機(jī)械作用下，使生球內(nèi)顆粒按接觸面積**大進(jìn)行排列，使生球內(nèi)顆粒進(jìn)一步壓緊，若干顆粒共有一個(gè)薄膜層，形成生球，其中各顆粒靠分子粘結(jié)力，毛細(xì)力和內(nèi)摩擦力作用相互結(jié)合，機(jī)械強(qiáng)度增大，若全部毛細(xì)水由生球中排出，則得到機(jī)械強(qiáng)度**大的生球。
混合料造球機(jī)理可概括為：滴水成核，霧化長大，無水密實(shí)。
實(shí)踐證明，燒結(jié)**佳水分值比混合料**佳制粒水分值低0.5-1.0%，根據(jù)混合料水分大小調(diào)節(jié)加水，主要是為了造球。經(jīng)過混合料造球，減少了0-3mm級(jí)別含量，可以在很大程度上提高燒結(jié)料層透氣性，增加燒結(jié)產(chǎn)量和提高質(zhì)量。值得說明的是，球粒過大，垂直燒結(jié)速度會(huì)降低，產(chǎn)量降低。 #p#分頁標(biāo)題#e#
表3-1 2007年9月份實(shí)測二次混合后物料粒度為（五次平均值）：
3.2.1混合料中的水分含量是決定制粒效果的關(guān)鍵因素
燒結(jié)混合料中的水分含量是決定制粒效果的關(guān)鍵因素之一,當(dāng)燒結(jié)混合料水分控制為7%左右時(shí),燒結(jié)混合料的制粒效果比較好,過高和過低的水分對(duì)改善燒結(jié)混合料的制粒效果都是不利的。圓筒混料機(jī)的填充率和轉(zhuǎn)速對(duì)燒結(jié)混合料混勻造球效果**關(guān)重要,直徑600mm 的圓筒混料機(jī)的適宜填充率為10%左右,適宜轉(zhuǎn)速為20rpm 左右。混勻造球時(shí)間在很大程度上決定著燒結(jié)混合料的混勻造球效果的好壞,混勻造球時(shí)間越長,燒結(jié)混合料的混勻造球效果越好,但混勻造球時(shí)間超過7min 后,燒結(jié)混合料的混勻造球效果改善幅度比較小。
3.2.2 一混水分控制
一般一混水分控制在6.0±0.2%，對(duì)造球效果**理想。根據(jù)礦種親水性不同，適當(dāng)調(diào)節(jié)水分，一般親水性好，粒度較細(xì)的精礦粉相應(yīng)少0.2%的水分，因?yàn)樗直怀浞治眨灰自谳斔瓦^程中揮發(fā)而損耗。粗粒度，親水性差的物料相應(yīng)增加0.2 %水分左右，因為混合料水分沒有被充分吸收進(jìn)物料中，吸咐在物料表面的水分相對(duì)在運(yùn)輸過程中蒸發(fā)而走失。
在一混出料口用肉眼觀測判斷水分：水分過小時(shí)，下料處有少量的粉未，混合料松散，小球顆粒甚少，粒度細(xì)，手握不能成團(tuán)；水分適宜時(shí)，色澤均勻，料面無特殊光澤，在皮帶上基本成自然堆角，不粘不散，細(xì)粉較少，手握成團(tuán)，有柔和感，但不粘手或有少量的粉料粘在手上，抖動(dòng)即散，有微觀上的小球顆粒分布；水分過大時(shí)，物料粘性增加，皮帶上很不均勻，在物料表面可以看到未吸收的水分，料有深色光澤，手握成團(tuán)，抖動(dòng)不易散開，有泥質(zhì)粘在手上。
從生產(chǎn)實(shí)踐可以證明，當(dāng)一混水分上下波動(dòng)超過0.4％以上，對(duì)燒結(jié)的產(chǎn)質(zhì)量影響很大。造成一混水分波動(dòng)的原因很多，一般要求混勻礦水分在7.2％左右，白云石、石灰石水分在3％左右，焦粉水分在10%左右，生石灰水分要確保充分消化，冷返礦配量及配料量的增減要相對(duì)的穩(wěn)定，有利于一混加水控制及穩(wěn)定。物料原始水分過濕、過干都不利，如果物料相對(duì)過濕，水分基本飽和形成泥狀，無法提供一混加水潤濕、造球條件，物料過干雖然可以充分混勻，但在加水過程中，物料吸水過快，形不成制粒核心，對(duì)成球速度及強(qiáng)度不利。所以所有的來料物理含水量要滿足混勻、制粒所必須的空間和條件。
3.2.3 二混水分控制
物料進(jìn)入二次混合機(jī)后，在水蒸汽下進(jìn)一步被潤濕、制粒。吸水大約在0.4％－0.5％左右。料溫在露點(diǎn)以上，在主機(jī)布料過程中會(huì)損失0.1％左右的水分蒸發(fā)，故燒結(jié)料水分一般在6.8±0.2較理想。
3.2.4 預(yù)熱蒸汽控制
由于我廠混合料溫一直較低，故采用二混圓筒和機(jī)頭布料斗通蒸汽預(yù)熱來提高料溫。在料溫提高的同時(shí)，蒸汽中含有的水分對(duì)混合料水分也產(chǎn)生了一定的影響。在生產(chǎn)過程中我們一般都是在保證燒結(jié)料水分穩(wěn)定的前提下盡量加大蒸汽量來提高料溫。
表4-1 燒結(jié)料溫度與過濕層水分的關(guān)系
從表4-1可以看出，當(dāng)燒結(jié)料溫由原來的30℃，提高到60℃時(shí)，再凝結(jié)水分就大量減少了，幾乎接近不再凝結(jié)了。再凝結(jié)水分減少，保證過濕帶水分仍在混合料**佳水分范圍內(nèi)，使燒結(jié)料層透氣性得到了改善，燒結(jié)生產(chǎn)率顯著提高。
3.2.5 燒結(jié)過程水分的判斷與控制
在長期的生產(chǎn)實(shí)踐中，根據(jù)燒結(jié)生產(chǎn)過程的主要因素，把提高生產(chǎn)能力的經(jīng)驗(yàn)做了歸納，提出了20字的技術(shù)操作方針：“精心備料、穩(wěn)定水碳、減少漏風(fēng)、低碳厚料、燒透篩盡”。
其中“穩(wěn)定水碳”是穩(wěn)定生產(chǎn)的保證條件。是指燒結(jié)料的水分、固定碳的含量要符合燒結(jié)的要求，且波動(dòng)要小。燒結(jié)料的適宜水分是保證造球、改善料層透氣性的重要條件。燒結(jié)料中的固定碳是燒結(jié)過程的主要熱源。減少燒結(jié)料水、碳的波動(dòng)就為燒結(jié)機(jī)的穩(wěn)定操作創(chuàng)造了條件。因此，穩(wěn)定水、碳是穩(wěn)定燒結(jié)生產(chǎn)的關(guān)鍵性措施。
燒結(jié)過程中，混合料水分適宜時(shí)，臺(tái)車料面平整，點(diǎn)火火焰不外噴，機(jī)尾燒結(jié)礦斷面解理整齊。
混合料水分的變化除可以從機(jī)頭直接取混合料觀察外，機(jī)頭機(jī)尾的儀表也都有反映。水分過高時(shí)，下料不暢，布料器下的料面出現(xiàn)魚鱗片狀，臺(tái)車料面不平整，料層自動(dòng)減薄，嚴(yán)重時(shí)點(diǎn)火火焰外噴，出點(diǎn)火器后料面點(diǎn)火不好，總管負(fù)壓升高，有時(shí)急劇升高，總管廢氣溫度急劇下降，機(jī)尾燒結(jié)礦層斷面紅火層變暗，強(qiáng)度變差。有窩料“花臉”，出現(xiàn)潮濕層。水分過小時(shí)，臺(tái)車料面光，料層自動(dòng)加厚，點(diǎn)火火焰外撲，料面濺小火星，出點(diǎn)火器后的料面有浮灰，燒結(jié)過程下移緩慢，總管負(fù)壓升高，廢氣溫度下降，機(jī)尾燒結(jié)礦呈“花臉”，粉塵飛揚(yáng)。水分不勻時(shí)，點(diǎn)火不勻，機(jī)尾燒結(jié)礦斷面出現(xiàn)“花臉”， 燒不透的現(xiàn)象，燒結(jié)礦孔小且發(fā)松疏散。 #p#分頁標(biāo)題#e#
如果發(fā)現(xiàn)燒結(jié)料水分異常，燒結(jié)工要及時(shí)與二次混合聯(lián)系，并針對(duì)情況采取
相應(yīng)的措施。一般應(yīng)采取固定料層、調(diào)整機(jī)速的方法，水分偏大時(shí)減輕壓料，適當(dāng)提高點(diǎn)火溫度和配碳量或降低機(jī)速，只有在萬不得已的情況下，才允許減薄料層厚度。
4 影響物料水分控制的不利因素及解決措施
（1）由于燒結(jié)一混供水水壓很不穩(wěn)，給燒結(jié)料的水分控制帶來很水大的影響。后通過改造，增加了穩(wěn)壓泵，穩(wěn)定了一混的水壓，穩(wěn)定了燒結(jié)料的水分。 （2）一混加水噴頭太大，無法霧化，建議更換噴頭或在現(xiàn)有噴頭處安裝高壓空氣，達(dá)到霧化效果。
（3）來料干濕不均，特別是混勻礦下雨天水分有8％~9％左右，生石灰及一混根本不用加水，不利混勻、成球。一般要求混勻礦水分在7.2%左右。在夏季水分會(huì)較干，在6.0%~7.0%左右，就要求料場在堆料時(shí)進(jìn)行打水。還必須加強(qiáng)對(duì)料場堆料、取料進(jìn)行系統(tǒng)科學(xué)分析和管理，滿足燒結(jié)生產(chǎn)工藝需要。
（4）焦粉的原始水分很不穩(wěn)定，高時(shí)有19%左右，低時(shí)一般9%左右，造成了實(shí)際配碳量的波動(dòng)，影響了燒結(jié)生產(chǎn)。建議對(duì)焦粉進(jìn)行室內(nèi)貯存，有利于焦粉的水分的控制。 （5）生石灰消化水的波動(dòng)依然是影響一混水分的**主要因素，建議在堅(jiān)持現(xiàn)有生石灰供應(yīng)單位進(jìn)行進(jìn)料分倉使用的同時(shí)，對(duì)生石灰加水消化安裝流量表，確保生石灰加水操作平穩(wěn)。減少一混的水分波動(dòng)。
（6）二混蒸汽分布不勻，燒結(jié)機(jī)上混合料水分及料溫有偏差，調(diào)節(jié)閥門難以控制，后通過改造蒸汽總管，增裝分配蒸汽脫水器包，確保了燒結(jié)機(jī)料溫及水分的均衡性，并有效杜jue了燒結(jié)機(jī)的水分和料溫偏差引起的產(chǎn)能差異及機(jī)尾判斷差異。
（7）目前我廠采用的是二混和圓輥上的小漏斗加蒸汽進(jìn)行預(yù)熱，但由于圓輥上的小漏斗一周有數(shù)個(gè)蒸汽閥門控制，造成四周的混合料偏濕，一般相差0.2%左右的水分，混合料料溫也相差較大，一般相差15～20℃左右，也就造成臺(tái)車兩邊的料點(diǎn)火不好，影響了表面的燒結(jié)礦強(qiáng)度。
（8）燒結(jié)機(jī)上要嚴(yán)格控制燒結(jié)終點(diǎn)溫度，一般要求倒數(shù)第二只風(fēng)箱溫度在280℃以上，確保燒透燒好，減少返礦生成，并要嚴(yán)格控制返礦的流量穩(wěn)定，減少一混的水分的波動(dòng)，一般正常情況下30%左右。
5 結(jié)論
本文先從理論上分析了水分對(duì)燒結(jié)生產(chǎn)的作用，認(rèn)為水分對(duì)強(qiáng)化混合料制粒、增強(qiáng)料層透氣性、加快垂直燒結(jié)速度和提高燒結(jié)產(chǎn)質(zhì)量有著重要作用，然后結(jié)合燒結(jié)廠生產(chǎn)實(shí)際，總結(jié)了實(shí)際生產(chǎn)中的水分分析與控制，通過一、二混加水控制和預(yù)熱蒸汽控制，使混合料保持適宜的水分含量。**后針對(duì)影響物料水分不均的不利因素，闡述了改進(jìn)方案和解決措施。
