防止烧结机炉条板结研究

防止烧结机炉条板结研究

朱海丰 ,曹旭宾 ,邬吉祥   ,冯二莲

乌海市包钢万腾钢铁有限责任公司

摘要  通过分析烧结机炉条板结的机理和形成原因，采取停用烧结机头三、四电场除尘灰和高炉布袋灰，不使用烧结脱硫水和焦化酚氰水，减轻烧结过程过湿带，改型炉条结构等措施，有效防止炉条板结。

关键词  烧结机  炉条  板结

1 前言

各企业为了贯彻环保要求，实现钢铁企业“零排放”，回收再利用固废，其中炼钢、炼铁、烧结除尘灰主要由烧结工序消化，消化这些除尘灰可回收其中的铁和碳，降低铁料消耗和固体燃耗，不利方面是除尘灰粒度极细且疏水，影响烧结料水分波动和成球制粒效果差，更为严重的是除尘灰中含有低熔点碱金属元素，在一定湿度和温度下发生矿相反应和锈蚀反应，生成坚硬碱性黏结物黏附在炉条缝隙中而使炉条板结，恶化料层透气性，使得烧结过程风量和温度分布不均匀，严重制约烧结矿产质量指标提升，同时清理炉条板结难度大，不仅增加炉条消耗量，而且员工劳动强度大，因此有必要防止烧结机炉条板结。

2 烧结机炉条板结原因分析

炉条板结是烧结生产过程中常见的现象，各企业为了探明炉条板结的原因，取板结物化学分析结果见表1。

表1  各企业炉条板结物主要化学成分 %

炉条板结物普遍发现K2O、Na2O、Zn碱金属和Cl-离子含量高［1］，板结物烧损大且结构致密坚硬，与炉条隔热垫结合非常紧密，极难清理。炉条板结机理及原因分析如下。

2.1 烧结料层底部凝结水的促进作用

随着过湿带的下移冷凝水增加，台车炉条变得潮湿，除尘灰等细粒粉末在抽风负压作用下被填塞在炉条缝隙处，促进炉条板结。

2.2高碱金属氯化物微细粉尘的黏附作用

研究碱金属元素在烧结过程中的特性与机理表明，（1）金属钾熔点63.25℃，沸点765.5℃；金属钠熔点97.82℃，沸点882.9℃；金属锌熔点419.4℃，沸点902℃。常温下K、Na、Zn元素以离子形态存在，而烧结温度（1200～1280℃）高于K、Na、Zn沸点，可使碱金属以气态形式随烧结烟气下移［3］。（2）烧结烟气下移过程中，气态碱金属与混合料接触被冷却到接近熔点，随着烧结温度的提高，气态碱金属与废气中粉尘、水汽、Cl-离子、微细粉尘发生矿相和锈蚀反应，在炉条上附着并逐渐富集，导致炉条、隔热垫、台车梁所有间隙处被碱金属粉尘填充和黏结，形成致密坚硬的黏结物而使炉条板结。润湿的炉条会加快细粒粉尘的吸附，尤其加快黏性强的碱金属氯化物黏附在炉条上的速度。

碱金属和Cl-离子含量高是导致炉条板结的重要原因［1］。（1）碱金属含量越高，越容易游离和挥发。（2）随着烧结温度的升高，加剧碱金属的挥发。（3）低配碳强氧化性气氛下烧结，有利于抑制碱金属的挥发，减轻炉条板结。

2.3 焦化酚氰水的加重作用

酚氰水因钾、氯离子浓度高而加重碱金属富集炉条板结，同时腐蚀风箱、烟道、机头电除尘器、主抽风机等设备管道，对生石灰消化、黏性和烧结成矿产生负面影响，应引起高度重视。

3 防止烧结机炉条板结的措施

3.1 减小过湿带，减轻炉条板结

大量生产实践表明，过湿带增厚，则炉条润湿度增大，加剧炉条快速板结。炉条板结并非在烧结终点位置才形成，而是在烧结机中部便开始板结，当烟气温度升高到70～90℃时，碱金属和粉尘发生矿相和锈蚀反应，形成具有一定强度的黏附物，水分加剧了碱金属与粉尘反应，导致炉条迅速板结，因此降低烧结料水分，减小过湿带，是缓解炉条板结措施之一。为此生产操作中采取对褐铁矿等亲水性物料提前在原料场打水润湿；要求钢污泥水分控制在20%以下，钢污泥经晾晒控水无大块泥团后再使用，并按比例与高返等物料混匀后使用；在配料室充分消化生石灰；一次混合加足水，使物理水提前渗透到物料内部，二次混合补充水，一、二混实施雾化加水，改善混合料化学成分和水分均匀效果，适当减小烧结料水分0.2%～0.3%，减轻过湿带对炉条板结的影响［4］。

3.2 控制原料带入的碱金属和Cl-离子含量

控制碱金属和Cl-离子的源头，可有效防止炉条板结。各企业筛查除尘灰的成分一致表现为烧结机头三、四电场灰、高炉布袋灰和出铁场灰、旋风灰以及重力灰、炼钢一次灰的碱金属含量高［1］，大量生产实践表明，以上除尘灰配比大时，必然导致烧结机炉条板结［2］。因此防止炉条板结必须停用烧结机头三、四电场灰和高炉布袋灰［3］，出铁场灰和旋风灰根据炉条板结程度以及高炉碱负荷、锌负荷红线控制标准选择性使用，高炉重力灰和炼钢一次灰采取吸排单独配加方式使用，保证其配比均衡稳定。

烧结料中的Cl-离子主要由脱硫水和港口铁矿粉（喷洒海水）带入，因此烧结不得使用脱硫水。

焦化酚氰水因K、Cl-离子浓度高，易加重碱金属富集和设备腐蚀以及炉条板结，同时酚氰水对生石灰的消化、黏结性和成矿作用产生负面影响，因此烧结不可使用焦化酚氰水。

3.3 改型炉条结构，增强炉条自清理能力

3.3.1 将炉条外观设计为便于烧结烟气流的流向，炉条安装间隙7～8mm为宜，铺底料粒级10～16mm、厚度50mm为宜，既不能大量漏料，造成机头电除尘负荷大，又不能使铺底料卡堵在炉条缝隙处；既改善料层透气性，又阻止粉尘（尤其碱金属含量高的粉尘）被黏附到炉条上。

3.3.2 炉条虎口高度增大2mm，使炉条与隔热垫之间有足够活动空间，在头尾星轮处可自由落下，实现炉条自清理功能。炉条与隔热垫、隔热垫与台车梁之间安装间隙适宜，使炉条和隔热垫在翻卸过程中有一定活动余地，将缝隙中的夹杂物能掉落下来。

3.3.3 炉条支撑端改为 “” 型，下锥面10～25°，使炉条与隔热垫由“面”接触改为“线”接触，提高炉条活动自由度和灵活性［4］。

3.3.4 隔热垫与台车梁嵌套方式由通卡槽改为端部四部分固定，加大隔热垫的活动量，防止细粒粉尘填塞隔热垫与台车梁缝隙。

4 结语

大量的烧结生产实践表明，通过停用烧结机头三、四电场除尘灰和高炉布袋灰，停用脱硫水和焦化酚氰水，控制原料带入的碱金属和Cl-离子含量，适当降低混合料水分，减轻过湿带形成的冷凝水，改型炉条结构，提高炉条和隔热垫的活动自由度等措施，可有效防止烧结机炉条板结。

【1】李强 查丽萍 胡守忠 王继永，解决烧结机篦条糊堵问题的实践，烧结球团，2008年6月第3期

【2】张传炳，九钢烧结机炉篦条糊堵现象的原因分析及解决措施，福建冶金，2018年3期

【3】游大军，全守军，于任江，崔海龙，凌钢烧结机箅条糊堵的原因分析及解决方案，矿业工程，2011年10月第5期

【4】赵红光，杨军，李强，兀玉辉，胡守忠，烧结机篦条糊堵现象的研究与应用，莱钢科技，2008年12月