摘  要  马钢为实现绿色烧结，达到增产、优质、降耗、减排的全面改善效果，开展了烧结机高效、环保、节能绿色集成技术的研究和应用，开创了国内大型烧结机超厚料层高效、优质、低耗、均质、均衡节能经济运行的先例，为行业超厚料层烧结高效生产提供了典范和新思路。实现新增利润6000万元/年以上，减少CO2、SO2减排量4万吨/年、500吨/年，经济效益和社会效益显著，为钢铁产业链的绿色环保、节能减排、可持续发展作出烧结方面的贡献。

关键词  烧结机  带冷机矿槽  耐磨性  耐磨块 

1  引言

马钢为实现绿色烧结，达到增产、优质、降耗、减排的全面改善效果，开展了烧结机高效、环保、节能绿色集成技术的研究和应用，开创了国内大型烧结机超厚料层高效、优质、低耗、均质、均衡节能经济运行的先例，为行业超厚料层烧结高效生产提供了典范和新思路。实现新增利润6000万元/年以上，减少CO2、SO2减排量4万吨/年、500吨/年，经济效益和社会效益显著，为钢铁产业链的绿色环保、节能减排、可持续发展作出烧结方面的贡献。

在国内的大型烧结机（单机烧结面积300m2以上）上，纷纷开展了以提高烧结料层为突破口的高效烧结实践，马钢第三炼铁总厂于2010年进行了《900超厚料层及其均质烧结技术的开发与应用》项目研究。以此为基础，马钢第三炼铁总厂试图通过增加料层厚度和和高效烧结配套技术，挖掘厚料层烧结的经济潜力，并解决烧结矿产质量不足等问题。

2  低机速、厚料层烧结技术的研究与应用

2.1  实现900mm超厚料层烧结技术的可行性研究

在马钢原360m2烧结机建厂设计上，早期已开展了未来突破700mm料层高度的研究，在局部进行设计创新，并对烧结原料特性开展了基础性能研究，为实现烧结料层提高奠定了基础。同时，在烧结抽风系统特性较好匹配这一实现900mm厚料层烧结关键技术。

根据Voice试验，不论烧结原料品种怎样、配碳多少，每吨烧结混合料在烧结时所需要的空气量是相近的。所以烧结台时产量（P台）可用下式表示：

P台=60KPAΔP0.717/（Qsh0.562）

其中，P台¬¬----烧结机台时产量，t/h；

K---烧结成品率，%；

P---料层透气性指数；

A---烧结机面积，m2；

Qs---烧结每吨混合料所需空气量，m3/t；

ΔP---抽风负压，mmH2O；

h---料层高度， mm。

可见，对700mm烧结料层来说，对应的烧结总管负压为14.0 kPa左右。若保持烧结台时产量不变，烧结料层由700mm提高至900mm时，烧结总管负压需提高至17.05 kPa左右，考虑到其他相关影响，则主抽风机负压应达到17.5kPa。因此，基于较好的原料与混合制粒工艺条件，选择17.5kPa主抽风机，为实现900mm超厚料层烧结提供了有效的保证。马钢第三炼铁总厂360m2烧结机主抽风机设计全压17.5 kPa、风量20000 m3/min，与烧结抽风系统匹配较好，为最终实现900mm超厚料层烧结生产奠定了基础。

2.2  900mm超厚料层烧结的设备扩容改造和优化

由于两台360m2烧结机原设计台车栏板高度为700mm，要最终实现900mm超厚料层烧结生产，必须进行相应的设备技术改造以及预防生产率降低的扩容改造。2007年3月份，进行了第一次将烧结料层高度提高至800mm的改造；2009年12月、2010年元月又分别对A、B烧结机实施了第二次提高烧结料层的相关设备技术改造，实现了900mm超厚料层烧结生产，实现了“一种应用于炼钢工艺中的超厚料层烧结方法”发明专利，进一步降低烧结各项消耗和增产15%。

（1）烧结台车加高

烧结机台车栏板加高分二步进行：第一次由700mm增加至800mm（2007年3月份），第二次由800mm增加至900mm。

（2）烧结机台车加宽

在保持烧结机风箱、轨道及骨架不变，充分利用台车的边缘效应，将烧结机台车两侧沿宽度方向向外分别扩宽200 mm，台车宽度由4.5m拓宽至4.9m。

（3）增加机尾风箱

在烧结机尾分别增加长度为4m的23#风箱和长度为1.5m的24#风箱，增加抽风烧结面积24.75m2。

经过以上综合研究和技改，两台烧结机均实现了380m2有效面积，具备了900mm超厚料层烧结生产的设备条件。

2.3  低机速、厚料层烧结技术的应用与完善

通过多年来厚料层烧结的生产经验，厚料层烧结由于降低了机速和垂直烧结速度，延长了烧结料层在高温下的保持时间，有利于硅铝复合铁酸钙（SFCA）的生成，从而有利于提高烧结矿的强度和成品率，改善烧结矿的质量。以此为切入点，对低机速、厚料层烧结生产进行技术完善，通过低机速生产来实现返粉降低、成品率提高，进而提升烧结矿有效产量和质量。其关键技术为：

（1）适宜于超厚料层烧结的典型配矿比、强化制粒等技术措施改善改善料层透气性。

（2）对烧结风量实施合理再分配，兼顾烧结机南北两侧和烧结机机头、中间、机尾三段，结合烧结过程料层透气性的变化合理的给予烧结风量，根据烧结过程需要风量给风的策略，实现了烧结机的低负压均风量高效烧结。其对稳定烧结过程、节能减排至关重要。

（3）烧结漏风治理，提高料层的有效风量；系统设备的高度保障能力。进一步提高厚料层下的烧结产量。

（4）烧结与高炉用料结构的合理匹配以及烧结系统的整体稳定，实现烧结机机速和高炉槽位的稳定控制。

2.4  低机速、厚料层烧结技术应用效果

 历年来烧结生产指标可以看出，随着烧结料层的提高、烧结机速的降低，入炉烧结矿产量不降反升。说明只要强化措施有力，厚料层烧结对烧结机生产率不会产生影响。烧结机速的降低，有效产量大幅提升，烧结生产负荷趋轻，生产投入减少，不但减少了废弃物的排放，缓解了环保压力。同时使烧结生产控制进入良性循环，促进了烧结矿质量的进一步稳定。

3  烧结经济配矿技术的研究与应用

3.1  基于铁矿石高温基础特性的烧结配矿技术

通过自主开发以同化层厚度为核心、基于铁矿石高温基础特性的烧结配矿技术，建立了具有马钢自主知识产权的铁矿石高温特性检测实验平台，并基于该平台确定了各项铁矿石高温特性指标的检测方法。在传统铁矿石液相成矿的理论基础上，通过细分及量化铁矿石烧结过程中产生液相的数量及质量，形成液相量、液相流动指数、液相冷凝固结强度（粘结相强度）三项指标，并找到三项指标与烧结矿产质量的相互关系，用来指导铁矿石的使用及烧结配矿的优化，并开发了智能化的烧结配矿优化应用软件。 

基于铁矿石高温基础特性的烧结配矿软件模型的核心是高温特性指标（同化层厚度），评价高温特性配矿的依据为：(1)同化厚度；(2)液相流动性指数；(3)粘结相强度；(4)液相量。在满足对烧结矿品位、碱度、Al2O3、MgO等目标化学成分要求的基础上，根据不同铁矿石的高温特性差异性，在烧结配矿中采用铁矿石高温特性互补理论，使烧结混匀矿各项高温特性指标处于一个适宜的范围。

4  超厚料层均质烧结技术开发与应用

4.1  均质烧结技术的应用

均质烧结研究目的是要解决超厚料层烧结情况下，因偏析作用和料层自动蓄热进一步加强导致的烧结矿上中下层的R、FeO及转鼓强度等指标差距变大，质量均匀性变差的问题。研究的方法是通过改善燃料、熔剂的粒度分布使混合料的偏析效果朝有利的方向变化；通过烧结风量合理分配使烧结机前后段垂烧速度相对趋于靠拢，能达到一个比较良好的烧结效果，达到使烧结矿化学成分上中下层均一化，使燃料的偏析上层相对较多、下层相对较少，实现烧结矿成分与热能的相对合理分布，降低上中下层FeO、R以及转鼓强度偏差的目的。

（1）改善均质效果的技术方法

a）适宜的熔剂、燃料粒度

生产试验表明，在改变熔剂、燃料粒度后，各成分的三层极差均有缩小的趋势。改变石灰石、固体燃料粒度，确有改善烧结矿均质性能的作用，且可以改善综合烧结指标。结合设备状况和工艺条件，2014年正式确立380m2烧结机厚料层烧结燃料粒度和灰石粒度控制目标要求：燃料-3mm比例大于80%；灰石-3mm比例大于85%。

b）适度优化九辊运行参数，实现有效偏析

根据380m2烧结机900mm厚料层原料原始物理特性，2014年4月份开始实时调整九辊布料装置的运行参数，促进厚料层条件下烧结均质性发展，进一步降低烧结固体燃耗、改善烧结矿质量。九辊通过较为长期的摸索，在九辊角度为43°情况下，其运行赫兹数优化定为34Hz，对比期较基准期的δnR减小0.0083，δnFeO减小0.0303；运行实绩效果分析比对来看，其降低固耗效果达到0.2kg/t左右，合理的偏析作用利于超厚料层烧结矿的均质性能的改善。

c）烧结风量合理分配，实现均风、均速烧结

2015年通过对马钢380㎡烧结机风量分配进行研究发现，烧结尾部及两侧风量过剩，一方面造成能源浪费，另一方面在实际生产操作中，主抽风门及风箱蝶阀开度调整频繁，对烧结过程稳定性产生影响。故采取“风量再分配”的技术措施。实现了“一种基于烧结台车风箱负压合理分配风箱风量的方法和系统”发明专利。其关键技术：

（1）烧结机料面风速检测，通过料面风速检测寻找料面风速异常的区域，并调整烧结机对应的风箱阀门。

（2）烧结机机头段风量调整，点火罩下面的2个风箱和出点火罩的1～2个风箱，控制风箱阀门开度，保持机头段料面风速在0.8m/s以下，保证烧结机表层热烧结矿的缓慢冷却。

（3）烧结机机尾段风量调整，根据烧结机料面风速，逐渐降低邻近烧结终点的6～8个风箱，保证靠近机尾段烧结机料面风速在1.0m/s以下。

（4）烧结机南北侧风箱风量调整，根据五点检测烧结机料面风速，调整烧结机南北两侧风箱阀门开度，控制烧结机两侧风速偏差<0.1m/s以下。

通过以上四个方面的调整，兼顾烧结机南北两侧和烧结机机头、中间、机尾三段，结合烧结过程料层透气性的变化合理的给予烧结风量，实现了根据烧结过程需要风量给风的策略，实现了烧结机的低负压均风量高效烧结。

对烧结风量进行优化后，烧结机前后段垂烧速度相对趋于靠拢，能达到一个比较良好的烧结效果：降慢了烧结机后半段垂烧速度，使烧结矿强度改善，转鼓指数比风量分配优化前上升了1.44%左右，烧结吨铁返粉降低32kg/t，烧结固耗及电耗均有所降低。并有效抑制了烧结机料面特别是后半段料面的严重工艺性漏风。经过对超厚料层下的风量在分配的工业性生产实践，实现了在超厚料层下降低负压、低风量生产，其对稳定烧结过程、主抽降耗、降低固体燃耗以及降低主抽环保压力。

5  节能减排综合技术的开发与应用

5.1  大型风机变频技术的应用

电耗是烧结工序中第二大能耗，约占总能耗的13％-20％，大型风机采用变频调节后，通过变频调节电机转速有利于实现节电。先后对主抽风机、大型除尘风机进行了变频改造。两台380m2烧结机主抽变频分别于2016年9月和2017年3月实现改造后投入运行。改造前烧结主抽电耗占整个烧结系统电耗约接近60%左右。采用变频调节后，实现节电率18%以上，烧结负压相对降低1kPa左右，有效减少了烧结机漏风。主抽变频生产操作关键技术：

（1）生产操作中对于不同烧结机速情况下，烧结主抽的运行频率与上料量、产量、负压相匹配，形成相应的规范操作，确保烧结进程的稳定。

（2）根据BRP位置对烧结主抽频率进行精确控制。尽管目前烧结生产维持烧结机速的恒速控制，而由于烧结过程物料透气性、水碳、以及压料波动等因素的影响，烧结过程BRP上升点位置会有所变化，同时烧结过程的垂直烧结速度与主抽风机转速呈线性对应关系，操作过程中根据BRP控制模型计算位置变化进行分级控制调整。

5.2  烧结辅料优化使用的研究与应用

为解决炼钢转炉OG泥黏度大，运输、处理利用困难大这一行业难题，开发出了转炉OG泥管道全封闭输送喷淋利用技术，实现了转炉OG泥的全封闭利用和零排放。解决了钢厂OG泥浓缩、脱水系统占地面积大、脱水成本高、循环利用难度高等一系列问题，节约了烧结用水。为最大程度的发挥OG泥的回收效果，烧结对炼钢污泥的使用进行了一系列的技术攻关以及相应的设备改造优化，实现一种OG泥喷洒先进技术，其关键技术为：

（1）对OG泥喷加工艺流程进行优化，并确定合理的喷加浓度和喷加量，满足烧结工艺的基本需求，解决了OG泥浓度变化与混合机加水量之间的平衡技术问题。

（2）OG泥粘结性较强，通过新技术解决混合机内部粘料问题。OG泥喷加技术的成功应用，烧结系统消化OG泥6000吨/月，一方面可替代部分混匀矿成分，另一方面可以减小烧结水、碳消耗，达到降本增效的目的。烧结全年共使用OG泥72000吨，仅含铁料消耗计算每吨OG泥替代混匀矿降本311元。

5.3  烧结点火炉节能技术的开发与应用

为了配合厚料层烧结，2015年、2016年先后对两台点火炉进行了升级改造，由传统双斜式改为幕帘式，实现了降低烧结点火煤气单耗15.68MJ/t的节能效果，实现了“一种适应料面波动的烧结点火炉”实用新型专利。其关键技术为：

（1）点火温度沿烧结机宽度方向均匀，供热强度均匀。

（2）点火炉内采用气体幕墙隔离。

（3）设置点火空气预热箱。在保温段设置点火空气预热箱，将助燃空气预热到80-130℃，充分利用热能，提高点火空气温度，并解决火嘴堵塞的问题。

6  项目实施总体效果

2007年～2017年马钢第三炼铁总厂烧结生产指标见表6.1（其中2007年由于700mm生产时间相对较短，且为投产第一年，初期生产连续性较差、数据代表性不强）。

通过表10中烧结矿入炉量可以看出，马钢第三炼铁总厂的900mm超厚料层高效集成烧结技术的开发与应用，是在确保烧结生产率或产能的前提下实现的，实现了增产、优质、降耗的全面改善效果，对高炉长周期稳定顺行起到了十分重要的支撑作用。该项目从2007年立项到逐步实施、巩固和完善，烧结矿质量得到明显改善，技术指标显著提升，主要体现在一下方面：

（1）随着烧结料层提高至930mm以及相关技改项目的完成，烧结矿的产能得到了明显提升，大幅缓解了烧结生产压力，并对高炉炉料结构调整和提产所带来烧结矿矿数量需求的提高，烧结产能能很好地与之匹配。

（2）烧结矿返粉率由原来的17%左右逐步下降至2017年的10%左右（返粉＞5mm比例在25%左右情况下），转鼓指数由78%左右提高至80.5%左右，烧结矿产品质量一级品率由原来的83%提高到94%左右。说明烧结矿质量改善明显，均质性提升，为高炉长周期稳定顺行提供了强有力支撑。

（3）通过挖掘厚料层烧结节能降耗的生产潜力，烧结工序能耗由55kgce/t水平降低至51kgce/t水平，降耗显著，为企业盈利创造了更大的空间。

（4）有效产量大幅提升，烧结生产负荷趋轻，生产投入减少，不但减少了废弃物的排放，缓解了环保压力。同时使烧结生产控制进入良性循环，促进了烧结矿质量的进一步稳定。

（5）在大致相同原料条件和烧结矿产量需求保持不变的条件下，烧结负压由17kpa水平降低至14kpa水平，一定程度上解决了厚料层与高负压这对难以调和的矛盾。并对烧结原料条件恶化具有很强的生产适应能力。