毛成刚

（宝钢股份炼铁厂  生产技术室）

摘  要  烧结矿返矿率过高，造成烧结矿利用率降低，造成资源和能源的浪费，而返矿率低，不利于高炉的透气性。本文介绍了宝钢的烧结矿返矿率情况，通过从高炉方面提高切出量、减小筛网通过量、缩小筛网间隙尺寸等几种提高返矿率的方法，从技术角度分析提高返矿率的设想。

关键词  高炉  烧结矿  返矿率  技术分析

烧结矿经整粒后, 粒度即使都在5mm 以上, 但在皮带转运和抓料过程中难免会发生破碎, 为了保证高炉炉内有良好的透气性, 烧结矿在入炉前要进行一次筛分, 筛出粒度小于5mm 的返回烧结, 这部分称为槽下返矿。但返矿过多势必造成实际入炉烧结矿减少, 烧结矿的利用率降低, 返矿需重新烧结又要消耗能源, 造成资源和能源的浪费。特别是未来股份大院1号、2号烧结机将停机改造，期间会面临两台烧结机对四座高炉的生产模式，烧结矿严重短缺。因此适当降低烧结矿返矿率，提高烧结矿有效利用率很有必要。

1  现状调查

1.1  国内大型高炉烧结返矿率对标

根据国内大型高炉2014年对标数据（一些高炉未统计此指标），如图1，国内大型高炉烧结矿返矿率均在10%以上，宝钢为8.2%，处于领先水平，特别是太钢烧结矿质量优于宝钢，但其返矿率也高于宝钢，说明宝钢运输和筛网管理处于较好水平。

1.2  宝钢高炉烧结矿返矿情况

宝钢近年高炉返矿率情况如图2，自从宝钢3号高炉大修后，高炉烧结矿槽下更换为条形筛网后，高炉烧结矿筛全部为条形筛网，筛分效果明显改善，小颗粒基本筛分掉，返矿大颗粒明显减少，高炉返矿率降低，烧结矿返矿率由原先10%左右降至8～8.5%。并且相对较稳定。

1.3  高炉返矿粒度情况

2013年到目前，高炉返矿统计情况如图3，返矿平均粒度基本控制在3mm左右，>5mm比例基本在10% 以内，个别情况>5mm偏高，有两个原因，一是由于筛网后期，大颗粒烧结矿通过，二是返矿取样不标准，都是表面铲取，非皮带截面截取，没有代表性。从现场实际看，返矿大粒度烧结矿比例总体不高。

1.4  高炉入炉烧结矿情况

 2013年至今烧结矿入炉统计情况如图4、5，入炉烧结矿平均粒度变化不大，但总体呈现略有下降趋势，<5mm粒级总体控制较好，特别是1、2高炉，均在5%以下，3高炉控制不理想，经常超过5%，一方面说明3高炉筛分控制较差，另一方面说明适当增加小颗粒烧结矿（<5mm)对高炉影响不大。

从现场实际了解情况，导致>5mm的颗粒多的原因：一是在筛分振动过程中，大颗粒正好卡在条齿之间，导致大颗粒筛过；二是条筛头部磨损相对快，使用一段时间后，大颗粒主要从头部落下。

1.5  成品烧结矿情况

成品烧结矿<5mm粒度情况如图6，1、2烧结<5mm粒度较好，基本控制在4%左右，而4烧结<5mm粒度控制较差，基本在7~8%，根据烧结提供数据，1、2高炉返矿率在7%左右，而3、4高炉返矿率在9%左右，可见成品烧结矿<5mm粒度与高炉返矿率有一定关联，从两者比例关系看（4DL主要在3、4高炉使用），3、4高炉不是过筛，而是欠筛，同时，3高炉入炉烧结<5mm比例较高，也是与之对应的。

按照成品烧结矿<5mm粒度数据看，目前改善高炉返矿率的主要潜力在较低4DL的粉率。如果达到1、2烧结矿比例，较低1%高炉槽下返矿率的目标完全可以实现。

1.6  高炉瓦斯灰情况

高炉瓦斯灰变化情况如图7，总体情况基本稳定，近期几座高炉瓦斯灰量上升，从成分看，TFe含量略有上升，C含量变化不大，说明增加的瓦斯灰应该是矿粉起主要作用，并且高炉燃料比没有明显变化（略有降低），仅从数据对应关系看，瓦斯灰增加与近期烧结矿平均粒度和<5mm比例略有增加有一定对应关系，同时近期3、4高炉落地烧结矿使用比例相对高一些，与瓦斯灰增加有一定关系。可见，增加小颗粒烧结矿比例入炉，会导致瓦斯灰量增加，并未增加小粒度烧结矿有效利用。

2  降低烧结矿返矿率技术分析与探讨

不考虑烧结矿强度改善因素，仅从高炉方面看，从3号高炉入炉烧结矿粒度分析结果，适当提高小颗粒烧结矿入炉，从技术角度讲，可以接受，对高炉稳定应该无明显影响，其关键是如何实现，需要探讨。

2.1  提高切出量

目前高炉矿槽切出量管理标准180~200t/h，从原理上讲，适当提高切出量，可以降低筛分效果，增加入炉小颗粒，但其不科学。第一，目前使用筛网筛分效果良好，即使提高切出量也不一定达到预期目标；第二，提高切出量，容易导致筛分失控，可能大量粉末入炉，对高炉稳定产生影响。

2.2  减少筛网通过量

烧结矿筛使用周期4座高炉均为9～10个月，平均通过量43~45万吨，为了降低烧结矿返矿率，目前已经改成烧结矿通过量35万吨更换筛网，其降低返矿率效果不明显，并且增加筛网使用成本。

2.3  缩小筛网间隙尺寸

从高炉角度看，降低烧结矿返矿率的最有效办法，相对也是比较可行办法就是较小筛网间隙尺寸，即可以适当提高小颗粒入炉量，也可以控制粉末入炉，对高炉影响不大。

目前1、3高炉使用同样形式，2、4高炉使用同样形式筛网，但全部为条筛，如图8：由于结构差异，1、3高炉筛网间隙大约3.5mm，2、4高炉筛网间隙3.3mm，高炉分厂进行过相应对比试验：（因为高炉槽下烧结矿返矿，1、2高炉混合返回，3、4高炉混合返回，没有分炉数据）

2015年1月22日，3BF、4BF对烧结粉返矿进行卡车排放称重测定。对3BF、4BF跟踪烧结矿各称量30回进行测定。

从试验效果看，两者差异不大，4高炉粉率比3高炉低0.16%，并且试验期间，3高炉还使用部分落地烧结矿，因此仅将筛网从3.5mm缩小到3.3mm效果不明显（达不到降低返矿1%）目标。在目前情况下，若要进一步降低烧结矿返矿率，需要进一步降低筛网间隙。

根据高炉目前状况与高炉冶炼基本原理，增加小粒度烧结矿（3~5mm）入炉，从操作技术角度看，完全没有问题，这与烧结矿分级入炉工艺相近，因为一些高炉如京唐、鲅鱼圈、宁钢等高炉均采取分级入炉工艺，但因为分级入炉工艺效果不明显，据了解这些高炉均将小粒度烧结矿重新混入高炉使用，因此，根据宝钢高炉操作，完全可以适当增加小粒度烧结矿使用，但其关键如何实现，既增加了小粒度烧结矿，又不影响筛分效果，导致大量烧结矿粉末入炉，可以有两条途径：

采取分级入炉工艺，将返矿中小粒度烧结矿（3~5mm）筛出，重新加入高炉中使用，此需要技改，重新设计流程，此方法可以进一步降低返矿率，同时对高炉影响较小；

更改筛网尺寸，缩小条形筛网间隙。目前高炉使用筛网，由于结构差异，3.5mm和3.3mm筛网间隙是按照入炉烧结矿<5mm，<5%设计的，目前筛分效果良好，为了进一步降低返矿率，具体调整到多大尺寸需要专业设计单位配合，（这方面宝钢工艺和设备不熟悉）。另外，试验小间隙筛网，需要分步实施，但每个矿槽返矿取样困难，很难定量分析效果，全部铺开，如果筛分效果较差，对高炉会产生较大影响。

3  结论

从高炉目前状况及生产实绩看，适当增加小粒度烧结矿，高炉可以接受，操作上没有问题。将返矿进一步筛分，将3~5mm粒级烧结矿与烧结矿混合入炉，可以较大降低返矿率（返矿>3mm比例大约1/3），但工程量大，需考虑空间布置；而采取缩小目前筛网间隙比较方便，关键缩小到多少，还需摸索，并且保证筛分效果，避免粉末入炉。

保证高炉槽下筛分效果是筛网管理基本标准和要求，小颗粒烧结矿可以使用，但要控制粉末入炉。目前高炉条筛筛分效果应该优于原来锯齿筛，效果良好。从控制返矿率角度，控制通矿量，跟踪筛网好状态，及时更换，减少>5mm返矿率（<10%)，是高炉筛网管理目标；

提高切出量（T/H值）和缩小筛网间隙，在一定程度上，虽然对改善返矿率有利，但均会影响筛分效果，增加粉末入炉量，同时导致瓦斯灰量增加，没有达到有效利用返矿的目的，因此，提高切出量的方案不可取，至于进一步缩小筛网的方案，需要与设计和制造单位讨论，明确筛网间隙极限控制值，在实际操作过程中分步实施，验证筛分效果。

根据目前返矿实际，1、2高炉大约在7%左右，3、4高炉大约在9%左右，平均8%左右，其差异在4烧结粉率较高，因此，降低烧结矿粉率潜力在4烧结，如果4烧结<5mm比例可以达到1、2烧结水平，按照目前情况，返矿率可以做到7%左右；

目前宝钢炼铁烧结产能是瓶颈，炉料结构不稳定对高炉透气性和稳定性影响较大，目前采取降低烧结矿返矿率技术措施，是否时机恰当，需要慎重斟酌。从技术和管理角度控制5>mm返矿率（<10%)应该是目前当务之急；

高炉炉料和操作方面降本项目，建议考虑“降低高炉熟料率，增加混合精块矿使用比例”，此项目既具有一定挑战性，也是高炉技术发展方向。

4  参考文献

[1]  朱仁良等.宝钢大型高炉操作与管理.北京：冶金工业出版社，2015.