烧结箅条黏结机理研究及防治应用

安钢 熊军 史凤奎 裴元东 康海军 姜曦 

箅条是烧结机上承载烧结料和矿石的关键部件，属于易损件。在烧结料有害元素侵蚀和水、矿粉、粉尘等的作用下，箅条间通道有时会黏结成块，封堵抽风通道，清理时箅条易断裂，也影响箅条寿命。更重要的是，黏结使得烧结机有效抽风面积减少，影响烧结正常生产，造成负压不稳定，电耗升高，产、质量下滑。 

近年来，一方面，随着劣质资源用量增加和钢铁行业固废资源大量回用烧结，烧结有害元素负荷升高；另一方面，烧结机大型化和厚料层技术的实施，导致箅条承重加大，这均对箅条的寿命不利。首钢京唐烧结也出现了多次箅条黏结较严重的现象，对生产形成了较大负面影响。为此，研究者跟踪各时间段首钢京唐烧结箅条黏结情况，在检修时取样进行系统分析研究，采取了针对性防治措施，最终从根本上解决了烧结箅条黏结的问题。 

箅条黏结机理研究 

箅条黏结物成分分析。从箅条黏结物成分来看，黏结物的碱金属和Cl含量均较高，折算KCl含量在6.8%~20%。就箅条黏结严重、中等和轻微的成分看，在黏结越严重的黏结物的成分中，碱金属和Cl含量越高（详见表1）。这说明，碱金属和Cl含量是造成箅条黏结的主要影响因素。 

箅条黏结X衍射物相分析。研究者对不同黏结程度的箅条黏结物进行了XRD衍射测试（详见表2）。结果显示，糊堵严重的箅条黏结物中，KCl的含量高达40%，中等和轻微的KCl含量为9%~14%（X衍射定量分析存在5%的误差）。黏结越严重的部位，KCl的含量越高。因此，研究者确认，造成箅条黏结的物相主要是KCl。 

K和Cl主要来自于烧结配料，因此，从配矿的角度来分析，为了减少箅条黏结现象，对配料中K和Cl的控制是有必要的。 

黏结箅条电镜分析。研究者对黏结的箅条进行了电镜分析。通过电镜结合能谱分析可见，随着逐步接近黏结物层，黏结箅条中的K和Cl元素越来越多，这说明了K和Cl逐步侵蚀箅条的过程。箅条黏结后，黏结物中的K和Cl继续扩散到箅条中，使得箅条不断被侵蚀腐蚀，最终失效。 

烧结箅条黏结机理分析。在上述研究基础上，研究者阐述了烧结箅条黏结的机理，将箅条黏结过程分为4个步骤：首先，小粒度的铺底料和烧结矿会卡在箅条间隙中，但台车往复运动中，这些小粒度烧结矿有一部分没有被震落，仍在间隙中存在，此时箅条活动范围有一定缩小。其次，烧结料中的K和Cl形成KCl后，在抽风作用下冷凝黏结在箅条和小粒烧结矿的表面，K和Cl开始电化学反应侵蚀箅条，细粉料开始填充缝隙，出现了最初的黏结物。再其次，随着台车不停运转，小粒度烧结矿和细粉料卡在箅条间隙中越来越多，烧结料中的KCl大量地附着在箅条和小粒烧结矿的表面，黏结程度加剧。最后，箅条间隙被烧结矿和黏结物粘成一块，尤其在高温段反复焙烧后逐步硬化，使箅条间没有了通风孔道。 

除了KCl这一造成箅条黏结的主因外，烧结箅条黏结也存在其他原因。结合首钢京唐几次箅条黏结的实际情况，分析结果如下： 

一是配矿结构和有害元素含量。上述研究表明，KCl是箅条黏结物的主要成分之一，即KCl是引起箅条黏结的重要表征。2013年首钢京唐烧结耗用非主流矿粉的比例从不足10%增加到15%~20%。如表3所示，非主流矿粉平均K含量较主流矿提高了14.9倍，Na含量提高了7.4倍，Cl含量提高了6.4倍。 

研究发现，尽管绝对值存在差异，但黏结物中KCl成分测试结果与X衍射分析结果相关性较大；2013年4月和2014年3月这两次箅条黏结程度较高的时间段，烧结大堆中的有害元素（K2O和Cl）含量均为局部高点。其他时间段有高点但箅条不一定黏结，可见K和Cl含量高是箅条黏结的必要非充分条件。 

结合首钢京唐的实际，研究者认为，控制烧结中高K和Cl含量的固废和高K和Cl含量的矿粉的使用，是减轻箅条黏结的最直接措施。建议的烧结K和Cl含量控制如表4所示。 

二是细粒度料量。当烧结配加细粉比例增加，或者制粒效果差时，烧结料<1mm的比例增多，在烧结抽风作用下，聚集到箅条上的物料会增加，在KCl和烧结高温的作用下，小粒度物料粘在箅条上的程度会加剧。结合首钢京唐实际，研究者建议，优化混合机制粒效果，减少混合料<1mm的比例以减少细粉末附着在箅条上的机会；具体措施是减少电场灰和干法灰等既贡献K和Cl又属于难制粒的物料的配加。 

三是铺底料的厚度和粒度。铺底料的厚度和粒度对于烧结箅条黏结的影响也较大。2013年初，首钢京唐烧结铺底料厚度约30mm~50mm，粒度为10mm~15mm。研究者分析认为，适当提高铺底料厚度对于减轻箅条糊堵是有利的；结合京唐实际，建议铺底料厚度从30mm~50mm提高到50mm~60mm。 

除此以外，是否采用箅条震打器、烧结矿FeO含量和水分、燃料粒度和烟道温度等也在一定程度上影响箅条黏结程度，应结合配矿和工艺变化进行具体对照分析。 

防治烧结箅条黏结的措施 

调整烧结配料，降低高K和Cl物料使用比例。研究者对首钢京唐非主流矿粉和固废使用比例进行了调整。对于非主流矿粉，2013年5月~6月份，研究者控制了其配比，如将K2O含量高达0.32%、Cl含量高达0.24%的南非粉的配比从4月份最高的6.5%降到3.5%，将秘鲁原矿的比例从4月份的9%降低到4.5%。对于固废，首钢京唐烧结停配了有害元素较高的炼钢二次灰（2012年烧结电场灰和高炉干法灰即已不回用烧结工序）。 

表5所示为近几年首钢京唐烧结混匀料K和Cl控制水平。自从2015年以来，K2O和Cl分别控制在0.06%和0.05%以下，烧结未发生箅条黏结现象。 

强化烧结制粒，减少烧结台车上细粒度物料数量。研究者针对首钢京唐混合机进行了强化制粒攻关，在混一、混二均改善了喷头喷洒方式与角度，通过增大接触面积，强化了白灰与水的混匀、消化过程。具体措施如下：一是将一混加水管路由原来的单排喷水改为双排喷水，同时延长加水管路至进料口3米的位置，加大了一混的加水面积，以改善混合制粒的效果。一混水管改造后，前10个喷头为一单一双形式，后10个喷头为单喷头；加水角度由38°改为45°，加水控制在40吨/小时以内。二是改造二混蒸汽管路，调高二混蒸汽管喷吹角度至45°，增大蒸汽与混合料接触面积，使料温均匀提高。 

经过改造，混合料粒级>3mm的比例从61.6%提到65.2%，<1mm的比例降低了3%，烧结过程负压降低。透气性的改善、混合料中小粒度比例的减少，对于防治箅条黏结起到了积极作用。 

优化箅条尺寸，控制箅条指标。除了配矿和工艺方面外，箅条本身也可能对箅条黏结产生影响。首钢京唐烧结将箅条安装间距从75mm调整为85mm。适当加大的箅条安装间距，实际上增加了箅条的活动空间，一定程度上使箅条在往复运动上不易被小粒度烧结矿卡住而形成初始黏结。 

优化烧结铺底料厚度。研究者对首钢京唐铺底料的粒度和厚度进行了适当的调整，铺底料厚度从30mm~50mm提高至50mm~60mm，以减少烧结细物料接触箅条。 

此外，首钢京唐烧结采取了稳定终点控制、生产中加强箅条清理的管理措施。如检修时尽量组织安排清理箅条。箅条清理频率的增加相当于打破持续黏结的过程，延长了箅条的有效使用寿命。 

2015年初以来，首钢京唐烧结箅条基本不再黏结，箅条使用周期从12个月延长至22个月。同时，烧结因箅条引起的检修次数和生产波动减少，烧结过程和烧结矿产量、质量得以稳定。