烧结机板—辊联合布料器的半工业应用试验研究

烧结机板—辊联合布料器的半工业应用试验研究

尚策¹，汪琦²，周节旺¹，张松²

（1．鞍钢股份有限公司炼铁总厂，辽宁 鞍山11402l；2．辽宁科技大学，辽宁 鞍山114051)

摘要：通过对现有烧结机布料器的分析和对比，提出了一种新型的偏析布料方法：板—辊联合偏析布料法。通过半工业模拟试验，研究了反射板、多辊对混合料偏析的影响。研究结果表明，板—辊联合布料器优于反射板和多辊的布料效果，从而为均匀烧结，节约烧结能耗创造了条件。

关键词：烧结机；布料器；偏析；反射板

烧结机台车上布料状况的好坏对烧结矿产量、质量和能源消耗影响较大，因此针对目前烧结用布料器存在布料不均匀、碳分布不合理等问题，辽宁科技大学开发出一种板—辊联合布料器，该布料器在实验室条件下的模拟试验表明，布料效果明显优于目前生产中使用的布料器。为使该项技术能够尽早应用于实际生产，鞍钢股份有限公司与辽宁科技大学合作，在鞍钢现场采用半工业试验装置对板—辊联合布料器进行了试验研究，为下一步进行工业试验奠定基础。

1烧结布料器发展

随着烧结生产普遍采用混合料强化制粒、小球烧结、厚料层烧结和低温烧结等技术，烧结布料技术的重要性日益显现出来。现代烧结工艺对烧结混合料布料的基本要求是：良好的粒度偏析；料层表面的平整均匀；料层表面的合理压实；避免“塌料”现象，消除“脉冲状料层”的形成。

烧结混合料粗粒级中固定碳含量较低，而细粒级中固定碳含量偏高，采用偏析布料技术使料层从上至下混合料粒度分布逐渐变粗，燃料分布逐渐减少，可以减少烧结过程中料层的“自动蓄热”作用造成的料层下部热过剩现象，提高料层透气性、改善烧结矿质量、降低烧结能耗。

目前国内外烧结机偏析布料器大致可以分为四大类：磁辊类、空气流偏析类^[1]、反射板类^[2—3]和多辊类^[4]。国内烧结厂多数采用的是反射板类和多辊类。反射板布料器的优点是料层的垂直偏析效果好，排料粒度范围大，能承受给料柱压力、给料均匀可靠，可以实现混合料粒度和燃料的有益偏析。其缺点是易积料、料流不均匀、料面不平整、拉沟严重。多辊类布料器的优点是布料量大、布料面较宽^[5]，可以避免崩料，混合料沿台车宽度方向均匀性好，但齿轮传递零部件多、耗能多，辊对小球破坏严重，辊体过细、过长，易变形和磨损，设备相对复杂，多辊上部靠近点火器，易烤干润滑油，上部第一辊的利用率低，上部下料对辊的冲击大，不能很好解决沿混合料层高度方向混合料粒度及碳的合理分布^[6]。为了克服反射板类和多辊类布料器的缺点，杨东进提出一种组合式布料器^[7]，即在圆辊给料机右下方的机架上经转轴安装有倾斜的辊式布料器和在辊式布料器下面的机架上固定安装有倾斜的反射板。

上述布料器虽各具特点，但仍没有解决布料效果优化问题。针对上述布料器的不足，辽宁科技大学提出一种板—辊联合布料器^[8]，其将反射板和多辊布料器的优点相结合，并在实验室用砂粒代替烧结混合料进行模拟实验研究。实验室实验结论如下：

(1)板—辊联合布料的偏析效果好于单独反射板和多辊布料的偏析效果。板—辊联合布料时，α=45°、β=40°时料层偏析度最高。通过对板—辊联合布料器反射板和多辊布料器的结构参数优化，板—辊联合布料的料层偏析度比多辊布料的料层偏析度提高0．20，比反射板的料层偏析度提高0．29。

(2)多辊布料器对粒度较大砂粒偏析作用明显，反射板对小粒级砂粒偏析作用明显，而板—辊联合布料器无论对大、小粒度砂粒的偏析作用效果都比较明显。

鞍钢股份有限公司炼铁总厂与辽宁科技大学合作，共同研究开发烧结机板—辊联合布料器，首先进行了“烧结机板—辊联合布料器的半工业应用试验研究”，目的是评价板—辊联合布料器使用实际生产原料的布料效果，为工业应用提供技术决策依据。通过半工业试验对比，验证了板—辊联合布料器优于目前生产使用的布料器，确定了板—辊联合布料器工业应用的可行性。

2半工业应用试验研究

2．1试验装置

布料器试验装置按照烧结分厂265 m²烧结机机头端布料器1：l比例设计、制作，见图l。

给料槽出口边缘至台车拦板距离固定，反射板布料器、多辊布料器、皮带给料器的角度和位置均可调整。多辊布料器辊的数量为9。

2．2试验用料

试验用料采用烧结现场混合料，取至混合料矿槽上料平台处。试样的粒度组成见表1。

2．3试验方法

试样从给料矿槽里经圆辊给料器均匀拉出，落到反射板或多辊布料器上，然后布料器将试样布到运行的台车上。台车上料层厚度保持600 mm。试验时分别调整反射板角度、多辊布料器的角度。

完成布料后，在台车中部将料层分上、中上、中下、下四层，每层高度150 mm。取样时，将带插板的圆筒取样器在固定取样点插入料层，取出每层试样，每次取样约为3 kg，取后样品进行缩分，取1000 g试样留作粒度测定，取200 g进行碳量测定。

2．4试验方案

具体试验方案见表2。试验时固定圆辊给料机的转速30 r／min，多辊布料器的倾斜角度固定为43．5°，辊的转速固定为34．88 r／min，试验变量包括多辊布料器辊数、反射板倾斜角度和反射板长度。

由表2可见，序号G表示多辊布料器(9辊)的布料试验；序号B—G表示板—辊联合布料器的布料试验，其中序号B—G1～B—G3，为固定反射板倾斜度45°，B—G4、B—G8和B—G9为固定反射板倾斜度为50°、改变辊的数量和反射板的长度的布料试验；B—G4～B—G7为辊的数量不变(7辊)的情况下，改变反射板的角度和长度的布料试验。

2．5试验结果的处理

混合料的平均粒径计算式为：

d=∑（m_i／m_∑）×d_i=∑y_id_i     (1)

式中，d为混合物的平均直径，mm；m_i为i粒度级别的质量，g；d_i为i粒度级别颗粒的平均直径，mm；m_∑为所有粒度级别颗粒的质量，g；y_i为i颗粒级别质量分数。

料层的粒度偏析度用料层垂直方向上部与下部平均粒径差与混合料平均粒径的比值表示，计算式为：

P_d=(d_下—d_上)／d            (2)

式中，P_d为偏析度，无量纲；d_上、d_下分别为上、下料层试样的平均直径，mm。

物料中碳含量的计算式为：

C=△m _Air／m₀×100％        (3)

式中，C为物料碳含量，％；△m _Air为试样在空气中的质量变换，g；m₀为试样质量，g。

料层中碳的偏析度用料层垂直方向上部与下部碳含量与混合料平均碳的比值表示，计算式为：

P_c=( C_下－C_上) ／C        (4)

3试验结果与分析

3．1布料试验结果

试验得到的料层偏析度见表3。

由表3可见，料层粒度偏析度由多辊布料器的0．72提高到板—辊联合布料器的0．80～1．09，提高幅度为11．1l％～51．38％。证明板—辊联合布料器具有明显提高料层偏析度的作用。

板—辊联合布料器布料时辊数、反射板倾斜角与偏析度的关系见图2。

由图2可见，反射板倾斜角由45°提高到50°，偏析度明显提高，辊数增加，偏析度增加。

辊数为7时的反射板角度与偏析度的关系见图3。

由图3可见，反射板角度由45°增加到60°，料层偏析度增加；反射板角度为50°～60°时的偏析度最大；而当反射板角度由60°增加到65°时，偏析度下降。由此可见，反射板角度具有一个适宜值。

3．2料层中的粒度分布

图4示出了采用不同布料方法布料时料层中的粒度分布规律。

由图4可见：

(1)在料层上部混合料粒度范围主要为l～5 mm粒级，布料方式从多辊(G)改变为板—辊联合(B—G)，尤其是增加反射板倾斜度(由B—G2改为B—G6)，3～5 mm粒级降低，0～1 mm和l～3 mm粒级增加。

(2)在料层中上部混合料粒度范围主要为1．5mm粒级，布料方式从多辊(G)改变为板—辊联合(B—G)，l—5 mm粒级降低。

(3)在料层中下部混合料粒度范围主要为1．8 mm粒级，布料方式从多辊(G)改变为板—辊联合(B—G)，尤其是增加反射板倾斜度(由B—G2改为B—G6)，5～8 mm粒级增加，1～3 mm和3～5 mm粒级降低。

(4)在料层下部混合料粒度范围主要为5~8 mm粒级，布料方式从多辊(G)改变为板|—辊联合(B—G)，尤其是增加反射板倾斜度(由B—G2改为B—G6)，8～10 mm和>10 mm粒级增加，5～8 mm和3～5 mm粒级降低。

3．3粒度分布与碳分布的关系

料层中混合料的平均直径与其中碳含量的关系见图5。

由图5可见，混合料平均粒度增加，碳含量降低，再一次证明混合料中固体燃料量与颗粒直接成反比，即粒度越大的颗粒含固体燃料量越低。

布料方式对碳含量的偏析度影响见表4。由表4可见，碳的偏析度由多辊布料器的0．75提高到板—辊联合布料器的0．91～0．97，提高幅度为21．13％～29．33％；料层中颗粒偏析度增加，碳的偏析度也增加，证明粒度的偏析度可以用来表征碳的偏析度。

4结论

(1)铁矿烧结用板—辊联合布料器是在上反射板与在下多辊布料器上部第一辊有缝对接的一种新型布料器。

(2)料层粒度偏析度由多辊布料器的0．72提高到板—辊联合布料器的0．81~1．09，提高幅度为11．11％～51．38％。

(3)碳的偏析度由多辊布料器的0．75提高到板—辊联合布料器的0．91～0．97，提高幅度为21．13％一29．33％。

(4)获得最大料层粒度偏析的板—辊联合布料器反射板倾斜角度、长度与辊数的配置关系为：辊数为6～7、反射板倾斜角度为50°~60°。

参考文献

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