燒結(jié)工藝現(xiàn)狀及未來發(fā)展

段玉新

(中國有色(沈陽)冶金機(jī)械有限公司 礦山設(shè)備設(shè)計研究所， 遼寧 沈陽 110141)

燒結(jié)工藝現(xiàn)狀及未來發(fā)展

段玉新

(中國有色(沈陽)冶金機(jī)械有限公司 礦山設(shè)備設(shè)計研究所， 遼寧 沈陽 110141)

本文介紹了燒結(jié)工藝流程及其關(guān)鍵設(shè)備配置關(guān)系。隨著世界鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，環(huán)境污染急需治理，燒結(jié)工藝將面臨改革。其工藝裝備的大型化研制，燒結(jié)工藝的技術(shù)改進(jìn)，以及高效、節(jié)能、環(huán)保的冶煉新工藝，新裝備的研發(fā)成為燒結(jié)工藝未來發(fā)展的方向。

燒結(jié)工藝； 裝備大型化； 冶煉新工藝

0 引言

我國的鋼鐵工業(yè)，從二十世紀(jì)五十年代年產(chǎn)鋼1000多萬噸，發(fā)展為目前的年產(chǎn)鋼近6億多噸，已成為世界第一產(chǎn)鋼大國。但是，與發(fā)達(dá)的美國、日本相比，我國不是一個鋼鐵強(qiáng)國。世界各國都把人均占有鋼的水平，視為一個國家綜合實力的體現(xiàn)：美國：人均0.5 t/人；日本：人均1 t/人；中國：6億t/a，人口：13億，人均0.46 t/人。由此可見，按照人均占有鋼鐵量，我國鋼鐵工業(yè)的發(fā)展仍然任重道遠(yuǎn)。

目前世界鋼鐵工業(yè)發(fā)展方向是低碳環(huán)保可持續(xù)發(fā)展。隨著世界鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，環(huán)境污染已成為迫在眉睫需要治理的課題。減少CO2排放量，節(jié)能減排是世界各國經(jīng)濟(jì)發(fā)展，特別是鋼鐵工業(yè)發(fā)展的重要目標(biāo)。為實現(xiàn)我國對世界的承諾，我國目前正在對鋼鐵工業(yè)進(jìn)行大規(guī)模技術(shù)及裝備大型化改造，燒結(jié)工藝的發(fā)展亦在改造及升級范圍之列，淘汰落后產(chǎn)能代之以新技術(shù)，新工藝，新裝備。

1 燒結(jié)工藝現(xiàn)狀

世界鋼鐵工藝的發(fā)展，已經(jīng)有上百年的歷史。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，高爐煉鐵燒結(jié)工藝及設(shè)備也在不斷改進(jìn)，但其基本工藝及裝備技術(shù)甚為成熟，沒有根本性的改變。

1.1 燒結(jié)工藝流程

以某鋼鐵公司為例，該鋼鐵公司的燒結(jié)工藝流程見圖1，此燒結(jié)工藝流程的主要配套設(shè)備見表1。

圖1 某鋼鐵公司的燒結(jié)工藝流程

1.2 燒結(jié)機(jī)與圓筒混合機(jī)配置關(guān)系

在高爐煉鐵燒結(jié)工藝中，高爐爐前備料關(guān)鍵設(shè)備——燒結(jié)機(jī)[1]和圓筒混合機(jī)。不同規(guī)格的燒結(jié)機(jī)，其處理燒結(jié)礦能力也不同，需配置與之相適應(yīng)的圓筒混合機(jī)。根據(jù)國內(nèi)外資料介紹及國內(nèi)各鋼鐵企業(yè)建設(shè)的實際情況，其配置關(guān)系統(tǒng)計見表2。

表1 某鋼鐵公司燒結(jié)工藝流程中主要配套設(shè)備表

表2 燒結(jié)機(jī)與圓筒混合機(jī)的配置關(guān)系表

需要說明的是，各大鋼鐵企業(yè)根據(jù)自身的具體情況，針對不同規(guī)格的燒結(jié)機(jī)配置圓筒混合機(jī)的規(guī)格也各不相同，即在實際的應(yīng)用過程中，需要根據(jù)各大鋼鐵企業(yè)的具體情況，具體分析，具體安排燒結(jié)機(jī)與圓筒混合機(jī)的配置。

2 燒結(jié)工藝未來發(fā)展

隨著煤炭資源的消耗，特別是煉焦煤資源日趨枯竭，非高爐煉鐵工藝及裝備[2]正在世界范圍內(nèi)發(fā)展，直接還原和熔融還原是非高爐煉鐵工藝的主體。其裝備的研發(fā)將具有廣闊的前景。當(dāng)然，做為燒結(jié)工藝及裝備，高爐煉鐵在世界上欠發(fā)達(dá)國家，在一段很長時期內(nèi)還將起著主要作用。這就要求為冶金礦山服務(wù)的機(jī)械制造企業(yè)，一方面繼續(xù)做大做強(qiáng)高爐煉鐵工藝裝備的大型化研制及根據(jù)實際情況改進(jìn)工藝，另一方面要深入研發(fā)制造非高爐煉鐵工藝裝備。隨著我國經(jīng)濟(jì)的外向型發(fā)展，研制新型的黑色冶金工藝裝備及有色稀有金屬冶金工藝裝備是機(jī)械制造企業(yè)肩負(fù)的責(zé)任和重?fù)?dān)。隨著鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，對環(huán)境保護(hù)越來越成為世界各國的共識，研發(fā)高效清潔的新工藝、新裝備是大勢所趨，勢在必行。

2.1 燒結(jié)工藝裝備大型化

伴隨著世界鋼鐵工藝科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，為了減少鋼鐵生產(chǎn)對人類賴以生存的環(huán)境的破壞，以及追求企業(yè)生產(chǎn)效益的最大化，九十年代后，世界各國的高爐，其單體容量正在逐步擴(kuò)大。據(jù)資料介紹，國內(nèi)各大鋼鐵公司先后改擴(kuò)建高爐，其容量為2500 m3、4500 m3、5000 m3。而像濟(jì)鋼等中型鋼鐵廠也都淘汰了小容量的高爐。[1]上海寶鋼及首鋼曹妃店鋼廠等先后建設(shè)了容量達(dá)世界先進(jìn)水平的5000 m3高爐。據(jù)國外資料介紹，韓國現(xiàn)代已建成容量為5250 m3的特大型高爐。高爐容量的大型化，降低焦鐵比，提高能源利用率，大大減少了CO2氣體的排放量。

隨著高爐容量的大型化，燒結(jié)機(jī)亦逐漸大型化。逐漸淘汰24 m2、60 m2、90 m2，發(fā)展為180 m2、260 m2、360 m2、500 m2的燒結(jié)機(jī)。近幾年，太原鋼鐵公司已裝備600 m2的燒結(jié)機(jī)，據(jù)資料介紹國外已有1000 m2燒結(jié)機(jī)。

圓筒混合機(jī)也隨著燒結(jié)機(jī)的大型化而同步發(fā)展。縱觀圓筒混合機(jī)近年來的發(fā)展看，筒體規(guī)格從Φ2.8 m、Φ3.2 m、已擴(kuò)展為Φ4.8 m、Φ5.1 m，其筒體長度也從8 m擴(kuò)展為24.5 m，最長為30 m。國內(nèi)上海寶鋼、首鋼、太鋼等混合機(jī)的規(guī)格已達(dá)Φ5.1 m×28 m。據(jù)國外資料介紹，國外最大混合機(jī)已達(dá)Φ6 m×36 m。

2.2 氧化球團(tuán)工藝取代燒結(jié)工藝

近幾年發(fā)展的氧化球團(tuán)工藝相比于傳統(tǒng)的燒結(jié)工藝，其產(chǎn)品氧化球團(tuán)與燒結(jié)礦相比，具有：品位高、堿度低、強(qiáng)度好、透氣性強(qiáng)等優(yōu)點，作為高爐爐料(稱為“精料”)，它能大大減輕高爐負(fù)擔(dān)，提高高爐的利用率，國內(nèi)主要大鋼廠都相繼開發(fā)，以鏈篦機(jī)回轉(zhuǎn)窯工藝取代傳統(tǒng)燒結(jié)機(jī)工藝，使現(xiàn)有高爐發(fā)揮更大的作用，這屬于燒結(jié)工藝的的重大技術(shù)改進(jìn)。以某鋼鐵公司為例，該鋼鐵公司的氧化球團(tuán)工藝流程見圖2。

1.干精礦倉(多個) 2.濕精礦倉(多個) 3.膨潤土倉(多個) 4.圓盤給料機(jī) 5.皮帶稱 6.強(qiáng)力混合機(jī)(DW29/5立式) 7.混合料倉 8.圓盤造球機(jī)(Φ6 m，8用1備1留) 9.輥篩機(jī) 10.生球粉碎機(jī) 11.擺動皮帶12.寬皮帶 13.輥式布料機(jī) 14.鏈蓖機(jī)(4.5×46 m) 15.回轉(zhuǎn)窯(Φ6.1 m×40 m) 16.環(huán)冷機(jī)(Φ22 m，150 m2)圖2 某鋼鐵公司200萬噸氧化球團(tuán)工藝流程圖

燒結(jié)工藝及氧化球團(tuán)工藝的改進(jìn)，都要求提高鐵礦精粉的品位，從而對選礦提出了更高的要求；要求提高礦石的破碎粒度、礦粉的磨制粒度等，從而對破碎機(jī)、球磨機(jī)、磁選機(jī)、分級機(jī)、濃縮機(jī)、混合機(jī)、干燥機(jī)、回轉(zhuǎn)窯等裝備的性能要求更高。其結(jié)構(gòu)也隨之必須有更大的改進(jìn)，進(jìn)一步研發(fā)性能優(yōu)良的裝備勢在必行。

2.3 高效節(jié)能環(huán)保新冶煉工藝及裝備的研發(fā)

高爐煉鐵，轉(zhuǎn)爐煉鋼已有百年歷史，在技術(shù)層面上是非常成熟的，目前階段仍是主要冶煉裝備。但是，由于我國及世界焦煤資源的日益枯竭，采用其它能源作為煉鐵能源的工藝裝備正在世界各國處于緊迫研發(fā)階段，這就是當(dāng)今世界各國正在興起的“非高爐煉鐵設(shè)備”[2]的研制。其主要工藝裝備有：

天然氣豐富的國家：氣基豎爐工藝及裝備；

煤資源豐富的國家：煤制氣—豎爐工藝及裝備；

煤基直接還原：回轉(zhuǎn)窯法；

罐式煤直接還原：隧道窯法(古老原始法)；

煤基直接還原：轉(zhuǎn)底爐法；

氣基直接還原：流化床法。

在煤基直接還原流程中，回轉(zhuǎn)窯法是比較成熟的工藝方法。結(jié)合我國煤資源實際情況，煤制氣—豎爐工藝及裝備具有廣闊的發(fā)展空間。

3 結(jié)束語

綜觀世界鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，延續(xù)百年的“焦化—燒結(jié)—高爐—轉(zhuǎn)爐”的長流程冶煉工藝尤為成熟，在相當(dāng)長一段時期內(nèi)仍然起著主要作用，但其將面臨改革，需進(jìn)行創(chuàng)新裝備，改善高爐生產(chǎn)狀況的技術(shù)改造。焦煤資源的日趨枯竭，非高爐煉鐵工藝將會快速發(fā)展；廢鋼的日益增多，“非高爐冶煉—電爐”的短流程煉鋼工藝及裝備將會有更大的發(fā)展空間；以及日益突顯的環(huán)境污染問題等，這些均要求冶煉工藝裝備的大型化研制，冶煉工藝的技術(shù)改進(jìn)，非高爐煉鐵工藝及裝備的研發(fā)與制造，以及高效、節(jié)能、環(huán)保的冶煉新工藝、新裝備的研發(fā)，成為燒結(jié)工藝未來發(fā)展的方向。

[1] 汪用澎，張信.大型燒結(jié)設(shè)備[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.

[2] 方覺，等.非高爐煉鐵工藝與理論[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2002.

Current Situation and Future Development of Sintering Process

DUAN Yu-xin

This paper describes the sintering process and its key equipment configuration. With the development of iron and steel industry, the pollution of the environment is badly in need of treatment, the sintering process will be faced with reform. Large scale development of equipments, improvement of sintering technology, development of efficient energy saving, environmental protection of new smelting process and research of new equipment, become the future development direction of sintering process.

sintering process； large-scale equipments； new smelting process

2014-12-10

段玉新(1979-)，女，遼寧朝陽人，工程師，大學(xué)本科，工程碩士在讀，主要從事燒結(jié)機(jī)、混合機(jī)、干燥機(jī)、回轉(zhuǎn)窯、球磨機(jī)等冶金礦山設(shè)備的設(shè)計工作。

TF821

B

1003-8884(2015)01-0045-04