高爐爐料要求及燒結(jié)技術(shù)現(xiàn)狀淺談

吳浩

（山東省冶金設(shè)計院股份有限公司，山東 濟(jì)南 250101）

高爐作為一種豎爐生產(chǎn)技術(shù)，主要是利用碳使含鐵氧化物發(fā)生還原反應(yīng)，主要產(chǎn)品為鐵水，并會產(chǎn)生煤氣或者爐渣等副產(chǎn)品。影響高爐技術(shù)取得良好效果的重要因素包括燒結(jié)原料的選擇等。現(xiàn)階段，燒結(jié)礦技術(shù)主要包括厚料層燒結(jié)以及煙氣循環(huán)工藝等，已經(jīng)在高爐技術(shù)中取得了良好應(yīng)用。為了保證燒結(jié)成品具有較高的質(zhì)量，應(yīng)該加強(qiáng)對燒結(jié)技術(shù)的研究，并在這個基礎(chǔ)上實現(xiàn)高爐技術(shù)的良好發(fā)展。

1 國內(nèi)外現(xiàn)階段高爐爐料結(jié)構(gòu)的主要形式

1.1 高堿度燒結(jié)礦結(jié)合酸性球團(tuán)礦的形式

這種形式已經(jīng)在高爐生產(chǎn)中有較長時間的應(yīng)用，并作為高爐生產(chǎn)中的重要爐料結(jié)構(gòu)形式。以鞍鋼為例，該企業(yè)在1990年采用了含量為70%的高堿度燒結(jié)礦與30%的酸性球團(tuán)礦相結(jié)合的爐料結(jié)構(gòu)，將其應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)中，取得了良好的應(yīng)用效果，并且鞍鋼部分的大型高爐均采用這種結(jié)構(gòu)，與采用全部的自烙性燒結(jié)礦相比具有利用系數(shù)明顯提高的特點，并且綜合焦比有一定程度的降低。從以上闡述可以看出，高堿度燒結(jié)礦與酸性球團(tuán)礦結(jié)合的這種爐料結(jié)構(gòu)形式在高爐生產(chǎn)中有良好應(yīng)用，并且逐漸成為重要的爐料結(jié)構(gòu)形式。

1.2 高堿度燒結(jié)礦結(jié)合酸性球團(tuán)礦以及塊礦的形式

高堿度燒結(jié)礦結(jié)合酸性球團(tuán)礦以及塊礦的這種爐料形式在我國煉鐵業(yè)較為普遍，例如，寶鋼在早期生產(chǎn)階段，將燒結(jié)礦為85%，球團(tuán)礦為5%以及塊礦為10%的爐料結(jié)構(gòu)應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)中，相對使用全部自烙礦作為燒結(jié)原料來講，具有一定的生產(chǎn)優(yōu)勢。隨著時間的推移，寶鋼又改變了這一爐料結(jié)構(gòu)中塊礦的含量，增加一定程度的塊礦使用量，但是由于塊礦的使用量較多，導(dǎo)致這種爐料結(jié)構(gòu)與指標(biāo)水平存在一定差距。該爐料結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為一種重要結(jié)構(gòu)形式，通過加強(qiáng)對該爐料結(jié)構(gòu)形式的研究，能有效保證燒結(jié)原料利用率的提高，進(jìn)而滿足工業(yè)生產(chǎn)對燒結(jié)原料的需求。

1.3 提高球團(tuán)礦入爐比

提高球團(tuán)礦入爐比的這種爐料結(jié)構(gòu)是歐盟煉鐵業(yè)的主要發(fā)展方向，在工業(yè)生產(chǎn)中，球團(tuán)礦的使用量很早時期便到達(dá)20%以上，并且隨著瑞典的SSAB廠提出精品戰(zhàn)略開始，球團(tuán)礦的使用量已經(jīng)到達(dá)幾乎為100%的程度，促使高爐利用系數(shù)以及綜合燃料比等有一定程度的增加。通過加大球團(tuán)礦的使用量能有效提高燒結(jié)成品的質(zhì)量，并且球團(tuán)礦相對燒結(jié)礦來講，將具有降低能耗的優(yōu)勢，能實現(xiàn)較大的經(jīng)濟(jì)效益，對降低工業(yè)生產(chǎn)成本以及能耗等有重要意義。因此，應(yīng)該加強(qiáng)對這一爐料結(jié)構(gòu)形式的研究，促使其在高爐生產(chǎn)中發(fā)揮重要作用。

1.4 高堿度燒結(jié)礦加配塊礦

應(yīng)用在高爐生產(chǎn)的燒結(jié)原料中的燒結(jié)礦含量在很長時間內(nèi)保持在73.1%至76.9%之間，產(chǎn)生的變動不明顯。這種爐料結(jié)構(gòu)形式主要應(yīng)用在日本的煉鐵業(yè)中，其中燒結(jié)礦含量比例波動不大的主要原因為日本資源較為貧乏，他們使用大量鐵礦粉或者混合礦破碎后所得礦粉作為燒結(jié)原料。因此，日本用于工業(yè)生產(chǎn)中的燒結(jié)原料的結(jié)構(gòu)形式屬于燒結(jié)礦與球團(tuán)礦相互結(jié)合的形式，并作為高爐的主要含鐵原料。

1.5 其他形式

處理上述爐料結(jié)構(gòu)形式外，還存在多種其余的爐料結(jié)構(gòu)形式，主要包括以下幾種：第一，高堿度的小球團(tuán)礦結(jié)合酸性球團(tuán)礦的形式。這種結(jié)構(gòu)形式能結(jié)合燒結(jié)礦以及球團(tuán)礦的工藝特點，屬于燒結(jié)球團(tuán)工藝的一種；第二，高堿度燒結(jié)礦結(jié)合低堿度燒結(jié)礦的結(jié)構(gòu)形式，這種形式在宣鋼的工業(yè)生產(chǎn)中有一定應(yīng)用；第三，全部的酸性球團(tuán)礦結(jié)合石灰石的形式，這種形式主要應(yīng)用在凌鋼的工業(yè)生產(chǎn)中；第四，利用全部的自熔性燒結(jié)礦作為燒結(jié)原料，這種結(jié)構(gòu)形式主要應(yīng)用在首鋼生產(chǎn)中。

2 國內(nèi)外燒結(jié)礦技術(shù)現(xiàn)狀

為了保證燒結(jié)成品具有較高的質(zhì)量，應(yīng)該加強(qiáng)對燒結(jié)技術(shù)的研究，并且應(yīng)該結(jié)合現(xiàn)階段分析鐵礦石資源的具體情況，促使燒結(jié)技術(shù)在不斷的探索中得以實現(xiàn)良好發(fā)展。目前應(yīng)用在實際生產(chǎn)過程的燒結(jié)技術(shù)主要包括以下幾種。

2.1 厚料層燒結(jié)

厚料層燒結(jié)技術(shù)已經(jīng)經(jīng)過了長時間的發(fā)展，并且在實際高爐生產(chǎn)工藝有良好應(yīng)用。該技術(shù)原理是指在高爐中鋪設(shè)一層有一定厚度的燒結(jié)原料，在實際的生產(chǎn)過程中，燒結(jié)機(jī)料層可達(dá)800mm。由于較厚的料層具有自主蓄熱的功能，可以促使燒結(jié)原料在適當(dāng)?shù)臏囟认掳l(fā)生反應(yīng)，不容易發(fā)生熱量散失的情況。并且隨著料層厚度的增加，將導(dǎo)致其溫度逐漸升高，針對這一現(xiàn)象，可以進(jìn)行低溫?zé)Y(jié)這種操作，又可利用料層厚度使溫度分布均勻這一特點，實現(xiàn)改善燒結(jié)礦質(zhì)量這一目標(biāo)，保證燒結(jié)成品具有較好的質(zhì)量。另外，應(yīng)用厚料層技術(shù)，將有利于降低返礦數(shù)量，進(jìn)而有利于節(jié)約能耗、加強(qiáng)對環(huán)境的保護(hù)作用，即是保證燒結(jié)技術(shù)與其發(fā)展理念相一致。該技術(shù)具有較大的發(fā)展空間，并且能保證高爐技術(shù)的良好發(fā)展。以張店鋼鐵總廠為例，該企業(yè)擁有一臺180平方米的燒結(jié)機(jī)，主要用于為高爐供料，由于在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)返礦率差以及強(qiáng)度差等問題，不能滿足高爐生產(chǎn)的需求。因此該廠通過加強(qiáng)對厚料層燒結(jié)技術(shù)的研究，決定將該技術(shù)應(yīng)用在實際生產(chǎn)中，在對應(yīng)用效果進(jìn)行分析時，可發(fā)現(xiàn)其料層透氣性有明顯改善，并且料層有效風(fēng)量有所增加，實現(xiàn)了該原料廠以往生產(chǎn)時出現(xiàn)的問題，進(jìn)而保證為高爐生產(chǎn)提供優(yōu)質(zhì)燒結(jié)礦。

2.2 噴灑CaCl2溶液

噴灑CaCl2工藝是指將該統(tǒng)一噴灑在具有一定溫度的燒結(jié)礦上，在水分蒸發(fā)之后，將促使CaCl2中的溶質(zhì)發(fā)生結(jié)晶現(xiàn)象，并且結(jié)晶產(chǎn)生的晶體將附著在燒結(jié)礦的表面以及空隙中，這時將形成一層覆蓋在燒結(jié)礦上的保護(hù)膜，具有蓄熱作用，減少了熱量的散發(fā)，并在這個基礎(chǔ)上實現(xiàn)對燒結(jié)礦還原率的抑制。這種技術(shù)的應(yīng)用將保證燒結(jié)原料利用率的提高，保證良好的成品質(zhì)量，并在這個基礎(chǔ)上將有效實現(xiàn)燒結(jié)原料的合理利用，不僅有利于節(jié)約能耗，同時節(jié)省了燒結(jié)原料的使用，因此，應(yīng)該加強(qiáng)對該技術(shù)的研究，保證其創(chuàng)新發(fā)展。以鞍鋼為例，該企業(yè)已經(jīng)將噴灑CaCl2工藝應(yīng)用在實際生產(chǎn)中，并且在不斷的應(yīng)用過程中實現(xiàn)該技術(shù)的不斷創(chuàng)新發(fā)展，根據(jù)該工藝的實際應(yīng)用效果可觀察到其對燒結(jié)礦質(zhì)量的提高有積極促進(jìn)作用，并能提高燒結(jié)礦的低溫還原粉化性能。

2.3 熱風(fēng)點火工藝

熱風(fēng)點火工藝的原理為：在實際生產(chǎn)過程中，從環(huán)冷機(jī)高以及中溫段的廢氣出口處，接入高溫廢氣，并且在多管除塵器以及高溫引風(fēng)機(jī)的作用下，將高溫?zé)犸L(fēng)傳送至點火裝置中，使熱風(fēng)作為助燃空氣，并能起到保溫作用。同時，將熱風(fēng)傳送至點火保溫爐的后端裝置中，促使其在熱風(fēng)罩中發(fā)生熱風(fēng)燒結(jié)反應(yīng)，進(jìn)而提高燒結(jié)礦質(zhì)量。熱風(fēng)點火工藝主要是利用熱風(fēng)來回收表面燒結(jié)礦的預(yù)熱，能有效補(bǔ)充燒結(jié)過程需要的部分熱量，進(jìn)而減少燃料的使用，在節(jié)能方面有重要作用。

2.4 煙氣循環(huán)工藝

該技術(shù)是一項重要的燒結(jié)技術(shù)，由于高爐生產(chǎn)將釋放一定量的SO2氣體，對環(huán)境有不利影響，而通過煙氣循環(huán)工藝的應(yīng)用能有效避免這一問題，將明顯降低SO2氣體的釋放量。應(yīng)用在高爐生產(chǎn)中的煙氣循環(huán)工藝可以主要分為內(nèi)循環(huán)以及外循環(huán)工藝兩種，其中內(nèi)循環(huán)工藝在進(jìn)行取風(fēng)操作時，將直接從風(fēng)箱支管中進(jìn)行，而外循環(huán)工藝主要是從主抽風(fēng)機(jī)中取風(fēng)，之后在風(fēng)的作用下，實現(xiàn)燒結(jié)礦的循環(huán)利用，進(jìn)而實現(xiàn)SO2氣體富集的目的，并且風(fēng)的余熱也得到了有效利用。另外，為了提高燒結(jié)料層中風(fēng)的溫度以及氧含量，可將環(huán)冷機(jī)中的熱廢氣傳送到這部分的煙氣中，在兩者混勻之后，可將其應(yīng)用在循環(huán)煙瘴中，并再次利用料層進(jìn)行燒結(jié)工藝。煙氣循環(huán)技術(shù)具有減少燃料使用的優(yōu)勢，并能充分利用環(huán)冷廢氣的熱量，使有害氣體排放量明顯降低，對環(huán)境有一定的保護(hù)作用。

3 結(jié)語

現(xiàn)階段，影響我國鋼鐵業(yè)生產(chǎn)的主要因素在于生產(chǎn)過程對環(huán)境的影響以及高能耗等，嚴(yán)重影響了鋼鐵業(yè)的持續(xù)發(fā)展。針對這一現(xiàn)象，應(yīng)該將發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、整合資源等作為鋼鐵業(yè)的重要發(fā)展內(nèi)容。其中高爐原料利用率的提高能有效滿足鋼鐵業(yè)的發(fā)展需求，通過加強(qiáng)對燒結(jié)技術(shù)的研究，能有效促使燒結(jié)原料最大程度的轉(zhuǎn)化為燒結(jié)成品，進(jìn)而保證高爐技術(shù)的良好發(fā)展。

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