燒結設備關鍵技術研究及工程實踐

王新江

摘要： 燒結設備作為燒結廠生產的核心部分，其關鍵技術及工程實踐會對燒結廠的生產效率造成直接的影響。基于此，筆者從燒結設備的概念與組成入手，分析了燒結設備中的關鍵技術，主要技術為低溫燒結技術、褐鐵礦燒結技術、厚料層燒結技術、燒結配礦技術、復合造塊技術以及天然氣噴吹的低碳燒結技術，意在幫助燒結廠選擇最佳的燒結技術進行燒結礦的生產。

Abstract： Sintering equipment， as the core part of the sintering plant production， its key technology and engineering practice will have a direct impact on the sintering plant's production efficiency. Based on this， the author starts with the concept and composition of sintering equipment and analyzes the key technologies in sintering equipment. The main technologies are low-temperature sintering technology， limonite sintering technology， thick material sintering technology， sintering ore-making technology， composite agglomeration technology， and natural gas injection of low-carbon sintering technology. This paper is intended to help the sintering plant to choose the best sintering technology for the production of sinter.

關鍵詞： 燒結設備；低溫燒結技術；厚料層燒結技術

Key words： sintering equipment；low temperature sintering technology；thick layer sintering technology

中圖分類號：TD464 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）17-0129-02

0 引言

隨著我國社會經濟的不斷發展，傳統的鋼鐵行業已經被其他行業所取代。在鋼鐵行業中，燒結設備的應用非常廣泛，但是隨著高爐對冶煉日益提升的要求與機械設備的大型化發展，使得燒結設備呈現出生產效率較低與生產質量較差等問題。燒結廠需要對燒結設備的關鍵技術進行一定的改進，這樣才能使燒結設備的生產能力滿足高爐冶煉的需求。

1 燒結設備概述

1.1 燒結工藝

燒結主要是將多種粉狀的含鐵原料、燃料與溶劑按照一定的配比，通過均勻混合、制粒之后，通過布料器鋪到燒結機的臺車上進行點火燒結，燃料在燃燒的過程中，會出現產生高溫并發生一系列化學反應與物理反應，使得混合料中某些易熔物質發生熔化或者軟化，從而形成一定數量的液相物質，這些液相物質會與沒有熔化的礦粉顆粒混合在一起，等到燃料燃燒結束之后，溫度的降低使得液相物質與礦粉顆粒結合成塊。這一過程就被稱作燒結，得到的物質被稱作燒結礦。燒結工藝是目前生產人造富礦的主要方式。就目前的燒結工藝而言，使用最為廣泛的是抽風燒結工藝，該工藝通過單輥破碎機、振動篩等設備進行燒結礦的篩選，成品燒結礦將被送到高爐進行冶煉，而質量較差的燒結礦將被返礦重新燒結。

1.2 燒結設備

就目前的生產現狀而言，燒結設備主要包括以下幾種：第一，配料和混合設備，給料機與混合機負責配料混合，皮帶機負責原料運輸；第二，燒結機，燒結機主要包括傳動裝置、臺車、風箱、密封裝置、熱破碎機以及點火裝置等；第三，環式冷卻設備，環式冷卻設備主要包括傳動裝置、臺車、給料和卸料裝置、散料收集與輸送裝置等；第四，主抽風設備與除塵設備，除塵設備包括電除塵器、布袋除塵器以及多管除塵器等。

通常來說，燒結廠應用的燒結機主要有帶式抽風燒結機與間歇式抽風燒結機。其中，帶式抽風燒結機的應用較為廣泛，該設備的生產力和機械化程度比較高，適用于多種原料的燒結，還能夠進行大型化與自動化生產；間歇式抽風燒結機的操作便捷、見效比較快，而且設備的投資成本較低，但是該燒結機的生產效率比較低，只有一些中小型冶金企業或者鋼鐵企業使用該設備。

2 燒結設備關鍵技術研究及工程實踐

2.1 低溫燒結技術

對于燒結設備中應用的低溫燒結技術而言，其理論基礎為“鐵酸鈣理論”，當溫度在1300℃以下時，在燒結過程中會生成復合鐵酸鈣，等到溫度升高時，這種復合鐵酸鈣會被分解。在傳統的冶金行業與鋼鐵行業中，燒結技術都是根據燒結溫度的提升來實現的，溫度的提升可以形成大量的熔體，從而使燒結原料固結成礦。燒結設備中應用的低溫燒結技術就是相對于上述高溫燒結技術而言，在低溫燒結技術的應用過程中，主要通過控制燒結溫度來控制燒結原料的熔化程度，從而形成質量較高的復合鐵酸鈣，使固結而成的礦具有較高的質量。

和高溫燒結技術相比，低溫燒結技術固結而成的礦具有更高的冷強度，與此同時，觀察礦的其他特性參數發現，低溫燒結技術固結而成的礦整體要優于高溫燒結結束固結而成的礦，如，礦相特點、冷強度、還原特性、軟熔特性以及還原粉化特性等。也就是說，低溫燒結技術固結而成的礦具有更加優異的特性。應用低溫燒結技術開展燒結礦的生產活動，不僅能夠提升礦的質量，還可以提升能源的利用效率，從而實現綠色生產。

2.2 褐鐵礦燒結技術

就礦源的質量來說，褐鐵礦的堆比重比較小且疏松多孔，具有較強的吸液性，很容易被過度同化，從而對燒結礦的生產造成不利影響。隨著我國能源的不斷枯竭，優質的礦源越來越少，很多燒結廠不得不使用褐鐵礦作為燒結礦的燒結原料。因此，燒結廠在應用褐鐵礦燒結技術進行燒結礦的生產過程中，需要采取一定的措施，提高褐鐵礦燒結技術的生產效率，促進冶金行業與鋼鐵行業的良好發展。褐鐵礦燒結技術的重點在于配比，科學合理的配比能夠有效提升燒結礦的產量。大量研究表明褐鐵礦燒結技術的最佳配比如下：燒結廠在提升褐鐵礦的配比時，需要降低石灰石粉中小于一毫米部分的比例，這樣能夠有效提升燒結的生產力，提升燒結礦的轉鼓強度，還能夠減少固體的燃耗，提升燒結礦的還原粉化率。

2.3 厚料層燒結技術

對于燒結設備中應用的厚料層燒結技術而言，其理論基礎為“燒結料層自動蓄熱原理”，該技術需要與低溫燒結技術進行配合使用，不僅能夠提升燒結生產過程的節能減排效果，還可以提升燒結礦的質量。在燒結設備中應用的厚料層燒結技術可以有效提升燒結礦的強度，提高燒結礦的成品率和還原性，還能夠減少燒結過程的固體燃料消耗以及總熱耗。

2.4 燒結配礦技術

燒結廠在以往的燒結生產中，非常重視鐵礦粉等燒結原料的化學成分與粒度組成，但是鐵礦粉等燒結原料僅具有常溫特性，并不具有良好的高溫特性，從而使得燒結廠不得不采用“通過燒結工藝滿足燒結原料生產需求”的燒結礦生產方式，這種方式非常落后，燒結生產效率較差。隨著燒結設備的不斷發展與燒結工藝的不斷優化，燒結配礦技術進行了改進與優化，燒結廠應用的燒結原料具備的高溫特性有了顯著的提升，真正實現了燒結原料工藝特性與生產特性的互補，能夠使鐵礦石資源得到充分的利用，在很大程度上促進了燒結廠的高效生產與可持續發展。

2.5 復合造塊技術

第一，鑲嵌式燒結法，隨著巴西與澳大利亞等鐵礦供給國提供優質鐵礦粉的減少。很多國家都在提升低價礦配比的基礎上，進行優質低渣比燒結礦的生產，從而研發出鑲嵌式燒結法。該方法的燒結流程如下：首先將粉礦研制成小球，在燒結機上進行布料的時候，將小球安放在燒結料層的中間層位置，通過常規的燒結溫度將小球燒制出最佳空隙結構。這個燒結方法的原理主要是利用小球附近的空隙，在保障小球不會出現過熔現象的基礎上，提升燒結料層的透氣性。在該燒結工藝下，小球在進行燒結的時候，主要的熱源為上層混勻料在進行燒結的時候，產生的熱量。因此，在進行上層混勻料的制備時，需要適當提升上層混勻燒結料的堿度，并適當減少小球的堿度。

第二，復合造塊法，該方法的燒結流程如下：首先將細粒的鐵礦粉單獨分離出來，將其制備為酸性球團，再將粗粒的鐵礦粉和其他的燒結原料混合在一起，共同布料到燒結機燒結，從而制備出燒結礦內含有酸性球團礦的高質量復合煉鐵爐料。這種燒結方法可以有效解決酸爐料或者堿爐料的解析問題，還能夠解決超細礦粉等還難以處理的資源。包頭鋼鐵公司應用的復合造塊法取得了較為理想的效果。在超細精礦配比一致的情況下，常規燒結與復合造塊法的工藝指標對比如表1所示。

2.6 天然氣噴吹的低碳燒結技術

在燒結過程中會產生大量的二氧化碳，某公司為了減少二氧化碳的產量，在燒結機上應用了噴吹天然氣燒結技術，該技術主要用于燒結機的臺車位置，在側上方進行天然氣的噴吹，確保燒結機的燒結溫度保持在1200℃到1400℃之間，不僅能夠提升燒結礦的質量，還可以節約焦粉的使用量，從而提升燒結礦的生產效率。該公司研發的燒結設備原理如下：在避免燒結機的燒結峰值溫度過大的基礎上，使有利燒結溫度的持續時間增長，使鐵礦石和石灰這兩種原料的反應時間增長，也能夠增加燒結礦內部的空隙，從而提升燒結礦的強度，減少焦粉的配比以及返礦率，以此降低燒結過程中二氧化碳的排放量。這種燒結設備的應用能夠在提升生產效率的基礎上，減少空氣污染，需要進行推廣應用。

3 結論

綜上所述，燒結設備的關鍵技術研究與工程實踐有助于燒結廠進行工藝與設備的改進。分析可得，通過對燒結設備關鍵技術研究及工程實踐分析可知，燒結廠需要認識到傳統燒結設備的不足，應用先進的燒結技術，將多種燒結技術配合應用，并進行燒結設備中各系統的改進，這樣才能充分提升燒結設備的生產效率與生產質量，提升燒結廠的經濟效益與社會效益。本文的探究仍舊存在不足之處，僅供參考。

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