燒結(jié)設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)研究及工程實踐

王新江

摘要： 燒結(jié)設(shè)備作為燒結(jié)廠生產(chǎn)的核心部分，其關(guān)鍵技術(shù)及工程實踐會對燒結(jié)廠的生產(chǎn)效率造成直接的影響。基于此，筆者從燒結(jié)設(shè)備的概念與組成入手，分析了燒結(jié)設(shè)備中的關(guān)鍵技術(shù)，主要技術(shù)為低溫?zé)Y(jié)技術(shù)、褐鐵礦燒結(jié)技術(shù)、厚料層燒結(jié)技術(shù)、燒結(jié)配礦技術(shù)、復(fù)合造塊技術(shù)以及天然氣噴吹的低碳燒結(jié)技術(shù)，意在幫助燒結(jié)廠選擇最佳的燒結(jié)技術(shù)進行燒結(jié)礦的生產(chǎn)。

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(guān)鍵詞： 燒結(jié)設(shè)備；低溫?zé)Y(jié)技術(shù)；厚料層燒結(jié)技術(shù)

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(jīng)濟的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的鋼鐵行業(yè)已經(jīng)被其他行業(yè)所取代。在鋼鐵行業(yè)中，燒結(jié)設(shè)備的應(yīng)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(shè)備的大型化發(fā)展，使得燒結(jié)設(shè)備呈現(xiàn)出生產(chǎn)效率較低與生產(chǎn)質(zhì)量較差等問題。燒結(jié)廠需要對燒結(jié)設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)進行一定的改進，這樣才能使燒結(jié)設(shè)備的生產(chǎn)能力滿足高爐冶煉的需求。

1 燒結(jié)設(shè)備概述

1.1 燒結(jié)工藝

燒結(jié)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(jié)機的臺車上進行點火燒結(jié)，燃料在燃燒的過程中，會出現(xiàn)產(chǎn)生高溫并發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)與物理反應(yīng)，使得混合料中某些易熔物質(zhì)發(fā)生熔化或者軟化，從而形成一定數(shù)量的液相物質(zhì)，這些液相物質(zhì)會與沒有熔化的礦粉顆?；旌显谝黄?，等到燃料燃燒結(jié)束之后，溫度的降低使得液相物質(zhì)與礦粉顆粒結(jié)合成塊。這一過程就被稱作燒結(jié)，得到的物質(zhì)被稱作燒結(jié)礦。燒結(jié)工藝是目前生產(chǎn)人造富礦的主要方式。就目前的燒結(jié)工藝而言，使用最為廣泛的是抽風(fēng)燒結(jié)工藝，該工藝通過單輥破碎機、振動篩等設(shè)備進行燒結(jié)礦的篩選，成品燒結(jié)礦將被送到高爐進行冶煉，而質(zhì)量較差的燒結(jié)礦將被返礦重新燒結(jié)。

1.2 燒結(jié)設(shè)備

就目前的生產(chǎn)現(xiàn)狀而言，燒結(jié)設(shè)備主要包括以下幾種：第一，配料和混合設(shè)備，給料機與混合機負責(zé)配料混合，皮帶機負責(zé)原料運輸；第二，燒結(jié)機，燒結(jié)機主要包括傳動裝置、臺車、風(fēng)箱、密封裝置、熱破碎機以及點火裝置等；第三，環(huán)式冷卻設(shè)備，環(huán)式冷卻設(shè)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(fēng)設(shè)備與除塵設(shè)備，除塵設(shè)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(jié)廠應(yīng)用的燒結(jié)機主要有帶式抽風(fēng)燒結(jié)機與間歇式抽風(fēng)燒結(jié)機。其中，帶式抽風(fēng)燒結(jié)機的應(yīng)用較為廣泛，該設(shè)備的生產(chǎn)力和機械化程度比較高，適用于多種原料的燒結(jié)，還能夠進行大型化與自動化生產(chǎn)；間歇式抽風(fēng)燒結(jié)機的操作便捷、見效比較快，而且設(shè)備的投資成本較低，但是該燒結(jié)機的生產(chǎn)效率比較低，只有一些中小型冶金企業(yè)或者鋼鐵企業(yè)使用該設(shè)備。

2 燒結(jié)設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)研究及工程實踐

2.1 低溫?zé)Y(jié)技術(shù)

對于燒結(jié)設(shè)備中應(yīng)用的低溫?zé)Y(jié)技術(shù)而言，其理論基礎(chǔ)為“鐵酸鈣理論”，當溫度在1300℃以下時，在燒結(jié)過程中會生成復(fù)合鐵酸鈣，等到溫度升高時，這種復(fù)合鐵酸鈣會被分解。在傳統(tǒng)的冶金行業(yè)與鋼鐵行業(yè)中，燒結(jié)技術(shù)都是根據(jù)燒結(jié)溫度的提升來實現(xiàn)的，溫度的提升可以形成大量的熔體，從而使燒結(jié)原料固結(jié)成礦。燒結(jié)設(shè)備中應(yīng)用的低溫?zé)Y(jié)技術(shù)就是相對于上述高溫?zé)Y(jié)技術(shù)而言，在低溫?zé)Y(jié)技術(shù)的應(yīng)用過程中，主要通過控制燒結(jié)溫度來控制燒結(jié)原料的熔化程度，從而形成質(zhì)量較高的復(fù)合鐵酸鈣，使固結(jié)而成的礦具有較高的質(zhì)量。

和高溫?zé)Y(jié)技術(shù)相比，低溫?zé)Y(jié)技術(shù)固結(jié)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(shù)發(fā)現(xiàn)，低溫?zé)Y(jié)技術(shù)固結(jié)而成的礦整體要優(yōu)于高溫?zé)Y(jié)結(jié)束固結(jié)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?zé)Y(jié)技術(shù)固結(jié)而成的礦具有更加優(yōu)異的特性。應(yīng)用低溫?zé)Y(jié)技術(shù)開展燒結(jié)礦的生產(chǎn)活動，不僅能夠提升礦的質(zhì)量，還可以提升能源的利用效率，從而實現(xiàn)綠色生產(chǎn)。

2.2 褐鐵礦燒結(jié)技術(shù)

就礦源的質(zhì)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(jié)礦的生產(chǎn)造成不利影響。隨著我國能源的不斷枯竭，優(yōu)質(zhì)的礦源越來越少，很多燒結(jié)廠不得不使用褐鐵礦作為燒結(jié)礦的燒結(jié)原料。因此，燒結(jié)廠在應(yīng)用褐鐵礦燒結(jié)技術(shù)進行燒結(jié)礦的生產(chǎn)過程中，需要采取一定的措施，提高褐鐵礦燒結(jié)技術(shù)的生產(chǎn)效率，促進冶金行業(yè)與鋼鐵行業(yè)的良好發(fā)展。褐鐵礦燒結(jié)技術(shù)的重點在于配比，科學(xué)合理的配比能夠有效提升燒結(jié)礦的產(chǎn)量。大量研究表明褐鐵礦燒結(jié)技術(shù)的最佳配比如下：燒結(jié)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(jié)的生產(chǎn)力，提升燒結(jié)礦的轉(zhuǎn)鼓強度，還能夠減少固體的燃耗，提升燒結(jié)礦的還原粉化率。

2.3 厚料層燒結(jié)技術(shù)

對于燒結(jié)設(shè)備中應(yīng)用的厚料層燒結(jié)技術(shù)而言，其理論基礎(chǔ)為“燒結(jié)料層自動蓄熱原理”，該技術(shù)需要與低溫?zé)Y(jié)技術(shù)進行配合使用，不僅能夠提升燒結(jié)生產(chǎn)過程的節(jié)能減排效果，還可以提升燒結(jié)礦的質(zhì)量。在燒結(jié)設(shè)備中應(yīng)用的厚料層燒結(jié)技術(shù)可以有效提升燒結(jié)礦的強度，提高燒結(jié)礦的成品率和還原性，還能夠減少燒結(jié)過程的固體燃料消耗以及總熱耗。

2.4 燒結(jié)配礦技術(shù)

燒結(jié)廠在以往的燒結(jié)生產(chǎn)中，非常重視鐵礦粉等燒結(jié)原料的化學(xué)成分與粒度組成，但是鐵礦粉等燒結(jié)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(jié)廠不得不采用“通過燒結(jié)工藝滿足燒結(jié)原料生產(chǎn)需求”的燒結(jié)礦生產(chǎn)方式，這種方式非常落后，燒結(jié)生產(chǎn)效率較差。隨著燒結(jié)設(shè)備的不斷發(fā)展與燒結(jié)工藝的不斷優(yōu)化，燒結(jié)配礦技術(shù)進行了改進與優(yōu)化，燒結(jié)廠應(yīng)用的燒結(jié)原料具備的高溫特性有了顯著的提升，真正實現(xiàn)了燒結(jié)原料工藝特性與生產(chǎn)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(jié)廠的高效生產(chǎn)與可持續(xù)發(fā)展。

2.5 復(fù)合造塊技術(shù)

第一，鑲嵌式燒結(jié)法，隨著巴西與澳大利亞等鐵礦供給國提供優(yōu)質(zhì)鐵礦粉的減少。很多國家都在提升低價礦配比的基礎(chǔ)上，進行優(yōu)質(zhì)低渣比燒結(jié)礦的生產(chǎn)，從而研發(fā)出鑲嵌式燒結(jié)法。該方法的燒結(jié)流程如下：首先將粉礦研制成小球，在燒結(jié)機上進行布料的時候，將小球安放在燒結(jié)料層的中間層位置，通過常規(guī)的燒結(jié)溫度將小球燒制出最佳空隙結(jié)構(gòu)。這個燒結(jié)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(xiàn)過熔現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，提升燒結(jié)料層的透氣性。在該燒結(jié)工藝下，小球在進行燒結(jié)的時候，主要的熱源為上層混勻料在進行燒結(jié)的時候，產(chǎn)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(jié)料的堿度，并適當減少小球的堿度。

第二，復(fù)合造塊法，該方法的燒結(jié)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(jié)原料混合在一起，共同布料到燒結(jié)機燒結(jié)，從而制備出燒結(jié)礦內(nèi)含有酸性球團礦的高質(zhì)量復(fù)合煉鐵爐料。這種燒結(jié)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(yīng)用的復(fù)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(guī)燒結(jié)與復(fù)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(jié)技術(shù)

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

3 結(jié)論

綜上所述，燒結(jié)設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)研究與工程實踐有助于燒結(jié)廠進行工藝與設(shè)備的改進。分析可得，通過對燒結(jié)設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)研究及工程實踐分析可知，燒結(jié)廠需要認識到傳統(tǒng)燒結(jié)設(shè)備的不足，應(yīng)用先進的燒結(jié)技術(shù)，將多種燒結(jié)技術(shù)配合應(yīng)用，并進行燒結(jié)設(shè)備中各系統(tǒng)的改進，這樣才能充分提升燒結(jié)設(shè)備的生產(chǎn)效率與生產(chǎn)質(zhì)量，提升燒結(jié)廠的經(jīng)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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