當(dāng)代大型燒結(jié)技術(shù)的進(jìn)步

趙景軍

（首鋼京唐公司，河北 唐山 063200）

如今，基于新時(shí)期發(fā)展背景下，我國(guó)鋼鐵行業(yè)也因此獲得了良好的發(fā)展前景，其鐵礦燒結(jié)技術(shù)水平在原來的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了明顯提升。如今，鋼鐵行業(yè)逐漸將重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到了大型燒結(jié)機(jī)的建設(shè)方面，對(duì)于大型燒結(jié)技術(shù)而言，不但實(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)代工藝與除塵技術(shù)的合理應(yīng)用，同時(shí)在工藝方面還體現(xiàn)出了一定的完善性，在應(yīng)用過程中可以達(dá)到非常高的自動(dòng)化水平。另外，在對(duì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，可以對(duì)廠家整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)加強(qiáng)質(zhì)量方面的控制工作，所以，與傳統(tǒng)的燒結(jié)技術(shù)相比，在工藝以及設(shè)施等方面取得了非常大的進(jìn)展[1]。

1 燒結(jié)理論與技術(shù)進(jìn)步

1.1 低溫?zé)Y(jié)

對(duì)于低溫?zé)Y(jié)理論而言，主要指的是鐵酸鈣理論，在對(duì)赤鐵礦粉進(jìn)行燒結(jié)時(shí)，比較高的燒結(jié)礦物組成與結(jié)構(gòu)為40%沒有參與反應(yīng)的赤鐵礦，以及40%針狀復(fù)合鐵酸鈣粘結(jié)相以溶蝕形態(tài)交織而成的非均相結(jié)構(gòu)。一般在比較低的溫度下才能形成針狀復(fù)合鐵酸鈣，如果是在溫度比較高時(shí)達(dá)到一定溫度下，針狀復(fù)合鐵酸鈣就會(huì)被分解，而對(duì)于低溫?zé)Y(jié)而言，主要是在傳統(tǒng)高溫?zé)Y(jié)基礎(chǔ)上形成的，一般溫度達(dá)到1250℃時(shí)，就能形成強(qiáng)度以及還原性比較好的針狀復(fù)合鐵酸鈣粘結(jié)相。在對(duì)以往的燒結(jié)法進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，對(duì)于燒結(jié)溫度具有非常強(qiáng)的依賴性，通過提升溫度可以形成比較多的溶體，這樣就能使燒結(jié)料達(dá)到凝固狀態(tài)，最終形成礦。對(duì)于低溫?zé)Y(jié)技術(shù)而言，主要是采取措施對(duì)燒結(jié)溫度進(jìn)行合理控制，在此基礎(chǔ)上使物料一部分達(dá)到融化狀態(tài)，并且最終形成質(zhì)量較好的復(fù)合鐵酸鈣粘結(jié)相，最終凝固形成礦，如果是采取低溫?zé)Y(jié)技術(shù)時(shí)，在這種狀態(tài)下所形成的燒結(jié)礦與高危技術(shù)所形成的燒結(jié)礦相比，在冷強(qiáng)度低溫以及還原特性等方面都具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)，當(dāng)采取不同的燒結(jié)工藝時(shí)，其所形成的燒結(jié)礦在特性方面也具有一定的差異經(jīng)比較，其結(jié)果如下表1所示。

表1 燒結(jié)礦特性對(duì)比

結(jié)合目前的實(shí)際情況來安，在現(xiàn)有的燒結(jié)技術(shù)中，其SFCA為代表的燒結(jié)礦屬于非常重要的研究?jī)?nèi)容，并且在整個(gè)高爐冶煉過程當(dāng)中，SFCA為代表的燒結(jié)礦發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。比如，在軟化溫度比較高的情況下，其軟溶帶位置就會(huì)向下移動(dòng)，這對(duì)于降低軟溶帶位置可以產(chǎn)生一定的積極作用，同時(shí)還能促進(jìn)發(fā)展間接還原，通過這種方式可以實(shí)現(xiàn)對(duì)煤氣的充分利用，從而減少對(duì)燃料的浪費(fèi)現(xiàn)象。其次，如果是在軟溶區(qū)域壓差比較低的情況下，可以在一定程度上有效降低料柱壓差，對(duì)于高爐內(nèi)的透氣性可以起到非常重要的改善作用。在對(duì)低溫?zé)Y(jié)技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，可以對(duì)傳統(tǒng)燒結(jié)技術(shù)中存在的能源消耗問題進(jìn)行合理解決，從而在更大程度上提升燒結(jié)礦質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，目前，在我國(guó)燒結(jié)廠中，該技術(shù)已經(jīng)獲取了比較廣泛的應(yīng)用[2]。

1.2 厚料層燒結(jié)

對(duì)于厚料層燒結(jié)技術(shù)而言，主要是在對(duì)燒結(jié)料層自動(dòng)蓄熱原理原理應(yīng)用基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，在整個(gè)燒結(jié)過程當(dāng)中，可以有效減少對(duì)能源方面的使用，同時(shí)也為低溫?zé)Y(jié)技術(shù)應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)條件，可以在更大程度上提升燒結(jié)礦質(zhì)量。

厚料層燒結(jié)技術(shù)產(chǎn)生的時(shí)間比較早，現(xiàn)如今已經(jīng)經(jīng)歷了三十多年的發(fā)展，已經(jīng)獲得了比較廣泛的應(yīng)用。結(jié)合相關(guān)的實(shí)踐結(jié)果可以了解到，在對(duì)厚料層燒結(jié)實(shí)際應(yīng)用的基礎(chǔ)上，可以明顯提升燒結(jié)礦本身的強(qiáng)度，保證最終可以達(dá)到非常高的成品率，減少對(duì)各方面能源的使用，并且還能降低FeO的含量，對(duì)于提升燒結(jié)礦還原性有著非常重要的作用。

1.3 基于工藝特點(diǎn)互補(bǔ)的燒結(jié)優(yōu)化配礦

在長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展過程中，相關(guān)行業(yè)并沒有加強(qiáng)對(duì)燒結(jié)所用鐵礦粉的認(rèn)識(shí)，仍然認(rèn)為鐵礦粉具有化學(xué)成分以及粒度等特點(diǎn)。在對(duì)以往的燒結(jié)配礦工藝進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，往往將重點(diǎn)只放在了常溫特點(diǎn)方面，因?yàn)椴荒軐?duì)鐵礦粉在燒結(jié)過程中的高溫行為進(jìn)行全面了解，所以，也就不能轉(zhuǎn)變以往的燒結(jié)工藝，仍然還是通過燒結(jié)工藝來產(chǎn)生相應(yīng)的燒結(jié)原料，這就對(duì)先進(jìn)的燒結(jié)理論以及燒結(jié)技術(shù)應(yīng)用形成了嚴(yán)重的阻礙，這不但會(huì)對(duì)鐵礦石資源利用效率產(chǎn)生一定的影響，并且也會(huì)在一定程度上降低最終的燒結(jié)礦質(zhì)量。

后來隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，相關(guān)行業(yè)逐漸對(duì)鐵礦粉燒結(jié)過程中的高溫行為引起了高度重視，在二十一世紀(jì)初，“鐵礦石燒結(jié)基礎(chǔ)特性的概念”產(chǎn)生，并在此基礎(chǔ)上逐漸形成了比較完善的鐵礦粉高溫特性評(píng)價(jià)指標(biāo)與方法，同時(shí)也對(duì)以往的配礦理論體系進(jìn)行了優(yōu)化與完善，從而在行業(yè)中得到了非常廣泛的推廣與應(yīng)用。

1.4 小球嵌入式燒結(jié)

對(duì)于小球嵌入式燒結(jié)工藝而言，其概念最早產(chǎn)生與日本，其示意圖如下圖1所示。該理論的提出，主要是對(duì)劣質(zhì)化的鐵礦粉資源進(jìn)行充分利用，一般馬拉曼巴礦燒結(jié)因?yàn)轭w粒比較細(xì)，同時(shí)液相流動(dòng)性比較低，這就導(dǎo)致最終的產(chǎn)品質(zhì)量非常差。而通過對(duì)小球嵌入式燒結(jié)工藝的應(yīng)用，就是將馬拉曼巴礦制作成相應(yīng)的小球，然后將其分布在其他的燒結(jié)料當(dāng)中，通過小球旁邊氣流邊緣效應(yīng)的發(fā)揮，同時(shí)減少堿度，這樣小球本身就不會(huì)出現(xiàn)過溶現(xiàn)象，通過這種方式可以有效提升料層本身的透氣性，通過對(duì)含有固體燃料以及堿度比較高的其他燒結(jié)料進(jìn)行使用，可以在整個(gè)過程中提供一定的熱量，同時(shí)還能提供相應(yīng)的粘結(jié)相。結(jié)合相關(guān)的試驗(yàn)結(jié)果可以了解到，在對(duì)這種燒結(jié)工藝應(yīng)用的基礎(chǔ)上，可以對(duì)整個(gè)燒結(jié)過程中的透氣性起到非常好的調(diào)節(jié)作用，同時(shí)促進(jìn)垂直燒結(jié)速度不斷提升，在保證燒結(jié)礦質(zhì)量達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)上，在更大程度上提升燒結(jié)礦產(chǎn)量。

圖1 小球嵌入式燒結(jié)示意圖

2 大型燒結(jié)設(shè)計(jì)理念的進(jìn)步

通常情況下，以往在新建燒結(jié)項(xiàng)目當(dāng)中，從最開始的立項(xiàng)，然后到最終投入使用，一般不會(huì)超過兩年的時(shí)間，因?yàn)樵谇捌跊]有做好相應(yīng)的在研究與準(zhǔn)備工作，這就導(dǎo)致在燒結(jié)項(xiàng)目投入使用之后，經(jīng)常會(huì)面臨各種問題的產(chǎn)生。如今，基于現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展背景下，在新建大型燒結(jié)項(xiàng)目中，不但實(shí)現(xiàn)了對(duì)新型燒結(jié)技術(shù)的合理應(yīng)用，同時(shí)還經(jīng)歷了相應(yīng)的實(shí)踐工作，所以在技術(shù)與工藝創(chuàng)新方面有了非常大的進(jìn)展[3，4]。

現(xiàn)如今，在對(duì)大型燒結(jié)項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要嚴(yán)格遵守相應(yīng)的基本原則，具體主要體現(xiàn)在了以下幾個(gè)方面：第一，遵守可持續(xù)發(fā)展以及循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念。保證在整個(gè)建設(shè)過程中，可以應(yīng)用非常先進(jìn)的工藝技術(shù)與設(shè)施，在工藝流程上應(yīng)該滿足一定的簡(jiǎn)潔性，從而在更大程度上提升燒結(jié)自動(dòng)化水平；第二，對(duì)所涉及到的資源條件以及生產(chǎn)規(guī)模等進(jìn)行全面了解，在此基礎(chǔ)上將功能、結(jié)構(gòu)以及效率優(yōu)化作為主要目標(biāo)，從而形成高效的運(yùn)行機(jī)制；第三，對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)以及設(shè)施進(jìn)行創(chuàng)新與完善，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)燒結(jié)機(jī)、環(huán)冷機(jī)以及臺(tái)車欄板加寬技術(shù)的應(yīng)用于研究，通過這種方式保證可以將臺(tái)車邊緣風(fēng)的作用充分發(fā)揮出來，從而減少對(duì)能源的使用。

在對(duì)大型燒結(jié)設(shè)計(jì)理念與原則應(yīng)用的基礎(chǔ)上，我國(guó)大型燒結(jié)機(jī)在投入到使用中時(shí)候，其設(shè)備在整個(gè)運(yùn)行過程中可以保持一定的穩(wěn)定性，同時(shí)還能維持生產(chǎn)過程中的安全性，各方面指標(biāo)都達(dá)到了非常先進(jìn)的階段。

3 大型燒結(jié)設(shè)備的研發(fā)與應(yīng)用

3.1 燒結(jié)機(jī)臺(tái)車欄板加寬技術(shù)的應(yīng)用

在對(duì)燒結(jié)機(jī)臺(tái)車欄板進(jìn)行加寬時(shí)，目前所涉及到的方法主要包括兩種，一種是利用箅條加寬，第二種時(shí)采用盲板進(jìn)行加寬。比如，在首鋼京唐燒結(jié)工程中，就是采用的盲板加寬工藝，在對(duì)加寬距離進(jìn)行明確時(shí)，可以保證不邊緣風(fēng)將加寬部分混合料燒透，從而避免在燒結(jié)過程中會(huì)形成生料。首鋼京唐在投資500m2燒結(jié)機(jī)能力的情況下，最終獲取到了550m2的燒結(jié)機(jī)，從而最終獲取到了非常高的經(jīng)濟(jì)效益，其臺(tái)車車體裝配如下圖2所示。

圖2 燒結(jié)機(jī)臺(tái)車車體裝配

3.2 環(huán)冷機(jī)臺(tái)車欄板加寬技術(shù)的應(yīng)用

因?yàn)槭艿綗Y(jié)機(jī)臺(tái)車欄板加寬技術(shù)的應(yīng)用，在冷換機(jī)研究過程中，也采取了利用邊緣風(fēng)的設(shè)計(jì)方式。比如，在首鋼京唐燒結(jié)廠中，其環(huán)冷機(jī)的鼓風(fēng)面積為520m2，通過對(duì)臺(tái)車欄板加寬技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)際冷卻面積達(dá)到了580m2，其冷卻面積在原來的基礎(chǔ)上明顯提升，同時(shí)燒結(jié)礦產(chǎn)量也明顯增加，減少了對(duì)風(fēng)能的消耗。

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)大型冷環(huán)節(jié)的合理應(yīng)用，可以采取有效的基礎(chǔ)保障措施，比如，通過對(duì)緊湊型傳動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用，可以將重載星輪轉(zhuǎn)動(dòng)裝置應(yīng)用到其中，不但占地面積比較小，同時(shí)更換也比較快，可以減少后期維護(hù)。通過對(duì)曲軌三維設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用，可以對(duì)曲軌設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，將空間與運(yùn)動(dòng)合為一體的三維設(shè)計(jì)，在對(duì)重維臺(tái)車特點(diǎn)明確的基礎(chǔ)上，可以對(duì)曲軌支撐結(jié)構(gòu)起到一定的強(qiáng)化作用，并且在應(yīng)用過程中可以取得非常好的效果。

4 結(jié)語

在對(duì)當(dāng)代大型燒結(jié)技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，應(yīng)該嚴(yán)格遵守一定的可持續(xù)發(fā)展原則，在對(duì)低溫?zé)Y(jié)以及厚料層燒結(jié)技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，可以有效減少對(duì)能源的使用。要想將大型燒結(jié)技術(shù)作用充分發(fā)揮出來，就必須加強(qiáng)對(duì)先進(jìn)技術(shù)的研究工作，在更大程度上提升燒結(jié)技術(shù)資源效益以及環(huán)境效益。