浅谈烧结工艺技术及其设计

秦小三 李武兰

摘要：本文对烧结生成工艺及其设计进行了详细介绍，并具体阐述了一些生产新工艺和新技术，具有一定的参考价值。

关键词：烧结；工艺；设计

中图分类号：S611文献标识码： A 文章编号：

引言

自上世纪70年代以来，我国铁矿粉造块工业取得了很大的成就。目前，我国钢铁企业的发展有着比较大的空间，由于国内和国际市场竞争的日益激烈，烧结厂也面临着市场经济调节的大问题。现阶段需要快速解决的问题就是应该对烧结矿的质量进行不断的提高；烧结生产发展的未来趋势是逐步实现烧结机的大型化；提高自动化水平和生成率，努力降低烧结矿的成本；采用原料混匀技术，提高烧结的精料水平；采用小球烧结工艺，进一步强化烧结生产；加强环保治理，加速增加球团矿用量，改善我国高炉的炉料结构；充分利用国内国外的铁矿资源；继续对老旧设备进行改造更新；坚持生产高碱度烧结矿；调整和改善烧结生产布局。

烧结生成工艺及其设计

所谓“烧结”就是指粉状物料加热到熔点以下而粘结成固体的现象.烧结过程简单来说，就是把品位满足要求，但粒度却不满足的精矿与其他辅助原料混合后在烧结机上点火燃烧，重新造块，以满足高炉的要求。点火器就是使混合料在烧结机上燃烧的关键设备，控制好点火器的温度、负压等，混合料才能成为合格的烧结成品矿。

铁矿粉烧结是将细粒含铁原料与燃料、熔剂按一定比例混合，加水润湿、混匀而制成烧结料，然后布于烧结机上，通过点火、抽风，并借助烧结料中燃料燃烧产生高温，进而发生一系列的物理化学反应，生成部分低熔点物质，并软化熔融产生一定数量的液相，将铁矿物颗粒润湿粘结起来，冷却后形成具有一定强度的多孔产品一烧结矿。它是是一种铁矿粉造块方法。整个烧结料层可分为：烧结矿层、燃烧层、预热层和冷却层。烧结作业是烧结生产的中心环节，它包括布料、点火、烧结等主要工序。

目前生产上广泛采用带式抽风烧结机生产烧结矿。主要包括烧结料的准备，配料与混合，烧结和产品处理等工序。将铺底料、混合料铺在烧结机台车上的作业。布料时要求混合料的粒度和化学成分等沿台车纵横方向均匀分布，并且有一定的松散性，表面平整。准确控制烧结的风量、真空度、料层厚度、机速和烧结终点。烧结终点的判断与控制：控制烧结终点，即控制烧结过程全部完成时台车所处的位置。

烧结固体燃料为烧结提供热源，兼有还原剂的作用，对烧结过程有着重要的影响作为烧结燃料，要求具有一定的反应性和燃烧性，固定炭含量要高，灰分和挥发分含量要低，硫含量少等。以半焦、无烟煤代替焦粉作为烧结燃料，探索使用半焦。无烟煤的不同配比以及不同粒度的生产规律，对降低烧结燃料成本，节约能源，对促进钢铁企业向高产、优质、低耗和低成本、环保的方向发展有着重要的意义。

烧结中采用添加助燃剂，可强化烧结料中焦炭的燃烧，减少烧结过程的固体燃料消耗对减少烧结烟气排放有积极的作用。降低固体燃耗有效的途径之一是通过催化燃烧来改善固体燃料的燃烧条件，影响燃烧速度，充分利用燃烧热而提高烧结成品率。添加助燃剂的主要作用是强化焦粉燃烧，提高热能利用率，减少热损失，可改善烧结矿的质量，达到节能降耗的目的。因此，催化剂中除了有能活化固体碳晶体结构的活性物质外，至少还应包含有氧化剂和助燃剂。而对不同组成的催化剂筛选则需根据烧结的综合指标来进行分析和评价，从而找出较优的铁矿烧结用催化节能添加剂。

二、生产新工艺和新技术

1、球团烧结

球团矿是当前使用最广泛的酸性炉料之一。铁矿石经细磨、精选，得到较高铁品位的细磨铁精矿粉，精粉用于烧结不仅工艺技术困难，烧结生产指标恶化，而且能耗浪费。球团矿靠滚动成型，粒度均匀；经过高温焙烧固结，机械强度很高，不仅满足高炉冶炼过程的需要。而且生产球团矿的能耗较烧结矿低，有利于炼铁系统节能，高炉炉料结构也会更加合理。另外，球团矿本身的性能较好，全铁含量高，粒度均匀，冷强度高，适于贮运，堆积密度大，还原性能良好。但是球团矿在高炉冶炼过程中存在体积膨胀的问题。球团矿的优点是高炉精料的重要组成部分。

2、高碱度烧结

高碱度烧结矿，其粒度均匀，粉末较少，还原性与高温软熔性能较好，化学成分稳定，造渣性能良好，同时可以在高炉生产时少加或不加熔剂，降低高炉内的热量消耗，改善高炉的生产指标。而自熔性烧结矿和酸性烧结矿因强度差、还原性差、软熔温度低、燃料单耗高。高炉使用高碱度烧结矿,不仅有利于改善高炉块状带和软熔带透气性,而且可降低高炉辅助原料用量,降低了高炉上部熔剂分解吸热和高炉炉墙结瘤的危险,高炉造渣制度控制更为简单灵活。但是烧结矿的低温还原粉化性能较差，尤其是高铁低硅技术的发展，烧结矿的强度有所下降，造成其在高炉部粉化较严重，恶化透气性，改善烧结矿低温还原粉化性和提高强度是当前的研究重点。

3、低温烧结新技术

低温烧结是世界上烧结工艺中一项先进的工艺，它具有显著的改善烧结矿质量和节能的优点。铁酸钙特别是针状复合铁酸钙是还原性和强度均好的矿物，但是它只能在较低的烧结温度下获得。低温烧结产生的粘结相主要是针状铁酸钙，其本身强度高，而且与残存原矿结合的牢固；烧结矿的矿物组成简单，内应力小，微细裂纹少。另外，低温烧结矿主要由针状铁酸钙和赤铁矿组成，针状铁酸钙的间隙内很少夹杂渣状物，残存原矿的微气孔被堵塞的几率小，微孔发达，因此，低温烧结矿的还原性好。低温烧结矿的优良冶金性能与针状铁酸钙的存在密切相关，只有生成大量的针状铁酸钙的条件，才能成功的进行低温烧结，关键是把温度控制在较低范围内。低温烧结新技术可以在现有烧结生产设备不作大的改造的情况下，通过加强烧结原料的准备，优化烧结工艺，控制烧结温度等技术措施来实现。

4、厚料层烧结

厚料层烧结技术是以厚料层烧结为核心，将强化制粒燃料分加、偏析布料等一系列新技术融为一体，并予以最佳匹配，使各项先进技术产生交匀作用效果的烧结新技术。厚料层烧结由于料层的自动蓄热作用，烧结内层氧化气氛增强，降低固体燃料配比，使高价铁氧化物的分解减少，有利于促进复合铁酸钙粘结相的生成。如果烧结矿中的复合铁酸钙数量较多且大多以熔蚀状态存在，则烧结矿的还原性和强度均会明显改善，使高炉增铁节焦。但是厚料层烧结不得当的话，将使烧结负压提得过高，使电耗增大。它是国内外烧结工序研究应用的一种提质降耗的新技术。

结束语

烧结是钢铁生产工艺中的一个重要环节，它是将铁矿粉和石灰按一定配比混匀。经烧结而成的有足够强度和粒度的烧结矿可作为炼铁的熟料。利用烧结熟料炼铁对于提高高炉利用系数、提高高炉透气性保证高炉运行均有一定意义。

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