摘 要：烧结设备作为烧结厂生产的核心部分， 其关键技术及工程实践会对烧结厂的生产效率造成直接的影响。基于此， 笔者从烧结设备的概念与组成入手， 分析了烧结设备中的关键技术， 主要技术为低温烧结技术、褐铁矿烧结技术、厚料层烧结技术、烧结配矿技术、复合造块技术以及天然气喷吹的低碳烧结技术， 意在帮助烧结厂选择最佳的烧结技术进行烧结矿的生产。
关键词：烧结设备； 低温烧结技术； 厚料层烧结技术；
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.
Keyword:sintering equipment; low temperature sintering technology; thick layer sintering technology;
一、 引言
随着我国社会经济的不断发展， 传统的钢铁行业已经被其他行业所取代。在钢铁行业中， 烧结设备的应用非常广泛， 但是随着高炉对冶炼日益提升的要求与机械设备的大型化发展， 使得烧结设备呈现出生产效率较低与生产质量较差等问题。烧结厂需要对烧结设备的关键技术进行一定的改进， 这样才能使烧结设备的生产能力满足高炉冶炼的需求。
二、 烧结设备概述
1、烧结工艺
烧结主要是将多种粉状的含铁原料、燃料与溶剂按照一定的配比， 通过均匀混合、制粒之后， 通过布料器铺到烧结机的台车上进行点火烧结， 燃料在燃烧的过程中， 会出现产生高温并发生一系列化学反应与物理反应， 使得混合料中某些易熔物质发生熔化或者软化， 从而形成一定数量的液相物质， 这些液相物质会与没有熔化的矿粉颗粒混合在一起， 等到燃料燃烧结束之后， 温度的降低使得液相物质与矿粉颗粒结合成块。这一过程就被称作烧结， 得到的物质被称作烧结矿。烧结工艺是目前生产人造富矿的主要方式。就目前的烧结工艺而言， 使用最为广泛的是抽风烧结工艺， 该工艺通过单辊破碎机、振动筛等设备进行烧结矿的筛选， 成品烧结矿将被送到高炉进行冶炼， 而质量较差的烧结矿将被返矿重新烧结。
2、烧结设备
就目前的生产现状而言， 烧结设备主要包括以下几种：第一， 配料和混合设备， 给料机与混合机负责配料混合， 皮带机负责原料运输；第二， 烧结机， 烧结机主要包括传动装置、台车、风箱、密封装置、热破碎机以及点火装置等；第三， 环式冷却设备， 环式冷却设备主要包括传动装置、台车、给料和卸料装置、散料收集与输送装置等；第四， 主抽风设备与除尘设备， 除尘设备包括电除尘器、布袋除尘器以及多管除尘器等。
通常来说， 烧结厂应用的烧结机主要有带式抽风烧结机与间歇式抽风烧结机。其中， 带式抽风烧结机的应用较为广泛， 该设备的生产力和机械化程度比较高， 适用于多种原料的烧结， 还能够进行大型化与自动化生产；间歇式抽风烧结机的操作便捷、见效比较快， 而且设备的投资成本较低， 但是该烧结机的生产效率比较低， 只有一些中小型冶金企业或者钢铁企业使用该设备。
三、 烧结设备关键技术研究及工程实践
1、 低温烧结技术
对于烧结设备中应用的低温烧结技术而言， 其理论基础为“铁酸钙理论”, 当温度在1300℃以下时， 在烧结过程中会生成复合铁酸钙， 等到温度升高时， 这种复合铁酸钙会被分解。在传统的冶金行业与钢铁行业中， 烧结技术都是根据烧结温度的提升来实现的， 温度的提升可以形成大量的熔体， 从而使烧结原料固结成矿。烧结设备中应用的低温烧结技术就是相对于上述高温烧结技术而言， 在低温烧结技术的应用过程中， 主要通过控制烧结温度来控制烧结原料的熔化程度， 从而形成质量较高的复合铁酸钙， 使固结而成的矿具有较高的质量。
和高温烧结技术相比， 低温烧结技术固结而成的矿具有更高的冷强度， 与此同时， 观察矿的其他特性参数发现， 低温烧结技术固结而成的矿整体要优于高温烧结结束固结而成的矿， 如， 矿相特点、冷强度、还原特性、软熔特性以及还原粉化特性等。也就是说， 低温烧结技术固结而成的矿具有更加优异的特性。应用低温烧结技术开展烧结矿的生产活动， 不仅能够提升矿的质量， 还可以提升能源的利用效率， 从而实现绿色生产。
2、 褐铁矿烧结技术
表1 常规烧结与复合造块法的工艺指标对比表
就矿源的质量来说， 褐铁矿的堆比重比较小且疏松多孔， 具有较强的吸液性， 很容易被过度同化， 从而对烧结矿的生产造成不利影响。随着我国能源的不断枯竭， 优质的矿源越来越少， 很多烧结厂不得不使用褐铁矿作为烧结矿的烧结原料。因此， 烧结厂在应用褐铁矿烧结技术进行烧结矿的生产过程中， 需要采取一定的措施， 提高褐铁矿烧结技术的生产效率， 促进冶金行业与钢铁行业的良好发展。褐铁矿烧结技术的重点在于配比， 科学合理的配比能够有效提升烧结矿的产量。大量研究表明褐铁矿烧结技术的最佳配比如下：烧结厂在提升褐铁矿的配比时， 需要降低石灰石粉中小于一毫米部分的比例， 这样能够有效提升烧结的生产力， 提升烧结矿的转鼓强度， 还能够减少固体的燃耗， 提升烧结矿的还原粉化率。
3、 厚料层烧结技术
对于烧结设备中应用的厚料层烧结技术而言， 其理论基础为“烧结料层自动蓄热原理”, 该技术需要与低温烧结技术进行配合使用， 不仅能够提升烧结生产过程的节能减排效果， 还可以提升烧结矿的质量。在烧结设备中应用的厚料层烧结技术可以有效提升烧结矿的强度， 提高烧结矿的成品率和还原性， 还能够减少烧结过程的固体燃料消耗以及总热耗。
4、 烧结配矿技术
烧结厂在以往的烧结生产中， 非常重视铁矿粉等烧结原料的化学成分与粒度组成， 但是铁矿粉等烧结原料仅具有常温特性， 并不具有良好的高温特性， 从而使得烧结厂不得不采用“通过烧结工艺满足烧结原料生产需求”的烧结矿生产方式， 这种方式非常落后， 烧结生产效率较差。随着烧结设备的不断发展与烧结工艺的不断优化， 烧结配矿技术进行了改进与优化， 烧结厂应用的烧结原料具备的高温特性有了显着的提升， 真正实现了烧结原料工艺特性与生产特性的互补， 能够使铁矿石资源得到充分的利用， 在很大程度上促进了烧结厂的高效生产与可持续发展。
5、 复合造块技术
第一、 镶嵌式烧结法， 随着巴西与澳大利亚等铁矿供给国提供优质铁矿粉的减少。很多国家都在提升低价矿配比的基础上， 进行优质低渣比烧结矿的生产， 从而研发出镶嵌式烧结法。该方法的烧结流程如下：首先将粉矿研制成小球， 在烧结机上进行布料的时候， 将小球安放在烧结料层的中间层位置， 通过常规的烧结温度将小球烧制出最佳空隙结构。这个烧结方法的原理主要是利用小球附近的空隙， 在保障小球不会出现过熔现象的基础上， 提升烧结料层的透气性。在该烧结工艺下， 小球在进行烧结的时候， 主要的热源为上层混匀料在进行烧结的时候， 产生的热量。因此， 在进行上层混匀料的制备时， 需要适当提升上层混匀烧结料的碱度， 并适当减少小球的碱度。
第二、 复合造块法， 该方法的烧结流程如下：首先将细粒的铁矿粉单独分离出来， 将其制备为酸性球团， 再将粗粒的铁矿粉和其他的烧结原料混合在一起， 共同布料到烧结机烧结， 从而制备出烧结矿内含有酸性球团矿的高质量复合炼铁炉料。这种烧结方法可以有效解决酸炉料或者碱炉料的解析问题， 还能够解决超细矿粉等还难以处理的资源。包头钢铁公司应用的复合造块法取得了较为理想的效果。在超细精矿配比一致的情况下， 常规烧结与复合造块法的工艺指标对比如表1所示。
6、 天然气喷吹的低碳烧结技术
在烧结过程中会产生大量的二氧化碳， 某公司为了减少二氧化碳的产量， 在烧结机上应用了喷吹天然气烧结技术， 该技术主要用于烧结机的台车位置， 在侧上方进行天然气的喷吹， 确保烧结机的烧结温度保持在1200℃到1400℃之间， 不仅能够提升烧结矿的质量， 还可以节约焦粉的使用量， 从而提升烧结矿的生产效率。该公司研发的烧结设备原理如下：在避免烧结机的烧结峰值温度过大的基础上， 使有利烧结温度的持续时间增长， 使铁矿石和石灰这两种原料的反应时间增长， 也能够增加烧结矿内部的空隙， 从而提升烧结矿的强度， 减少焦粉的配比以及返矿率， 以此降低烧结过程中二氧化碳的排放量。这种烧结设备的应用能够在提升生产效率的基础上， 减少空气污染， 需要进行推广应用。
四、 结论
综上所述， 烧结设备的关键技术研究与工程实践有助于烧结厂进行工艺与设备的改进。分析可得， 通过对烧结设备关键技术研究及工程实践分析可知， 烧结厂需要认识到传统烧结设备的不足， 应用先进的烧结技术， 将多种烧结技术配合应用， 并进行烧结设备中各系统的改进， 这样才能充分提升烧结设备的生产效率与生产质量， 提升烧结厂的经济效益与社会效益。本文的探究仍旧存在不足之处， 仅供参考。
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