燒結新技術及其發展作者：項江輝單位：安徽工業大學冶金與資源學院冶金095班 學號：099014274摘要：高爐強化冶煉對精礦提出了更高的要求，可以用“高、穩、熟、小、勻、凈”概括。為實現這些基本要求為強化冶煉創造條件，采用燒結新工藝新技術以提高精礦物理化學性質，可以為高爐強化冶煉提高扎實的基礎。本文僅以提高包鋼煉鐵廠和首鋼煉鐵廠為例，粗略探討該廠采用的燒結新工藝及其對提高精料水平強化高爐冶煉的影響及效果。關鍵詞：自動配科技術，強力造球技術，新式生石灰消化器，厚料層燒結技術，柔性密封新技術，熱風燒結技術，燒結配加強化劑，噴灑氯化鈣技術，球團礦主要新技術。一、原理：1.1強化冶煉基本原理相對高爐常規冶煉而言，采用一切先進技術和工藝方法，縮短冶煉周期，提高高爐煉鐵生產率及其綜合經濟效益的冶煉工藝。高爐生產率常用高爐利用系數來表示。式中i為冶煉強度，t/(m3?d)；k為焦比，t/t。提高冶煉強度與降低焦比是提高利用系數，強化高爐冶煉的兩個主要方向。凡能提高冶煉強度，降低焦比的技術措施和方法，都屬于高爐強化冶煉的范疇。諸如改善爐料結構，采用高爐精料，高壓操作，高爐噴吹燃料，高風溫以及富氧鼓風、綜合鼓風、加濕鼓風和脫濕鼓風等都是高爐強化冶煉的重要內容。此外，加強管理，如加強設備維護，降低休風(見休風與復風)率、慢風(見慢風操作)率和漏風率等，使高爐常處于全風操作狀態，以增加生鐵產量，降低單位生鐵能耗，也是高爐強化冶煉不可忽視的內容。但是也不能簡單地得出高爐生產率與冶煉強度成正比的結論。因為焦比在相當程度上還與冶煉強度有關，即k=f(i)。精料是高爐強化冶煉的物質基礎，強化高爐必須把精料放在首位。精料的涵義是要求供給高爐的原料不但質量好，而且數量足。其內容可用“高、穩、熟、小、勻、凈”概括。“高”鐵礦石的品位高，還原性高，焦炭中固定炭高，熔劑中氧化鈣高，各種原料的冷態、熱態機械強度高。“穩”一一各種原料的化學成分穩定，波動小。這是穩定爐況穩定操作保證順行自動控制的先決條件。“熟”一一高爐全部裝入燒結礦或者球團礦，熟料率達到100%，盡量不加石灰石入爐。“小、勻、凈”一一要求原料平均粒度小粒度勻，縮小上下限間的粒度差。大的要破碎，小的要篩除以保證高爐內的良好透氣性和還原性。同時，還可以實行分級入爐制度。高爐冶煉對燒結礦質量的要求主要有3方面：品位高、雜質少、化學成分穩定。這樣的原料可使高爐冶煉時爐況順行，爐渣帶出的熱量少，有利于提高產量降低焦比。一些工廠生產實踐證明，入爐的燒結礦含鐵量每增加1%，焦比約降低2%，產量約提高3%。燒結礦中的有害雜質(硫、磷、銅、鉛、鋅、砷等在冶煉時，有的進入生鐵中，影響生鐵質量和鋼的性能；有的轉入渣或變成蒸氣揮發，這都會使高爐設備受到破壞或形成結瘤而影響生產。燒結礦成分波動大，會引起爐況不順。一些工廠生產實踐表明，入爐燒結礦的鐵品位波動由土1.5%降到土0.5%時，焦比降低2.5%，產量提高4.5%。強度好、粉末少、粒度均勻。燒結礦強度差時，小^mm的粉末就多，除會造成大量爐塵損失外，還會使爐內透氣性變壞，冶煉過程失常；粒度過大則還原困難，使焦比增加。一些工廠生產實踐證明，小于5mm粉末每減少10%可增產6%?8%，而6?50mm粒級每增加10%焦比可降低2%左右。易還原、粉化少、高溫性能好。易還原的燒結礦，在高爐中間接還原率高，初渣中的FeO減少，均有利于提高產量和降低焦比。在低溫還原的條件下，燒結礦往往會出現粉化現象，若粉化程度達到某一定值時，就會影響爐內的透氣性，致使生產指標下降。燒結礦的高溫性能，通常是指溫度在1250°C以上時的還原性、荷重還原軟化性和熔滴性等。在高溫下還原時，若發生較大程度的還原停滯現象，就會使還原速度大幅度降低；若開始軟化或熔化的溫度較低，軟熔溫度區間較寬，就會增加高爐中軟熔帶的透氣阻力，對爐內的還原過程、爐缸溫度和爐料透氣性都有不利的影響，同時爐缸就不能保證充足的熱量，因而影響爐缸的熱工制度。2.1燒結礦主要新技術2.1.1自動配科技術燒結配料的最終目標就是滿足產品的物理化學性能、冶金性能并獲得較高的燒結產率。采用分層布料和雙層燒結，可以克服燒結礦上下層質量不均勻的現象，使燒結混合料層的含碳量自上而下逐層減少，還可以節約燃料。同時，采用偏析布料，使料層中部略厚而邊緣稍薄，可以得到成分均勻的燒結礦。2005年在一燒車間原有自動稱量的基礎上進行改造，采用自動配料技術。2006年1月投人使用，取得很好的效果。燒結礦化學成分波動縮小，成分更趨于穩定。2006年與2005年相比，燒結礦一次合格率提高了9.4個百分點，堿度穩定率提高了6.3個百分點。目前全廠燒結配料除二燒外都實現了自動配料技術。2.1.2強力造球技術燒結過程是一個多種組分在高溫下相互作用的過程，燒結礦質量的好壞在很大程度上取決于混合料各組成分分布的均勻性，并對燒結機臺時產量也有很大的作用。二燒車間1998年進行了改造性大修由4臺75m2改造為4臺90m2燒結機，將原有混合機改為強力造球機。經使用并實測表明，強力造球機比普通造球機效率提高11%。煉鐵廠近幾年投產的3臺265m2燒結機都采用強力造球機技術，均取得良好的效果。2.1.3新式生石灰消化器的應用混合料中配入適量的生石灰代替石灰石粉末，可以強化燒結過程。生石灰在混合料中消化成極細的消石灰Ca(OH)2膠凝體顆粒分布于混合料中，奪取精礦顆粒間和表面的水分，使這些顆粒相互間與消石灰顆粒靠近產生毛細力，使混合料中初生小球的強度和密度增大。但生石灰消化時放熱，故其用量要適宜，且粒度小于5mm。包鋼燒結生產是以細精礦為主要原料。為解決細精礦燒結的問題，在燒結混合料中配加生石灰，以強化細精礦燒結使燒結礦產量和質量提高、能耗降低。經調研將一燒車間原來的消化器改為雙軸攪拌式消化器，使得生石灰較充分地消化，從而達到了提高料溫、提高了混合料的制粒效果，改善了燒結料層的透氣性，提高混合料的濕容性，減少過濕層，為厚料層燒結創造了條件，成功地解決了以細精礦為主要原料燒結的難題。2.1.4厚料層燒結技術厚料層操作可以提高燒結過程的自動蓄熱能力，降低固體燃耗，降低W(FeO)，改善燒結礦的還原性。同時厚料層燒結使高溫區保持時間延長，熔體結晶較為充分，從而提高燒結礦強度和燒結礦成品率②。目前三燒、四燒料層達到650叫n，在有條件的情況下將達到700mm以上，處于國內領先水平。其他車間也相繼把燒結料層提高到630叫n以上。料層提高以后，燒結礦強度明顯提高，燒結礦轉鼓指數從過去的66%左右逐步提高到80%左右。2.1.5燒結機采用柔性密封新技術燒結機漏風是困擾燒結的一大難題，降低燒結機漏風率是提高燒結機生產率，降低工藝電量消耗的一個關鍵環節。煉鐵廠2003年在二燒車間采用了柔性密封新技術。燒結機漏風率在原有基礎上降低了8.6%，燒結機臺時產量提高了3.5%，密封原件壽命比過去提高了1.5倍。在取得良好效果后，相繼將此項新型密封技術消化移植到全廠所有燒結機上應用。2.1.6熱風燒結技術應用在點火后一段時間內采用熱風(500C)供氣燒結，減輕了急冷造成的表面強度的降低，從而改善機械強度。另外，熱風燒結還可以降低混合料中的配炭量，降低氣氛的還原性，使FeO含量降低2-4%，而且燃料的均布程度提高，有利于形成均勻分散的小孔，提高氣孔率改善透氣性和還原性。燒結冷卻廢氣中具有大量的物理熱，如果加以科學利用可大幅度節約固體燃料，并使燒結過程熱耗降低10%—13%。二燒車間利用機冷工藝冷卻段300r的熱風，首次實現了熱風燒結。隨之一燒、三燒、四燒在此基礎上又進行了大膽技改創新，從環冷機集取熱風，采用無動力熱風燒結技術，使燒結料層的溫度分布均勻，克服了上層熱量不足、冷卻過快、燒結礦強度差，下層熱量過剩溫度過高、亞鐵含量高、還原性差的缺點。同時減少燃料配比，降低固體燃耗。達到了提高燒結礦強度，改善燒結礦粒度，降低固體燃耗的效果。2.1.7燒結配加強化劑燒結配加強化劑可以促進燃料中碳與非碳物質的燃燒，使固體燃料燃燒充分，提高燒結溫度，促進固體燃料的反應活性，從而改善了燃料的燃燒性能。煉鐵廠進行了燒結配加強化劑的工業試驗，試驗表明配加0.04%強化劑后，燒結機利用系數提高了2%左右，燒結礦轉鼓強度提高了1.45個百分點，燒結礦冶金性能也得到改善。2.1.8燒結礦噴灑氯化鈣技術快燒結礦的低溫粉化率(RDI)的高低將影響高爐料柱的透氣性。因此RDI是燒結礦冶金性能的一項重要指標。在燒結工藝和原料條件一定的情況下，控制RDI最直接的辦法就是提高燒結礦的W(FeO)，進而有效地抑制燒結礦的低溫粉化③。但是燒結礦W(FeO)提高將會嚴重地影響其還原性能。為了有效地解決這一矛盾，采用燒結礦表面噴灑CaC12，技術。在燒結礦表面噴灑CaCl溶液可使其表面和孔隙被鹵化物所覆蓋，減緩了燒結礦在450?550C的還原速度，阻礙了Fe2O3轉變成Fe3O4時低溫相變導致的體積膨脹，致使還原氣體對燒結礦所產生的碎裂粉化作用減弱，從而達到減少燒結礦低溫還原粉化的目的。當燒結礦在高爐中進人600C以上溫度區時，鹵化物開始揮發，還原加快，900C時恢復了還原速度，所以不會影響燒結礦的中溫還原度。經生產實踐和技術測定燒結礦表面噴灑氯化鈣溶液可降低燒結礦的低溫還原粉化指數10%左右。2.2球團礦主要新技術應用2.2.1帶式焙燒結機全密封技術162m2帶式機由于設備老化，系統漏風嚴重，制約了球團生產的穩定順行，造成球團礦產、質量下降，能耗升高。為了解決系統漏風，經多次論證，決定采用北京中鋼北方測控公司的密封技術，利用中修機會對6到13風箱的預熱、焙燒、均熱段進行全面的密封。采用全密封技術后，較徹底解決了焙燒系統的漏風、竄風而造成的風系統混亂。同時在抽干段加燒嘴，解決了鼓干、抽干段一直風溫較低，干燥效果差的問胚。整個球團焙燒過程得到有效的控制，使球團礦產量質量穩定提高，能耗降低。2.2.2帶式焙燒機工藝參數的優化抽干段加燒嘴和帶式機采用全密封技術的應用，加之中修對破損爐體的修復，為此焙燒工藝參數必須進行相應的調整。嚴格控制燃燒室溫度，保持的氧化氣氛和氧化時間，合理利用有效風量，強化氧化焙燒，固結。帶式焙燒機達到了一個較高的產量質量水平。2.2.3豎爐烘干爐及潤磨機的應用豎爐生產對生球質量要求很高。2006年3月將4座豎爐進行了工藝配套完善。烘干機，潤磨機投入使用。通過一段時間的運行，調試、攻關，制定了合理的工藝操作參數，整個生產系統運行穩定，產質量提高，Et產達到4000t以上，球團礦轉鼓指數達到92%左右。2.3高爐原料改善對高爐冶煉的效果包鋼高爐原料的改善，為包鋼高爐的穩定、順行、優質、高產、低耗奠定了基礎，使高爐生產的各項技術經濟指標不斷進步(見表1)，產量大幅度的攀升，2003年突破500萬t；2006年達到738萬t,高爐利用系數達到2.021t/(d?m3)，首次突破2.0t/(d?m3)大關，實現了包鋼特殊礦冶煉的歷史性突破。包鋼煉鐵廠現有6座高爐，爐容總計達到12380m3，年生產鐵能力l003萬t，與之相配套的燒結機總面積1515m2，球團機總面積194m2，年產人造富礦可達到1650萬t。表12001年一2006年高爐主要技術經濟指標1.首鋼煉鐵廠高堿度燒結新工藝④長期生產實踐證明，高爐使用單一燒結礦或球團礦并不能獲得最佳的生產技術經濟指標，兩種礦物在冶煉時各有其優缺點，所以為結合二者優點規避缺點獲得最佳指標，采用高堿度燒結配加酸性爐料。高堿度燒結礦具有優良的冶金性能。高堿度燒結礦具有強度高，穩定性好，粒度均勻，粉末少的特點。高堿度的燒結礦還原性好，軟化開始溫度和終了溫度均有所下降，軟化區間變窄。高堿度燒結礦的含硫量有所提高但可以通過添加適當熔劑進行脫硫補償。北京首鋼煉鐵廠高爐爐料配比的變化趨勢是入爐燒結礦減少、球團礦和塊礦增加。為保證高爐爐渣堿度平衡，在實驗室進行了燒結礦計劃堿度為1.8?2.1的燒結杯實驗。，燒結礦堿度提高以后，其高溫冶金性能顯著改善：RDI。下降了5.35%；燒結礦的還原度下降了2.84%，其原因是：一方面，隨著燒結堿度的提高，為保持燒結礦FeO含量不變，增加了燃料配比，燒結過程的氧化性氣氛有所降低，還原性較好的赤鐵礦和鐵酸鈣含量減少；另一方面，燒結礦中SiO：含量的增加也不利于燒結礦還原性的改善，還原度略有下降。燒結礦堿度提高以后，提高了燒結礦的質量，ISO轉鼓指數明顯提高，降低了返礦率；采用石灰石為調節熔劑，燒結固體燃料消耗有所增加。建議用提高生石灰配比的方式來提高堿度；應減少燒結燃料配比，增加燒結過程的氧化氣氛，使燒結礦的FeO含量控制在9%以下，有利于鐵酸鈣的生成，以此提高燒結礦的還原性。燒結礦低溫還原粉化性能明顯改善，熔滴性能改善，有利于高爐生產順行。表二首鋼煉鐵廠采用高堿度燒結后的技術指標二、發展：高爐煉鐵所使用的主要含鐵原料是燒結礦。近幾年，我國生鐵產量不斷上升，燒結礦用量大幅度增加，提高燒結礦的質量、降低消耗、節約能源、保護環境在燒結生產中顯得越來越重要，也是燒結生產工藝技術發展的永恒的課題和方向。近幾年燒結新技術從以下幾方面在發展。一、 采取措施減少焦粉中過細粒級和過粗粒級減少焦粉中過細粒級和過粗粒級，可降低固體燃料消耗、提高燃料利用率和改善布料時燃料的偏析條件。如增加破碎前的小焦粉篩分工藝、使用棒磨機破碎、分級篩分和破碎等。二、 實施超高料層操作提高燒結料層高度，可充分利用厚料層的“自動蓄熱作用”，節約固體燃料，提高燒結礦的產質量。目前，我國厚料層燒結已達到國際先進水平。燒結機布料厚度已達到750?800mm，居國際領先水平，生產的燒結礦質量、品位、強度達到國際同行業領先水平。加強混合造球，改善混合料的粒度組成，提高混合料的透氣性，采用高效的混勻與造球設備，延長混合和造球時間達5min以上，添加生石灰，使生石灰消化為消石灰，提高混合料的成球性能，燒結混合料運輸系統盡量減少落差，減少混合料種的小球運輸過程中的粉碎，混合機大型化、降低混合機的填充率等。提高混合料的料溫。混合料的料溫達65攝氏度以上，消除燒結過程中的“過濕現象”，改善燒結料層的透氣性。措施有：在燒結混合料中加入熱返礦；加生石灰，全部或部分代替石灰石；蒸汽預熱混合料，一是將蒸汽采用強力蒸汽噴頭噴入燒結機頭的混合料倉內，此方法是蒸汽最大限度的和混合料接觸，蒸汽熱能利用效率高，但此方法加熱的混合料溫度不太均勻。在沒有熱返礦的燒結廠，一般此兩種方法同時使用，可保證溫度達到要求和混合料溫度的均勻性。從節能的觀點出發，預熱混合料的蒸汽最好利用。三、 生石灰分加和燃料分加技術該技術過程是將鐵礦物、返礦、添加劑、部分生石灰和固體燃料在一次或二次加水混合造球后，在二次或三次混合造球前加入部分的燃料和生石灰，再進行混勻和造球，使小球表層外裹一定比例的生石灰和固體燃料，然后進行燒結。燃料分加主要有兩個目的：一是改善燃料的燃燒動力學條件提高燃料的利用率好燃燒速度：二是加強燃料箱小粒級偏析，配合偏析布料，可以較容易地控制料層上不燒結溫度與下步燒結溫度基本相同，提高勻溫燒結的程度。生石灰分加可以提高一次混合機的混勻效果，在二混前再加生石灰可以提高二次混合的造球效果：同時會在小球表面上形成膠結殼，能防止小球破裂，增大了小球的接卸強度“生石灰分加使外留燃料更好地粘結在小球表面上，在燒結過程中不易脫落。在小球表面上未完全消化的生石灰在燒結過程中繼續消化，吸收了過濕帶的水分，使混合料的濕容量增大，能減少燒結料層中過濕帶對燒結的不利影響：生石灰分加也為雙堿度燒結提供了條件。四、 燃料偏析技術燒結工藝要求燒結料層中燃料含量從上到下逐漸降低，結合燒