烧结工艺理论知识(全面)

烧结工艺理论知识（全面）

第一章烧结生产概述

§1-1 烧结生产在冶金工业中的地位

一、简述烧结工艺的产生和发展

烧结方法在冶金生产中的应用，起初是为了处理矿山、冶金、化工厂的废气物（如富

矿粉、高炉炉尘、扎钢皮、炉渣等）以便回收利用。

随着钢铁工业的快速发展，矿石的开采量和矿粉的生成量亦大大增加。据统计，每生

产1t生铁需1.7～1.9t铁矿石，若是贫矿，需要的铁矿石则更多。另外，由于长期的开

采和消耗，能直接用来冶炼的富矿愈来愈少，人们不得不大量开采贫矿（含铁25%～30%）。但贫矿直接入炉冶炼是很不经济的，所以必须经过选矿处理。选矿后的精矿粉，在含铁品

位上是提高了，但其粒度不符合高炉冶炼要求。因此，对开采出来的粉矿（0～8mm）和精

矿粉都必须经过造块后方可用于冶炼。我国铁矿资源丰富，但贫矿较多，约占80%以上，

因此，冶炼前大都需经破碎、筛分、选矿和造块等处理过程。

烧结生产的历史已有一个多世纪。它起源于资本主义发展较早的英国、瑞典和德国。

大约在1870年前后，这些国家就开始使用烧结锅。我国在1949年以前，鞍山虽建有10

台烧结机，总面积330m2，但工艺设备落后，生产能力很低，最高年产量仅几十万吨。我

国铁矿石烧结领域取得的成就，概括起来包括以下几个方面：

（1）烧结工艺：自1978年马钢冷烧技术攻关成功后，一批重点企业和地方骨干企业

基本完成了热烧改冷烧工艺。部分企业建成原料混匀料场，并投入使用，绝大多数钢铁企

业实现了自动化配料、混合机强化制粒、偏析布料、冷却筛分、整粒及铺底料技术。

（2）新工艺、新技术开发和应用：如高碱度烧结矿技术、小球烧结技术、低温烧结

技术、低硅烧结技术等，在钢铁企业得到推广应用，并取得了显著的效益。

（3）设备大型化和自动化：20世纪50年代，我国最大烧结机75m2，60年代130 m2，80年代265m，90年代宝钢二、三期和武钢等450m烧结机相继投产，这些都是我国自行设计、自行制造，并实现自动化生产的。

（4）烧结生产指标及产品质量：近年来我国烧结矿质量显著提高，目前多数企业烧

结矿含铁品位达到55%以上，有的达到58%；SiO2含量降到5%，有的还低于5%，实现了低硅烧结。烧结矿FeO在8%～10%之间，转鼓指数明显提高，还原性提高。此外，烧结矿固

体燃料消耗也有较大幅度的降低。

（5）炉料结构趋于合理：20世纪70年代前我国绝大部分企业高炉炉料结构是以单一自熔性烧结矿为主，近年来我国新建球团矿生产设备逐年增加，酸性球团烧结矿工艺工业

生产成功，酸性炉料产量逐年增加（包括进口部分块矿），这样使得酸性料配加高

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碱度烧结矿的合理炉料结构比例逐年增加，为高炉增铁节焦创造了条件。

（6）复合矿造块工艺过关：攀钢、包钢、酒钢所用的三种铁矿石，是我国三大特殊

类型复合铁矿石，比普通铁矿石的造块难度更大。多年来，在企业及科研单位、高等院校

的共同努力下，分别解决了这三大类型复合矿石的烧结工艺及技术难题。

此外，宝钢等企业采用了近期开发的信息技术，自动化控制水平得到提高。烧结厂的

环境治理及余热回收方面也取得较大的进展。

建国50年来，我国烧结领域取得了可喜的成就，但是我们也要清楚地看到我国烧结

矿技术与国外先进国家比较还存在不小的差距，主要是品位低、质量差，不少厂的产品成

分波动大、能耗高，环境治理尚有差距，微机控制技术较为落后。

二、铁矿粉烧结的意义和作用

铁矿粉烧结是最重要的造块技术之一。由于开采时产生大量铁矿粉，特别是贫铁矿富

选促进了铁精矿粉的生产发展，使铁矿粉烧结成为规模最大的造块作业。其物料的处理量

约占钢铁联合企业的第二位（仅次与炼铁生产），能耗仅次于炼铁及轧钢而居第三位，成

为现代钢铁工业中的重要生产工序。铁矿粉烧结要求烧结矿有很好的物理、冶金性能。由

于现代炼铁设备的大型化，炉料倒运次数多，落差大，要求烧结矿有高的冷强度，如耐压

强度等。烧结矿经历冶炼中的高温过程，要求一定的热强度，即在高温还原气氛下耐压、

耐磨及耐急热爆裂性能；烧结矿在高炉内经历物理化学反应，要求它具有良好的冶金性能，如还原性、软化性、熔滴性等。铁矿粉烧结技术的困难还在于追求合理的经济效果，因此，铁矿粉烧结是一门技术复杂的专门学科。

在长期的生产实践中，人们发现经过选矿、烧结处理后的人造富矿能进一步地使矿物

富集和去除有害杂质，因而使高炉生产率提高，焦比下降，其经济效果比天然矿好，见表

1-1。

表1-1 烧结矿对炼铁生产的影响

原料变化条件磁铁矿加入10%的烧结矿赤铁矿加入10%的烧结矿降低焦比/% 3～6 2～4 提高产量/% 3～6 2～4 原料变化条件烧结矿含铁量增加1% 烧结矿碱度增加0.1 降低焦比/% 2 3.8 提高产量/% 3 3.8

“精料”的研究工作也越来越深入，烧结矿朝着品位高、成分稳定、粒度均匀、强度高、冶金性能好的方向发展。在烧结料中加入一定数量的石灰石或生、消石灰，可生产出具有一定碱度的自熔性烧结矿、高碱度烧结矿。高炉冶炼这种原料时可不加或少加熔剂，从而进一步降低焦比，提高生产率。

综上所述，烧结具有如下重要意义：

（1）为高炉提供化学成分稳定、粒度均匀、还原性好、冶金性能高的优质烧结矿，为高炉优质、高产、低耗、长寿创造了良好的条件；

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（2）可去除有害杂质，如硫、锌等；

（3）可利用工业生产的废弃物，如高炉炉尘、轧钢皮、钢渣等；（4）可回收有色金属如稀有、稀土金属。三、烧结矿质量对高炉冶炼的影响

（1）烧结矿含铁品位下降1%，高炉焦比上升2%，产量下降3%。

（2）烧结矿的FeO变动1%，影响高炉焦比1%～1.5%，影响产量1%～1.5%。FeO同时影响烧结矿的还原性和软熔性能。

（3）烧结矿的碱度（CaO/SiO2）在1.2以下，每变动0.1，影响高炉焦比和产量3%～3.5%。

（4）烧结矿的强度和高炉冶炼也有一定的影响，强度不够时，容易破碎成粒度小于5mm的粉矿，而粉矿含量变动1%，影响高炉焦比0.5%，影响高炉产量0.5%～1.0%。

（5）烧结矿的饿还原性对焦比和产量的影响：烧结矿在高炉内的直接还原度（rd）增加10%，焦比上升8%～9%，产量下降8%～9%。烧结矿试样在60min、1000℃条件下的间接还原度每提高5%，高炉煤气中的CO利用率提高0.66%。

（6）烧结矿的低温还原强度（RDI）每提高5%，煤气中CO利用率降低0.5%，产量下降1.5%，焦比上升1.55%。

（7）荷重软化性能对高炉操作的影响：据意大利的皮昂比诺公司4号高炉于1980年的统计，含铁原料的荷重软化温度由1285℃提高到1335℃，高炉的透气性△P由5.2kPa 降低到4.75kPa，产量提高16%。