国内外烧结技术发展现状

第二种方式是这另一部分送到二混与三混间的焦粉仓，由园 盘给料机输入三混。 日本钢管株式会社曾研究过生石灰分加技术对小球烧结 指标的影响，具体做法是将混合料制粒后，在小球表面外滚 3.5%的焦粉和0.5%～1.0%的石灰，一般可内配2%～4%，外配 2%，再将小球布到烧结机上，当生产R＝1.0～2.5的小球烧结 时，采用石灰分加技术与石灰全部内配相比，成品率由69.1% 提高到77.0%～77.9%，利用系数由1.23t/m2.h提高到1.55～ 1.15t/m2.h；当生产低碱度（R＝0.6）小球烧结矿时，石灰 分加后，利用系数由1.48t/m2.h提高到1.64t/m2.h，利用系 数提高了10.8%。由此可见，采用石灰分加技术，增产效果是 相当显著的。采用石灰分加技术，可以大大验化酸性小球烧 结过程，这对于提高我国酸性小球团烧结的产质量无疑是一 项可采纳的新技术 石灰分加技术对小球烧结的影响：①石灰分加可使外滚 燃料粘附在小球表面，改善混合料的透气性和强化垂直燃结 适度；②石灰对焦粉（煤粉）燃烧有催化作用，加速小球
（2）园筒混合机的内衬： 目前混合机的内衬有钢板衬，含油尼龙稀土不粘料内 衬，塑料高分子不粘料内衬，耐磨橡胶内衬、陶瓷板内衬， 橡胶＋陶瓷板内衬等种类，对内衬的要求是耐磨、不粘料、 不滑料，目前推广的内衬偏面强调不粘料，忽视了不滑料， 真正达到上述要求的依次排队应为：耐磨橡胶橡胶陶瓷衬 板、稀土衬板、含油尼龙。其余的提不上。因此应优先选 用耐磨橡胶衬板，通过内衬材料的选择解决不粘料，不滑 料和不抛物的现象。 （3）合理设臵加水位臵和方式： 合理而准确地设臵加水位臵和方式，是混合料制粒的 一项重要技术，依据“滴水成球、雾水长大、水小球小、 水大球大”的十六字加水成球原则，应在一混的后阶段加 滴水,二混的头阶段中间阶段加雾水，在燃料和熔剂分阶段 衬加雾水进行设臵。巴西国家钢公司将水喷头从园筒混合 机的前中部移到后半部，并在关键部位采用逆向搅拌叶片， 从
表层燃料的燃烧，提高重直烧结速度；③在生产高碱度 小球烧结矿时，石灰分加技术有利于小球表面生成以铁碱 钙为主要粘结相的矿物结构，有利于改善烧结矿的质量。
石灰分加技术对小球烧结技术指标的影响
成 品 率 （ %） 垂直 烧结 速度 （mm/ min）
项目
Cao/sio
2
料层 高度 (mm）
烧结 气压 (Pa）
而避免了混合机过早粒化，同时使混合料的水分从6%～6.5 减少到5.5%～6.0%。矿种和粒度组成不一样，合理的水分会 变化。合理的水分还与料层厚度有关，一般随着料层加的， 混合料水分应相应降低。合理的水分应该是混合料制粒后最 佳透气性时的85%－90%。原苏联南方采选公司烧结厂把6米长 的二次混合机治长度方向分为数段：①准备段为受料处（0.5 米）不加水；②主润湿段以刑成造球核心（0.5米）加水；③ 造球段较小球成型，且坚固（2米）不加水；④补充加水段， 对尚未成球部分料进行润湿（0.5米）；⑤小球硬化段（2.5 米）不加水。据报导，这样做后，混合料中＜1.6mm部分降低 17%，整个料层的透气性提高15%。 原苏联、法国、美国、西德等国家的烧结生产还试验了 石灰石和燃料预先润湿法，也取得了改善粒度和提高透气性 的良好效果。 总之，混合料的加水是一项专门技术，值得重视，它是 混合料强化制粒的一项重要措施。
目前混合料水份的在线测量和自动控制已成为一项成熟 技术，已由日本的HISMAX株式会社生产的OMM3000红外线三 波长水分计和北京九如仪器公司联合研制，安装调试，测量 范围为0.1%～40%H2O，精度：0.1 %H2O，测量范围： 350±50mm，响应时间＜0.2秒，价格：10.5万元，已成为一 项先进而快速的成熟技术。 （4）燃料和熔剂分加技术：[6] 燃料分加和熔剂分加是强化小球烧结的重大技术措施。 它既能提高产量，又能改善质量，降低燃耗。已有的实验是 研究和生产实践证明，实验燃料分加技术后，烧结利用系数 由1.82t/m2.h提高到1.92t/m2.h，固体燃耗大幅度下降，燃 耗由全内加时的54.91kg剂、标煤/t矿降到44.41kg标煤/t矿， 降低了10.5 kg标煤/t矿。节能效果显著。燃料分加经过工 业试验实践，证明内配三分之一，外配三分之二是比较适宜 的。加入的方式可有两种，一种方式是焦粉经四辊破碎后， 一部分送到配料室料仓作为内配，另一部分送到二混机尾料 仓，由园盘给料机至皮带机伸入二混内3m内，
1-3园筒混合机的强化制粒 强化制粒技术不仅是小球烧结的关键技术，也是烧结生产 实现低C原料层的基础技术，它除了与上2节提到的原料粒度和 粘结剂有关外，更主要地由以下4个方面的内容： 1－3－1：园筒混合机及其工艺参数： （1）园筒混合机的长度，直径和转速： 通过北京科技大学大量的研究得出，混合料在园筒内的最 佳充填率为：φ＝11%～14%，费劳德准数NFγ＝Dn2/g。 NFr=4.2×10－3～5.4×10－3制粒时间t≥4min日本和美国的 制粒时间一般均延长到4.5～5分钟，日本名古屋1－3＃机的 混合时间达到7.25分钟，釜石1＃机混合时间达到9分钟。 ［5］ D＝0.0857 0.8· L＝172.62 NFγ0.4· T Sin
我国“八五”期间，也开展了大量强化制粒的研究， 对制粒小球显微观察的结果发现，制粒小球为有核球和无 核球两类，其中有核球可分为三层，即中心核颗粒，粘附 内层和粘附外层，粘附内层都是很细的颗粒，粘附外层有 细颗粒，也有较粗的颗粒。无核球则是由细颗粒或较粗颗 粒组成的集合体。有核球和无核球如图示：经过大量的分 析研究提出了不同粒级颗粒成球性指数的概念： GIX=1-MX/Wx。 式中：MX为混合制粒后X粒级的百分数(%) WX为混合前原料中X粒级的百分数(%)。 研究有得出＜ 0.25mm 颗粒的成球性指数达到 98% ，基 本上全部成球，0.25～0.50mm颗粒80%进入1mm以上的球中 参加制粒，0.5 ～1.0mm颗粒的成球性指数达到 60% 以上， 大部分可以成球。成球性指数最低的是1.0～3.0mm的颗粒， 但 由 于 其颗 粒 较 粗 ， 对 混 合料 的 透气性 影 响并不 大 ，
利用 系数 (t/m2.h)
燃耗 (kg/ t矿 )
转鼓T1 (＞ 6.3m m%)
FeO(%)
石灰 分加
1.20 0.60
500 500
6500 6500
1.87 1.64
42.30 43.21
66.22 69.24
76.01 79.90
23.38 17.90
9.82 11.31
石灰 石分加
1.20 0.60
而0.25～1.0mm单颗粒的存在，影响混合料的透气性严重,将 这部分粒级称为中间颗粒，中间颗粒所佔的比例是影响制粒 效果的主要参数。 1-2.改善制粒的粘结剂问题： 为了强化细精矿粉的制粒，配加生石灰或膨润土这类粘 结剂是必要的，从传统的观念认为，添加生石灰的目的是， 有利于制粒，加快烧结速度加大料层原度，德国蒂森钢铁公 司施韦尔根烧结厂自1967年起便开始使用生石灰，英国钢铁 公司沃金顿烧结厂70年代初期便使用了生石灰，日本钢铁公 司水岛添加生石灰来提高料层透气性，实现700mm的原料层操 百度文库，加生石灰后制出的料粒平均粒度由2mm增大到3mm，在蒂 森钢铁公司凡汞苏姆烧结厂，生石灰添加量为17kg/t矿，烧 结的利用系数提高45%，添加生石灰不仅能改善制粒状况，同 时能提高料粒强度。在加拿大添加2%～5%生石灰，可以在烧 结料中配入高达40%的镜铁精矿粉。为了取得添加生石灰的最 佳效果，对生石灰的质量要求：
1-1：原燃料的粒度及粒度组成问题：［1］［2］ 日本新日铁公司自七十年代末就开始研究原料粒度对 混合料制粒的影响，并且提出了“人造料粒”的概念， “料粒”就是较细颗粒粘附到较粗(粒核)颗粒上，八十年 代末法国学士利特斯特提出一个与水分有关的中间颗粒粒 度范围，这个粒度范围一般为0.25～1.0mm，这种粒级从 以下两个方面影响混合料的透气性： (1)作为粒核，这种粒级会减小料粒的平均粒度，因 而降低混合料的透气性。 (2)作为粘附细粉，这种粒级的粘附性差，很容易从 干燥中的料粒表面上脱落下来。 利特斯特的研究还发现，粒核结构(表石形状，气孔 率等)水分和细粉含量是影响在粒核上粘附细粉程度的三 因素。形状不规则的返矿，焦粉和针铁矿颗粒能成为良好 的粒核；表面平整，形状规则的石灰石，致密的赤铁矿颗 粒不能成为良好的粒核。
500 500
6500 6500
1.83 1.48
41.67 43.51
68.13 70.72
77.91 80.58
22.74 16.51
9.52 12.70
2.布料技术[7] 强化制粒后，布料技术是烧结生产过程程处于最佳热工状 态，获得高质量指标的重要工序。因为烧结混合料中粒度大小 不同的颗粒，它们的化学成分和C含量是不同的，一般粗颗粒的 SiO2含量高，CaO和C含量低，而细粒级中CaO和C含量高，烧结 过程存在自上而下的盖热作用，往往使烧结料层下部热量过剩， 上部热量不是容易造成下部过熔，上部烧不透，而影响烧结矿 的产质量。为了满足烧结工艺的要求，布料时必须使混合料粒 度和C含量沿高度方向进行合理的偏析，即沿料层高度方向使混 合料中的含C量自上而下逐渐降低，料度逐渐增大。这就是偏析 布料的概含。而沿台车宽度方向的同一料层的粒度，C含量和水 分保持均匀，不产生偏析，还要求料面平整，整个料层具有良 好的透气性。正因为如此，世界各国烧结工作者对布料技术都 十分重视，特别是日本烧结界，开展了大量试验研究工作各企 业提出了很多不同的布料方法和装臵，前苏联和德国也做了不 少研究工作，我国的不同企业也相应做了一些试验和改进工作， 归纳起来，布料方法有下列多种：
（1）粒度细，保证在制粒过程中充分消化。 （2）反应性高，这取决于石灰的焙烧，法国索粒克公司福斯 厂要求残余CO2应＜2%。 日本黑泽等人研究发现，生石灰的反应性越好，烧结利 用系数越高，NKK公司研究通过增大生石灰的比表石积来提高 生石灰的反应性和提高其反应温度，80年代初，该公司的2个 烧结厂均采用热水配加系统改善生石灰的消化。 我国武钢和安钢分别在84年和86年进行配加生石灰的试 验和粒继投入工业生产，武钢烧结生产1988年初，配加3－5% 的粒度为0－3mm的活性石灰，产量提高了17%，安钢1986年实 施配入生石灰（8%）后，烧结利用系数提高了16.53%，能耗 降低了25.30kg标准/t矿，综合合格率提高了2.84%［3］ ［4］，生石灰的活性度是指生石灰消化的反应速度，活性石 灰是指活性度＞300ml的生石灰。我国马钢、首钢和本钢等企 业也相应在80年代中期烧结生产配用活性石灰。
国内外烧结技术发展现状
许满兴
北京科技大学 2005.6.
近十多年来，铁矿粉烧结技术有了不断重大发展，诸如低 温烧结技术、球团烧结技术、小球烧结技术、高铁分低硅烧 结技术，特别是在混合料制粒、布料、烧结矿质量控制、节 能与环保等方面技术进步尤为显著，下面将国内外烧结技术 的发展作一具体评介： 1.混合料强化制粒技术： 细精矿粉烧结遇到的一个普遍技术问题，是混合料透气 性的问题。过去低料层(＜350mm)烧结自焙性烧结矿时，这个 问题还不大突出，进入八十年代以来，要烧高碱度烧结矿提 高料层、改善烧结矿质量时，这个问题就很突出，降低FeO， 提高强度就要加原料层，原料层烧结的一个首要问题就是如 何改善混合料透气性的问题，也是球团烧结、小球烧结的一 项关键技术问题。这个问题既是实际问题，又是一项重大理 论问题。与强化制粒相关联的是一系列技术问题，诸如原燃 料的粒度和粒度组成问题，改善制粒的粘结剂问题，园简混 合机的内衬材料和工艺参数问题，混合料水份的配加及方式 问题等等。
0.2.NFγ0.6 n=640.92 上三式中：D为直径（m） L为园简混合机长度（m） n为转速（转/min） γ为混合料堆密度（t/m3） Pmax为生产率（t/min）, α为混合机倾角（°） θ为原料安息角（ ° ） 当： D＝0.58M时 n=18.1～16.0（r/min） D＝1.0M时 n=13.8～12.2（r/min） D＝4.0M时 n=6.9～6.1（r/min） 长度前几年从6米加长至9米，近几年一般都加长至12～15 米，有的考虑到制粒和分加燃料和焙剂的需要还增设了三混 （6米长），研究的结果提出以制粒为主要目的二次混合机 混合料的最佳运动状态应以滚动为主辅至以少量泄落运动， 我国多数企业的园简混合机制粒尚未进入这一最佳状态，而 是处于三相混合状态（滑动、滚动、泄落），应适当提高转 速和充填率，加长混合机长度来提高制粒效果。