烧结新技术和发展状况

烧结新技术及其发展状况

1.前言

当前全球经济尚未显露出全面复的迹象，尤其是钢铁行业依然困难重重，提升赢利能力、避免亏损成为摆在每家钢铁企业面前的首要任务，尽管采取的方法各有千秋，但降本增效普遍被认为是最直接、最有效的手段。钢铁联合企业生产结构中，炼铁所用铁矿石的费用在生铁制造成本中所占比例最大，约为58%-65%。由于各企业间资源条件差距较大，铁矿原料费用可压缩性较强，降低潜力大。因此，从原料人手来降低能耗和炼铁成本，成为各钢铁企业目前的主要发展方向。本文主要介绍几项烧结新技术及应用前景。

2.向烧结料面吹入LNG技术

在烧结机上向烧结料面吹入LNG(液化天然气)技术是近年来由日本JFE公司开发出的能够大幅度降低燃料消耗的一项新技术,与各家烧结厂目前正在普遍采用的完全以焦粉作为烧结燃料的全焦法相比,能够在减少焦粉用量的同时提高烧结矿质量。

2.1技术要点

采用LNG吹入法能够将烧结温度提高到1200～1400℃ ,液相比随烧结温度的升高而增大,加速孔径为1～5 mm气孔的融合,从而有利于改善烧结矿强度;同时,作为气道的孔径大于5 mm的气孔数量迅速增多,使烧结料层的透气性得到改善;此外,烧结料的自致密化程度降低,未熔料中残留有大量孔径小于1μm的微孔,使烧结矿的还原性得到改善。

2.2应用前景分析

此项新技术正趋于成熟,且喷吹装置简单可靠,维修和更换非常

方便,只要准确控制好LNG喷吹浓度和喷吹速度,就能够生产出高强度、高还原性的烧结矿。如果从经济性方面考虑,应用LNG吹入法确实需要投入一定的费用,但能够换来减少焦粉用量和提高烧结矿质量的好处,特别是还能够实现CO2的大幅度减排,烧结矿产能越大,效果越明显。综合多方面因素分析,LNG吹入法烧结具有广阔的应用前景,适用于采用厚料层烧结技术的大型烧结机生产。

3.富氧烧结技术

富氧烧结技术是2010年由国浦项开发出的能够改善烧结料层中热量分布的新技术。现有的烧结工艺只单纯依靠焦粉燃烧为烧结料供热,其缺点是容易造成料层中热量分布不均(这是影响烧结矿质量的重要因素),上部料层温度低、下部料层温度高,上部烧结饼质量较差。为了解决烧结料层热量分布不均的问题,浦项开发出了富氧烧结技术。该技术通过选择合适位置向烧结料层喷吹适量的氧气来提高上部料层温度,以进一步改善烧结矿质量。

3.1技术要点

富氧烧结技术的关键在于选取合适的氧浓度和吹氧位置,吹氧时间也随氧浓度和吹氧位置的不同而发生改变。

3.2应用前景分析

富氧烧结技术目前尚处于实验室研究阶段,还未在实际烧结机上进行过工业试验,不如LNG吹入法成熟。下一步需根据吹氧效果对氧气浓度和实际吹氧位置作进一步优化,数值模拟模型也有待完善,在能够准确表述烧结料层燃烧带扩展速度、温度分布、火焰前锋速度和烧结时间的基础上,再开展工业试验,以推进此项新技术的工业化应用。从应用前景来看,它与LNG吹入法相似,但氧气价格要比LNG低得多,而且厂有制氧机,使用起来也比较方便,只要准确控制好氧气浓度、把握好吹氧位置,就能够较好地利用焦炭燃烧供热,而无需改动现有工艺装备。

4.焦粉分加涂层制粒技术

焦粉分加涂层制粒技术是国浦项新近开展的一项烧结研究项目,目的是通过改善焦粉在烧结混合料准颗粒部的分布,来大幅度降低固体燃料消耗,实现降本增效。该技术综合了燃料涂层制粒技术与燃料分加技术的优点,将上述两项技术共同应用于烧结制粒工艺。

4.1技术要点

焦粉分加涂层制粒技术是将铁矿粉、石灰石与一部分细粒级焦粉预先进行混合,待混合料在制粒机经加水、制成粒核后,再将另一部分粗粒级焦粉喷涂于制粒料的表面。

4.2应用前景分析

试验结果表明,该技术通过改善焦粉在烧结混合料部的分布状态,使料层中燃料的燃烧得到明显改善,进而能够提高烧结矿质量和烧结机利用系数,并降低燃料消耗,且燃耗降低效果相当可观。此项技术工艺简单,无需对现有的烧结制粒工艺进行大的改动,没有新增设备投入,只要根据来料条件,准确控制好喷涂时间,就完全可以实现平稳操作,技术优势较为明显。

5.烧结机偏析布料技术

当前,钢铁企业纷纷把扩大廉价褐铁矿用量作为降本增效的重要手段,但该矿中含有大量的结晶水且粒度较粗,会对烧结生产率造成严重影响。为了解决这些问题,日本JFE公司开发出了烧结机偏析布料技术,通过改善粗粒褐铁矿在烧结料层中的分布来提高烧结料层的透气性,从而提高烧结生产率、成品率和烧结矿质量。

5.1技术特点

传统的布料装置是使用圆辊给料机把混合料经溜槽铺到位于布料装置下方的台车上,这样做会导致混合料颗粒在料层中分布不均,造成料层上部透气性恶化,降低烧结生产率,返矿量增多。改进后的偏析布料装置采用滚筒溜槽代替传统溜槽,在布料过程中使用偏析光隙金属丝(SSW),滚筒溜槽的作用是缩小下料落差,而SSW的作用则是控制粒度分布。

5.2应用前景分析

采用烧结机偏析布料技术具有以下优点:烧结生产率提高约5%;焦粉单耗降低约2.8%。烧结机偏析布料技术已在日本的烧结厂广泛采用,国钢铁企业也引进了此项技术,但在中国、和印度等国还没有得到全面推广。

6.超低温烧结新技术

该技术是在不增加大量投资的情况下,使原有的烧结工艺得到升级,为老厂改造和新建烧结厂提供了一条经济、高效的途径,已经在国丰钢铁炼铁厂等近30余家烧结厂全面或部分实施,取得了烧结机利用系数提高、固体燃料消耗降低、生产烧结矿用电消耗降低、烧结矿FeO下降、运到高炉后粉末降低、高炉利用系数上升、炼铁焦比下降的效果。

6.1技术特点

低温烧结和超低温烧结在粘结过程上的机理,实质上都是在较低的烧结条件下,通过颗粒之间的固相反应,形成SFCA粘结相,或者铁氧化物之间在高温条件下发生晶形变和再结晶,形成联晶体。只是由于条件的不同,使超低温烧结可以在更低的温度条件下,用可控的工艺手段完成所需的固相反应和结块过程。

6.2应用前景分析