当代大型烧结技术的进步

2021-07-01赵景军

中国金属通报 2021年6期

赵景军

（首钢京唐公司，河北唐山 063200）

如今，基于新时期发展背景下，我国钢铁行业也因此获得了良好的发展前景，其铁矿烧结技术水平在原来的基础上实现了明显提升。如今，钢铁行业逐渐将重点转移到了大型烧结机的建设方面，对于大型烧结技术而言，不但实现了对现代工艺与除尘技术的合理应用，同时在工艺方面还体现出了一定的完善性，在应用过程中可以达到非常高的自动化水平。另外，在对计算机控制系统应用的基础上，可以对厂家整个生产过程进行实时监控，同时加强质量方面的控制工作，所以，与传统的烧结技术相比，在工艺以及设施等方面取得了非常大的进展[1]。

1 烧结理论与技术进步

1.1 低温烧结

对于低温烧结理论而言，主要指的是铁酸钙理论，在对赤铁矿粉进行烧结时，比较高的烧结矿物组成与结构为40%没有参与反应的赤铁矿，以及40%针状复合铁酸钙粘结相以溶蚀形态交织而成的非均相结构。一般在比较低的温度下才能形成针状复合铁酸钙，如果是在温度比较高时达到一定温度下，针状复合铁酸钙就会被分解，而对于低温烧结而言，主要是在传统高温烧结基础上形成的，一般温度达到1250℃时，就能形成强度以及还原性比较好的针状复合铁酸钙粘结相。在对以往的烧结法进行应用时，对于烧结温度具有非常强的依赖性，通过提升温度可以形成比较多的溶体，这样就能使烧结料达到凝固状态，最终形成矿。对于低温烧结技术而言，主要是采取措施对烧结温度进行合理控制，在此基础上使物料一部分达到融化状态，并且最终形成质量较好的复合铁酸钙粘结相，最终凝固形成矿，如果是采取低温烧结技术时，在这种状态下所形成的烧结矿与高危技术所形成的烧结矿相比，在冷强度低温以及还原特性等方面都具有非常明显的优势，当采取不同的烧结工艺时，其所形成的烧结矿在特性方面也具有一定的差异经比较，其结果如下表1所示。

表1 烧结矿特性对比

结合目前的实际情况来安，在现有的烧结技术中，其SFCA为代表的烧结矿属于非常重要的研究内容，并且在整个高炉冶炼过程当中，SFCA为代表的烧结矿发挥着至关重要的作用。比如，在软化温度比较高的情况下，其软溶带位置就会向下移动，这对于降低软溶带位置可以产生一定的积极作用，同时还能促进发展间接还原，通过这种方式可以实现对煤气的充分利用，从而减少对燃料的浪费现象。其次，如果是在软溶区域压差比较低的情况下，可以在一定程度上有效降低料柱压差，对于高炉内的透气性可以起到非常重要的改善作用。在对低温烧结技术应用的基础上，可以对传统烧结技术中存在的能源消耗问题进行合理解决，从而在更大程度上提升烧结矿质量标准，目前，在我国烧结厂中，该技术已经获取了比较广泛的应用[2]。

1.2 厚料层烧结

对于厚料层烧结技术而言，主要是在对烧结料层自动蓄热原理原理应用基础上产生的，在整个烧结过程当中，可以有效减少对能源方面的使用，同时也为低温烧结技术应用奠定了良好的基础条件，可以在更大程度上提升烧结矿质量。

厚料层烧结技术产生的时间比较早，现如今已经经历了三十多年的发展，已经获得了比较广泛的应用。结合相关的实践结果可以了解到，在对厚料层烧结实际应用的基础上，可以明显提升烧结矿本身的强度，保证最终可以达到非常高的成品率，减少对各方面能源的使用，并且还能降低FeO的含量，对于提升烧结矿还原性有着非常重要的作用。

1.3 基于工艺特点互补的烧结优化配矿

在长时间的发展过程中，相关行业并没有加强对烧结所用铁矿粉的认识，仍然认为铁矿粉具有化学成分以及粒度等特点。在对以往的烧结配矿工艺进行应用时，往往将重点只放在了常温特点方面，因为不能对铁矿粉在烧结过程中的高温行为进行全面了解，所以，也就不能转变以往的烧结工艺，仍然还是通过烧结工艺来产生相应的烧结原料，这就对先进的烧结理论以及烧结技术应用形成了严重的阻碍，这不但会对铁矿石资源利用效率产生一定的影响，并且也会在一定程度上降低最终的烧结矿质量。

后来随着经济的不断发展，相关行业逐渐对铁矿粉烧结过程中的高温行为引起了高度重视，在二十一世纪初，“铁矿石烧结基础特性的概念”产生，并在此基础上逐渐形成了比较完善的铁矿粉高温特性评价指标与方法，同时也对以往的配矿理论体系进行了优化与完善，从而在行业中得到了非常广泛的推广与应用。

1.4 小球嵌入式烧结

对于小球嵌入式烧结工艺而言，其概念最早产生与日本，其示意图如下图1所示。该理论的提出，主要是对劣质化的铁矿粉资源进行充分利用，一般马拉曼巴矿烧结因为颗粒比较细，同时液相流动性比较低，这就导致最终的产品质量非常差。而通过对小球嵌入式烧结工艺的应用，就是将马拉曼巴矿制作成相应的小球，然后将其分布在其他的烧结料当中，通过小球旁边气流边缘效应的发挥，同时减少碱度，这样小球本身就不会出现过溶现象，通过这种方式可以有效提升料层本身的透气性，通过对含有固体燃料以及碱度比较高的其他烧结料进行使用，可以在整个过程中提供一定的热量，同时还能提供相应的粘结相。结合相关的试验结果可以了解到，在对这种烧结工艺应用的基础上，可以对整个烧结过程中的透气性起到非常好的调节作用，同时促进垂直烧结速度不断提升，在保证烧结矿质量达标的基础上，在更大程度上提升烧结矿产量。

图1 小球嵌入式烧结示意图

2 大型烧结设计理念的进步

通常情况下，以往在新建烧结项目当中，从最开始的立项，然后到最终投入使用，一般不会超过两年的时间，因为在前期没有做好相应的在研究与准备工作，这就导致在烧结项目投入使用之后，经常会面临各种问题的产生。如今，基于现代社会经济发展背景下，在新建大型烧结项目中，不但实现了对新型烧结技术的合理应用，同时还经历了相应的实践工作，所以在技术与工艺创新方面有了非常大的进展[3，4]。

现如今，在对大型烧结项目进行设计时，需要严格遵守相应的基本原则，具体主要体现在了以下几个方面：第一，遵守可持续发展以及循环经济理念。保证在整个建设过程中，可以应用非常先进的工艺技术与设施，在工艺流程上应该满足一定的简洁性，从而在更大程度上提升烧结自动化水平；第二，对所涉及到的资源条件以及生产规模等进行全面了解，在此基础上将功能、结构以及效率优化作为主要目标，从而形成高效的运行机制；第三，对现有的技术以及设施进行创新与完善，同时加强对烧结机、环冷机以及台车栏板加宽技术的应用于研究，通过这种方式保证可以将台车边缘风的作用充分发挥出来，从而减少对能源的使用。

在对大型烧结设计理念与原则应用的基础上，我国大型烧结机在投入到使用中时候，其设备在整个运行过程中可以保持一定的稳定性，同时还能维持生产过程中的安全性，各方面指标都达到了非常先进的阶段。

3 大型烧结设备的研发与应用

3.1 烧结机台车栏板加宽技术的应用

在对烧结机台车栏板进行加宽时，目前所涉及到的方法主要包括两种，一种是利用箅条加宽，第二种时采用盲板进行加宽。比如，在首钢京唐烧结工程中，就是采用的盲板加宽工艺，在对加宽距离进行明确时，可以保证不边缘风将加宽部分混合料烧透，从而避免在烧结过程中会形成生料。首钢京唐在投资500m2烧结机能力的情况下，最终获取到了550m2的烧结机，从而最终获取到了非常高的经济效益，其台车车体装配如下图2所示。

图2 烧结机台车车体装配

3.2 环冷机台车栏板加宽技术的应用

因为受到烧结机台车栏板加宽技术的应用，在冷换机研究过程中，也采取了利用边缘风的设计方式。比如，在首钢京唐烧结厂中，其环冷机的鼓风面积为520m2，通过对台车栏板加宽技术的应用，实际冷却面积达到了580m2，其冷却面积在原来的基础上明显提升，同时烧结矿产量也明显增加，减少了对风能的消耗。

为了实现对大型冷环节的合理应用，可以采取有效的基础保障措施，比如，通过对紧凑型传动技术的应用，可以将重载星轮转动装置应用到其中，不但占地面积比较小，同时更换也比较快，可以减少后期维护。通过对曲轨三维设计技术的应用，可以对曲轨设计进行研究，将空间与运动合为一体的三维设计，在对重维台车特点明确的基础上，可以对曲轨支撑结构起到一定的强化作用，并且在应用过程中可以取得非常好的效果。