摘  要  燒結(jié)廠推行應(yīng)用低溫?zé)Y(jié)技術(shù)，解決熔融型燒結(jié)方法帶來的諸多問題，取得了顯著的成效，燒結(jié)礦多項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)達(dá)到國內(nèi)一流水平。

關(guān)鍵詞  低溫?zé)Y(jié)開發(fā)應(yīng)用

1  前言

隨著鋼鐵工業(yè)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，高爐冶煉對燒結(jié)礦質(zhì)量提出了更高要求：良好的熱態(tài)性能和冷強(qiáng)度，穩(wěn)定適宜的化學(xué)組成。低溫?zé)Y(jié)技術(shù)是目前世界上最先進(jìn)的燒結(jié)新工藝，它具有節(jié)能降耗和提高燒結(jié)礦冶金性能兩大優(yōu)點(diǎn)。所謂低溫?zé)Y(jié)法就是指在較低溫度(1250-1300℃)下生產(chǎn)燒結(jié)礦的過程，低溫?zé)Y(jié)的理論基礎(chǔ)是“鐵酸鈣理論”。它以較低的燒結(jié)溫度，產(chǎn)生一種強(qiáng)度高、還原性好的較理想的黏結(jié)相礦物——針狀鐵酸鈣，(常用SFCA表示)并以此去粘結(jié)那些部分起反應(yīng)或未起反應(yīng)的殘余礦石。

近年來，我燒結(jié)廠采用了一些強(qiáng)化措施，如配加生石灰和高鎂灰，強(qiáng)化混合制粒，安裝松料器，提高抽風(fēng)負(fù)壓，厚料層低碳燒結(jié)，使傳統(tǒng)的燒結(jié)法在工藝技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量方面都達(dá)到了較高水平，但仍存在能耗高，產(chǎn)品質(zhì)量差及對原料粒度范圍適應(yīng)性較小的缺點(diǎn)，而燒結(jié)工序能耗占鋼鐵生產(chǎn)能耗的10%一20%，節(jié)約能源對降低生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟(jì) 效益和合理利用資源等起著重要作用，所以節(jié)能降耗降成本實(shí)行燒結(jié)低溫新工藝是我公司在鋼鐵工業(yè)中提高競爭力的重要措施。

2  低溫?zé)Y(jié)工藝原理

眾所周知，燒結(jié)生產(chǎn)的主要目的，就是將含有鐵粉的粉狀物料燒結(jié)成塊，為高爐冶煉提供具有一定粒度組成和良好的冶金性能的人造富礦。但在長期的燒結(jié)生產(chǎn)過程中，總是依靠大量配入固體燃料燃燒后產(chǎn)生高溫，將礦粉，溶劑及其他粉狀物料熔化后產(chǎn)生大量液相，在冷卻過程中靠這些液相將粉狀物料粘接成塊。隨著燒結(jié)理論的發(fā)展，逐步提出和推廣應(yīng)用了低溫?zé)Y(jié)工藝，否定了單靠高溫產(chǎn)生大量的液相將礦粉粘結(jié)成塊的方法。低溫?zé)Y(jié)就是靠減少的配比，使燒結(jié)過程在較低的溫度條件下，形成大量的針狀鐵酸鈣，以此作為主要粘接相，不但降低了能源消耗，而且改善了燒結(jié)礦的各種冶金性能。

工藝礦物學(xué)的研究表明：燒結(jié)礦質(zhì)量的優(yōu)劣與其中黏結(jié)相礦物有密切關(guān)系。在眾多的黏結(jié)相礦物中以針狀鐵酸鈣礦物的還原性及機(jī)械強(qiáng)咬最好。因之，提高燒結(jié)礦質(zhì)量的重要途徑是發(fā)展以針狀鐵酸鈣為主的燒結(jié)礦牯結(jié)相礦物。針狀鐵酸鈣是一種鈣、鋁、硅復(fù)合鐵酸鹽，簡寫為SFCA。道森(P．R．Dawson)試驗(yàn)表明，SFCA是一種部分Fe2O3被SiO2和Al2O3。所取代的鐵酸半鈣。此外還表明Al2O3。對鐵酸鹽的形成是必不可少的，而鐵酸鹽生成的形態(tài)與SiO2的含量有關(guān)。當(dāng)SiO2在燒結(jié)礦中含量x(SiO2)>8%，鐵酸鹽呈細(xì)纖維狀或針狀，而SiO2含量低時(shí)(x(SiO2)<4%)形成致密的鐵酸鹽。此外鐵酸鹽的形態(tài)還受溫度的影響。

3  低溫?zé)Y(jié)工藝特點(diǎn)

低溫?zé)Y(jié)與高溫熔融型燒結(jié)工藝相比有以下特點(diǎn)：

（1）燒結(jié)溫度低，高溫保持時(shí)間長。燒結(jié)低溫法就是以較低的燒結(jié)溫度，使燒結(jié)混合料中的部分礦粉起反應(yīng)，產(chǎn)生一種強(qiáng)度好,還原性好的理想的礦物—針狀鐵酸鈣，并以此來粘結(jié)那些部分起反應(yīng)或未起反應(yīng)的殘余礦石。（或叫未熔礦石）使其生成一種鈣鋁硅鐵固溶體。低溫?zé)Y(jié)工藝的最佳燒結(jié)溫度為1230～1270℃，最高不超過1300℃。1100℃以上的高溫保持時(shí)間在3～5min以上，比高溫熔融型燒結(jié)工藝要長1～3min。所以低溫，高堿度是發(fā)展針狀鐵酸鈣的必要條件。

（2）燒結(jié)礦的膠結(jié)相以針狀鐵酸鈣為主，其數(shù)量超過30%～40%，而高溫熔融型燒結(jié)礦，由于燒結(jié)溫度超過1300℃，針狀鐵酸鈣變?yōu)橹鶢罨蚍纸猓鋽?shù)量將急劇減少。

（3）燒結(jié)礦的顯微結(jié)構(gòu)為交織熔蝕結(jié)構(gòu)。理想的燒結(jié)礦結(jié)構(gòu)，是由兩種礦相組成的非均質(zhì)結(jié)構(gòu)。一種屬于多元體系的針狀膠結(jié)相，另一種是被上述膠結(jié)相所膠結(jié)的殘留礦石顆粒。其中未熔礦石約占30%～40%。以赤鐵礦為主的燒結(jié)料，其殘余結(jié)構(gòu)礦石為赤鐵礦；以磁鐵礦為主的燒結(jié)料，其殘余結(jié)構(gòu)礦石為磁鐵礦。

4  低溫?zé)Y(jié)工藝條件

生產(chǎn)中要實(shí)現(xiàn)低溫?zé)Y(jié)工藝應(yīng)具有以下條件：

(1）良好的原料準(zhǔn)備。對原料、燃料、熔劑和返礦等燒結(jié)原料應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格整粒，充分混勻。并應(yīng)有一定比例的粒度粗、強(qiáng)度高、還原性好，多孔的礦石作為成球核心。以化學(xué)反應(yīng)好，易于形成鐵酸鈣的細(xì)礦粉作為外面的粘附顆粒，借以獲得理想的準(zhǔn)顆粒結(jié)構(gòu)。嚴(yán)格控制制粒的水分，加強(qiáng)混合料的制粒，最大限度的提高料層透氣性。

（2）生產(chǎn)高堿度燒結(jié)礦。一般鐵礦粉或鐵精礦絕大多數(shù)都是酸性礦，為獲得針狀鐵酸鈣，必須添加較多的石灰石或生石灰。據(jù)研究，燒結(jié)礦堿度(CaO/SiO2)1.5以上時(shí)，即有一定量鐵酸鈣出現(xiàn)，但以堿度1.9～2.1為最好。

（3）燒結(jié)礦中要有適宜的鋁硅比Al2O3/SiO2。以0.1～0.2為宜，只有這樣才可在較低的燒結(jié)溫度下(1230～1270℃)促成針狀鐵酸鹽的生成。

（4）要有合理的燒結(jié)工藝操作制度。由Fe2O3和CaO組成的熔體大約在1200℃產(chǎn)生。當(dāng)溫度超過1300℃時(shí)，鐵酸鈣熔解或熔化變?yōu)榇紊噼F礦或磁鐵礦及渣相。另外，為使針狀鐵酸鈣和“粒狀赤鐵礦”穩(wěn)定形成，溫度又要嚴(yán)格控制在高于1250℃，而且1100℃以上的高溫保持時(shí)間應(yīng)長一些，以保證有足夠的反應(yīng)時(shí)間。因此，低溫?zé)Y(jié)的工藝操作．要求低碳、高料層、加強(qiáng)混合制粒，并按原料的特性，采用合理的點(diǎn)火、燒結(jié)制度。

5  低溫?zé)Y(jié)的研究開發(fā)

5.1  降低燃燒帶溫度

原燒結(jié)混合料配碳量計(jì)算公式為混合料總公斤數(shù)×6％，這樣導(dǎo)出并配人混合料的碳量偏大，混合料含碳量約為4.5％，生產(chǎn)中出現(xiàn)周期性混合料含碳量逐漸增大的惡性循環(huán)狀況，直至被迫做出撤燃料、降料層等調(diào)整，周期約為3h，甚至更長，而燃料量的波動造成燒結(jié)料層中高溫度段的不穩(wěn)定，更重要的是溫度多在1300℃以上，這嚴(yán)重影響了燒結(jié)過程中鐵酸鈣粘結(jié)相的生成，要確保鐵酸鈣生成，必須保證燃燒帶最高溫度控制在l200-1300℃，絕對不能超過1300℃，以免SFCA分解成赤鐵礦與磁鐵礦。另外，配碳量偏大，燒結(jié)礦FeO偏高，導(dǎo)致料層中還原氣氛相對較強(qiáng)，以至于氣氛中與CaO反應(yīng)的Fe0較少，而與SiO反應(yīng)結(jié)成化合物的Fe0增多，不利于鐵酸鈣生成。為解決此問題，改變了燃料配加公式，將配碳量計(jì)算式改為混勻料上料公斤數(shù)×a％+返礦上料量×b％ ，并通過正交實(shí)驗(yàn)確定a=4，b=2.5時(shí)，生產(chǎn)中碳量適宜，不再發(fā)生周期性上升至被動下調(diào)的狀況，燒海濱，等：低溫?zé)Y(jié)技術(shù)的應(yīng)用 過程中表現(xiàn)為水碳穩(wěn)定。經(jīng)測定混合料含碳量約為3.0％，比原來下降約1.5％ ，這一舉措使混合料配碳量大大下降，保證了燃燒帶溫度的下降及穩(wěn)定。

5.2  對點(diǎn)火器下風(fēng)箱進(jìn)行縮121改造，將點(diǎn)火負(fù)壓由14kPa降低4kPa，實(shí)行低溫低負(fù)壓點(diǎn)火技術(shù)，保證了生產(chǎn)中點(diǎn)火均勻，料面無過熔現(xiàn)象，從而將點(diǎn)火溫度由1250-t-50℃降至1000±50℃。

5.3  實(shí)現(xiàn)低水分操作，在不影響制粒效果的前提下，把混合料水分由7.5％降低到6.8％左右，減少過濕影響。

.4  實(shí)施厚料層操作，原燒結(jié)擋板高度為500mm，一般控制料層在500mm，機(jī)速約在1.7m/rain，紅火層厚度約210mm，則高溫保持時(shí)間約為210÷500×35÷1．7=8．6nlin。在將混合料配碳量降低后，料層高度由500mm提高至600ram，繼而又提高至700mm后．紅火層厚度降至150mm，機(jī)速降至1.08m/min，則高溫保持時(shí)間約為150÷700×35÷1.08=6.9min，為適宜值。

5.5  選擇合理的燒結(jié)礦R

適當(dāng)提高堿度，可使CF生成量增加，經(jīng)生產(chǎn)試驗(yàn)，R范圍選擇在1.8-2.2之間，實(shí)現(xiàn)了燒結(jié)燃燒層溫度向低溫方向發(fā)展，針狀鐵酸鈣大量生成，提高了燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度。

5.6  選擇合理的A1203/SiO2比值

混合料中無A12O3，則生成cF少，A12O3/SiO2的適宜比例為0．1 ．3，比值大于0.3，針狀CF片狀轉(zhuǎn)變，通過適當(dāng)增加澳大利亞粗粉以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。生產(chǎn)中配加20％ 0％澳大利亞粗粉，控制燒結(jié)礦A1 O，約為1.32％ ，A12O3/SiO2值約為0.22，保證針狀鐵酸鈣可充分發(fā)展，并可改善混合料原始粒度組成。

5.7  生產(chǎn)用熔劑粒度一3mm合格率由84％提高至90％以上，以保證CaO在燒結(jié)料層中的均勻分布，有利于CaO與FeO，充分結(jié)合生成cF。

5.8  提高混合料制粒效果

燒結(jié)混合料主要為精粉，約占含鐵料的45％55％ ，且制粒效果差，導(dǎo)致燒結(jié)過程中料層透氣性差，垂直燒結(jié)速度太慢。為改善料層透氣性，提高白灰配加量，由30kg/t提高到60kg/t，實(shí)現(xiàn)全白灰操作。

5.9  進(jìn)行技術(shù)改造，將燃料破碎系統(tǒng)的雙光輥預(yù)破改為小焦篩分機(jī)，焦粉粒度<3mm由78％提高到87％左右，有利于燃料的合理分布和降低燒結(jié)過程中的還原氣氛。

5.10  加強(qiáng)生產(chǎn)工藝操作管理，嚴(yán)格執(zhí)行燒結(jié)礦質(zhì)量管理操作標(biāo)準(zhǔn)，推行均衡生產(chǎn)組織方案，保證生產(chǎn)的穩(wěn)定連續(xù)，減少了生產(chǎn)中的水碳波動，確保燒結(jié)礦理化性能指標(biāo)的穩(wěn)定性。

6  低溫?zé)Y(jié)的主要工藝條件和對策

6.1  堿度

燒結(jié)礦的不同堿度對針狀鐵酸鈣的生成有一定的影響，鐵酸鈣的生成量隨堿度的提高而增加，當(dāng)R=1.8，針狀鐵酸鈣開始成為主要粘結(jié)相，當(dāng)R>2.0后，針狀鐵酸鈣的增加變得比較平穩(wěn)，實(shí)施低溫?zé)Y(jié)的最佳堿度區(qū)間為1.9-2.05。

6.2  原料的要求

加強(qiáng)原料準(zhǔn)備，特別是控制好粒度，要求富礦粉品位50%，SiO2小于10%，粒度小于8mm占90%。在生產(chǎn)中主要技術(shù)指標(biāo)為：燒結(jié)礦品位58%，SiO24.8—5.6%,R=2.0.

6.3  燃料

我燒結(jié)廠采用焦粉與無煙煤混合使用，由于場地限制無法進(jìn)行混勻，對生產(chǎn)有一定影響，后改為單獨(dú)配加。為了防止無煙煤粒度過粗，造成燒結(jié)過程中局部還原氣氛過濃，必須確保燃料粒度控制在小于3mm為85以上，為低溫?zé)Y(jié)創(chuàng)造好的燃料條件。

6.4  熔劑

從生產(chǎn)角度來看，在相同的氧化鈣含量下，由于塊灰的活性度好，消化時(shí)間短，熱量產(chǎn)生多，有利于造球和改善料層透氣性，所以我們廠采用生石灰進(jìn)行配加，粒度應(yīng)該小于3mm的占90%以上。

6.5  提高混合機(jī)的成球率

改善混合料的粒度，增大制粒小球的強(qiáng)度，是采用低溫?zé)Y(jié)的前提和基礎(chǔ)，根據(jù)我廠的情況，應(yīng)從配料各倉口情況進(jìn)行霧化加水提前濕潤強(qiáng)化制粒率，還可減少粉塵。

6.6  改善燒結(jié)過程中混合料的透氣性

混合機(jī)里面加熱水，提高混合料的溫度，減輕過濕帶的厚度。在管式松料器里通蒸汽提高料層溫度。

6.7  操作制度 

低燃料低水分高料層作業(yè)，嚴(yán)格控制燒結(jié)溫度在1250℃左右，不超過1300℃，以避免針狀鐵酸鈣的分解，點(diǎn)火溫度以1050℃-1100℃為適宜。嚴(yán)格進(jìn)行布料作業(yè)不欠不壓料布滿布厚。

7  低溫?zé)Y(jié)的經(jīng)濟(jì)效益

（1）采用低溫?zé)Y(jié)后，提高燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓指數(shù)1.59%，可有有效地提高燒結(jié)礦入爐率。

（2）降低燒結(jié)礦FeO含量，減少固體碳用量，節(jié)約成本。

（3）杜絕高溫料大塊料，避免皮帶燒損，延長皮帶使用壽命。 

8  結(jié)語

（1）運(yùn)用低溫?zé)Y(jié)技術(shù)不需要大的技術(shù)改造投資，改變操作觀念、方法，對生產(chǎn)方案進(jìn)行合理調(diào)整即可實(shí)現(xiàn)，該技術(shù)簡便易行，合理有效。 （2）低溫?zé)Y(jié)技術(shù)實(shí)施后，生產(chǎn)參數(shù)控制趨向合理，燒結(jié)礦礦相基本達(dá)到了低溫?zé)Y(jié)的要求，燒結(jié)礦理化性能指標(biāo)趨向穩(wěn)定，燒結(jié)礦多項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國內(nèi)一流水平。（3）低溫?zé)Y(jié)技術(shù)實(shí)施后，帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。