钒钛磁铁矿烧结强化技术的系统集成

1、钒钛磁铁矿烧结强化技术钒钛磁铁矿烧结强化技术的系统集成的系统集成 1. 引引 言言 近年来，随着高炉强化冶炼技术的不断发展，近年来，随着高炉强化冶炼技术的不断发展，对作为主体炉料的烧结矿提出了更高的产质量对作为主体炉料的烧结矿提出了更高的产质量及冶金性能要求，以便满足各类型高炉生产过及冶金性能要求，以便满足各类型高炉生产过程实现高产、优质、低耗、长寿的需求。为此，程实现高产、优质、低耗、长寿的需求。为此，国内外烧结界在探索新的烧结工艺、设备、方国内外烧结界在探索新的烧结工艺、设备、方法及优化物料结构等方面进行了大量的试验研法及优化物料结构等方面进行了大量的试验研究和生产实践工作，开发出了一系列

2、具有创新究和生产实践工作，开发出了一系列具有创新性的技术成果，并在生产应用中取得了显著的性的技术成果，并在生产应用中取得了显著的成效，有力地推动了烧结生产及高炉冶炼等技成效，有力地推动了烧结生产及高炉冶炼等技术经济指标的不断改善。术经济指标的不断改善。 这里主要参照目前国内外钢铁企业烧结技这里主要参照目前国内外钢铁企业烧结技术应用现状及发展方向，结合攀钢钒钛磁铁矿术应用现状及发展方向，结合攀钢钒钛磁铁矿烧结技术的研究和实践，重点介绍烧结技术的研究和实践，重点介绍4个方面的技个方面的技术应用成果：术应用成果： 烧结物料结构优化技术；烧结物料结构优化技术； 烧结原料强化制粒技术；烧结原料强化制粒技

3、术； 烧结过程强化固结技术；烧结过程强化固结技术； 烧结矿冶金性能改善技术。烧结矿冶金性能改善技术。 并对钒钛矿烧结强化措施进行了概括，旨在对并对钒钛矿烧结强化措施进行了概括，旨在对德钢推进德钢推进260m2烧结机达产达效和大比例配加烧结机达产达效和大比例配加钒钛磁铁矿烧结的工作提供有益帮助。钒钛磁铁矿烧结的工作提供有益帮助。 2. 烧结物料结构优化技术烧结物料结构优化技术 因铁矿石自身特性各不相同，故在烧结过因铁矿石自身特性各不相同，故在烧结过程中的高温行为和作用亦有一定差别，体现在程中的高温行为和作用亦有一定差别，体现在各种烧结物料的不同搭配会直接影响到烧结矿各种烧结物料的不同搭配会直接影

4、响到烧结矿的产量和质量水平，特别是近年来国内外烧结的产量和质量水平，特别是近年来国内外烧结机不断向大型化方向发展，相应带来台车面积机不断向大型化方向发展，相应带来台车面积增大、混合料层增厚、上料强度升高等工艺条增大、混合料层增厚、上料强度升高等工艺条件的重大变化，与小型烧结机相比，在配套技件的重大变化，与小型烧结机相比，在配套技术条件、工艺控制参数等方面已有很大不同，术条件、工艺控制参数等方面已有很大不同，这使优化物料结构成为烧结机增产增效的关键这使优化物料结构成为烧结机增产增效的关键技术之一。下面结合典型企业的具体事例，介技术之一。下面结合典型企业的具体事例，介绍最新的烧结物料结构优化的技术

5、应用情况。绍最新的烧结物料结构优化的技术应用情况。2.1 案例一：鞍钢的烧结物料结构优化案例一：鞍钢的烧结物料结构优化鞍钢本部常用的大宗铁精矿多达鞍钢本部常用的大宗铁精矿多达4种，另外还有澳种，另外还有澳大利亚、巴西、印度等国的进口富矿粉及周边地大利亚、巴西、印度等国的进口富矿粉及周边地区的多种国产富矿粉，以及本厂回收的其它含铁区的多种国产富矿粉，以及本厂回收的其它含铁杂料，在烧结物料结构方面表现出杂料，在烧结物料结构方面表现出“铁原料品种铁原料品种多，粒度组成和化学成分差异大多，粒度组成和化学成分差异大”的问题。为此，的问题。为此，鞍钢采用鞍钢采用“步长加速法步长加速法”的最优试验设计方法，

6、的最优试验设计方法，进行了烧结合理配矿的试验研究，并寻找到烧结进行了烧结合理配矿的试验研究，并寻找到烧结矿等值线图，建立了烧结合理配矿的统计模型，矿等值线图，建立了烧结合理配矿的统计模型，根据该模型可探索各种矿不同搭配后烧结的规律根据该模型可探索各种矿不同搭配后烧结的规律性，实现了资源的合理配置。性，实现了资源的合理配置。2003年鞍钢炼铁总年鞍钢炼铁总厂二烧车间实践证明：烧结采用优化配矿技术后，厂二烧车间实践证明：烧结采用优化配矿技术后，各项技术经济指标显著改善（见表各项技术经济指标显著改善（见表1）。）。 表表1：鞍钢烧结优化配矿工业性试验结果统计：鞍钢烧结优化配矿工业性试验结果统计项 目

7、烧结矿粒级组成， %转鼓强度%成品率%利用系数t/m2.h燃 耗kg/t40mm4010mm105mm5mm基准期11.8652.2227.008.0481.8665.201.51552.57试验期 7.5757.3727.836.5382.1067.301.64450.87比较-4.29+5.15+0.83-1.51+0.24+2.10+0.129-1.70 2.2 案例二：承钢的烧结物料结构优化案例二：承钢的烧结物料结构优化 承钢每年约自产承钢每年约自产70万万t钒钛磁铁精矿，但不能满钒钛磁铁精矿，但不能满足炼铁生产发展的需要。为了既能弥补供给不足，足炼铁生产发展的需要。为了既能弥补供给不

8、足，又能充分发挥钒钛资源的产业优势，每年还从新又能充分发挥钒钛资源的产业优势，每年还从新西兰进口西兰进口30万万t左右的钒钛磁铁精矿。因钒钛矿左右的钒钛磁铁精矿。因钒钛矿比普通矿的烧结性能差，因此，承钢很重视烧结比普通矿的烧结性能差，因此，承钢很重视烧结物料结构优化技术的应用研究。主要措施之一，物料结构优化技术的应用研究。主要措施之一，就是针对现有铁原料配用条件，增配部分普通富就是针对现有铁原料配用条件，增配部分普通富矿粉来改善烧结物料结构，适当降低混合料中的矿粉来改善烧结物料结构，适当降低混合料中的tio2含量，进一步改善混合料粒度组成，提高烧含量，进一步改善混合料粒度组成，提高烧结过程料层

9、透气性，实践证明这种物料结构的优结过程料层透气性，实践证明这种物料结构的优化效果非常明显（见表化效果非常明显（见表2）。）。表表2：承钢钒钛烧结优化配矿工业性试验结果统计：承钢钒钛烧结优化配矿工业性试验结果统计试验阶段试验阶段富矿配比富矿配比%烧结速度烧结速度mm/min转鼓强度转鼓强度%成品率成品率%利用系数利用系数t/m2.h燃料消耗燃料消耗kg/t基准期基准期 0 024.324.372.672.675.275.21.4251.42551.0451.04 试验期试验期1 1101025.225.273.873.877.377.31.4631.46350.9350.93 试验期试验期2 2

10、151525.425.474.574.577.677.61.4611.46151.1251.12 2.3 案例三：石钢的烧结物料结构优化案例三：石钢的烧结物料结构优化 石家庄钢铁公司过去较长时期是以自熔性烧结矿石家庄钢铁公司过去较长时期是以自熔性烧结矿为主要原料，由于配用的铁原料品种繁多，仅磁为主要原料，由于配用的铁原料品种繁多，仅磁铁精矿就有铁精矿就有7种之多，加之对每种单一精矿的烧种之多，加之对每种单一精矿的烧结性能又不清楚，致使烧结矿的产、质量水平一结性能又不清楚，致使烧结矿的产、质量水平一直比较低，严重影响了高炉的技术经济指标。为直比较低，严重影响了高炉的技术经济指标。为了扭转这种局面

11、，石钢近年来加强了烧结物料结了扭转这种局面，石钢近年来加强了烧结物料结构优化的技术研究，并取得烧结矿产量提高构优化的技术研究，并取得烧结矿产量提高1.1%，成品率提高，成品率提高3.7%，转鼓强度提高，转鼓强度提高4.2%，粉末减少粉末减少7.6%，中温还原率提高，中温还原率提高3.4%，低温，低温还原粉化率降低还原粉化率降低2.3%，以及软熔滴落性能明显，以及软熔滴落性能明显改善等综合效果（见表改善等综合效果（见表3）。）。表表3：石钢烧结优化配矿工业性试验结果统计：石钢烧结优化配矿工业性试验结果统计试验阶段烧结时间min烧结速度mm/min转鼓强度%成品率%利用系数t/m2.h基准期23.

12、5117.0247.4277.891.639试验期124.2517.2151.2380.531.671试验期224.7719.2652.8381.811.781 2.4 案例四：湘钢的烧结物料结构优化案例四：湘钢的烧结物料结构优化 湘潭钢铁公司由于也进行了烧结物料结构优化的湘潭钢铁公司由于也进行了烧结物料结构优化的相关试验研究没有自己的铁矿山，所用铁原料来相关试验研究没有自己的铁矿山，所用铁原料来源比较杂，最多时矿种超过源比较杂，最多时矿种超过30种，并种，并以褐铁矿为以褐铁矿为主主，全铁品位较低，全铁品位较低，s、p等有害元素含量偏高，等有害元素含量偏高，尤其是各种矿石的烧结性能参差不齐，致

13、使烧结尤其是各种矿石的烧结性能参差不齐，致使烧结矿质量性能指标长期以来总体表现不佳。对此，矿质量性能指标长期以来总体表现不佳。对此，湘钢近年来。结果表明，在湘钢现行原料供给条湘钢近年来。结果表明，在湘钢现行原料供给条件下，烧结使用进口富矿粉的最佳比例在件下，烧结使用进口富矿粉的最佳比例在30%40%之间，其中印度矿粉的配比不宜超过之间，其中印度矿粉的配比不宜超过20%，并且应与其它进口矿粉搭配使用；按优化配料的并且应与其它进口矿粉搭配使用；按优化配料的研究成果组织试生产后，取得了烧结矿产量提高研究成果组织试生产后，取得了烧结矿产量提高1.5%，成品率提高，成品率提高2.6%，转鼓强度提高，转鼓

14、强度提高3.1%，粉末减少粉末减少5.2%等综合效果。等综合效果。 2.5 案例五：日本钢企的烧结物料结构优化案例五：日本钢企的烧结物料结构优化 日本是一个铁矿石资源非常贫乏的国家，每年需要从日本是一个铁矿石资源非常贫乏的国家，每年需要从世界各地进口大量的铁矿石。面对种类繁多的铁原料世界各地进口大量的铁矿石。面对种类繁多的铁原料市场，日本在选择烧结用铁矿粉时，主要通过实验室市场，日本在选择烧结用铁矿粉时，主要通过实验室试验先研究拟购铁矿粉的烧结特性，然后摸索从已购试验先研究拟购铁矿粉的烧结特性，然后摸索从已购入的铁矿粉中能否合理搭配生产出高质量的烧结矿。入的铁矿粉中能否合理搭配生产出高质量的烧

15、结矿。如新日铁在用澳大利亚如新日铁在用澳大利亚a区富矿粉做烧结试验时，发区富矿粉做烧结试验时，发现这种矿虽现这种矿虽tfe品位很高，但所含品位很高，但所含sio2偏低、偏低、al2o3偏高，是造成所配烧结矿强度差、成品率低、冶金性偏高，是造成所配烧结矿强度差、成品率低、冶金性能不好的主要原因，为此他们采用以物料结构优化为能不好的主要原因，为此他们采用以物料结构优化为主的技术措施很好的改善了配用这种矿后的烧结矿质主的技术措施很好的改善了配用这种矿后的烧结矿质量。此外，日本北海道大学、住友金属等钢铁研究机量。此外，日本北海道大学、住友金属等钢铁研究机构也采用类似的技术措施在构也采用类似的技术措施在

16、高铁、低硅、高铝高铁、低硅、高铝的铁原的铁原料条件下，成功通过合理配矿、控制混合料粒度组成料条件下，成功通过合理配矿、控制混合料粒度组成等手段确保了烧结矿的产、质量水平，并在生产应用等手段确保了烧结矿的产、质量水平，并在生产应用后取得烧结矿产量提高后取得烧结矿产量提高1.8%，成品率提高，成品率提高3.1%，转鼓强度提高转鼓强度提高2.5%，粉末减少，粉末减少5.7%等良好效果。等良好效果。 2.6 案例六：澳洲矿企的烧结物料结构优化案例六：澳洲矿企的烧结物料结构优化 澳大利亚是世界铁矿石的主要供应产地，其铁矿贮量超澳大利亚是世界铁矿石的主要供应产地，其铁矿贮量超过过400亿亿t，每年生产优质

17、铁原料的能力高达，每年生产优质铁原料的能力高达1.52.5亿亿t，分别隶属于哈默斯利、纽曼山、罗布河、杨迪矿等五，分别隶属于哈默斯利、纽曼山、罗布河、杨迪矿等五个矿山公司。针对澳矿高铁、低硅的基本特性，为了确个矿山公司。针对澳矿高铁、低硅的基本特性，为了确认其应用于烧结的相关技术特点，澳大利亚各矿山公司认其应用于烧结的相关技术特点，澳大利亚各矿山公司在每一批次澳矿投入国际市场前，均要进行烧结特性及在每一批次澳矿投入国际市场前，均要进行烧结特性及相关优化配矿方面的实验室研究和中间规模试验，并经相关优化配矿方面的实验室研究和中间规模试验，并经常与其它国家大型钢企的烧结厂联合开展大规模的工业常与其它

18、国家大型钢企的烧结厂联合开展大规模的工业性试验研究。实践证明，虽然多数澳矿属性试验研究。实践证明，虽然多数澳矿属高铁、低硅类高铁、低硅类型的烧结性能较差型的烧结性能较差的赤铁矿，但通过优化烧结配料结构的赤铁矿，但通过优化烧结配料结构等措施就可以有效改善烧结矿质量；实际生产中结合企等措施就可以有效改善烧结矿质量；实际生产中结合企业自身条件，采用适宜的优化配矿技术后，已取得烧结业自身条件，采用适宜的优化配矿技术后，已取得烧结矿产量提高矿产量提高2.7%，成品率提高，成品率提高4.4%，转鼓强度提高，转鼓强度提高3.6%，粉末减少，粉末减少6.5%，中温还原率提高，中温还原率提高2.8%，低温，低温

19、还原粉化率降低还原粉化率降低3.9%，软熔滴落性能明显改善等提高，软熔滴落性能明显改善等提高烧结矿产、质量水平的综合效果。烧结矿产、质量水平的综合效果。3. 烧结混合料强化制粒技术烧结混合料强化制粒技术从烧结造块的基本理论看，烧结混合料的结构必从烧结造块的基本理论看，烧结混合料的结构必须具有须具有“能保持良好孔隙度和尽可能大的料层比表能保持良好孔隙度和尽可能大的料层比表面积面积”的特性，因为这是保证烧结过程料层透气性，的特性，因为这是保证烧结过程料层透气性，提高烧结矿产、质量水平的重要前提。同时，制粒提高烧结矿产、质量水平的重要前提。同时，制粒小球的质量对提高烧结矿强度指标至关重要。烧结小球的

20、质量对提高烧结矿强度指标至关重要。烧结工序优化配料结构的一个重要内容，就是要最大限工序优化配料结构的一个重要内容，就是要最大限度地改善混合料的制粒性能，度地改善混合料的制粒性能，增加有效球粒子比例增加有效球粒子比例，减少未成球的细粒级含量。鉴于混合料制粒的重要减少未成球的细粒级含量。鉴于混合料制粒的重要性，国内外钢铁企业长期以来始终将改善烧结混合性，国内外钢铁企业长期以来始终将改善烧结混合料制粒性能作为一项重大课题进行试验研究，相继料制粒性能作为一项重大课题进行试验研究，相继开发出许多强化制粒的新技术、新措施，并在生产开发出许多强化制粒的新技术、新措施，并在生产应用中取得了显著的效果。应用中取

21、得了显著的效果。 3.1 从混匀过程强化制粒效果从混匀过程强化制粒效果 随着烧结机向着大型化发展，烧结料层厚度也得到普随着烧结机向着大型化发展，烧结料层厚度也得到普遍提高，一般都能达到遍提高，一般都能达到700mm以上。但是，料层厚以上。但是，料层厚度提高后，相应的料层透气性也会随之变差，这就对度提高后，相应的料层透气性也会随之变差，这就对混合料的制粒质量和粒度组成提出了更高的要求。据混合料的制粒质量和粒度组成提出了更高的要求。据了解，为了显著改善混合料处理设备的制粒性能，目了解，为了显著改善混合料处理设备的制粒性能，目前国内外大型烧结机均从以下前国内外大型烧结机均从以下3个方面采取了强化混个

22、方面采取了强化混匀过程、改善制粒效果的综合技术措施：匀过程、改善制粒效果的综合技术措施： 延长混合制粒时间，将传统工艺中的一次混合时间由延长混合制粒时间，将传统工艺中的一次混合时间由3060s延长到延长到110130s，二次混匀时间由，二次混匀时间由5080s延长到延长到180240s。日本新日铁、韩国项浦、国内宝钢等企业甚至。日本新日铁、韩国项浦、国内宝钢等企业甚至还增设了三段混合，并将混合制粒时间延长到还增设了三段混合，并将混合制粒时间延长到480s以上。以上。 在混合机进出料端口设导料板和挡圈，并安装强化造球挡在混合机进出料端口设导料板和挡圈，并安装强化造球挡料板。料板。 采用含油尼龙衬

23、板和雾化喷水装置。采用含油尼龙衬板和雾化喷水装置。 以上这些技术措施的实施，有效提高了混合料的成球以上这些技术措施的实施，有效提高了混合料的成球率和小球强度，极大地改善了烧结过程的料层透气性，率和小球强度，极大地改善了烧结过程的料层透气性，为厚料层烧结创造了条件。为厚料层烧结创造了条件。 3.2 通过精矿预制粒强化制粒效果通过精矿预制粒强化制粒效果 传统烧结工艺一般是在配料室将所有原燃料一次性配传统烧结工艺一般是在配料室将所有原燃料一次性配入，通过一、二混混合制粒或造球后布到台车上烧结。入，通过一、二混混合制粒或造球后布到台车上烧结。由于铁精矿粒度过细或过粗时，在混合制粒过程中并由于铁精矿粒度

24、过细或过粗时，在混合制粒过程中并不易成球，致使混合料粒度组成较差（即不易成球，致使混合料粒度组成较差（即3 mm的的球粒子偏少，球粒子偏少，1mm的细粒级偏多），对烧结料层的细粒级偏多），对烧结料层透气性和烧结矿产、质量产生不良影响。针对此问题，透气性和烧结矿产、质量产生不良影响。针对此问题，中南大学烧结球团研究所近年来研发出一种中南大学烧结球团研究所近年来研发出一种“精矿预精矿预制粒制粒”工艺，即采用先把精矿配入一定比例生石灰和工艺，即采用先把精矿配入一定比例生石灰和适当的水，在圆盘造球机上制粒，使精矿成为直径在适当的水，在圆盘造球机上制粒，使精矿成为直径在13mm的小球；铁粉矿与剩余生石灰

25、、其它熔剂、的小球；铁粉矿与剩余生石灰、其它熔剂、燃料一起先单独加水混合，之后再与预制成一定球粒燃料一起先单独加水混合，之后再与预制成一定球粒子的精矿混合，进行所有混合料的二次混匀制粒。这子的精矿混合，进行所有混合料的二次混匀制粒。这是另一种将烧结工艺和球团工艺集于一身的是另一种将烧结工艺和球团工艺集于一身的“复合烧复合烧结法结法”。 与传统烧结工艺相比，这种与传统烧结工艺相比，这种“复合烧结法复合烧结法”技术具技术具有两个方面的优点：有两个方面的优点： 一是生石灰与精矿在圆盘造球机中混匀制粒，强化了一是生石灰与精矿在圆盘造球机中混匀制粒，强化了精矿的制粒效果，促进了混合料制粒小球强度的提高，

26、精矿的制粒效果，促进了混合料制粒小球强度的提高，使得在改善烧结料层透气性的同时，也能使烧结矿强使得在改善烧结料层透气性的同时，也能使烧结矿强度和成品率得到提高；度和成品率得到提高； 二是精矿配适量生石灰预先制粒后，能在混合料中形二是精矿配适量生石灰预先制粒后，能在混合料中形成局部高碱度，有利于成局部高碱度，有利于促进局部铁酸钙的优先生成促进局部铁酸钙的优先生成，使铁酸钙和硅酸盐相的总含量增加，尤其在使用钒钛使铁酸钙和硅酸盐相的总含量增加，尤其在使用钒钛铁精矿时，还能使钙钛矿和脆性玻璃相的总含量有所铁精矿时，还能使钙钛矿和脆性玻璃相的总含量有所减少，从而使烧结矿的转鼓强度和中温还原率提高，减少，

27、从而使烧结矿的转鼓强度和中温还原率提高，低温还原粉化率降低，软熔滴落性能改善。低温还原粉化率降低，软熔滴落性能改善。 3.3 采用燃料及熔剂分加技术强化制粒效果采用燃料及熔剂分加技术强化制粒效果 燃料及熔剂分加技术早已得到工程化应用（其流程关燃料及熔剂分加技术早已得到工程化应用（其流程关系见图系见图1所示）所示） ，采用先在配料室配加部分燃料及熔，采用先在配料室配加部分燃料及熔剂，形成具有一定碱度和配碳量的混合料，经过一次剂，形成具有一定碱度和配碳量的混合料，经过一次混合机混匀制粒后，在混合料转运到二次混合机前再混合机混匀制粒后，在混合料转运到二次混合机前再将剩余的燃料及熔剂第二次加入进行混匀

28、造球，形成将剩余的燃料及熔剂第二次加入进行混匀造球，形成内外燃料含量不同、表里碱度构成不一的制粒小球。内外燃料含量不同、表里碱度构成不一的制粒小球。生产实践证明，采用这种工艺方法可以显著改善混合生产实践证明，采用这种工艺方法可以显著改善混合料的制粒性能，提高料层透气性，从而提高烧结矿的料的制粒性能，提高料层透气性，从而提高烧结矿的产、质量水平，降低燃料消耗，并改善烧结矿的冶金产、质量水平，降低燃料消耗，并改善烧结矿的冶金性能，是强化烧结混合料制粒的主要技术措施之一。性能，是强化烧结混合料制粒的主要技术措施之一。生石灰焦煤粉烧结配料室配料铁矿物其它熔剂烧结机一次混合机混匀制粒螺旋秤给料机皮带秤给

29、料机二次混合机混匀造球生石灰消化器图图6：燃料及熔剂分加小球烧结法工艺流程图：燃料及熔剂分加小球烧结法工艺流程图表表4：包钢熔剂分加工业性试验结果统计：包钢熔剂分加工业性试验结果统计试验阶段主 要 烧 结 指 标烧结矿冶金性能烧结矿矿物组成，%利用系数t/m2.h转鼓强度%燃料消耗kg/tri%rdi-3.15%磁铁矿赤铁矿铁酸钙玻璃相基准期1.0864.8966.6963.2017.6165122329分加50%1.2171.3358.7665.8012.34634428分加75%1.3168.0059.1964.5014.156223428 3.4 采用小球团造球盘强化制粒效果采用小球团造

30、球盘强化制粒效果 加拿大加拿大jr.wlikaisye研究发现，粒度大而均匀的混研究发现，粒度大而均匀的混合料其料层透气性最佳。传统烧结工艺一般采用两次合料其料层透气性最佳。传统烧结工艺一般采用两次混合机混匀制粒，多数混合料中混合机混匀制粒，多数混合料中3mm的球粒子仅的球粒子仅占占40%65%，而，而1mm和和0.5mm的细粒级较的细粒级较多，布料过程中这些细粒级粉料往往填充在大颗粒之多，布料过程中这些细粒级粉料往往填充在大颗粒之间，严重恶化了烧结料层的透气性。日本稻角忠弘博间，严重恶化了烧结料层的透气性。日本稻角忠弘博士研究表明，一般烧结混合料的料层孔隙率仅为士研究表明，一般烧结混合料的料

31、层孔隙率仅为0.250.30，远远低于良好料层孔隙率应达，远远低于良好料层孔隙率应达0.420.49以上的要求。因此，研究一种粒度大而均匀的以上的要求。因此，研究一种粒度大而均匀的烧结混合料混匀造球技术成为提高烧结矿产、质量水烧结混合料混匀造球技术成为提高烧结矿产、质量水平的重要发展方向。平的重要发展方向。 我国是一个铁矿石资源相对贫瘠的国家，无论是磁铁我国是一个铁矿石资源相对贫瘠的国家，无论是磁铁矿还是赤铁矿，原矿的全铁品位普遍偏低，多数都需矿还是赤铁矿，原矿的全铁品位普遍偏低，多数都需要经过细磨精选后才能有效应用于烧结造块。为了解要经过细磨精选后才能有效应用于烧结造块。为了解决这类细精矿决

32、这类细精矿“制粒性能差、料层透气性不好制粒性能差、料层透气性不好”的烧的烧结难题，早在上世纪结难题，早在上世纪60年代，中南工业大学、北京年代，中南工业大学、北京钢铁研究总院等单位就开始进行小球团烧结的试验研钢铁研究总院等单位就开始进行小球团烧结的试验研究，此方法的技术要点是采用专用圆盘造球机进行混究，此方法的技术要点是采用专用圆盘造球机进行混匀造球，以取代传统的二次混合机混匀制粒，并把适匀造球，以取代传统的二次混合机混匀制粒，并把适合于烧结工艺的小球团粒径调控在合于烧结工艺的小球团粒径调控在58mm范围内。范围内。1981年日本钢管公司研究了类似的年日本钢管公司研究了类似的hps球团烧结法，

33、球团烧结法，并于并于1988年在日本福山年在日本福山5#烧结机上实施。研究表明，烧结机上实施。研究表明，这种烧结矿这种烧结矿由众多由众多58mm的小球团熔结的小球团熔结而成，因而成，因为当烧结温度达到一定水平时，球团的外表面会产生为当烧结温度达到一定水平时，球团的外表面会产生一定数量的液相，而球体本身仍以固体状态存在，球一定数量的液相，而球体本身仍以固体状态存在，球体颗粒与液相间的毛细力使球团间相互熔结。两种工体颗粒与液相间的毛细力使球团间相互熔结。两种工艺的比较结果见表艺的比较结果见表5。表表5：球团烧结工艺与传统烧结工艺的比较情况：球团烧结工艺与传统烧结工艺的比较情况比较项目比较项目传统烧

34、结工艺传统烧结工艺球团烧结工艺球团烧结工艺1.原料条件烧结料（-125m占20%）烧结料球团料（-44m占70%）2.混匀制粒方式两次圆筒混合机（准粒度35mm）圆筒混合机圆盘造球机(小球团58mm)需外滚焦粉3.成矿固结方式液相固结液相+扩散固结4.成品矿形状不规则550mm小球团58mm+块状物5.jis还原度6065%7080%6.低温粉化率3545%3040%7.软化性能优良与传统工艺烧结矿相当 球团烧结工艺在原料粒度要求上比传统烧结工艺要高球团烧结工艺在原料粒度要求上比传统烧结工艺要高些，但所得成品烧结矿在大多数质量性能指标上都要些，但所得成品烧结矿在大多数质量性能指标上都要好很多。

35、正是由于小球团烧结技术对提高烧结矿的产、好很多。正是由于小球团烧结技术对提高烧结矿的产、质量水平具有较为显著的效果，因而我国有部分钢铁质量水平具有较为显著的效果，因而我国有部分钢铁厂采用了这项工艺。厂采用了这项工艺。1994年年2月，我国小球团烧结工月，我国小球团烧结工艺首次在山东泰安钢铁公司的烧结机上实现工业化应艺首次在山东泰安钢铁公司的烧结机上实现工业化应用，并取得不错效果；随后酒钢也采用了小球团烧结用，并取得不错效果；随后酒钢也采用了小球团烧结工艺，并使工艺，并使混合料中混合料中510mm粒级达到粒级达到85%以上以上，烧结矿质量得到很大改善；首钢也于烧结矿质量得到很大改善；首钢也于19

36、97年开始进年开始进行小球团烧结工艺的配套改造，投入生产运行后，混行小球团烧结工艺的配套改造，投入生产运行后，混合料中合料中3mm粒级含量达到粒级含量达到88.5%，烧结负压降低，烧结负压降低1.8kpa，烧结机利用系数提高到，烧结机利用系数提高到1.6t/m2.h，烧结，烧结矿还原度达矿还原度达88.4%。中间料仓水分在线监测与自动控制烧结机一次混合机混匀制粒高效防堵雾化水头1熔剂、燃料二次分加二次混合机混匀造球新型无扬料板衬板图图7：首钢小球团烧结法工艺流程图：首钢小球团烧结法工艺流程图高效圆筒混合造球添加剂高效蒸汽预热与料温监测实现部分偏析布料高效防堵雾化水头2新型圆筒混合造球布料器控制

37、点火温度与时间 4 4 烧结过程强化固结技术烧结过程强化固结技术粉状铁矿石的烧结造块过程，实质是一个十分粉状铁矿石的烧结造块过程，实质是一个十分复杂的物理化学反应过程，受到不同种类铁矿复杂的物理化学反应过程，受到不同种类铁矿石基本性质和粒级组成的影响，以及熔剂、燃石基本性质和粒级组成的影响，以及熔剂、燃料性能差异的限制，使得混合料在粒度组成、料性能差异的限制，使得混合料在粒度组成、化学成分、堆比重等性状方面表现出很多差别，化学成分、堆比重等性状方面表现出很多差别，相应的烧结工艺参数如料层厚度、混合料水分相应的烧结工艺参数如料层厚度、混合料水分与固定碳含量、点火负压与点火温度、烧结负与固定碳含量

38、、点火负压与点火温度、烧结负压与终点温度等也很难达到一致，如何根据实压与终点温度等也很难达到一致，如何根据实际情况将这些过程因素控制在最理想的状态，际情况将这些过程因素控制在最理想的状态，使烧结矿产质量达到最佳水平，一直是烧结工使烧结矿产质量达到最佳水平，一直是烧结工艺技术研究的重要课题。艺技术研究的重要课题。4.1 双碱度配料烧结技术双碱度配料烧结技术双碱度配料烧结技术是基于烧结过程的双碱度配料烧结技术是基于烧结过程的“自动蓄热原自动蓄热原理理”发展起来的以发展起来的以“均匀上下层烧结矿质量、降低燃均匀上下层烧结矿质量、降低燃料消耗料消耗”为主要目的的烧结新技术，最早开始于俄罗为主要目的的烧

39、结新技术，最早开始于俄罗斯，主要有双球碱度烧结技术和双层碱度烧结技术。斯，主要有双球碱度烧结技术和双层碱度烧结技术。1982年鞍钢开发了年鞍钢开发了“双球碱度双球碱度”烧结法，即将高碱烧结法，即将高碱度小球与酸性球团合二为一，在一台烧结机上实现酸、度小球与酸性球团合二为一，在一台烧结机上实现酸、碱两种小球的混合烧结，通过营鞍铁厂的工业性试验，碱两种小球的混合烧结，通过营鞍铁厂的工业性试验，证明烧结机台时产量可提高证明烧结机台时产量可提高11.7t，每吨烧结矿的固，每吨烧结矿的固体燃耗可降低体燃耗可降低7.01kg，中温还原度可提高，中温还原度可提高3%。但是，。但是，由于双球碱度烧结必须采用双

40、流程配料由于双球碱度烧结必须采用双流程配料造球工艺，造球工艺，使工艺流程复杂化，生产组织比较困难，因而该技术使工艺流程复杂化，生产组织比较困难，因而该技术未能得到推广应用。未能得到推广应用。酒钢酒钢3#烧结机采用球团烧结工艺生产碱度为烧结机采用球团烧结工艺生产碱度为0.4左右左右的酸性球团烧结矿，在总碱度值不变的情况下，将一的酸性球团烧结矿，在总碱度值不变的情况下，将一部分熔剂（生石灰）内配混在球内，另一部分熔剂部分熔剂（生石灰）内配混在球内，另一部分熔剂（消石灰）外配滚在生球表面，在熔剂配入量有限的（消石灰）外配滚在生球表面，在熔剂配入量有限的情况下使生球表层物料的碱度比内层高，形成表里不情

41、况下使生球表层物料的碱度比内层高，形成表里不一的一的“双层碱度双层碱度”结构，一方面提高生球的强度，另结构，一方面提高生球的强度，另一方面增加球粒子表层生成铁酸钙粘结相的数量；这一方面增加球粒子表层生成铁酸钙粘结相的数量；这种熔剂分加方法应与燃料二次分加技术同时并用，才种熔剂分加方法应与燃料二次分加技术同时并用，才可显著改善烧结料层透气性，使烧结矿产、质量水平可显著改善烧结料层透气性，使烧结矿产、质量水平得到有效提高。得到有效提高。4.2 超低温烧结技术超低温烧结技术超低温烧结技术是以低温烧结和燃煤气化助燃理论为基础，大超低温烧结技术是以低温烧结和燃煤气化助燃理论为基础，大量发展烧结过程的球团

42、固相反应，在生产过程中以可控工艺手量发展烧结过程的球团固相反应，在生产过程中以可控工艺手段生产以针状铁酸钙为主要粘结相的烧结新技术。技术要点：段生产以针状铁酸钙为主要粘结相的烧结新技术。技术要点： 将烧结混合料的润湿处理与混匀制粒分开进行，即在一次混将烧结混合料的润湿处理与混匀制粒分开进行，即在一次混合前先对混合料进行充分润湿，以提高混合料的粘性、亲水性合前先对混合料进行充分润湿，以提高混合料的粘性、亲水性和湿容量，使一次混合机的功能简化为混匀和造球。和湿容量，使一次混合机的功能简化为混匀和造球。 采用锥型逆流分级方式造球，即通过混合机内部结构的调整采用锥型逆流分级方式造球，即通过混合机内部结

43、构的调整来实现混合料过程受力状态的改变，以达到压缩混合料运动过来实现混合料过程受力状态的改变，以达到压缩混合料运动过程程“螺距螺距”、延长有效造球时间、增加物料有效滚动路程、提、延长有效造球时间、增加物料有效滚动路程、提高造球效率的目的。高造球效率的目的。 采用新型台车密封技术减少烧结机漏风率。采用新型台车密封技术减少烧结机漏风率。 配加超低温矿化节能添加剂，即一种主要由燃煤气化剂、助配加超低温矿化节能添加剂，即一种主要由燃煤气化剂、助燃剂、增强剂配制而成的人工合成制剂。燃剂、增强剂配制而成的人工合成制剂。超低温烧结技术目前已在唐山系的唐钢、贝钢、国丰及承德新超低温烧结技术目前已在唐山系的唐钢

44、、贝钢、国丰及承德新新钒钛、江苏淮钢等新钒钛、江苏淮钢等10多家钢企应用，生产中运用混合料提前多家钢企应用，生产中运用混合料提前润湿处理技术和锥形逆流分级造球技术后，烧结矿的产、质量润湿处理技术和锥形逆流分级造球技术后，烧结矿的产、质量均得到明显提高，其中混合机造球效果改善明显，均得到明显提高，其中混合机造球效果改善明显，3mm粒粒级减少级减少26.5%；混合料透气性也有明显改善，；混合料透气性也有明显改善，2台烧结机的料台烧结机的料层厚度在抽风负压降低的同时还得到一定提高；烧结机利用系层厚度在抽风负压降低的同时还得到一定提高；烧结机利用系数提高数提高11.76%，燃料消耗降低，燃料消耗降低2

45、0.7%。表表6：唐山国丰采用超低温烧结技术前后的主要过程指标比较：唐山国丰采用超低温烧结技术前后的主要过程指标比较试验阶段混合料粒度组成， %烧结料层厚度,mm烧结负压，kpa烧结机速，m/min3mm35mm5mm1#机2#机1#机2#机1#机2#机改造前40.227.632.24004509.013.10.961.21改造后13.743.243.14605208.712.51.201.44对比值-26.5+15.6+10.9+60+70-0.3-0.6+0.24+0.23表表7：唐山国丰采用超低温烧结技术前后的主要结果指标比较：唐山国丰采用超低温烧结技术前后的主要结果指标比较试验阶段台时

46、产量t/台.h利用系数t/m2.h转鼓强度%燃料消耗 kg/tfeo含量%低温还原粉化率，%rdi+6.3rdi+3.15rdi-0.5改造前1121.774.705811.359.280.17.1改造后1251.976.3046 8.563.483.27.1对比值+13 +0.2+1.60 -12-2.8+4.2+3.10 4.3 硼系改性烧结技术硼系改性烧结技术硼是结晶化学稳定剂中主含元素之一，它既可以有效硼是结晶化学稳定剂中主含元素之一，它既可以有效地抑制烧结矿在降温过程中正硅酸钙的相变，即减小地抑制烧结矿在降温过程中正硅酸钙的相变，即减小发生发生2caosio2由由型型型型型相变的趋势

47、，又可型相变的趋势，又可以抑制赤铁矿的还原速度，从而降低烧结矿的粉化率。以抑制赤铁矿的还原速度，从而降低烧结矿的粉化率。研究发现配加硼系添加剂可以有效改善烧结矿的液相研究发现配加硼系添加剂可以有效改善烧结矿的液相生成与固结条件，从而提高烧结矿的冷强度，抑制其生成与固结条件，从而提高烧结矿的冷强度，抑制其自然粉化，同时还可改善烧结矿的化学组成和冶金性自然粉化，同时还可改善烧结矿的化学组成和冶金性能（相关试验指标见图能（相关试验指标见图8所示）。所示）。从图从图8中可看出，随着所配硼酸浓度的增大，成品烧中可看出，随着所配硼酸浓度的增大，成品烧结矿中结矿中1025 mm粒级有所增加，而粒级有所增加，

48、而10mm粒级粒级则逐步减少，则逐步减少，5 mm的返矿率最好能降低的返矿率最好能降低3个百分点。个百分点。可见配加硼酸可以很好的抑制烧结矿破碎粉化。可见配加硼酸可以很好的抑制烧结矿破碎粉化。目前，首钢、鞍钢、本钢、宣钢、新抚钢等钢企均采用了在烧结混合目前，首钢、鞍钢、本钢、宣钢、新抚钢等钢企均采用了在烧结混合料中配加硼系添加剂强化烧结的技术，并都取得良好的效果。料中配加硼系添加剂强化烧结的技术，并都取得良好的效果。 图图8：成品烧结矿粒度组成与硼酸加入量的关系：成品烧结矿粒度组成与硼酸加入量的关系 此外，在烧结混合料中配加硼此外，在烧结混合料中配加硼-镁复合添加剂的研究发镁复合添加剂的研究发

49、现，现，b2o3与与mgo具有明显的交互作用，能相互弥补各具有明显的交互作用，能相互弥补各自对烧结矿冶金性能带来的不利影响，因此，同时加入自对烧结矿冶金性能带来的不利影响，因此，同时加入富含富含mgo与与b2o3的物料比单独加入其中任何一种都更的物料比单独加入其中任何一种都更有利于改善烧结矿质量。河北理工学院与唐山国丰钢铁有利于改善烧结矿质量。河北理工学院与唐山国丰钢铁有限公司合作，根据有限公司合作，根据mgo与与b2o3的交互作用规律，开的交互作用规律，开发了硼酸发了硼酸+高镁石灰复合添加剂强化烧结技术，并在高镁石灰复合添加剂强化烧结技术，并在24m2烧结机和烧结机和180m3高炉上进行了联

50、合工业性试验，高炉上进行了联合工业性试验，两个系统都取得了较好的收效（结果见表两个系统都取得了较好的收效（结果见表8）。）。表表8：唐山国丰采用硼酸：唐山国丰采用硼酸+高镁石灰复合添加剂强化烧结的主要指标比较高镁石灰复合添加剂强化烧结的主要指标比较试验阶段烧结造块工序高炉炼铁工序利用系数t/m2.h转鼓强度%燃料消耗 kg/t返矿产率 kg/t利用系数t/m3.d冶炼强度t/m3.d综合焦比 kg/t焦炭负荷 (倍)基准期1.56568.9962.85135.152.2051.459630.432.944试验期2.09372.8954.64 46.842.9551.536514.693.182

51、对比值+0.528+3.90-8.21-88.31+0.750+0.077-115.74+0.238 4.4 均质烧结技术均质烧结技术 由于种种因素的限制，常规工艺烧结过程中混合料的性状在整个台车断面上的分布并不均衡，具体表现在化学组成、粒度组成、布料密度及水碳含量存在无规律的偏析，从而导致烧结过程中料层各部位的温度、气氛、负压等工艺参数存在较大差异，呈现出明显的不均匀性。一般来说，在烧结料层的上部，普遍存在温度偏低、热量不足的问题，使烧结矿显得疏松多孔、强度极差；而在烧结料层的下部，又普遍存在温度偏高、热量过剩的问题，使烧结矿出现过熔过烧、冶金性能变差。为了有效克服传统烧结工艺中的这些典型缺

52、陷，近年来开发应用了一种旨在使烧结料层中的温度、气氛、负压等趋于一致，从而使台车上下、左右产出的烧结矿在矿物组成与显微结构上更加均匀的技术，俗称为均质烧结技术。 2004年4月，柳钢率先成功应用了均质烧结新技术，主要采用了3项配套技术：二次低温点火技术，无动力风量配置技术，超高料层低负压小风量烧结技术。在其50m2烧结机上进行的工业性试验结果表明，烧结机风量从90m3/min降到64m3/min，点火温度从950降到700，料层厚度从620mm增到850mm后，烧结矿的产、质量均得到大幅提高，尤其是成品率提高幅度很大，从而使工序能耗大大降低（具体指标见表9）。表表9：柳钢采用均质烧结的主要工业

53、性试验指标比较：柳钢采用均质烧结的主要工业性试验指标比较试验阶段过程工艺参数燃料消耗指标烧结矿产、质量指标烧结负压 kpat料层厚度 mm固体燃耗 kg/t煤气消耗 m3/t工序能耗kgce/t利用系数t/m2.h转鼓强度%返矿产率 kg/t合格率 %基准期13.3462053.986.6372.881.53368.4412.0695.76试验期13.6485035.282.5853.991.54969.2510.2097.99对比值+0.30 +230-18.70-4.05-18.89+0.016+0.81-1.86+2.23 2007年山东莱钢采用了与柳钢类似的双层均质年山东莱钢采用了与柳

54、钢类似的双层均质烧结新技术，主要采用了燃料分加、熔剂分加、烧结新技术，主要采用了燃料分加、熔剂分加、双二次混匀造球系统、双烧结机上料系统和双布双二次混匀造球系统、双烧结机上料系统和双布料系统，结果再次证明：用均质烧结工艺生产的料系统，结果再次证明：用均质烧结工艺生产的烧结矿其粒度比传统工艺生产的更加均匀，大块烧结矿其粒度比传统工艺生产的更加均匀，大块度和小粒级含量均明显降低，转鼓强度提高，还度和小粒级含量均明显降低，转鼓强度提高，还原性能改善，原性能改善，feo降低降低1%左右，低温还原粉化左右，低温还原粉化率下降率下降23%。 4.5 改善烧结矿低温还原粉化率专项技术改善烧结矿低温还原粉化率

55、专项技术 烧结矿的低温还原粉化率（烧结矿的低温还原粉化率（rdi-3.15）是反映烧）是反映烧结矿冶金性能的一项重要指标，其上升或波动会结矿冶金性能的一项重要指标，其上升或波动会直接影响到高炉料柱的透气性，并增加炉尘吹出直接影响到高炉料柱的透气性，并增加炉尘吹出量。因此，降低烧结矿低温还原粉化率的技术研量。因此，降低烧结矿低温还原粉化率的技术研究一直受到国内外钢企的广泛关注。除了过去研究一直受到国内外钢企的广泛关注。除了过去研究成功的烧结矿喷洒究成功的烧结矿喷洒cacl2溶液、配加硼系添加溶液、配加硼系添加剂、配加高镁剂、配加高镁(mgo)低铝低铝(al2o3)原料等技术措原料等技术措施外，近

56、年来日本又开发成功了石灰石粗粒化技施外，近年来日本又开发成功了石灰石粗粒化技术，即在石灰石矿化粒度范围内尽量使其粗粒化，术，即在石灰石矿化粒度范围内尽量使其粗粒化，以便使分解反应变得缓慢，从而缩短液相生成时以便使分解反应变得缓慢，从而缩短液相生成时间，提高料层透气性，改善烧结矿矿物组成，减间，提高料层透气性，改善烧结矿矿物组成，减少骸晶状赤铁矿生成量，促进针状铁酸钙的生成，少骸晶状赤铁矿生成量，促进针状铁酸钙的生成，最终达到降低烧结矿低温还原粉化率之目的。相最终达到降低烧结矿低温还原粉化率之目的。相比之下，喷洒卤液更成熟。比之下，喷洒卤液更成熟。 2002年山东济钢研究了采用烧结矿喷洒年山东济

57、钢研究了采用烧结矿喷洒mgcl2溶溶液降低其低温还原粉化率的技术。试验选用液降低其低温还原粉化率的技术。试验选用mgcl2含量为含量为44%的卤块，这是一种工业副产物，的卤块，这是一种工业副产物，价格比较低，可以低成本的配制成改性溶液喷洒价格比较低，可以低成本的配制成改性溶液喷洒到烧结矿上，不仅能有效降低低温还原粉化率，到烧结矿上，不仅能有效降低低温还原粉化率，还能避免喷洒还能避免喷洒cacl2溶液对烧结矿还原性能造成的溶液对烧结矿还原性能造成的负面影响，尤其是负面影响，尤其是mgcl2比比cacl2更容易挥发，使更容易挥发，使用后对高炉设备的影响小，综合效果更好。喷洒用后对高炉设备的影响小，

58、综合效果更好。喷洒不同浓度不同浓度mgcl2溶液的试验指标见表溶液的试验指标见表10表表10：济钢烧结矿喷洒不同浓度：济钢烧结矿喷洒不同浓度mgcl2溶液的工业性试验指标比较溶液的工业性试验指标比较试验阶段烧结矿低温还原粉化率（rdi-3.15）%烧结矿还原度（ri）%基准期（未喷）28.067.3试验一期（喷2.5%mgcl2溶液） 5.668.0试验二期（喷3.0%mgcl2溶液）14.167.9试验三期（喷3.5%mgcl2溶液） 8.068.7 攀西钒钛磁铁矿多数属于高钛、高硫的钒钛磁铁共生矿，由于其特殊的连晶、聚磁作用恶化了原矿的选别性能，因而所选精矿全铁品位长期处于51.252.5

59、%的低水平，近期也只能达到54.1%58.6%，且tio2含量大都高达1213%，只有少部分处于1012%；此外，这种特殊的钒钛磁铁精矿还具有al2o3高、sio2低及粒度粗（-0.074mm粒级仅占50%左右）、组成不合理、亲水性差、煅烧过程增重等特点。攀钢烧结试验及生产实践表明，这种矿具有许多特殊的烧结特性，总体上属于特别难烧结的矿种。表现在混合料成球性差、熔点高、透气性不好，烧结过程中会生成许多脆性较大的钙钛矿（caotio2）、钛榴石等含钛矿物，成矿后钛赤(磁)铁矿的含量高达6070%，远高于普通烧结矿中赤(磁)铁矿含量，因而强度差、成品率低、粉化率高的问题比较突出。矿相分析见表115

60、 5 配加钒钛矿烧结的生产现状和发展趋势配加钒钛矿烧结的生产现状和发展趋势表表11：相同配矿条件下不同碱度钒钛烧结矿的物相组成比较，：相同配矿条件下不同碱度钒钛烧结矿的物相组成比较，%配矿碱度钛赤铁矿钛磁铁矿铁酸盐相钙钛矿钛榴石玻璃相硅酸盐相 0.54244.028.529/5.57.02123.0 1.14042.029.031 0.81.21.52.50.40.65.06.01920.0 1.43739.029.531 3.04.02.03.01.52.04.55.01819.0 1.73538.530.032 4.05.03.54.02.53.04.04.51618.0 2.03132.