包钢烧结工艺技术进步

1、包钢烧结工艺技术进步尤学东杨永清段祥光（包钢（集团）公司炼铁厂，内蒙古 包头014010 ）摘要：本文回顾了包钢烧结四十余年的发展历史，对包钢烧结产能规模扩大、工艺技术指标及质 量指标的进步进行了全面阐述。自1966年4月包钢烧结建成投产，烧结矿产量由年产24.65万 吨提高到1468.98万吨，产能扩大59倍；烧结料层、烧结机作业率、烧结矿固体燃耗、工序能 耗、转鼓强度、TFe品位等工艺技术质量指标均显著提升，为包钢钢铁双千万吨奠定了良好原料 基础。关键词：烧结；工艺；技术；质量Technical Progress of Sintering Process in Baotou SteelDU

2、AN Xiang-guang（Iron-making Plant of Steel Union Co. Ltd. Of Baotou Steel （Group） Corp., Baotou 014010, Nei Monggol, China ）Abstract: This paper reviews over 40-years development history of Sintering Plant of Baotou Steel. Since Sintering Plant of Baotou Steel was constructed and put into operation i

3、n April of 1966, its capacity has been expanded 59 times, and the quality indexes of process technology have been obviously promoted.前言1927年7月，我国地质学家丁道衡于内蒙古包头发现了以铁、稀土、铌为主的多元素共生 矿床一一白云鄂博矿。新中国成立后，于1959年包钢1号高炉（1513m3）建成出铁，结束了“内 蒙古手无寸铁的历史”。在包钢炼铁几十年的发展过程中，先后经历了白云鄂博块矿，自熔性烧 结矿（第一代烧结矿），高碱度、高碱度高氧化镁烧结矿（第二代烧结矿

4、）的不同炉料结构冶炼。 通过包钢及国内科研院所广大采、选、烧、冶科研技术人员几十年的技术攻关和科研探索，历尽 艰辛，基本攻克了 “多、细、杂、贫”白云铁矿的选矿、细精矿的烧结（球团）及含K、Na、F 高的低熔点矿石的高炉冶炼等等技术难关。特别是近十年来包钢高炉炼铁及铁前原料系统迅猛发 展。为了使包钢高炉炼铁指标进一步提高发展，赶超国内先进水平，就必须在精料上做文章。对 包钢烧结以往工艺技术进步的全面总结，必定会促进其今后的进一步提升，从而促进包钢高炉炼 铁技术进步。包钢烧结产能规模扩大最初的包钢烧结厂由前苏联国立有用矿物机械处理研究设计院设计。院设计建设三个烧结车 间共12台75m2烧结机，其

5、中10台生产供高炉使用的烧结矿，两台生产供平炉使用的烧结矿。 后由于国内形势的变化，只建成了一个烧结车间，即现在的二烧车间。原有四台苏联标准75m2 烧结机，设计生产能力220万吨烧结矿，于1966年4-7月建成投产，到二十世纪九十年代达到 年产300万吨烧结矿。随着包钢生产的发展，四台75m2烧结机已经不能满足炼铁生产的需要， 于1991年底和1995年9月先后建成两台180 m2烧结机（一烧车间）。1998年二烧车间改造为 （90+90） m2X4的机上冷却烧结机，烧结机总设计能力达到695万吨。2004年底又新建一台265m2烧结机（三烧车间），设计生产能力273万吨，烧结机总设计产能达

6、到968万吨，烧结矿实际 生产能力达到年产1000万吨以上。随着包钢炼铁产能的进一步扩大，2006年又新建两台265 m2 烧结机（四烧车间），设计生产能力550万吨，烧结机总设计产能达到1518万吨，2008年将一 烧2#烧结机扩容至210 口2，目前烧结矿实际生产能力达到年产1500万吨以上。按年产1000万吨生铁，矿比1674Kg/t，高炉返矿率17.5%，目前烧结矿产能可保证高炉烧 结矿配比75%左右。为包钢实现钢铁双千万吨和“十一五”期末实现销售收入和资产总值双百亿 美元，奠定了良好的原料基础烧结矿年产量变化吨万量产矿结烧包钢烧结工艺技术指标进步到1986年原冶金工业部组织的包钢铁前

7、技术攻关结束，通过提高烧结矿冷强度的技术攻关， 改善烧结矿冶金性能试验攻关，包钢烧结“双强化”试验研究，高碱度烧结矿的试验研究与生产， 高氧化镁烧结矿的试验研究与生产等一系列试验研究与技术攻关，包钢烧结技术质量指标显著改 善。至二十世纪八十年代末期，年产量由24.65万吨，提高到302.30万吨；烧结机利用系数由 0.62t/m2.h，提高到1.31t/m2.h；烧结矿转鼓强度由76.88%，提高到83.55% （+5mm，原冶金部 标准）；烧结固体燃耗由182.30Kg/t,降至83.67Kg/t；同时烧结矿冶金性能也有了显著改善，促 进了高炉冶炼指标的全面提升。进入二十世纪九十年代后，伴随

8、我国钢铁业的迅猛发展，包钢烧 结借鉴国内外先进技术，各项指标显著提高。以下就近二十年来包钢烧结技术进步简单总结。3.1厚料层烧结以细精矿为主要原料条件和传统的烧结工艺是造成我国烧结工业落后的主要原因之一。厚料 层烧结是二十世纪七十年代烧结工艺的一个重大发展。厚料层烧结不仅使热利用率提高，燃料消 耗相应降低，而且因烧结过程自动蓄热量增加，高温保持时间延长，表层返矿量相对降低，减少 了烧结过程不均匀带来的影响，使烧结矿的结构均匀，质量提高，成品率和转鼓提高，固体燃耗 和烧结矿FeO降低。料层厚度越高，烧结固体燃耗愈低。我国主要钢铁企业烧结生产统计表明烧 结料层每提高10 mm,燃耗可降低l3 kg

9、/tu但综合考虑烧结矿各项指标，烧结料层厚度宜 控制在700750 mm。根据包钢四个烧结车间设备状况及实际生产情况，分别采取了提高台车挡板，降低底料厚度 等不同措施，以提高烧结有效料层厚度。截至2009年5月，除一烧车间1#烧结机料层630mm，其余所有烧结机料层提高到700mm。另外，一烧车间底料由100mm降至80mm；二烧车间由80mm降至60mm；三烧车间80mm降至烧结料层60mm；四烧车间 100mm-80mm 降至 60mm-40mm。3.2热风烧结技术应用多年以来，国内外对烧结余热的回收利用进行了大量的研究。据日本某钢铁厂热平衡测试数 据，烧结机的热收入中88%的热能由焦粉燃

10、料提供，点火用烟气带入6%，高炉瓦斯灰中的炭燃 烧带入4%；热支出项目中，水分蒸发耗热占18.2%，石灰石分解热占15.2%，烧结矿显热占28.2% 和废气显热占31. 8%。由此可见，烧结厂余热回收的重点应为烧结废（烟）气余热和烧结矿（产品） 显热回收。50年代研究的热风烧结，可节约固体燃料20%30%，节约烧结总热量10%13%热风烧结可使料层中 温度分布较均匀，克服普通烧结上层温度不足、烧结矿强度低、粉末多，下层温度高、烧结矿FeO含量高 的缺点，从而改善饶结矿的质量。但是，热风烧结并没在生产中得到应用，主要原因是没有找到经济的热 风风源及其利用技术。包钢根据各烧结车间实际情况分别采取了

11、不同的热风烧结工艺，其中一烧、三烧和四烧采用 无动力送风装备，二烧采用加压风机。具体参数见下表：表1包钢热风烧结工艺参数送风形式热风温度 C送风能力 m3/m2.min热风量 m3/.min一烧车间无动力280-35050568066 （含助燃）二烧车间加压风机180-25060-661584三烧车间无动力3505400四烧车间无动力180-2003.3小球烧结推广应用因为新型小球烧结法可以显著改善烧结料层的透气性，实现厚料层、高氧位、低温烧结操作 制度，促进烧结矿中针状或柱状铁酸钙胶结相的生成。因此，该技术所制得的烧结矿具有强度高、 燃耗低、冶金性能好的特点，是深受高炉欢迎的优质烧结矿4。早

12、在1998年二烧车间改造时，包钢就与北京钢铁研究总院合作开发了 “小球烧结”一系列新 技术，以促进二烧车间提高烧结矿产质量，降低消耗。其核心技术为：强化混合料制粒，混合料预热，偏析布料。取得成功后，又推广到一烧车间的两台烧结机。在后期建设的三烧和四烧车间 的三台265m2烧结机上进行了改进，将原来的一台二混制粒机改为两台并行的混制粒机，进一步 强化混合料制粒；将原来控制横向偏析的梭式布料器改进为摆动皮带。3.4增加外矿配比1973年包钢进行了“双强化”试验研究，通过配加庞家堡矿减弱了包钢矿的特殊性，减少了枪晶 石含量，改善了烧结矿宏观结构，提高了烧结矿转鼓强度。随后的试验验证了包头矿特殊性是制

13、约包 钢高炉冶炼强化的主要原因。保证稳定的外矿比例是今后应坚持的方向矶随着包钢整体规模的不断扩大，烧结含铁料中外购（包括进口矿）的比例逐步增多，烧结矿的各 项技术质量指标也得以改进。3.5降低烧结矿SiO2,提高烧结矿TFe品位低硅烧结能改善烧结矿冶金性能；减少高炉冶炼过程中产生的渣量；减薄软熔层，提高滴落 带的透气性，因而有利于高炉顺行和降低焦比。包钢低硅烧结矿成矿且保持相当高的机械强度的 关键是：高碱度、低硅和厚料层，降低了影响包钢烧结矿强度的“玻璃质”含量，同时使烧结矿 的铁酸钙含量大大提高6。20世纪70年代后，为改进包钢烧结矿矿物组成、显微结构、机械强度及烧结机生产率等技 术质量指标

14、，采取了配加庞家堡矿、中贫矿、褐铁矿等高硅矿的措施，取得了一定的效果，但也带 来了一系列负面影响。20世纪90年代后，随着选矿技术进步，精矿SiO2逐步降低；烧结减少或 取消高硅矿的配加，烧结矿的SiO2逐步降低，TFe品位逐渐提高。 2包钢烧结质量指标进步随着各种新技术的不断应用，包钢烧结矿各项技术经济指标显著改善。从1966年至2008 年烧结矿TFe含量提高13.12%； FeO含量降低48.48%； SiO2含量降低50.52%； F含量降低83.90%； 烧结固体燃耗降低68.34%；烧结工序能耗降低59.69%（1979年至2008年）。具体数据见图3-8。58.0056.0054

15、.00I 口烧结矿TFe54452.0050.0048.0046.0044.0042.0012.0010.002.00739196619691979198919992008图3历年包钢烧结矿TFe变化烧结矿SiO20.00196619691979552198919992008图5历年包钢烧结矿SiO2变化1700160015001400)%( 1300O 1200矿结1100烧10009008007005 6.29196619691979198919992008图4 历年包钢烧结矿FeO变化图6历年包钢烧结矿F变化2.5002.000I 口烧结矿F改软结烧1966196919791989199

16、92008图7历年包钢烧结固体燃耗变化180.00160.00)140.00 g(120.00能 100.00序 80.00结 60.00烧 40.0020.00耗慎固矿置19661969图8历年包钢烧结工序能耗变化5.结束语5.1到1986年原冶金工业部组织的包钢铁前技术攻关结束，通过提高烧结矿冷强度的技术攻关， 改善烧结矿冶金性能试验攻关，包钢烧结“双强化”试验研究，高碱度烧结矿的试验研究与生产， 高氧化镁烧结矿的试验研究与生产等一系列试验研究与技术攻关，包钢烧结技术质量指标显著改 善。至二十世纪八十年代末期，年产量由24.65万吨，提高到302.30万吨；烧结机利用系数由 0.62t/m

17、2.h，提高到1.31t/m2.h；烧结矿转鼓强度由76.88%，提高到83.55%（+5mm，原冶金部 标准）；烧结固体燃耗由182.30Kg/t，降至83.67Kg/t；同时烧结矿冶金性能也有了显著改善，促 进了高炉冶炼指标的全面提升。5.2进入二十世纪九十年代后，包钢烧结工程技术人员从包钢实际出发，继续降本增效，提高产 量，改善质量的科研技术攻关，从1966年至2008年烧结矿TFe含量提高13.12%； FeO含量降低 48.48%； SiO2含量降低50.52%； F含量降低83.90%；烧结固体燃耗降低68.34%；烧结工序能耗 降低59.69%（1979年至2008年）。烧结矿TFe含量提高到56.29%； FeO含量降低到8.09%； SiO2 含量降低到5.22%； F含量降低到0.19%；烧结固体燃耗降低到57.71Kg/t；烧结工序能耗降低到 66.15Kg/t。5.3包钢在烧结工艺方面进步较大，但与国内外先进厂家相比仍有一些差距：其一，白云鄂博特 殊性仍是限制包钢烧结矿产质量的重要环节，特别是西矿的开发，又带来一系列新的问题；其二， 与国内同级别烧结厂相比，包钢烧结机偏小，限制烧结矿质量的提高；其三，除自产铁矿外的外 购铁矿，特别是进