煉鐵燒結機械設備的技術性分析與研究

蘇升勇

（石橫特鋼有限公司，山東 肥城 271612）

隨著我國社會經濟的飛速發展，傳統的鋼鐵行業受到了較大的沖擊。在鋼鐵行業中，煉鐵燒結設備是一項重要的環節。燒結工藝是根據原料特性選擇加工程序、燒結工藝制度，而燒結質量將直接關系到最終的生產質量。因此，對于煉鐵燒結機械設備的關鍵技術進行分析與研究，總結可以促進燒結設備改進的措施，提高燒結設備質量，更好地滿足高爐冶煉的需求。

1 燒結機械設備

1.1 燒結工藝

燒結是將按一定比例混合不同粉狀的含鐵原料、溶劑、燃料，然后進行造粒，通過布料器鋪到燒結機臺車上，經過充分燃燒，會出現高溫，并呈現出一系列的物理反應和化學反應。一些物質在混合物中軟化或熔化，形成一定量的液相材料，與未發生熔化的礦粉顆粒混合。燃燒結束時，溫度降低，導致礦粉顆粒和液相物質以塊狀形式結合。整個過程稱為燒結，產生的材料稱為燒結礦。目前，燒結工藝主要通過生產人造富礦的方式進行。基于當前的燒結技術而言，最常見的是抽風燒結技術。其主要是通過振動篩、單輥破碎機等設備對燒結礦進行篩分，最后對于成品燒結礦進行高爐冶煉。而燒結礦如果質量較差，可以將其重新進行燒結。

1.2 燒結設備

從燒結設備的生產現狀來看，主要包括以下幾種：

第一，配料和混合設備，其中給料機與混合機負責混合，皮帶輸送機負責輸送物料；

第二，燒結機。主要包括驅動裝置、密封裝置、臺車、單輥破碎機、點火裝置等；

第三，環形冷卻系統。主要涉及冷卻風機、臺車、給料和卸料裝置、散料收集運輸設備等。第四，除塵設備。除塵設備主要有布袋除塵器、靜電除塵器和多管除塵器。燒結廠使用的燒結機主要有間歇式抽風燒結機、帶式抽風燒結機。其中，帶式牽引機是最常用的。該設備性能優良，機械化程度高，適合在不同原料的燒結和大規模自動化生產中應用。另外，帶式燒結機有投資成本低、操作方便等優勢，但是其劣勢在于燒結機生產效率低下。

2 煉鐵燒結機械設備的關鍵技術

2.1 褐鐵礦燒結技術

基于礦源質量來看，褐鐵礦體積比小，孔隙率低，吸水能力強，易被吸附過多，影響燒結生產質量。隨著優質能源數量的不斷減少，礦產資源的數量也越來越多，所以褐鐵礦也成為了當前常用的燒結原料之一。因此，當褐鐵礦燒結技術應用于燒結工藝時，燒結廠必須要提高褐鐵礦燒結工藝的生產質量與效率，促進冶金、鋼鐵工業的健康發展。對于褐鐵礦燒結的質量來說，其關鍵在于配比準確性。經過實踐研究表明，最佳的褐鐵礦燒結技術的燒結比為：在燒結廠增加褐鐵礦比例時，應將褐鐵礦粉的比例降至1mm以下。在燒結過程中，褐鐵礦粉提高了燒結生產率和燒結滾筒強度，降低了固體燃料消耗，提高了燒結還原率。

2.2 厚料層燒結技術

燒結廠燒結設備采用的厚料層燒結技術是基于“燒結料層自動蓄熱原理”。該技術需要結合低溫燒結技術應用，既能提高燒結過程的節能效果，減少燒結過程的排放，又能夠提高燒結質量。通過厚料層燒結技術，能夠有效提高燒結質量和燒結效率，并且還可以有效降低燒結中的燃料消耗和總熱耗量。

2.3 天然氣噴吹的低碳燒結技術

在燒結過程中，會產生大量的二氧化碳。為了減少二氧化碳的排放量，一些燒結廠選擇噴吹天然氣粉末燒結技術，主要用于燒結機臺車的定位。在側面上方進行天然氣陪吃，可以保持燒結機的燒結溫度在1200～1400℃。該技術能夠顯著降低燒結礦的焦粉用量，提高燒結礦的生產質量和生產效率。天然氣噴吹的低碳燒結技術中燒結設備的工作原理是提高燒結溫度，延長燒結時間，但為了防止燒結機最高燒結溫度過高，增加鐵礦石與石灰的反應時間，增加燒結礦內部孔隙率，提高燒結礦強度，降低焦粉比和返料率，減少燒結過程中的二氧化碳排放。燒結機械設備采用天然氣噴吹的低碳燒結技術，能夠提高生產效率的同時，降低空氣污染。

2.4 低溫燒結技術

該技術是基于“鐵酸鈣理論”實現的，在燒結過程中，燒結溫度低于1300℃時，燒結形成復合鐵酸鈣。而在溫度升高時，將會把復合鐵酸鈣分解。傳統的冶金工業和鋼鐵工業中，通過提高燒結溫度來實現燒結技術。溫度的升高會使許多燒結材料形成熔體，從而使燒結原料燒結和礦化。低溫燒結技術和高溫燒結技術相比較而言，低溫燒結技術是通過控制燒結溫度來控制燒結原料的熔化程度。低溫燒結技術固結的礦石比和與高溫燒結技術的礦石冷強度更高。同時，關于礦其他特征參數，低溫燒結技術固結的礦石在冷強度、熱穩定性、還原特性、軟熔特性、礦相特性以及還原粉化特性等方面具有顯著的效果，比高溫燒結技術質量高。因此，低溫燒結技術具有更好的質量、性能，不僅可以提高燒結質量，而且可以提高能源利用率，實現綠色生產。

2.5 復合造塊技術

該技術可以分為鑲嵌式燒結法和復合造塊法。隨著巴西和澳大利亞等鐵礦石供應商減少了優質鐵礦粉的供應。在提升低價礦成本之后，開始生產低渣比燒結礦，同時研發出了鑲嵌式燒結方法。鑲嵌式燒結法的燒結工藝為：將粉礦研制成小球，然后在燒結設備布料過程中，將小球放在燒結料層中間。在常規燒結溫度下，小球可以獲得最佳的孔隙結構。鑲嵌式燒結方法的原則是通過小球空隙，確保小球不會出現過熔，從而提高燒結料層的透氣性。在鑲嵌式燒結工藝下，燒結小球的過程中，主要熱源是頂部混合料燒結過程中的堿度。并相應降低小球堿度。而復合造塊法的燒結流程為：分離小鐵粉，制作成酸性球團，然后將粗鐵粉與其他燒結原料進行充分混合，之后進行燒結。復合造塊法可以制備出燒結礦內含有酸性球團礦的高質量復合煉鐵爐料，并且還能夠解決酸堿比、超細礦粉等難處理資源的問題。在超細精礦配比相同的情況下，表1所示為復合造塊法和常規燒結的工藝指標對比情況。

表1 常規燒結和復合造塊法的工藝指標對比

2.6 燒結配礦技術

在過去，人們非常關注燒結原料的化學成分和粒度組成。然而，燒結原料（如鐵礦粉）僅在室溫下具有性能，而在高溫下不具有良好的性能。因此，燒結工藝必須滿足原材料的需要。這種方法非常落后，燒結工藝的生產效率非常低。隨著燒結設備和燒結工藝的不斷發展和創新優化，燒結工藝得到了改進，燒結廠高溫燒結原料的效率得到了顯著提高，燒結礦綜合利用程度提高，原料燒結工藝與生產特點互補，鐵礦資源得到充分利用，促進燒結設備的高效生產和高質量生產。

3 煉鐵燒結機械設備的工藝改造與技術優化

3.1 返礦配加方式優化

燒結機內循環返礦配加通常采用“內配”模式，調整返礦配比時，需要手動鐵料，以改變熔劑和燃料的實際配比。而通過優化燒結機的配料計算程序，將燒結機內循環返礦配加采用的“內配”模式切換到“外配”模式。通過這一改變，燒結機在進行調整返礦配比時，可以基于程序自動根據物料配比進行調整，以避免熔劑和燃料比例被動變化的問題，提高燒結礦質量，保障質量穩定。

3.2 新型環冷機改造

經過多年的使用，原來的燒結機原有老式環冷機，會出現冷卻效果差、設備老化變形、物料拋灑嚴重等眾多問題，經過大量的研究和論證，可以對老式環冷機進行了換型改造。新型冷卻機的環密封性好，運行穩定，排放完全，能夠顯著改善啟動現象，冷卻效果好，降低了風機冷卻能耗，取得了經濟效益和環境效益。

3.3 建立燒結機換料操作標準化模型

為了避免鐵料配比調整過程中燒結礦質量波動、燒結趨勢等問題，需要專業人員對于各機組燒結機工藝設備配置、儀表量程、配比計算、原燃料基礎數據等進行分析和計算，并在此基礎上建立燒結機的換料操作模型。在每次調整配比前，應發布進料標準化說明，包括料倉配置、加水量的調整、燃料調整、熔劑以及和燒結礦成分的管理規則等，對于各項內容進行詳細規定，為換料操作提供指導。如圖1所示為具體模型圖。通過建立鐵料換料操作標準化運行模式，規范換料運行管理，實現了換料預判和回收率。

圖1

3.4 燒結機布料工藝優化

為提高燒結機布料環節的穩定性，需要加強篦網管理，降低混礦中雜物。圍繞布料操作，對于布料滾筒、壓料輥、活頁門、擋料板等環節進行改造，進一步完善布料檢查環節，提高布料的操作水平，保證臺車寬度、長度的均勻性。而自主發明的燒結機對分離器、門扇、轉鼓、擋料板等進行了不斷的改造。完善布料檢查和考核制度，提高布料操作水平，確保臺車長度和寬度方向的均勻性。臺車的長度和寬度為穩定燒結趨勢創造了條件。見圖2為燒結機圓輥兩側粘料清理裝置。

圖2 燒結機圓輥兩側粘料清理裝置

3.5 燒結機漏風治理

燒結機長時間運行后，會出現漏風率增大，利用率降低等問題。其中，在燒結機滑道、頭尾密封、機頭除塵器卸灰閥、大煙道等部分容易出現漏風點。為此，考慮對于燒結機進行改造。采用新型端部密封取代老式彈簧式密封，采用耐用的雙層排灰閥代替舊的刀口式卸灰閥，采用柔性無油尼龍密封取代老式滑板密封。改造之后的燒結機漏風率可以得到顯著降低。

3.6 采用返礦提前噴水潤濕工藝

為了改善混合料制粒效果，充分發揮內循環返礦在混合機制粒過程中充當的“核心”作用，技術人員在各機組配料室返礦皮帶秤上均加裝了噴水潤濕裝置，并借助電動調節閥和電磁流量計實現了上位機遠程自動控制功能，改善了混合料的制粒效果。

4 結語

綜上所述，通過開展燒結設備關鍵技術的研究，能夠提高燒結廠工藝裝備水平。而燒結廠需要充分認識到燒結設備存在的問題，對燒結設備進行改進，應用和結合先進的燒結技術，采用大量新型技術和工藝，不斷提高燒結生產的燒結效率和質量，提高燒結廠的經濟效益和社會效益，完善燒結系統，為高爐穩定運行提供原料保障。本文還存在一些不足之處，僅供參考。