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1、澳大利亚新型进口矿粉烧结性能实验研究- 1 - 摘要摘 要近年我国钢铁产量的大幅度增长，对铁矿石的需求量迅猛增加，但是，铁矿石价格连续大幅上涨，带来高昂的烧结矿成本和铁水成本。钢厂烧结投产以来，烧结矿产量及成本压力一直较大。本文结合钢厂烧结现有的原料条件，在实验室进行了利用澳大利亚进口的新型铁矿粉A矿粉烧结杯试验，烧结杯试验结果表明： （1）A矿粉满足钢厂烧结厂目前在碱度R=2.0、MgO2.5%条件下的烧结生产要求，烧结过程中加入一定量的A矿粉可以在一定程度上改善烧结矿的综合性能指标。（2）烧结过程中配加5%15%的A矿粉时烧结矿的冶金性能指标可以保持在较为理想的水平；（3）烧结过程配加A矿
2、粉后烧结矿的显微结构发生变化，矿相中还原性能优良的铁酸钙比例增加。关键词：烧结杯试验；显微结构；冶金性能- 1 - ABSTRACTABSTRACTIn recent years, with the growth of Chinas steel production, substantial growth in demand for iron ore increased rapidly, but the continued sharp rise in iron ore prices, resulted in high costs of the sintering and the molten
3、iron ore. Since QingGang sintering plant put into production, output and cost pressures have been significant. In this paper, the laboratory test of A iron ore as one of iron ore fines was conducted in the sinter pot on the conditions of the existing raw materials in QingGang. Experimental results s
4、how that :（1）A mineral powder meet production requirements of Qingdao steel plant when it is under the conditions of R=2.0、MgO2.5% ，adding some A mineral powder can help improve the sinter comprehensive Eex to a certain extent in sinter process.（2）The sinter performance Eex can maintain a ideal leve
5、l when 5%15% A mineral powder were added to in process. （3）The microstructure of sinter mixture changed and the calcium ferrite which have excellent reduction property increased in the proportion when A mineral powder were added to .Keywords: Sinter pot test； Microstructure；Metallurgy performance 目录
6、目 录摘 要IABSTRACTII1 文献综述- 1 -1.1 铁矿石资源的现状- 1 -1.1.1国内铁矿石资源现状- 1 -1.1.2国外铁矿石资源现状- 3 -1.2铁矿粉烧结的理论分析- 3 -1.2.1烧结成矿机理- 3 -1.2.2烧结矿的矿物组成与结构及其对质量的影响- 5 -1.3烧结工艺的发展及意义- 6 -1.4我国烧结生产的现状- 8 -1.5高品质烧结矿生产工艺分析- 12 -1.5.1优化配矿- 12 -1.5.2小球烧结- 13 -1.5.3热风烧结- 13 -1.5.4低温烧结- 14 -1.5.5厚料层烧结- 14 -1.5.6高碱度烧结- 16 -1.5.7
7、硅含量对烧结矿质量的影响- 16 -2 A矿粉烧结实验研究- 18 -2.1 实验方法及实验设备- 18 -2.1.1 实验方法- 18 -2.1.2实验流程- 22 -2.1.3 实验设备- 22 -2.2实验用原燃料性能分析- 24 -2.2.1实验用原燃料成分分析- 24 -2.2.2实验用原燃料粒度分析- 24 -2.3 实验方案设计- 25 -3 烧结杯实验结果与分析- 27 -3.1 基础实验研究- 27 -3.2 A取代 D实验结果与分析- 27 -3.3 A 取代 C实验结果与分析- 29 -3.4 A 取代 B实验结果与分析- 30 -3.5 A 取代 E实验结果与分析- 3
8、1 -3.6 A部分取代进口粉矿实验结果与分析- 32 -3.7 不同MgO 含量条件下使用A粉矿实验结果与分析- 33 -3.8 烧结杯优化实验研究- 34 -3.9 烧结过程其它指标检测- 35 -3.10 烧结矿冶金性能指标测试- 37 -3.11 烧结矿微观结果检测- 39 -4 结论- 42 -参考文献- 43 - 1文献综述1 文献综述1.1 铁矿石资源的现状1.1.1国内铁矿石资源现状我国的铁矿石资源比较丰富，目前我国累计探明的铁矿石储量达531亿吨，保有储量为501亿吨。但在现有的铁矿储量中，可供利用的储量仅170亿吨1-2，可供开采设计的储量仅100亿吨左右。由于我国铁矿石资
9、源的采选难度大，再加上我国矿山生产企业装备水平低，设备陈旧落后，因此扣除开采，冶炼过程中的损失，实际可供利用的金属量仅为20亿吨左右。我国可供开采铁矿石资源的保证年限不到60年3-4。同时，随着经济的迅速发展，我国钢铁产量大幅度增长，铁矿石作为钢铁工业生产的主要原料，近年来需求量也迅猛增长。因此，长远来看，我国铁矿石资源并不能满足工业需求的稳定供应。由于受我国铁矿石特点及其选矿和成本的限制，我国精矿粉的品位尚低，大多数用于烧结的精矿粉的SiO2含量还都在在6.5%以上，很难将烧结矿中的SiO2含量降至4.5%。表1.1列出了我国几种精矿粉的品位和SiO2含量 5。表1.1 我国几种精矿粉的品位
10、和SiO2含量 %项 目东烧大孤山迁安邯郸翼军峨口大宝山梅山TFeSiO264.76.1566.177.0066.066.8065.589.464.297.1555.406.9352.185.2963.027.57根据我国现已探明的情况，我国铁矿石资源主要有以下特点6-7：（1） 贫矿多，富矿少。铁矿石品位低，平均含铁约32.0%，贫矿约占93.2%；含铁较高，能直接入炉的富矿比较少，仅占2.7%。（2） 分布广。现已探明的铁矿产地有1800余处，分布于我国27个省区的600多个县。主要铁矿集中在16个地区，约占全国铁矿贮量的70%。（3）多金属矿多。我国铁矿约有三分之一除含铁外，还有钒、钛、
11、铜、钴、金、银等元素。（4） 磁铁矿较多，约占总贮量的73%。其中易选的磁铁矿石达277亿吨，占56%，钒钛磁铁矿石73亿吨，占15%。根据我国铁矿石资源贫矿多、富矿少以及复合矿石多的特点，应发展综合利用，加强选矿和造块，并根据各种矿石的特殊性质选择特殊的冶炼制度，即可以充分利用资源，回收各种有价值的元素，又可获得良好的高炉冶炼指标和综合经济效益。我国的铁矿资源分布比较广。随着地理位置的不同，铁矿石品位及成分有着很大的差异。主要矿区分布及其特点如下8：（1） 鞍本矿区 该矿区目前是我国储量最大、采量最大的矿区，是鞍钢和本钢的主要原料基地。本矿区的特点是以贫矿为主，富矿极少。含铁量20%40%，
12、平均30%左右，精选后品位可达到60%以上；铁矿物以磁铁矿和赤铁矿为主，部分为假象赤铁矿和半假象赤铁矿。矿物结构致密、坚硬。大部分矿石可选性好，但还原性较差。（2） 冀东铁矿区 本矿区主要包括迁安、邯郸、武安、庞家堡等矿山。是首钢和邯郸钢铁公司的原料基地。其中迁安矿为贫磁铁矿，原矿品位为30%左右，可选性好，精矿品位可达68%以上。邯邢矿区主要是赤铁矿和磁铁矿，矿石含铁在40%55%之间，矿石强度较差，但还原性较好。（3） 大冶矿区 本矿区主要分布在大冶、鄂城一带，是武钢和大冶钢厂的重要原料基地。矿石中重要矿物为磁铁矿，其次为赤铁矿和半假象赤铁矿，另有少量褐铁矿。该矿区的特点是：含铁量高，大部
13、分为45%60%，低的也有40%50%；含磷低，硫高。矿石多为致密块状，还原性较差。（4） 白云鄂博矿区 该矿区是我国最大的复合矿区之一，储量丰富，是包钢的原料基地。矿区以磁铁矿为主，亦有假象和半假象赤铁矿。大部分为贫矿，含铁25%35%，富矿含铁在50%左右。这种矿石组织致密，但还原性好。（5） 攀西铁矿区 本矿区主要分布在攀枝花到西昌一带，是我国最大的复合矿区，为攀枝花等钢铁公司的原料基地。该矿区的主要特点是：矿石属含钴、镍细粒嵌布的钒钛磁铁矿型。主要金属矿物为钛磁铁矿。含铁量在48%左右，伴有钒、钛、铜、钴镍等多种稀有元素，有很高的综合利用价值。（6） 华东矿区 该矿区主要分布在安徽芜湖
14、至江苏南京一带的凹山，南山，梅山，凤凰山等矿山，此外还有山东的全岭镇、利国等地都有丰富的铁矿资源储藏。芜宁地区矿石主要是赤铁矿，其次是磁铁矿，也有部分硫化矿，如黄铜矿和黄铁矿。铁矿石的品位不高。（7） 其它铁矿区 除了上述主要铁矿区外，我国还有一些分散的中小铁矿区，比如山东的莱芜，河南的安阳，舞阳，河南的湘潭，吉林德通化等，广东的大宝山等。但是在东南沿海工业发达地区，铁矿石资源却严重不足。1.1.2国外铁矿石资源现状国外铁矿石资源主要集中在澳大利亚，巴西，南非，印度等国。这些国家的铁矿石不仅储量丰富（约占世界储量的78%），而且品位普遍比较高、有害杂质少、烧结性能好。国外铁矿石资源的主要特点归
15、纳如下9：（1）品位高。巴西、南非、加拿大、印度等国的铁矿石TFe含量一般大于64%，有的甚至可以高达67%68%。（2）SiO2含量适中。巴西的MBR、卡拉加斯及委内瑞拉、加拿大等国铁矿石的SiO2 含量一般为1%或小于1%，其余铁矿石中SiO2含量一般在4.0%左右，最高仅达到5.5%。（3）有害元素少。除南非铁矿的钾、钠含量偏高外，其余铁矿石的钾、钠、硫、磷、铅、锌等有害元素的含量均较少。（4）烧损低。铁矿石的烧损与烧结率直接相关，同时它还直接影响铁矿石中各个化学组分在烧结矿中的实际作用，由于进口铁矿石多为赤铁矿，所以烧损比较低(褐铁矿除外) 10-13。 1.2铁矿粉烧结的理论分析1.
16、2.1烧结成矿机理烧结成矿机理包括烧结过程的固相反应、液相反应和冷凝结晶三个过程。这三个过程不仅对烧结矿的矿物组成及结构起着决定性的影响，而且和烧结矿的质量有着很大的关系14-15。烧结过程矿物形成过程如图1.1。（1）固相反应过程及对烧结矿质量影响分析混合料在烧结过程中被加热到熔融之前，相互接触的某些组分之间，在固体状态下发生反应，生成新的化合物或共熔体的过程称为固相反应。固相反应是由离子扩散作用引起的，而在烧结过程中由于固体燃料的燃烧产生的废气加热了烧结料，从而为固相反应的发生创造了有利条件。固相反应可以形成在原始料中所没有的易熔化的新物质。这些新物质在烧结过程中产生许多特性，最后获得强度
17、高的烧结矿。铁矿石 石灰石含SiO2脉石铁氧化物生石灰铁酸钙熔 化反应 溶解液相凝 固 如CaO/SiO21.8 如CaO/SiO21.8铁氧化物玻璃质硅酸硅酸钙与硅酸二钙图1.1 烧结过程中矿物的形成机理16（2）液相反应过程及对烧结矿质量影响分析烧结过程一些低熔点物质在高温作用下，熔化成液态物资，在冷却过程中，液态物质凝固而成为那些尚未熔化和溶入液相的颗粒的坚固连接桥。在烧结物料中，主要矿物都是高熔点的，在烧结温度下大多不能熔化。但物料加热到一定温度时，各组分之间以及新生化合物与原组分之间存在低共熔点，使得它们在较低的温度下生成液相，开始熔融。烧结过程形成液相是烧结矿固结成型的基础，液相的
18、性质和数量在很大程度上决定了烧结矿的还原和强度。从而直接影响烧结矿质量。（3）冷凝固结过程及对烧结矿质量影响分析当烧结层移动后，被熔化的物质温度下降，液相放出能量而结晶或变成玻璃体。如果在冷凝过程中放出了几乎所有的能量，则液相全部转化成结晶体析出。而在实际烧结中，冷却很快，有相当的潜热来不及释放而蕴藏在里面，从而使部分硅酸盐以玻璃体形态存在于烧结矿中。从而导致烧结矿强度降低。1.2.2烧结矿的矿物组成与结构及其对质量的影响 烧结矿是由多种矿物按一定结构方式组成的多孔块状集合体。因此，它的矿物组成及其结构特征与烧结矿的冶金性能有着密切的关系，对烧结矿的质量有很大的影响。通过研究烧结矿的矿物组成和
19、结构特征，弄清影响烧结矿质量的因素，可以有效地采取相应的措施来提高烧结矿的质量。（1）烧结矿的矿物组成及其对质量的影响烧结矿是由含铁矿物及脉石矿物形成的液相粘结而成的，其矿物组成随原料及烧结工艺条件不同而变化，主要受碱度和燃料用量的影响。由烧结的固相反应，液相生成和冷凝固结的全过程可以看出，烧结矿是一种有多种矿物组成的复合体，虽然随着原料条件及烧结工艺条件不同其矿物的组成不同，但总是有含铁矿物和粘结相矿物两大类组成的17，含铁矿物有磁铁矿、赤铁矿、方铁矿；粘结相主要有铁橄榄石、钙铁橄榄石、硅灰石、硅酸二钙、铁酸钙、钙铁辉石等；此外还有少量反应不完全的游离石英和游离石灰石等。烧结矿的机械强度和还
20、原性与其中的主要矿物和粘结相的机械强度和还原性有直接的关系。因此，烧结矿的矿物组成直接影响着烧结矿的质量。表1.2列出了烧结矿中主要矿物及粘结相的强度和还原性。 表1.2 烧结矿中主要矿物及粘结相的强度和还原性18主要矿物及粘结相抗压强度 kg/mm还原率 %赤铁矿26.749.9磁铁矿36.926.7铁橄榄石20261.013.2x=020.01.0x=0.2526.52.1x=0.556.62.7x=1.023.36.6x=1.510.24.2铁酸一钙37.040.1铁酸二钙14.228.5从表1.2中可以看出赤铁矿、磁铁矿、铁酸一钙、铁橄榄石等均有较好的强度；而钙铁橄榄石当x=1.0（玻
21、璃质）时，其强度最差。要得到强度较好的熔剂性烧结矿，就要使烧结矿的粘结相矿物中最大的形成低氧化钙的钙铁橄榄石（x=0.5）和铁酸一钙。各种矿物的机械强度和还原性并不完全一样的，铁橄榄石和某些钙铁橄榄石虽有较好的强度，但一般都是还原性较差，只有铁酸一钙机械强度和还原性都好，而玻璃质都差。（2）烧结矿的结构及其对质量的影响烧结矿的结构包括宏观和微观两种结构。由于受液相数量和粘度的影响，烧结矿的宏观结构可分为三种结构。当燃料用量和烧结温度适宜，液相生成量适度，并在粘度较大的情况下，形成微孔海绵状结构；当燃料配比多，烧结温度高，并在液相生成量多且粘度小的情况下，形成粗孔蜂窝状结构；当燃料配比更多，烧结
22、温度过高时，产生过熔现象，结果形成板结的石头状结构。这三种不同结构的烧结矿所对应的还原度和强度也不同，具体区别见表1.3。表1.3 三种宏观结构的烧结矿的还原度和强度比较结构还原度强度海绵状结构好高蜂窝状结构较差较差石头状结构尚好很差烧结矿的微观结构，就矿物的结晶形态而言，按结晶的完善程度可分为自形晶、半自形晶和他形晶三种，熔化温度高，比周围其它矿物结晶进行早或结晶生长能力强的矿物形成自形晶，自形晶具有完好的结晶外形；没有适宜的结晶环境的矿物形成半自形晶，它只有部分结晶面完好；结晶进行较晚，结晶环境更差，或填充于结晶完好的矿物孔隙中者，形成形状不规整且没有任何良好晶面的他形晶。由于生产工艺条件
23、不同，烧结矿的显微结构有明显差异，其常见的结构有粒状结构、斑状结构，骸晶结构、共晶结构以及熔蚀结构等。烧结矿的不同微观结构对烧结矿强度和还原性的影响也不尽相同。1.3烧结工艺的发展及意义烧结生产的发展在冶金工业中有着重要的地位，起初是为了处理矿山、冶金、化工厂的废弃物，以便回收重新利用。烧结生产的历史已有一个多世纪，它起源于资本主义发展较早的英国、瑞典和德国。在1887年英国人首次申请了硫化矿鼓风烧结法和用于此法的烧结盘设备专利，1906年美国人取得了抽风式带式烧结机专利。带式烧结机的出现引起烧结生产的重大变革，并得到了广泛的应用。随着钢铁工业的发展，烧结矿的产量迅速增加，烧结科学技术也得到飞
24、速发展。日本烧结工艺完善，设备先进，技术可靠，自动化水平高，是世界上烧结技术发展最快的国家。 烧结过程是铁矿石在一定的高温作用下，部分颗粒表面发生软化和熔化，产生一定量的液相，并与其他未熔矿石颗粒作用，冷却后液相将矿粉颗粒粘结成块，这个过程称为烧结。现代烧结是一种抽风烧结过程，即将铁矿粉，熔剂，燃料，代用品及返矿按一定比例组成混合料，配以适量水分，经混合及造球后，铺于带式烧结机的台车上，在一定的负压下点火烧结。在钢铁冶金工业中，烧结生产对促进钢铁工业发展起着举足轻重的作用。高炉炼铁时为了保证高炉炼铁时候在高炉内部的料柱透气性良好，要求炉料粒度大且均匀、粉末少，机械强度高，且具有良好的软熔性能；
25、同时为了降低焦比要求炉料的含铁量高，有害杂质少，且要求具有自熔造渣性能和良好的还原性能。生产实际表明，上述要求完全可以通过烧结高温造块达到。通过烧结可为高炉提供化学成分稳定，粒度均匀，还原性好，冶金性能高的优质烧结矿，为高炉优质、高产、低耗、长寿创造了良好的条件；可去除有害杂质，如硫、锌等；可利用工业生产的废弃物，如高炉炉尘、轧钢皮、硫酸渣、钢渣等；可回收有色金属和稀有稀土金属。炼铁生产的主要原料是烧结矿、球团矿以及少量高品位天然矿。各钢铁厂的情况不同和矿源不同决定了其不同的高炉炉料结构。日本、韩国高炉以烧结矿为主，因为其主要铁料是国际上购买的粉矿，适宜生产烧结矿。北美高炉以球团矿为主，因为其
26、矿源多为细精矿，适宜生产球团矿。欧盟由于环保要求，烧结厂的生产和建设受到了严格的限制，为了进一步改善高炉炼铁指标，充分发挥球团矿在高炉炼铁中优越的冶金性能，因而以球团矿为主。欧美高炉球团矿使用比例一般都较高，个别的高炉达100。其中一部分高炉使用熔剂型球团矿，如加拿大Algoma7号高炉熔剂球团矿比例达99，墨西哥AHMSA公Monclova厂5号高炉熔剂球团矿比例为93，美国AKSteel公司AshlandKY厂Amanda高炉熔剂球团矿比例为90以上；另一部分高炉以酸性球团矿为主，配比一般在70以上。欧洲高炉中，瑞典、英国和德国的部分高炉球团矿的比例很高。亚洲国家的高炉一般以烧结矿为主，高
27、达70左右。日本高炉炉料结构的特点是烧结矿比例高且一直比较平稳，而球团矿比例自1979年以来一直在下降，块矿比一直在上升。高炉炉料中高碱度烧结矿比例维持在71.376.9，用量一直比较平稳。球团矿比例自20世纪70年代初至1979年达到了高峰，为14，此后逐年下降至现在的10以下。典型的如新日铁4号高炉的炉料结构，烧结矿占70，球团矿占10，和歌山4号高炉使用7580的烧结矿，巴西块矿占20。只有神户制钢神户厂于1998年由于烧结机老化停止生产才开始在高炉中采用高比例球团矿的炉料结构，球团矿配比达70以上。韩国浦项光阳厂的高炉炉料结构中烧结矿为74，球团矿为11.84。我国因各钢铁厂情况不同，
28、高炉使用球团矿的比例很不相同。宝钢高炉的铁料来源与日本大多数高炉相似，所以其炉料结构也与日本大多数高炉相似，烧结矿74.5，球团矿8.5，块矿17。1.4我国烧结生产的现状“十五”期间，随着我国生铁产量的高速增长，我国烧结矿产量也增长迅猛，2000年我国烧结矿产量只有16844万吨，2005年达到36923万吨，“十五”期间，我国烧结矿共增产20079万吨，平均每年增长高达4015.8万吨，这样的增长速度前所未有。我国烧结在原料混匀技术、制粒配料技术、厚料层工艺、节能和环保等技术上取得一系列突破。我国已经能够自主设计、制造具有国际先进水平的300450m级的大型烧结机，这些烧结机采用了完善的工
29、艺流程，具有原料准备、配料混合、烧结、冷却、成品整粒和铺底料和返矿受料系统，采用厚料层烧结、先进的节能环保技术。我国烧结不仅在数量上增长迅猛，在技术装备水平上也有一个大飞跃。“十五”期间我国新建和改造了一大批大型烧结机，“十五”期间重点企业的烧结机结构对比如表1.4所示。 表1.4“十五”期间不同规模烧结机数量对比 2000年 2001年 2002年 2003年 2004年 2005年 130m2及以上 33 35 38 45 61 79 90129m2 28 37 40 43 56 63 3689m2 64 68 68 75 88 119 1935m295 87 100 102 104 10
30、4 18m2以下 2 6 7 7 9 4 总台数 222 233 253 272 318 369 表1.5 2005年我国钢铁企业大于300m2烧结机 企业名称 台数 单机面积(m2) 总面积(m2) 宝钢 3 495 1485 鞍钢 2 360 720 2 328 656 武钢 2 435 870 1 360 360 邯钢 1 400 400 马钢 2 300 600 沙钢 2 360 720 本钢 1 360 360 韶钢 1 360 360 安钢 1 360 360 济钢 1 320 320 总计 19 380 7211 在大型烧结机方面，2005年底我国已投产的烧结机中，有19台300
31、495m2大型烧结机，面积达7211m2，平均单机面积380m2。其中“十五”期间300m2以上烧结机共增加了13台。如表1.5所示。从表1.4和表1.5中可以看出，我国大、中型烧结机所占的比重逐渐增加，相反，小型烧结机所占比重逐渐减少，但由于小型烧结机数量上还相当大，造成我国烧结机的单机面积仍然偏小。对烧结面积来说，我国大中型烧结机约占整个烧结面积的2/3，已占明显优势，这说明烧结机大型化的发展速度非常快，而且烧结矿质量稳步提高，技术经济指标得到改善。我国大中型企业烧结机主要技术指标如表1.6所示。由14家重点大中型钢铁企业烧结主要技术经济指标看（表1.7），平均品位55.75%，碱度1.9
32、71 倍，转鼓指数76.40%，固体燃料消耗55 kg/t，利用系数1.429 t/m2h。鞍本钢集团拥有18台烧结机，总面积3025 m2，平均品位、转鼓指数高于重点大中型企业的平均水平，利用系数较低为1.29 t/m2h。超过1000 m2烧结能力的企业还有宝钢集团、首钢集团、武钢集团和沙钢集团。宝钢集团烧结利用系数1.402t/m2h，转鼓指数为 76.00%。表1.6全国重点钢铁企业烧结工序生产技术经济指标日期品位，%碱度，倍转鼓指数，固体燃耗，kg/t生产率，t/人利用系数，t/m2.d台时产量，t/台.h日历作业率，工序能耗，kgce/t2008年一季度55.561.89076.3
33、75418261.36216189.1156.982008年上半年55.471.86876.455435931.37216290.8156.162008年前三季55.481.86576.435455411.36316489.8355.512008年55.391.85876.595372111.35616489.7755.492007年55.651.84076.025467921.41615290.3055.47增减量0.260.0260.5714190.060120.530.02烧结矿碱度指标超过2倍的企业有济钢2.276 倍、邯钢2.254 倍、安阳集团2.192 倍、马钢集团2.120倍、
34、首钢2.025 倍和唐钢2.019 倍。高碱度烧结矿石既是铁料，又是熔剂，既有良好的机械强度和还原性，又有较好的软熔性能及较低的低温还原粉化率。高碱度烧结矿为高炉提供了良好的热力学与气体力学条件，有利于强化高炉冶炼。目前我国烧结生产还存在很多的问题，我国烧结机平均单机面积、利用系数、作业率，烧结矿TFe都要比日本的平均水平低，而FeO、固体燃耗都比日本钢铁企业高。日本多数的烧结机进行脱SOx，少数烧结机有脱NOx的装置，中国配置的还较少，日本多数的烧结厂用人工智能系统控制烧结过程、燃料及管理等，而我国的比例较小。 80年代以后西方发达国家投入大量人力和资金以降低能耗和提高烧结质量为核心研究开发
35、新技术、新工艺使烧结生产工艺日趋完善，达到一定水平。目前世界烧结现状有以下几个特点：（1）烧结设备逐渐大型化，设备加工精度高，漏风率低，主体结构更加完善；（2）自动化水平逐渐提高。一般烧结厂都以微机为基础的分散型控制系统，并积极开展人工智能的应用，是烧结厂逐步走向无人操作；（3）各国大力发展提高烧结质量和降低能耗的新工艺，并不断地应用于实践。表1.7 14 家重点大中型钢铁企业烧结主要技术经济指标（2007 年 3 月）企业名称设备情况（总面积/总座数）平均品位（%）碱度（倍）转鼓指数（%）固体燃料消耗（kg/t）利用系数（t/m2h）平均55.751.97176.40551.429同期56.
36、141.93874.20541.438宝钢1350m2/3 台58.381.84676.00551.402鞍本3025m2/18台57.002.08078.8526.501.290唐钢673m2/5 台56.172.01980.74561.287沙钢1045m2/4 台56.231.99878.85511.296武钢1093m2/8 台57.251.83477.66521.275首钢1260m2/14台56.702.02578.31471.488济钢309m2/6 台55.682.27677.41491.624莱钢315m2/3 台56.891.99977.24531.244马钢525m2/4
37、台56.612.12078.09521.457华菱223m2/3 台56.231.96075.12541.440太钢380m2/4 台58.421.80976.46471.328包钢720m2/6 台55.781.95477.12641.180安阳761m2/7 台56.212.19277.52541.390酒钢390m2/3 台50.301.89680.04471.774邯钢700m2/8 台57.322.25478.51631.375烧结生产的历史已有一个多世纪。大约在1870年前后，资本主义发展较早的英国，瑞典和德国就开始使用烧结锅。1902年最早了提出铁矿粉烧结的方法。1911年世界上
38、第一台带式烧结机问世，迄今已有90多年的历史。但得到较快发展是在50年代以后，特别是近30年来，更为迅速。当今，烧结在钢铁冶金生产过程中占有相当重要的地位。具有关数据统计，在过去的十年中全世界约有一半的生铁是用烧结矿生产的21。表 1.8 我国近十几年烧结工艺技术进步的概况22-23节能 保护环境烧结特点低温烧结 高还原性 高生产率原料的混合与制粒使用细粒铺料 制粒设计 使用石灰石 HPS微粒化 预先制粒 分别制粒混合料布料双层布料 细棒(分别控制) ISF(密度控制)烧结均匀温度 提高台车高度 提高产量节能和环保从冷却器和主排气道中进行余热回收 从排气中驱除NOx 抑制NOx排放 空气泄漏测
39、定和控制台车温度 气流速度 3-D结构(X)射线为了稳定高炉炉况，提高生产率，降低生铁成本，人们不断对烧结矿提出了更多有关质量方面的要求。七十年代前，烧结生产强调的重点只是冷强度、低温粉化率和还原率；从八十年代低开始，逐步加强对烧结矿转鼓强度、粒度组成、还原度、低温还原粉化率、高温性能和矿相结构的研究与改进，特别是矿相研究对烧结矿质量的改进起了很大的推动作用24-25。目前，以提高烧结过程效率、推广低能耗烧结、降低烧结成本、改进烧结工艺制度、控制污染保护环境等为主要目标的技术研究己经取得了显著的成绩。1.5高品质烧结矿生产工艺分析 1.5.1优化配矿 传统的配矿方式依据是含铁原料的化学成分、粒
40、度、品位、数量进行综合搭配使用，对烧结矿的冶金性能以及含铁原料的烧结特性考虑较少。优化配矿是以传统配矿方法的依据为基础，同时综合考虑含铁原料的岩相特性、含铁原料的烧结基础特性(熔化性、同化性及互补性)、脉石种类和数量、矿石结构、粒度分布、烧结矿的冶金性能以及经济效益、社会效益等。优化配矿的实现必须建立在烧结原料的水分、粒度和成分稳定的基础上，特别是CaO、H2O，燃料的灰分要稳定。一般34种性能相近的铁矿混合烧结能获得优质烧结矿。由于硅含量降低导致烧结生成液相量少，烧结矿强度变差，因此在配矿时应从矿粉的同化性，液相流动性，粘结相强度等方面来选择合适的配矿结构26，从而提高烧结矿的质量。 1.5
41、.2小球烧结将混合料制成适当粒度的小球（26mm）进行烧结，称为小球烧结。小球烧结工艺集中了球团与烧结两种造块工艺的优点，强化制粒并改善混合料透气性，减少了烧结过程中料层的阻力，对提高烧结矿的质量，以及优化烧结过程都具有重要的意义27-28。，小球烧结不仅可以使烧结机利用系数得到大幅度的提高，而且使生产出的烧结矿内部结构发生了很大的变化。通过小球烧结提高了垂直烧结速度，提高烧结矿产量；增加了氧化性气氛，有利于铁酸钙的大量生成，改善了烧结矿的矿物组成，提高烧结矿强度和还原性：可进一步提高料层厚度，更加有效地利用热能降低能耗，并使烧结过程反应更加充分，使烧结矿的矿物组成和结构更加均匀。 小球烧结法
42、对原料并没有特殊要求，可以从根本上解决我国细精矿烧结料层透气性差的问题，从而实现高料层，低碳节能的操作制度。该工艺可以生产出高产量，高质量，低燃耗的优质烧结矿，然而要求增添的设备不多。因此，特别适合于细精矿烧结和老厂改造。投资少，见效快。1.5.3热风烧结热风烧结技术是在烧结机前段约占烧结机长度1/3的有效烧结面积上，将3001000的热风抽入烧结料层用其物理热代替部分固体燃料。将环冷机高温段的热风引到烧结机作热风烧结，使热废气循环利用，不仅可以减少烧结过程有害物质排放而利于环境保护，而且可以提高烧结表层质量，降低固体燃耗。热风烧结之所以能改善烧结矿质量，降低燃料消耗的原因是：（1）烧结矿表层
43、的成品率提高，返矿量下降。热风温度平均在300左右，大大高于室温。大量热空气进入烧结料表层，缓减了表层烧结矿温度下降，使其高温持续时间相对延长，热量供应相对充足。从而避免了由于急冷应力的破坏，减少了表层烧结中的玻璃质的产生。使上部烧结矿质量改善，强度增加，粉末减少，使烧结饼经过破碎、机尾固定筛筛分、冷却筛分后的成品率提高，冷返矿循环量减少。（2）利用热废气循环烧结可以充分利用热空气所含有的大量热能，能减少固体燃料用量，从而达到节能降耗的目的。（3）热废气进入烧结料层，可以代替部分部分固体燃料，由于固体燃耗的降低，烧结过程的氧位又得到提高，即氧化性气氛增强，有利于保持烧结层的过氧化性气氛和有利于
44、烧结矿FeO含量的进一步降低，从而具有一定的节能效果。又由于改善烧结矿的还原性及低温还原粉化率，促进高炉增产节焦。此外，采用热风烧结，当由于混合料配碳量波动等原因烧结不好时，可以根据需要临时调节热风温度，使烧结正常进行，从而更好的控制烧结矿的质量。1.5.4低温烧结强度和还原性均好的铁酸钙的生成温度区间在1125 1250，且需氧化性气氛。低温烧结温度小于1280（常规烧结最高温度13201350)，因此，实行低温烧结工艺措施为针状铁酸钙的生成创造了有利条件。在烧结过程中，Si4+和Al3+离子能作为类质同象成分取代二元铁酸钙(CaO2Fe2O3、 CaOFe2O3、2CaOFe2O3) 中的部分Fe+离子，生成复合铁酸钙，是一种固熔体29。按其结晶形态，可分为针状和柱状两种。针状铁酸钙的间隙内很少夹杂渣状物，残存原矿的微气孔被堵塞的几率小，微孔发达，所以还原性好；柱状铁酸钙固熔物中有较多的l2O3和SiO2，从而引起的晶面收缩比针状铁酸钙的大，产生的内应力也较大，裂纹粗而长，且易扩展，所以
