燒結(jié)新技術(shù)及其發(fā)展狀況前言當(dāng)前全球經(jīng)濟尚未顯露出全面復(fù)蘇的跡象，尤其是鋼鐵行業(yè)依然困難重重，提升贏利能力、避免虧損成為擺在每家鋼鐵企業(yè)面前的首要任務(wù)，盡管采取的方法各有千秋，但降本增效普遍被認為是最直接、最有效的手段。鋼鐵聯(lián)合企業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)中，煉鐵所用鐵礦石的費用在生鐵制造成本中所占比例最大，約為58%-65%。由于各企業(yè)間資源條件差距較大，鐵礦原料費用可壓縮性較強，降低潛力大。因此，從原料人手來降低能耗和煉鐵成本，成為各鋼鐵企業(yè)目前的主要發(fā)展方向。本文主要介紹幾項燒結(jié)新技術(shù)及應(yīng)用前景。向燒結(jié)料面吹入LNG技術(shù)在燒結(jié)機上向燒結(jié)料面吹入LNG(液化天然氣)技術(shù)是近年來由日本JFE公司開發(fā)出的能夠大幅度降低燃料消耗的一項新技術(shù),與各家燒結(jié)廠目前正在普遍采用的完全以焦粉作為燒結(jié)燃料的全焦法相比,能夠在減少焦粉用量的同時提高燒結(jié)礦質(zhì)量。2.1技術(shù)要點采用LNG吹入法能夠?qū)Y(jié)溫度提高到1200～1400℃,液相比隨燒結(jié)溫度的升高而增大,加速孔徑為1～5mm氣孔的融合,從而有利于改善燒結(jié)礦強度;同時,作為氣道的孔徑大于5mm的氣孔數(shù)量迅速增多,使燒結(jié)料層的透氣性得到改善;此外,燒結(jié)料的自致密化程度降低,未熔料中殘留有大量孔徑小于1μm的微孔,使燒結(jié)礦的還原性得到改善。2.2應(yīng)用前景分析此項新技術(shù)正趨于成熟,且噴吹裝置簡單可靠,維修和更換非常方便,只要準確控制好LNG噴吹濃度和噴吹速度,就能夠生產(chǎn)出高強度、高還原性的燒結(jié)礦。如果從經(jīng)濟性方面考慮,應(yīng)用LNG吹入法確實需要投入一定的費用,但能夠換來減少焦粉用量和提高燒結(jié)礦質(zhì)量的好處,特別是還能夠?qū)崿F(xiàn)CO2的大幅度減排,燒結(jié)礦產(chǎn)能越大,效果越明顯。綜合多方面因素分析,LNG吹入法燒結(jié)具有廣闊的應(yīng)用前景,適用于采用厚料層燒結(jié)技術(shù)的大型燒結(jié)機生產(chǎn)。富氧燒結(jié)技術(shù)富氧燒結(jié)技術(shù)是2010年由韓國浦項開發(fā)出的能夠改善燒結(jié)料層中熱量分布的新技術(shù)。現(xiàn)有的燒結(jié)工藝只單純依靠焦粉燃燒為燒結(jié)料供熱,其缺點是容易造成料層中熱量分布不均(這是影響燒結(jié)礦質(zhì)量的重要因素),上部料層溫度低、下部料層溫度高,上部燒結(jié)餅質(zhì)量較差。為了解決燒結(jié)料層熱量分布不均的問題,浦項開發(fā)出了富氧燒結(jié)技術(shù)。該技術(shù)通過選擇合適位置向燒結(jié)料層噴吹適量的氧氣來提高上部料層溫度,以進一步改善燒結(jié)礦質(zhì)量。3.1技術(shù)要點富氧燒結(jié)技術(shù)的關(guān)鍵在于選取合適的氧濃度和吹氧位置,吹氧時間也隨氧濃度和吹氧位置的不同而發(fā)生改變。3.2應(yīng)用前景分析富氧燒結(jié)技術(shù)目前尚處于實驗室研究階段,還未在實際燒結(jié)機上進行過工業(yè)試驗,不如LNG吹入法成熟。下一步需根據(jù)吹氧效果對氧氣濃度和實際吹氧位置作進一步優(yōu)化,數(shù)值模擬模型也有待完善,在能夠準確表述燒結(jié)料層燃燒帶擴展速度、溫度分布、火焰前鋒速度和燒結(jié)時間的基礎(chǔ)上,再開展工業(yè)試驗,以推進此項新技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用。從應(yīng)用前景來看,它與LNG吹入法相似,但氧氣價格要比LNG低得多,而且廠內(nèi)有制氧機,使用起來也比較方便,只要準確控制好氧氣濃度、把握好吹氧位置,就能夠較好地利用焦炭燃燒供熱,而無需改動現(xiàn)有工藝裝備。該技術(shù)可提高實際利用系數(shù)，提高幅度為4%左右,降低燒結(jié)燃耗10%，除直接經(jīng)濟效益外,因為添加劑有降低FeO指標的作用,還可以給高爐煉鐵創(chuàng)造可觀的間接經(jīng)濟效益，具體效益可以根據(jù)經(jīng)驗公計算：FeO下降1%,高爐焦比下降2%,產(chǎn)量提高3%。7.強化制粒工藝細礦粉的制粒性較差，單獨由其制成的制粒料不能用于燒結(jié)，因此只能將細礦粉按一定比例配入到粗礦粉中。為了提高細礦粉配比，開發(fā)出相應(yīng)的強化制粒新工藝，以保證燒結(jié)礦產(chǎn)量和質(zhì)量滿足高爐需求。7.1技術(shù)特點為了使制粒料平均粒度達到4mm，要適當(dāng)提高混合料總水分?；旌狭峡偹值目刂圃瓌t為:不配入細礦粉時，一般控制在11.4%;當(dāng)細礦粉配比為10%時，水分調(diào)高至12.1%;當(dāng)細礦粉配比為20%時，水分調(diào)高至12.7%;當(dāng)細礦粉配比達到30%時，水分進一步調(diào)高至13.2%。7.2應(yīng)用前景分析從運行的一段時間來看，該技術(shù)比較成熟可靠。我國國內(nèi)新建或改造后的燒結(jié)系統(tǒng)大部分都安裝了制粒機，具備采用該技術(shù)的條件。從新增設(shè)備投入方面考慮，根據(jù)推算，如果低價細礦粉配比能夠穩(wěn)定在30%以上，從長遠來看還是比較劃算的，降低的原料成本足以抵消新增設(shè)備投入，采用強化制粒新技術(shù)無論是在工藝上、還是在經(jīng)濟上都是可行的。8.尚處于試驗研究階段的低價礦燒結(jié)工藝尚處于試驗研究階段的低價劣質(zhì)鐵礦燒結(jié)工藝主要有脫磷工藝和嵌入式燒結(jié)工藝，采用這兩項工藝可有效解決配用高磷鐵礦和高結(jié)晶水鐵礦燒結(jié)帶來的技術(shù)問題。8.1技術(shù)特點將高磷鐵礦作為燒結(jié)原料的前提是要解決脫磷問題。首先，對高磷鐵礦進行固態(tài)碳熱預(yù)還原，在此過程中高磷鐵礦中的大部分磷化物并未被還原，而是以氧化物的形態(tài)殘留于硅酸鋁脈石相中，導(dǎo)致富含磷的硅酸鋁脈石相快速長大并結(jié)塊，平均粒度由預(yù)還原前的5μm增大至預(yù)還原后的20～30μm，從而為富磷脈石與預(yù)還原鐵礦分離提供了先決條件。然后，對預(yù)還原后的高磷礦實施機械破碎，由于脈石相比還原鐵相硬度低，通過控制機械破碎強度可使脈石相單獨破碎，最后進行篩分，篩上物即是脫磷之后的低磷礦。經(jīng)試驗研究得出高磷鐵礦脫磷處理的最佳方案:焦粉配比為23%，預(yù)還原溫度為1100～1200℃，預(yù)還原時間為3h，篩孔尺寸為25μm。8.2應(yīng)用前景分析脫磷工藝尚處于試驗階段，還沒有應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)，如果在后續(xù)的研究中能夠降低預(yù)還原溫度，縮短預(yù)還原時間，量化機械破碎強度，那么該技術(shù)還是會有較好的應(yīng)用前景，有助于鋼鐵企業(yè)大幅度降低原料采購成本。9.嵌入式燒結(jié)工藝該工藝是日本新日鐵公司針對高效利用高結(jié)晶水鐵礦開發(fā)出的一項技術(shù)。高結(jié)晶水鐵礦(Fe2O3·nH2O)較突出的缺點是疏松多孔、堆密度小、吸液性強、易過度同化，配入一定量的高結(jié)晶水鐵礦會對燒結(jié)生產(chǎn)產(chǎn)生一系列負面影響，造成燒結(jié)速度減慢、燒結(jié)機利用系數(shù)降低、燒結(jié)餅組織疏松、成品率下降、固體燃耗升高等。9.1技術(shù)特點嵌入式燒結(jié)工藝是將高結(jié)晶水鐵礦制成小球，并散布在其它燒結(jié)料中，利用小球附近的氣流邊緣效應(yīng)以及低堿度的小球自身不會過熔的特點來提高料層透氣性。小球的粒度不應(yīng)過大，這樣在燒結(jié)過程中就不會造成布料偏析過大，同時小球的燒透率較高，強度也好。9.2應(yīng)用前景分析嵌入式燒結(jié)工藝與我國中南大學(xué)開發(fā)的鐵礦復(fù)合造塊工藝在原理上相類似，鐵礦復(fù)合造塊工藝已在包鋼生產(chǎn)中成功應(yīng)用，嵌入式燒結(jié)工藝也即將在日本步入工業(yè)試驗階段。相信隨著工業(yè)試驗的成功，該工藝將逐步得到推廣。