浅谈铁矿粉烧结技术的发展

刘静梅

摘要：近些年来，随着我国钢铁业的迅速发展，我国的铁矿烧结也取得了很大的进步。本文通过对几种铁矿粉的烧结方法的阐述来介绍现阶段烧结行业的发展和进步。

关键词：铁矿粉烧结技术 前景

现阶段烧结技术飞速发展，基本上都是围绕铁矿粉的高效利用方向发展的，通常方法都是源于资源的劣化和环境的恶化。铁矿粉的优劣是相对的，通过限制其劣势，发挥其优势的方法来优化方案。通过这些方面的研究来提高劣质矿粉资源的高效利用。近些年，随着铁矿粉资源的劣质，烧结用的铁矿粉结构、来源都有很大的变化。

1低温烧结技术

低温烧结是相对于传统高温烧结而提出来的概念。低温烧结是通过控制烧结温度使物料部分发生熔化来完成烧结矿固结。而传统的烧结法则是以控制烧结温度在烧结过程中物料大部分融化产生大量熔体来完成烧结矿固结。烧结问题是获得低温烧结矿的关键，它直接影响铁酸钙的形成和烧结矿的强度与还原性，温度一般控制在1230~1280℃。要想获得低温烧结、降低烧结温度，首先要降低烧结燃料配加量，创造低温烧结的条件，增加氧化性气氛。

低温烧结另一个特点是高温保持时间要长，其高温保持时间为5到8分钟，比高温烧结时间要长1到3分钟。因为铁酸钙的形成规律是在其融化的零界温度时反应最快，高温保持时间延长，使烧结料层内的热工制度趋向合理，既有利于铁酸钙的形成，又使各种矿物结晶完善，烧结矿的强度提高。

低温烧结技术不但能够降低烧结能耗而且使烧结质量提高，各种性能改善，对强化高炉冶炼非常有利。

2厚料层烧结技术

厚料层烧结技术可以改善烧结矿质量，提高烧结矿的冷热态强度降低烧结矿的含量并提高烧结矿的还原性能同时也能降低烧结燃料的消耗量并改善烧结厂的劳动条件这已被国这已是得到证明的事实。

厚料层可以通过提高料层来使机速变慢，延长点火时间，增加上部供热，来改善中上部烧结矿质量，从而提高整个烧结矿强度，降低粉末。还可以提高料层来充分蓄热，在保持同样烧结矿强度下，用低碳操作，将燃料的风量提高为烧结过程提供较高氧化气氛，促进铁酸钙的形成，增加烧结矿的强度及还原性。

为了让厚料层作业烧结减产，我们可以提高料层透气性，提高风机的抽风负压能力及降低料层阻力，堵塞漏风。

3褐铁矿烧结技术

褐铁矿是一种含结晶水的赤铁矿。由于其有着疏松多孔颗粒比较粗，熔化温度比较低，还原性很好，堆比重小，烧较粗结混合制粒的适宜水分含量高等特点，所以在烧结过程中其有着烧结饼组织疏松、成品率低，烧结速度慢烧结利用系数低，燃耗高等独特的方面。

但褐铁矿具有易熔和高烧损的缺点，因此为了减少对烧结过程和烧结矿质量的影响，烧结混合配料中豆状褐铁矿的配加量需要控制在25%以下。 日本学者肥田等人对铁矿粉的烧结特性进行了充分的研究，开发出了“自致密高熔点液相烧结工艺”发展烧结液相，这样在大大提高烧结混合料中豆状褐铁矿的配加量的同时又没有使烧结矿的产量和质量变化太多。因此显著降低了烧结矿的成本经济效益。

不得不承认，在褐铁矿的应用方面，日本和韩国做了大量并且细致深入的研究。目前韩国浦项钢铁厂褐铁矿和日本的大部分钢铁厂的配比普遍在30%以上。有的甚至已经达到接近50%。在大洋洲澳大利亚的BHP钢铁公司纽卡索厂使用0—50%的扬迪豆状褐铁矿做了一系列试验，他们得出结论认为：当扬迪矿的配加量在40%以下时，烧结生产率及燃耗是基本保持不变的。

我国对褐铁矿的研究也有了一定的发展。从20世纪90年代开始，宝钢进行了一系列对褐铁矿的研究。经过这些研究，宝钢基本弄清了几种主要褐铁矿的特性，也逐步掌握了一些工业生产上的对策。像矿粉品种、粒度的搭配，水、碳的调节，机速、料层的调整，烧结热量的补充，粉焦、熔剂粒度的改变等技术上都有了一定进步。目前，褐铁矿在宝钢的使用比例已经达到了50%，这说明褐铁矿烧结技术在宝钢已经广泛使用，但其使用效果在除了宝钢之外的企业还需要进一步提高。在宝钢的使用经验也为增加其他企业的褐铁矿的使用比例创造了条件。

4 镶嵌式烧结技术

E. Kasai 为了利用劣质化的资源提出了镶嵌式烧结技术，这种技术使其能够形成合适的空隙结构，这样在普通烧结条件下就可以达到需要的烧结产质量。这种技术的实现主要是通过利用小球附近的边缘效应，提高料层的透气性，并且不让小球自身过熔，最终让烧结料层形成比较好的空隙结构；其中碱度较高的烧结料层提供热量。

在该技术的烧结过程中， 烧结料层的透气性是利用大颗粒边缘的导流作用来改善的。这种方法对于提高垂直烧结速度、改善烧结过程的透气性、在保证烧结矿质量的同时提高烧结矿的产量等方面都有很好的效果。目前，我国包钢等企业在镶嵌式烧结技术方面进行了工业化生产，并取得了良好的效果。因此这种技术有进一步推广的潜力。

5 预还原烧结技术

预还原烧结技术由日本JFE 开发，它主要在造块过程中将铁氧化物还原，这样就可以使其进入高炉后，节省了还原剂——焦炭，并且改善了低温粉化的指标，最终达到了降低高炉焦比和压差的目的。因此在降低高炉能耗的同时还减少了CO2排放量。另外，这种技术还有一个显著优点，那就是在造块过程中可以使用劣质煤种，减少了对优质炼焦煤的依赖。其实含碳球团即可视为一种预还原造块方式，主要应用于直接还原和熔融还原。近年来还产生了很多造块方式，如热压含碳球团。S. Ueda 等发现，含碳球团还原的过程中有个限制环节，那就是还原剂的气化。烧结工序中的能耗是随着还原度的提高而升高的，但总的能耗是减少的，因此烧结矿的还原度对于节能来说是很重要的。目前预还原面临一个重要的问题就是实际能达到的还原度低，大约只有40%—45%。配加较多碳可以提高还原度，但熔融过度就容易导致微气孔的减少，还会增加FeO 熔渣量。这对提高还原度是不利的。H. Sato 等还发现在生产预还原烧结矿的时候，能够保持足够的高温，才能获得足够的还原度。

这么多的限制条件说明，预还原烧结技术仍处于探索阶段，需要对它展开更深入更全面的研究。

6展望

技术的创新的最初来源往往是原技术对资源的劣化和环境的恶化。因此烧结技术总是围绕如何高效利用铁矿粉资源而进步的。不过，其实铁矿粉的优与劣是相对的。传统上被称为劣质矿的矿种，在某方面也可以呈现出一定的优质。我们如果能通过操作或配矿的方式来发扬它的优点，或者弥补它的缺陷，那就提高了该种矿的技术指标，其使用量也说不定就会提升。另一方面，要想在烧结过程中对某种矿石高效利用，也必须充分了解铁矿粉的性能。因此，对烧结过程建立评价铁矿粉性能与质量的体系是很必要的。

评价要求主要包括如下几方面。

（1） 相较于常温特性，高温特性更能反映铁矿粉在高温作用下的表现和行为，更能反映铁矿粉烧结的各项指标。因此对铁矿粉的高温特性我们要倍加重视。

（2）确定铁矿粉评价指标的适宜范围要根据具体的外部环境（价格、资源供应等）来评价，并且要做到随着外部环境的变化，及时变更铁矿粉评价指标，令其始终保持数据的时效性。进而确定使用的矿粉及其配比，实现烧结时优化配矿。

（3）对铁矿粉的高温特性重视的同时，又不能不认识到铁矿粉的常温特性和微观特性，因为后者是前者的基础。常温特性如SiO2、制粒等，在技术发展

创新的时候可能就会成为研究的出发点甚至核心。

在实际的烧结生产过程中，我们应当选择合适的铁矿粉等烧结原料的结构，严格遵循烧结机“低碳、厚料层”操作制度，根据铁矿粉的高温特性，运用铁矿粉复合造块工艺来设计并优化配矿方案，严格参照铁矿粉高温特性来进行配矿。依据不同原料各自所需要的条件来选择适宜的混合料水分，减小混合料的水分波动，达到稳定和提高烧结矿强度的目的。从而提高企业的生产率与效益。

参考文献：

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