烧结工艺现状及未来发展

段玉新

(中国有色(沈阳)冶金机械有限公司 矿山设备设计研究所， 辽宁 沈阳 110141)

烧结工艺现状及未来发展

段玉新

(中国有色(沈阳)冶金机械有限公司 矿山设备设计研究所， 辽宁 沈阳 110141)

本文介绍了烧结工艺流程及其关键设备配置关系。随着世界钢铁工业的发展，环境污染急需治理，烧结工艺将面临改革。其工艺装备的大型化研制，烧结工艺的技术改进，以及高效、节能、环保的冶炼新工艺，新装备的研发成为烧结工艺未来发展的方向。

烧结工艺； 装备大型化； 冶炼新工艺

0 引言

我国的钢铁工业，从二十世纪五十年代年产钢1000多万吨，发展为目前的年产钢近6亿多吨，已成为世界第一产钢大国。但是，与发达的美国、日本相比，我国不是一个钢铁强国。世界各国都把人均占有钢的水平，视为一个国家综合实力的体现：美国：人均0.5 t/人；日本：人均1 t/人；中国：6亿t/a，人口：13亿，人均0.46 t/人。由此可见，按照人均占有钢铁量，我国钢铁工业的发展仍然任重道远。

目前世界钢铁工业发展方向是低碳环保可持续发展。随着世界钢铁工业的发展，环境污染已成为迫在眉睫需要治理的课题。减少CO2排放量，节能减排是世界各国经济发展，特别是钢铁工业发展的重要目标。为实现我国对世界的承诺，我国目前正在对钢铁工业进行大规模技术及装备大型化改造，烧结工艺的发展亦在改造及升级范围之列，淘汰落后产能代之以新技术，新工艺，新装备。

1 烧结工艺现状

世界钢铁工艺的发展，已经有上百年的历史。随着科学技术的进步，高炉炼铁烧结工艺及设备也在不断改进，但其基本工艺及装备技术甚为成熟，没有根本性的改变。

1.1 烧结工艺流程

以某钢铁公司为例，该钢铁公司的烧结工艺流程见图1，此烧结工艺流程的主要配套设备见表1。

图1 某钢铁公司的烧结工艺流程

1.2 烧结机与圆筒混合机配置关系

在高炉炼铁烧结工艺中，高炉炉前备料关键设备——烧结机[1]和圆筒混合机。不同规格的烧结机，其处理烧结矿能力也不同，需配置与之相适应的圆筒混合机。根据国内外资料介绍及国内各钢铁企业建设的实际情况，其配置关系统计见表2。

表1 某钢铁公司烧结工艺流程中主要配套设备表

表2 烧结机与圆筒混合机的配置关系表

需要说明的是，各大钢铁企业根据自身的具体情况，针对不同规格的烧结机配置圆筒混合机的规格也各不相同，即在实际的应用过程中，需要根据各大钢铁企业的具体情况，具体分析，具体安排烧结机与圆筒混合机的配置。

2 烧结工艺未来发展

随着煤炭资源的消耗，特别是炼焦煤资源日趋枯竭，非高炉炼铁工艺及装备[2]正在世界范围内发展，直接还原和熔融还原是非高炉炼铁工艺的主体。其装备的研发将具有广阔的前景。当然，做为烧结工艺及装备，高炉炼铁在世界上欠发达国家，在一段很长时期内还将起着主要作用。这就要求为冶金矿山服务的机械制造企业，一方面继续做大做强高炉炼铁工艺装备的大型化研制及根据实际情况改进工艺，另一方面要深入研发制造非高炉炼铁工艺装备。随着我国经济的外向型发展，研制新型的黑色冶金工艺装备及有色稀有金属冶金工艺装备是机械制造企业肩负的责任和重担。随着钢铁工业的发展，对环境保护越来越成为世界各国的共识，研发高效清洁的新工艺、新装备是大势所趋，势在必行。

2.1 烧结工艺装备大型化

伴随着世界钢铁工艺科学技术的发展，为了减少钢铁生产对人类赖以生存的环境的破坏，以及追求企业生产效益的最大化，九十年代后，世界各国的高炉，其单体容量正在逐步扩大。据资料介绍，国内各大钢铁公司先后改扩建高炉，其容量为2500 m3、4500 m3、5000 m3。而像济钢等中型钢铁厂也都淘汰了小容量的高炉。[1]上海宝钢及首钢曹妃店钢厂等先后建设了容量达世界先进水平的5000 m3高炉。据国外资料介绍，韩国现代已建成容量为5250 m3的特大型高炉。高炉容量的大型化，降低焦铁比，提高能源利用率，大大减少了CO2气体的排放量。

随着高炉容量的大型化，烧结机亦逐渐大型化。逐渐淘汰24 m2、60 m2、90 m2，发展为180 m2、260 m2、360 m2、500 m2的烧结机。近几年，太原钢铁公司已装备600 m2的烧结机，据资料介绍国外已有1000 m2烧结机。

圆筒混合机也随着烧结机的大型化而同步发展。纵观圆筒混合机近年来的发展看，筒体规格从Φ2.8 m、Φ3.2 m、已扩展为Φ4.8 m、Φ5.1 m，其筒体长度也从8 m扩展为24.5 m，最长为30 m。国内上海宝钢、首钢、太钢等混合机的规格已达Φ5.1 m×28 m。据国外资料介绍，国外最大混合机已达Φ6 m×36 m。

2.2 氧化球团工艺取代烧结工艺

近几年发展的氧化球团工艺相比于传统的烧结工艺，其产品氧化球团与烧结矿相比，具有：品位高、碱度低、强度好、透气性强等优点，作为高炉炉料(称为“精料”)，它能大大减轻高炉负担，提高高炉的利用率，国内主要大钢厂都相继开发，以链篦机回转窑工艺取代传统烧结机工艺，使现有高炉发挥更大的作用，这属于烧结工艺的的重大技术改进。以某钢铁公司为例，该钢铁公司的氧化球团工艺流程见图2。

1.干精矿仓(多个) 2.湿精矿仓(多个) 3.膨润土仓(多个) 4.圆盘给料机 5.皮带称 6.强力混合机(DW29/5立式) 7.混合料仓 8.圆盘造球机(Φ6 m，8用1备1留) 9.辊筛机 10.生球粉碎机 11.摆动皮带12.宽皮带 13.辊式布料机 14.链蓖机(4.5×46 m) 15.回转窑(Φ6.1 m×40 m) 16.环冷机(Φ22 m，150 m2)图2 某钢铁公司200万吨氧化球团工艺流程图

烧结工艺及氧化球团工艺的改进，都要求提高铁矿精粉的品位，从而对选矿提出了更高的要求；要求提高矿石的破碎粒度、矿粉的磨制粒度等，从而对破碎机、球磨机、磁选机、分级机、浓缩机、混合机、干燥机、回转窑等装备的性能要求更高。其结构也随之必须有更大的改进，进一步研发性能优良的装备势在必行。

2.3 高效节能环保新冶炼工艺及装备的研发

高炉炼铁，转炉炼钢已有百年历史，在技术层面上是非常成熟的，目前阶段仍是主要冶炼装备。但是，由于我国及世界焦煤资源的日益枯竭，采用其它能源作为炼铁能源的工艺装备正在世界各国处于紧迫研发阶段，这就是当今世界各国正在兴起的“非高炉炼铁设备”[2]的研制。其主要工艺装备有：

天然气丰富的国家：气基竖炉工艺及装备；

煤资源丰富的国家：煤制气—竖炉工艺及装备；

煤基直接还原：回转窑法；

罐式煤直接还原：隧道窑法(古老原始法)；

煤基直接还原：转底炉法；

气基直接还原：流化床法。

在煤基直接还原流程中，回转窑法是比较成熟的工艺方法。结合我国煤资源实际情况，煤制气—竖炉工艺及装备具有广阔的发展空间。

3 结束语

综观世界钢铁工业的发展，延续百年的“焦化—烧结—高炉—转炉”的长流程冶炼工艺尤为成熟，在相当长一段时期内仍然起着主要作用，但其将面临改革，需进行创新装备，改善高炉生产状况的技术改造。焦煤资源的日趋枯竭，非高炉炼铁工艺将会快速发展；废钢的日益增多，“非高炉冶炼—电炉”的短流程炼钢工艺及装备将会有更大的发展空间；以及日益突显的环境污染问题等，这些均要求冶炼工艺装备的大型化研制，冶炼工艺的技术改进，非高炉炼铁工艺及装备的研发与制造，以及高效、节能、环保的冶炼新工艺、新装备的研发，成为烧结工艺未来发展的方向。

[1] 汪用澎，张信.大型烧结设备[M].北京：机械工业出版社，1997.

[2] 方觉，等.非高炉炼铁工艺与理论[M].北京：冶金工业出版社，2002.

Current Situation and Future Development of Sintering Process

DUAN Yu-xin

This paper describes the sintering process and its key equipment configuration. With the development of iron and steel industry, the pollution of the environment is badly in need of treatment, the sintering process will be faced with reform. Large scale development of equipments, improvement of sintering technology, development of efficient energy saving, environmental protection of new smelting process and research of new equipment, become the future development direction of sintering process.

sintering process； large-scale equipments； new smelting process

2014-12-10

段玉新(1979-)，女，辽宁朝阳人，工程师，大学本科，工程硕士在读，主要从事烧结机、混合机、干燥机、回转窑、球磨机等冶金矿山设备的设计工作。

TF821

B

1003-8884(2015)01-0045-04