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Xi An Chen Teng Wu Zi Co., Ltd.
進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，隨著鋼鐵工業(yè)的迅速發(fā)展，我國(guó)鐵礦燒結(jié)取得前所未有的進(jìn)步。這期間建成投產(chǎn)的大型燒結(jié)機(jī)都采用現(xiàn)代化的工藝和除塵設(shè)備，工藝完善，而且高度自動(dòng)化，均設(shè)置較為完善的過(guò)程檢測(cè)和控制項(xiàng)目，并采用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)對(duì)全廠生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)進(jìn)行操作、監(jiān)視、控制及生產(chǎn)管理。無(wú)論是在燒結(jié)礦產(chǎn)量、質(zhì)量，還是在燒結(jié)工藝和技術(shù)裝備方面都取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，節(jié)能減排也有新的起色。這些成就的取得以燒結(jié)技術(shù)進(jìn)步為支撐。
進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，隨著鋼鐵工業(yè)的迅速發(fā)展，我國(guó)鐵礦燒結(jié)取得前所未有的進(jìn)步。這期間建成投產(chǎn)的大型燒結(jié)機(jī)都采用現(xiàn)代化的工藝和除塵設(shè)備，工藝完善，而且高度自動(dòng)化，均設(shè)置較為完善的過(guò)程檢測(cè)和控制項(xiàng)目，并采用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)對(duì)全廠生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)進(jìn)行操作、監(jiān)視、控制及生產(chǎn)管理。無(wú)論是在燒結(jié)礦產(chǎn)量、質(zhì)量，還是在燒結(jié)工藝和技術(shù)裝備方面都取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，節(jié)能減排也有新的起色。這些成就的取得以燒結(jié)技術(shù)進(jìn)步為支撐。尤其近些年，我國(guó)在開(kāi)拓創(chuàng)新工藝、設(shè)備、技術(shù)方面相當(dāng)活躍，燒結(jié)機(jī)明顯向大型化、節(jié)能化、環(huán)保化方向發(fā)展，大型燒結(jié)機(jī)數(shù)量急劇增加，能耗指標(biāo)大幅度降低，環(huán)境指標(biāo)明顯改善。同時(shí)，我國(guó)在燒結(jié)理論和技術(shù)方面也取得一些進(jìn)步。
大型燒結(jié)機(jī)優(yōu)勢(shì)明顯
1985年我國(guó)寶鋼投產(chǎn)的1號(hào)燒結(jié)機(jī)，全套從日本引進(jìn)，采用當(dāng)時(shí)世界上較為成熟的燒結(jié)技術(shù)及裝備，燒結(jié)面積為450m2。寶鋼對(duì)燒結(jié)技術(shù)進(jìn)行消化吸收后，于1989年11月邁出重大創(chuàng)新步伐：將1號(hào)燒結(jié)機(jī)臺(tái)車(chē)擋板高度從原設(shè)計(jì)的500mm提高到620mm，同時(shí)提升點(diǎn)火保溫爐，并對(duì)相應(yīng)的燒結(jié)機(jī)本體設(shè)備作了改動(dòng)，使燒結(jié)礦的產(chǎn)量顯著提高。同時(shí)，料層的增厚起到節(jié)約能源的作用，質(zhì)量指標(biāo)———強(qiáng)度提高3%以上，凸顯出大型燒結(jié)機(jī)的諸多優(yōu)勢(shì)，使得寶鋼2號(hào)、3號(hào)燒結(jié)機(jī)的工藝定位更加清晰。在2003年~2005年寶鋼3臺(tái)燒結(jié)機(jī)的燒結(jié)面積相繼擴(kuò)容至495m2。
鑒于大型燒結(jié)機(jī)的優(yōu)越性，進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，國(guó)內(nèi)掀起新建大型燒結(jié)機(jī)的熱潮。例如，武鋼四燒新建3臺(tái)435m2燒結(jié)機(jī);首鋼京唐建設(shè)的2×550m2大型燒結(jié)機(jī)工程，1號(hào)、2號(hào)燒結(jié)機(jī)分別于2009年5月和2009年12月建成投產(chǎn)。2000年~2011年的12年間，國(guó)內(nèi)相繼新建一批燒結(jié)面積≥400m2的大型燒結(jié)機(jī)，截至目前已投產(chǎn)的大型燒結(jié)機(jī)中，有16臺(tái)400m2~660m2大型燒結(jié)機(jī)，面積達(dá)7620m2，平均單機(jī)面積476m2;安鋼500m2燒結(jié)機(jī)工程建設(shè)已近尾聲，國(guó)內(nèi)大型燒結(jié)機(jī)將再添一員。歐洲、日本建設(shè)大型燒結(jié)機(jī)起于上世紀(jì)70年代，隨著亞洲鋼鐵工藝崛起，中國(guó)和韓國(guó)于新世紀(jì)相繼建成一批大型燒結(jié)機(jī)。
以技術(shù)進(jìn)步適應(yīng)燒結(jié)新要求
低溫?zé)Y(jié)。低溫?zé)Y(jié)是相對(duì)于傳統(tǒng)高溫?zé)Y(jié)提出來(lái)的概念，目的是在1250℃~1300℃下形成強(qiáng)度、還原性均優(yōu)良的針狀復(fù)合鐵酸鈣黏結(jié)相。傳統(tǒng)的燒結(jié)法，主要依靠提升燒結(jié)溫度，產(chǎn)生大量熔體，使燒結(jié)料固結(jié)成礦。低溫?zé)Y(jié)則是嚴(yán)格控制燒結(jié)溫度，使物料部分發(fā)生熔化，且形成優(yōu)質(zhì)的復(fù)合鐵酸鈣黏結(jié)相，完成燒結(jié)礦固結(jié)。在低溫?zé)Y(jié)工藝下生產(chǎn)的燒結(jié)礦，其冷強(qiáng)度、低溫還原粉化特性、還原特性以及軟熔特性等指標(biāo)均明顯優(yōu)于高溫工藝獲得的燒結(jié)礦。
低溫?zé)Y(jié)技術(shù)對(duì)高爐冶煉過(guò)程具有積極意義。如：軟化溫度高，使軟融帶下移，對(duì)降低軟熔帶位置有利，有利于發(fā)展間接還原，提高煤氣利用率，降低燃料消耗;軟化壓差低，有利于降低料柱壓差，改善高爐透氣性。同時(shí)，它還能夠降低燒結(jié)能耗，提高燒結(jié)礦質(zhì)量指標(biāo)，已在國(guó)內(nèi)燒結(jié)廠得到普遍推廣。
厚料層燒結(jié)。厚料層燒結(jié)工藝的理論基礎(chǔ)是燒結(jié)料層自動(dòng)蓄熱原理，其為燒結(jié)過(guò)程的節(jié)能減排提供了可能，也為低溫?zé)Y(jié)技術(shù)創(chuàng)造了有利條件，同時(shí)對(duì)改善燒結(jié)礦質(zhì)量亦有好處。生產(chǎn)實(shí)踐表明：厚料層燒結(jié)能夠改善燒結(jié)礦強(qiáng)度，提高成品率，降低固體燃料消耗和總熱耗，降低FeO含量并提高還原性等。目前韓國(guó)浦項(xiàng)公司燒結(jié)層厚度達(dá)到890mm，屬?lài)?guó)際領(lǐng)先水平。國(guó)內(nèi)首鋼京唐公司的燒結(jié)層厚度達(dá)到830mm，在國(guó)內(nèi)屬于領(lǐng)先水平。
基于工藝特性互補(bǔ)的燒結(jié)優(yōu)化配礦。傳統(tǒng)的燒結(jié)配礦方法只是基于常溫特性，由于并不清楚鐵礦粉在燒結(jié)工藝過(guò)程中的高溫行為，故不能有效改變“以燒結(jié)工藝去迎合燒結(jié)原料”的落后模式，導(dǎo)致理想的燒結(jié)工藝原則和先進(jìn)的燒結(jié)技術(shù)無(wú)法得到真正的遵循和實(shí)施，從而使得鐵礦石資源的有效利用、燒結(jié)過(guò)程的優(yōu)化以及燒結(jié)礦質(zhì)量的改善均受到嚴(yán)重制約。20世紀(jì)80年代末~90年代初，人們開(kāi)始關(guān)注鐵礦粉在燒結(jié)過(guò)程的高溫行為，在本世紀(jì)初提出了鐵礦石的燒結(jié)基礎(chǔ)特性的概念，形成了一套基于燒結(jié)工藝的鐵礦粉高溫特性評(píng)價(jià)指標(biāo)和方法。在此基礎(chǔ)上，人們逐步建立了基于工藝特性互補(bǔ)的燒結(jié)優(yōu)化配礦理論體系和關(guān)鍵技術(shù)，并得到越來(lái)越廣泛的生產(chǎn)應(yīng)用。
褐鐵礦燒結(jié)。褐鐵礦是一種含結(jié)晶水的赤鐵礦(Fe2O3·nH2O)，其疏松多孔、堆比重小、吸液性強(qiáng)、易過(guò)度同化，因而在燒結(jié)過(guò)程中表現(xiàn)出一系列負(fù)面影響，如：燒結(jié)速度慢，燒結(jié)利用系數(shù)低;燒結(jié)餅組織疏松，成品率低;固體燃耗高。寶鋼從20世紀(jì)90年代初開(kāi)始研究褐鐵礦使用，逐步掌握了褐鐵礦的燒結(jié)工藝特性以及生產(chǎn)技術(shù)對(duì)策，通過(guò)礦粉品種、粒度的搭配，水、碳的調(diào)節(jié)，機(jī)速、料層的調(diào)整，粉焦、熔劑粒度的改變等，使褐鐵礦的使用比例最高達(dá)到50%以上。目前，褐鐵礦燒結(jié)技術(shù)在國(guó)內(nèi)已經(jīng)廣泛應(yīng)用，但在使用效果方面還存在差異。
小球嵌入式燒結(jié)。小球嵌入式燒結(jié)(Mosaic EmBedding Iron Ore Sintering)的目的是利用劣質(zhì)化的鐵礦粉資源(半褐鐵礦類(lèi)型的馬拉曼巴礦)。該方法是將馬拉曼巴礦制成小球，并散布在其他燒結(jié)料中，利用小球近旁的氣流邊緣效應(yīng)以及低堿度的小球自身不會(huì)過(guò)熔的特點(diǎn)，提高料層的透氣性，而依靠含固體燃料且堿度相對(duì)高的其他燒結(jié)料來(lái)提供熱量和黏結(jié)相。試驗(yàn)結(jié)果表明，該方法能夠有效改善燒結(jié)過(guò)程的透氣性，提高垂直燒結(jié)速度，在燒結(jié)礦質(zhì)量基本不變的情況下提高燒結(jié)礦的產(chǎn)量。我國(guó)包鋼等單位開(kāi)展了類(lèi)似原理的復(fù)合造塊技術(shù)研究，并在工業(yè)應(yīng)用方面取得了一定的成效。
低品質(zhì)礦燒結(jié)。隨著鐵礦粉劣質(zhì)化進(jìn)程的持續(xù)，國(guó)內(nèi)外企業(yè)和科研院所的研究、技術(shù)開(kāi)發(fā)工作積極跟進(jìn)。與常規(guī)燒結(jié)相比，低品質(zhì)礦燒結(jié)的主要技術(shù)問(wèn)題是高SiO2、高Al2O3帶來(lái)的負(fù)面影響，其主要包含兩大方面，其一是正硅酸鈣生成量急劇增加，容易因相變引發(fā)燒結(jié)礦的粉化，從而影響燒結(jié)成品率等;其二是鋁含量過(guò)高容易惡化燒結(jié)礦低溫還原粉化性能。相應(yīng)的技術(shù)對(duì)策有：堅(jiān)持低溫?zé)Y(jié)原則，大力實(shí)施厚料層燒結(jié)，研究準(zhǔn)顆粒設(shè)計(jì)方法及技術(shù)，開(kāi)發(fā)非氯低溫粉化抑制劑等。對(duì)于高爐冶煉而言，高硅、高鋁含量燒結(jié)礦的使用，將帶來(lái)料柱透氣性變差、爐渣黏度升高、脫硫能力降低、燃料比增加、產(chǎn)能下降等問(wèn)題，除了要求燒結(jié)礦有更高的轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度，更重要的技術(shù)對(duì)策是優(yōu)化煤氣流分布、優(yōu)化渣系等。
低品質(zhì)鐵礦粉資源的使用勢(shì)在必行，技術(shù)研發(fā)工作迫在眉睫。天鐵使用低品質(zhì)礦的燒結(jié)技術(shù)已在小型燒結(jié)機(jī)上運(yùn)用，達(dá)到較好的效果。
大型燒結(jié)設(shè)計(jì)理念具有時(shí)代特征
以往在新建燒結(jié)項(xiàng)目時(shí)，從立項(xiàng)到投產(chǎn)往往不足一兩年，因前期規(guī)劃和研究工作不夠細(xì)致充分而存在很多問(wèn)題。新世紀(jì)建設(shè)的大型燒結(jié)項(xiàng)目，一方面融入20世紀(jì)末期以來(lái)燒結(jié)技術(shù)飛躍發(fā)展的成果，另一方面適時(shí)總結(jié)大型燒結(jié)機(jī)問(wèn)世以來(lái)的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，故在技術(shù)創(chuàng)新和工藝現(xiàn)代化等方面具有顯著的時(shí)代技術(shù)特征。
當(dāng)代大型燒結(jié)機(jī)的總體設(shè)計(jì)原則包括：遵循可持續(xù)發(fā)展和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的理念，采用先進(jìn)、成熟的工藝技術(shù)和裝備，工藝流程簡(jiǎn)潔，自動(dòng)化水平高;結(jié)合資源條件和生產(chǎn)規(guī)模等綜合要素，以功能、結(jié)構(gòu)、效率的協(xié)同優(yōu)化為目標(biāo)，構(gòu)建物質(zhì)流、能源流、信息流三者的高效協(xié)同運(yùn)行機(jī)制;加強(qiáng)技術(shù)裝備的改良與創(chuàng)新，研發(fā)和應(yīng)用燒結(jié)機(jī)、環(huán)冷機(jī)的臺(tái)車(chē)攔板加寬技術(shù)，充分利用臺(tái)車(chē)邊緣風(fēng)，降低能耗。依靠先進(jìn)的大型燒結(jié)設(shè)計(jì)理念，國(guó)內(nèi)大型燒結(jié)機(jī)投產(chǎn)后，設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)、生產(chǎn)穩(wěn)定，各項(xiàng)指標(biāo)均已達(dá)到先進(jìn)水平。
大型燒結(jié)設(shè)備的研發(fā)與應(yīng)用
大型燒結(jié)廠的建造以大型燒結(jié)機(jī)和環(huán)冷機(jī)的開(kāi)發(fā)、應(yīng)用為基礎(chǔ)，而大型燒結(jié)機(jī)和環(huán)冷機(jī)的應(yīng)用又以臺(tái)車(chē)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用為基礎(chǔ)。因此，為滿(mǎn)足設(shè)備大型化，采取臺(tái)車(chē)攔板加寬技術(shù)。
燒結(jié)機(jī)臺(tái)車(chē)攔板加寬技術(shù)與集成應(yīng)用。燒結(jié)機(jī)臺(tái)車(chē)攔板加寬的方法有兩種，一種是采用箅條加寬，另一種是采用盲板加寬。如首鋼京唐燒結(jié)工程，采用第二種加寬方法———盲板加寬，加寬的距離能夠確保邊緣風(fēng)把加寬部分混合料燒透，不會(huì)產(chǎn)生生料。攔板加寬技術(shù)，可以使燒結(jié)面積增加10%，燒結(jié)礦產(chǎn)量增加約5%~12%，噸礦耗風(fēng)量降低約5%~10%，燒結(jié)礦電耗、煤耗減少，單位能耗降低。該項(xiàng)技術(shù)的成功應(yīng)用，提供了一種更為有效的節(jié)能增產(chǎn)的建設(shè)思路。據(jù)測(cè)算，不同寬度的臺(tái)車(chē)可以達(dá)到不同的燒結(jié)面積，對(duì)5m寬風(fēng)箱的燒結(jié)機(jī)，最大燒結(jié)面積可以達(dá)到660m2，因此，太鋼建設(shè)660m2巨型燒結(jié)機(jī)時(shí)就采用此技術(shù)。
大型燒結(jié)機(jī)臺(tái)車(chē)在熱段停留時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，厚料層燒結(jié)又使臺(tái)車(chē)溫度較高，對(duì)臺(tái)車(chē)的各部件結(jié)構(gòu)適應(yīng)性要求較高。燒結(jié)設(shè)備適應(yīng)厚料層技術(shù)，由新型的燒結(jié)箅條、新型隔熱件、新型臺(tái)車(chē)攔板及優(yōu)化臺(tái)車(chē)梁配置等組成，實(shí)現(xiàn)臺(tái)車(chē)整體強(qiáng)度增加和改善透風(fēng)率，同時(shí)減少臺(tái)車(chē)的維護(hù)費(fèi)用。
大型燒結(jié)機(jī)負(fù)荷大，自動(dòng)化水平高，安裝精度要求高。需要一系列的技術(shù)配套支持，主要采用以下技術(shù)：混合料斗大小閘門(mén)閉環(huán)調(diào)整技術(shù)、新型柔性傳動(dòng)技術(shù)、新型臺(tái)車(chē)輥套以及智能集中潤(rùn)滑系統(tǒng)。
環(huán)冷機(jī)臺(tái)車(chē)攔板加寬技術(shù)與集成應(yīng)用。受燒結(jié)機(jī)臺(tái)車(chē)攔板加寬的啟示，研究人員將這種利用邊緣風(fēng)的設(shè)計(jì)思路應(yīng)用到環(huán)冷機(jī)的研發(fā)上，開(kāi)發(fā)出環(huán)冷機(jī)攔板加寬技術(shù)，如首鋼京唐燒結(jié)廠環(huán)冷機(jī)的鼓風(fēng)面積為520m2，采用臺(tái)車(chē)攔板加寬技術(shù)，實(shí)際冷卻面積達(dá)到580m2，燒結(jié)礦產(chǎn)量增加5%~8.2%，噸礦冷卻耗風(fēng)量降低約5%~8%。為了保證大型環(huán)冷機(jī)的順利運(yùn)行，他們還采取一系列技術(shù)措施給予保障，包括緊湊型傳動(dòng)技術(shù)、曲軌三維設(shè)計(jì)技術(shù)和給料漏斗內(nèi)壁的耐熱耐磨襯板技術(shù)。
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