烧结工艺概述
烧结定义
烧结是一种将粉状含铁原料（精矿、富矿粉、轧钢皮、除尘灰等）、燃料（焦粉、无烟煤粉）和熔剂（石灰石、白云石、生石灰等）按一定比例混合，在烧结机上布料点火，借助燃料燃烧产生的高温使混合料发生一系列物理化学变化，最终得到具有一定强度和冶金性能的人造块矿的工艺过程。
烧结目的
- 将细粒含铁物料制成满足高炉冶炼要求的人造块矿
- 去除有害杂质（硫、磷等）
- 改善矿物的还原性和软熔性能
- 实现资源综合利用
烧结基本原理
固相反应
在较低温度下（700-1000℃），原料颗粒间发生化学反应形成低熔点化合物
液相生成
高温（1100-1300℃）下形成液相，促进颗粒粘结
冷凝固结
高温带过后，液相冷凝使烧结矿获得强度
结晶析出
冷却过程中新矿物相析出，形成最终矿物组成
烧结工艺特点
高温自熔
利用自身放热完成烧结过程
循环利用
可利用钢铁厂内各种废料
粒度改善
将粉状物料制成块状
连续作业
工业化大规模连续生产
原料组成及配比
含铁原料
| 原料名称 | TFe(%) | SiO₂(%) | 特点 |
|---|---|---|---|
| 进口矿粉 | 60-65 | 2-5 | 品位高，有害杂质少 |
| 国产精矿 | 62-68 | 4-8 | 粒度细，成球性好 |
| 高炉除尘灰 | 35-50 | 3-6 | 可回收利用的废料 |
| 轧钢皮 | 65-75 | 2-4 | 含铁量高，易烧结 |
熔剂与燃料
熔剂
燃料
典型原料配比
原料配比表(%)
烧结矿化学成分目标值
TFe
55-58%
FeO
8-12%
SiO₂
4.5-6.0%
Al₂O₃
1.5-2.5%
烧结工艺流程
核心工艺流程
原料接收与储存
各种原燃料分别储存于原料场，按品种分类堆放
原料准备
原料经破碎、筛分达到所需粒度要求
配料混合
按设定配比精确配料，并加入适量水分充分混匀
布料点火
将混合料铺在烧结机台车上，用煤气或重油点燃表面
抽风烧结
借助主抽风机抽风，使料层自上而下进行烧结
冷却破碎
烧结矿经冷却后破碎筛分成不同粒级
成品整粒
按高炉要求进行分级，得到各级成品烧结矿
返矿平衡
筛下物作为返矿重新参与配料
关键工艺参数
烧结过程区域划分
烧结矿带
已完成烧结的烧结矿层，温度约800-1000℃
燃烧带
燃料燃烧的主要区域，温度最高达1300-1500℃
预热带
即将进入燃烧带的料层，温度逐渐升高
干燥预热带
水分蒸发和预热区域，温度300-600℃
过湿带
水汽冷凝区域，温度50-100℃
烧结主要设备
烧结主机设备
烧结机
烧结工艺的核心设备，由台车、传动装置、密封装置等组成
规格型号：
90m²、180m²、265m²、360m²等多种规格
主抽风机
为烧结过程提供所需的抽风动力，保证空气流通
主要参数：
风量：10000-30000m³/min，风压：12000-18000Pa
点火器
点燃混合料表面，启动烧结过程
燃料类型：
高炉煤气、焦炉煤气、天然气、重油等
辅助配套设备
圆筒混合机
混合加水润湿原料
布料器
均匀分布混合料
环冷机
冷却烧结矿
电除尘器
净化烧结烟气
设备运行指标
利用系数
1.2-1.6
t/(m²·h)
作业率
90-95%
年平均
工序能耗
45-55
kgce/t
烧结矿质量指标
物理性能指标
衡量烧结矿抗冲击和耐磨能力
反映烧结矿耐磨性能
衡量低温还原状态下的强度
测定烧结矿抗冲击能力
化学成分指标
| 指标 | 优质品 | 一级品 | 合格品 |
|---|---|---|---|
| TFe | ≥56.5% | ≥56.0% | ≥55.0% |
| FeO | 8-12% | 7-13% | 6-14% |
| SiO₂ | 4.5-6.0% | 4.0-6.5% | 3.5-7.0% |
| Al₂O₃ | 1.5-2.5% | 1.4-2.8% | 1.3-3.0% |
| S | ≤0.08% | ≤0.10% | ≤0.12% |
| P | ≤0.05% | ≤0.07% | ≤0.09% |
冶金性能指标
烧结过程质量控制
原料控制
- 严格控制原料粒度，确保混合均匀性
- 稳定原料化学成分，减少波动
- 控制熔剂活性度，提高脱硫效率
- 燃料粒度控制在0.5-3mm范围
过程控制
- 控制混合料水分在7-9%范围内
- 稳定料层厚度，确保垂直烧结速度均匀
- 控制烧结终点温度和位置稳定
- 保持合适的真空度，确保烧结充分
检测控制
- 在线分析烧结矿化学成分，及时调整
- 定期检测物理性能指标，监控质量波动
- 跟踪高炉使用效果，反馈优化烧结参数
- 建立质量追溯系统，实现全程监控
常见质量问题及对策
转鼓指数偏低
原因：燃料配比不当、烧结温度不足、液相量不足
对策：调整燃料配比、提高烧结温度、优化熔剂添加量
FeO含量过高
原因：燃料用量过多、烧结速度过慢、抽风量不足
对策：降低燃料配比、提高台车速度、优化风机运行参数
还原粉化率高
原因：FeO含量低、酸性脉石多、冷却速度过快
对策：适当提高FeO、调整碱度、优化冷却制度
硫含量超标
原因：原料硫含量高、熔剂不足、烧结温度低
对策：控制原料硫含量、增加熔剂用量、提高烧结温度
烧结节能技术
余热回收利用
烧结矿显热回收
通过环冷机余热锅炉回收烧结矿冷却显热，产生蒸汽发电
烟气余热回收
回收烧结烟气余热用于混合料预热或供暖
烧结余热发电
建设TRT余热发电站，吨矿发电量可达15-20kWh
工艺节能措施
-
优化燃料结构
增加焦炉煤气使用比例，降低固体燃耗
-
提高自动控制水平
采用智能化控制系统，稳定烧结过程
-
加强漏风治理
密封烧结机头尾部及台车缝隙，降低漏风率
-
推广环保新技术
采用活性炭脱硫脱硝一体化技术
节能减排效果
燃耗降低
3-5kg/t
固体燃料
电耗降低
2-4kWh/t
综合电耗
CO₂减排
8-12%
单位产品排放
余热发电
15-20
kWh/t矿