低温烧结工艺

   （一）厚料层低碳操作
    20年以前，我国多生产自熔性烧结矿，且以细粒度的磁铁精矿粉为主要原料，烧结料层透气性不好，曾采用过薄料层、快机速的操作方针，结果使得烧结矿的燃料消耗高,FeO含量高，强度低，还原性差。20世纪70年代后期，开始生产高碱度烧结矿，石灰石在混合料中配比增大，进口富矿粉配比提高，都使料层透气性得到改善，再加上配生石灰、强化制粒、混合料预热等技术，使得料层厚度逐步增加。1991年我国重点企业的烧结料层平均厚度已经达到406mm,1998年达到了470mm,某些先进的烧结厂达到600～700mm.厚料层为低碳烧结创造了条件。
    1.厚料层充分发挥自动蓄热作用，改善烧结矿质量
    在燃料沿料层偏析正常的情况下，由于烧结料层中的自动蓄热作用，下层的温度较高。烧结工作者利用这一原理，提高料层，可以导致降低烧结的燃料消耗。据首钢烧结厂的计算，烧结料层从300mm提高到400mm,每吨烧结矿节约燃料4.1kg.烧结料层中的自动蓄热作用提高了下层的温度，同时降低了下层烧结矿的FeO含量，改善了烧结矿强度。这由首钢、宝钢烧结台车的分层取样测定结果可充分证实。
    可见厚料层不但可以节能，而且增强了料层中的氧化气氛，改善了烧结矿质量。
    2.厚料层加宽高温氧化带
    进行烧结实验时，沿料层高度上、中、下层插入三支热电偶，测量料层温度变化及高温区时间，见图1.
    图1说明，沿料层向下高温氧化带持续的时间延长，因此增厚料层有利于针状铁酸钙的形成。这也是料层下部FeO降低的原因。

   （二）强化混合料制粒
    厚料层要求烧结混合料具有良好的透气性，因此，必须强化烧结混合料的制粒，这对于我国许多以细精矿为原料的烧结厂尤为重要。我国的烧结工作者在强化制粒、改善料层透气性方面有许多成功的经验，如配加一定数量的生石灰或消石灰、保持适宜的水分、稳定返矿的数量和质量，用热返矿及蒸汽加热混合料等。
    近些年来，为了进一步改善制粒，我国的烧结工作者做了以下三方面的工作：
    (1)用模拟实验，优化二次混料机的转动速度、填充率和制粒时间，以达到最佳的制粒效果。例如对鞍钢烧结总厂新建的第三烧结车间的二次混料机进行了模拟实验，得出最佳条件是：填充率为11%～14%,混料机转速为6～7r/min,制粒时间为4min.
    (2)减小混料机的倾斜度，在混料机内增加挡料板，实施喷水雾化，以增加制粒时间，改善成球条件，强化制粒。例如在首钢矿山公司烧结厂使用的效果很好，混合料中基本上消除了小于1mm的颗粒。
    (3)对于大量使用细精矿的烧结厂，从根本上解决料层透气性的办法是实行“球团烧结法”。此项技术首先由日本钢管株式会社提出，并在福山钢铁厂投入生产。我国安阳钢铁公司在水冶钢铁厂建成了高碱度球团烧结矿生产流程，效果甚好。[next]
   （三）两次配加燃料
    常规的烧结工艺中，燃料在配料时一次加入。虽然工艺简单，但不尽合理。燃料被矿粉包裹，恶化了燃料的燃烧条件。所谓两次配加燃料，即分出一部分燃料加在二次混料机后端，目的是使这部分燃料粘附在已经形成的小球表面，从而改善燃料的燃烧条件，加速烧结过程。此外，二次混料造成的料球粒度不一，大球的比表面积小，粘附的燃料少。在往烧结台车上布料时，大球的滚动能量大，布在下层，因而达到了燃料的合理偏析。所以两次配加燃料(又称燃料分加)能够提高产量，降低烧结能耗，改善品质。
    我国个别烧结厂虽实现了燃料分加，但还没有总结出成功的经验。作者以迁安磁铁精矿粉为原料，碱度值定为1.80燃料为焦粉，进行了燃料分加系列实验，结果见图2和图3.

    实验表明，随外配燃料比例增加，烧结生产率明显提高，烧结矿强度改善。在本实验条件下，内外燃料配比各占50%为宜。采用外配燃料技术，内外配燃料粒度相同即可，燃料粒度粗一些有利，本实验以小于3mm、占82%的较粗焦粉粒度烧结指标最佳。[next]
   （四）石灰石的粒度
    高碱度烧结矿需配加大量石灰石，特别对于细粒的磁铁精矿高料层烧结，石灰石的粒度有重要的影响。为此，做了石灰石粒度的烧结实验。石灰石粒度取4～0mm、3～0mm、2.5mm～0mm和2～0mm四种，分别以鞍钢烧结总厂新三烧结车间的配矿和首钢的迁安磁精矿为原料，碱度值配到1.8,进行了两个系列烧结杯实验。两组实验的规律一致。
    (1)伴随石灰石粒度减小，混合料中小于1mm的粉末明显增多，料层透气性下降。
    (2)石灰石粒度对于烧结矿的产量、质量有明显的影响，参见图4和图5.

    随着石灰石粒度细化，有利于矿化反应，成品率提高。但是料层透气性恶化，烧结垂直速度下降，气氛的氧化性减弱，烧结矿中针状铁酸钙有所减少，玻璃相增加。综合分析石灰石粒度对于烧结矿产质量的影响，还是以3～0mm的粒度为宜。
   （五）磁铁矿精矿低温烧结试验
    用赤铁矿粉实现低温烧结，已为国内外的生产实践证实。我国烧结原料以磁铁矿精矿为多，能否实现低温烧结?以上的理论研究是否能够指导生产实际?是广大烧结工作者关心的问题。为此，作者以首钢迁安磁精矿为原料，进行了低温烧结试验。
    试验中采用了上述的各项低温烧结技术措施。
    烧结矿的碱度值为2.0,配加3.0%生石灰，石灰石的粒度小于3mm者含量达100%焦粉的粒度小于3mm者含量占83%,混合料的水分为(7.3±0.3%)%.二次混料机的参数是：直径580mm,长度700mm,转速17r/min,填充率10%,制粒时间4min.烧结燃料50%外配，烧结杯直径200mm,，料层高度可达650mm。
    烧结矿的各项指标和矿物组成都是很理想的。铁酸钙大多数呈针状，少数呈片状，与磁铁矿形成交织熔蚀结构，形成良好的矿物结构，使烧结矿中的SiO₂含量虽然降到4.36%,仍然具有良好的强度。烧结矿中FeO含量较高，主要是因为铁矿原料完全为高品位磁铁矿的缘故。
    （六）结  论
    (1)低温烧结的含义是在一定的工艺条件下，形成以针状铁酸钙为主要粘结相的优质高碱度烧结矿。针状铁酸钙是一种Fe₂O₃-CaO-SiO₂-Al₂O₃四元系复合铁酸钙，化学式为5CaO•2SiO₂•9(Fe,Al)₂O₃,简写为SFCA,其还原性与赤铁矿相当，强度明显优于其他粘结相矿物。
    (2)针状铁酸钙的形成、发展需要低温烧结，高温氧化带对针状铁酸钙的形成发展与固结成矿起着十分关键的作用，对磁铁矿烧结尤为重要。低碳高料层操作是实行低温烧结、充分发挥高温氧化带作用的基本工艺制度。
    (3)低温烧结技术易行成效显著。其理想工艺条件是：高碱度，低配碳，厚料层。
    (4)以细粒磁铁精矿同样能够生产出以针状铁酸钙为主要粘结相的优质烧结矿，针状铁酸钙的含量较用赤铁矿粉低一些，FeO含量高一些。