影响烧结矿冷却的因素（一）

    一、概  述
    当烧结过程到达终点时，赤热的烧结矿从烧结机上被卸下来，这时烧结矿的平均温度通常为600～800℃.要把这种赤热的烧结矿运送到高炉矿槽，会给运输和厂区布置增加一系列的困难，而且，烧结厂无法进行烧结矿的整粒和分出铺底料，另外，也会缩短高炉炉顶设备的寿命，给高炉操作带来一些困难。因此，新建烧结厂都采用冷矿工艺，已有的热矿厂也将在2002年前进行技术改造，采用冷矿工艺。
    烧结矿冷却解决了热矿存在的难题，对烧结、炼铁均有重要意义：
    (1)对烧结厂来说，冷矿工艺可完成烧结矿整粒和分出铺底料。铺底料可以改善烧结料层的透气性，减少返矿的残碳量，改善烧结矿的粒度组成，降低烧结台车的箅条消耗，提高风机转子寿命。石家庄钢铁厂24m²烧结机于1982年10月进行有、无铺底料的生产实测，测得有铺底料可提高烧结机速度0.2m/min,增产烧结矿3.31t/(台•h),成品烧结矿中粒度小于5mm者含量由8.7%下降为3.8%.广州钢铁厂24m²烧结机1986年实测，由于使用铺底料，烧结烟气在除尘前含尘浓度仅0.5g/m³，采用降尘室加多管除尘器，在正常生产条件下，烧结烟气排放含尘浓度可达69mg/m³,具有明显的社会效益。
    (2)对高炉冶炼来说，使用冷烧结矿可强化冶炼，提高高炉的产量，降低焦比，延长炉顶设备寿命。热烧结矿入炉使炉顶温度达500～600℃,炉顶压力一般控制在0.5～0.8kg/cm²;而使用冷烧结矿的高炉，炉顶温度在350℃以下，炉顶压力长期保持在1.0～1.3kg/cm².生产实践证明，炉顶压力每提高0.1kg/cm²高炉可增产2%～3%,焦比降低0.5%.武钢3号高炉1985年第一季度使用整粒烧结矿与1984年第三季度使用未整粒烧结矿相比，焦比下降1.3%,增产5.5%.可见，冷矿工艺为高炉增铁节焦提供了有利的条件。
    二、影响烧结矿冷却的因素
    影响烧结矿冷却效率的因素很多，最重要的因素是：冷却物料的物理化学性质，冷却风量、风压、风速，料层厚度，料层温度，冷却时间等。另外，冷却机的型号、尺寸、能力对冷却速度也有很大的影响。
   （一）冷却物料的物理化学性质的影响
    不同化学性质的烧结原料，具有不同的烧结性能，而获得的烧结矿对冷却过程有很大的影响。我国的铁矿粉或铁精矿含有较多的酸性物质，目前各烧结厂基本上生产高碱度甚至超高碱度烧结矿，因此在烧结过程中必须加进很多的石灰石或生石灰等熔剂，势必生成较多的2CaO•SiO₂.2CaO•SiO₂有a、β、γ三种晶形，当冷却到675℃时，β-2CaO•SiO₂转变成γ-2CaO•SiO₂，其体积密度由3.28g/cm³降低至2.97g/cm³,体积增加10%。体积的突然膨胀产生内应力，导致烧结矿自行碎裂，使获得的烧结矿的机械强度和稳定性变差。但是，这种烧结矿在冷却过程中产生较多的大孔结构，在某种程度上可使冷却进行得快一些。对于高铁低硅的铁矿粉，在正常配碳烧结赤铁矿熔剂性烧结料以及在低配碳烧结磁铁矿熔剂性烧结料时，在氧化气氛中，生成CaO•Fe₂O₃.它具有良好的冶金性能，但结构较致密，冷却进行得慢一些。从铁矿粉烧结主要液相形成与冷凝过程的相图分析可知，液相形成的低熔点化合物以及结晶过程出现的矿物组成，取决于烧结料的化学组成；由于各种矿物结晶温度不同与晶粒长大速度不同、热膨胀系数不同，加上它们在烧结矿体中分布不均匀，冷却过程可能使热应力残留在烧结矿中而降低烧结矿的强度。
    被冷却物料的物理性质对冷却过程的影响因素主要是颗粒的大小、形状及表面状况等。如果被冷却的烧结矿粒度上限较大，则大块中心不易冷却下来。若烧结矿中粉末含量较多，由于粉末充填入颗粒间，阻碍了空气的流通，则使气流分布不均匀，引起冷却不均匀，延长冷却时间或影响烧结矿的冷却效果。[next]
   （二）料层透气性的影响
    冷却料层的透气性，是冷却过程的主要工艺参数。有热筛的烧结厂，将5～0mm的细粒部分从烧结矿中筛除，使冷却料层有良好的透气性，可以减少冷却料层的阻力和扬尘量，用较少的风量和较低的风压获得良好的冷却效果。没有热筛的烧结矿冷却，则除了采用必要的强化措施，确保烧好烧透外，还要适当加大冷却机的面积和冷却风量、风压，才能获得良好的冷却效果。有、无热筛的烧结矿冷却试验结果分别见图1、图2.

    由图1、图2可见，经热筛分后的冷却料层粉末少，透气性好、阻力小，冷却空气流速快，容易把烧结矿的热量从表面带走，使烧结矿的冷却速度加快，冷却时间缩短。[next]
   （三）冷却空气流量、风速的影响
    当烧结矿冷却至平均温度100～150℃时，冷却过程可以认为结束了。因为烧结矿冷却至这一温度以下时，不会烧坏胶带输送机、烧结矿车和高炉矿槽。

    图3示出空气流量与冷却时间的关系曲线(图中料层厚度432mm)。从图中可见，所有曲线的斜率是一致的，表明冷却时间与空气流量成反比。增加风速，可以加快冷却速度；风速小，则延长了冷却时间。但风速过大不但不会加快冷却速度，反而增加了阻力损失，因为冷却风速与烧结矿的平均最大矿块的热传导速度有关。风速与烧结矿大块换热系数关系曲线见图4。从图4可见，当风速达到一定值后，增加风速，将不再加快冷却速度。合适风速一般不超过2m/s.
    抽风冷却的时间一般为30min左右，冷却风量(标态)一般为3500～4800m³/(t•s).
    鼓风冷却的时间一般为min左右，冷却风量(标态)一般为2000～2200m³/(t•s).