厚料层烧结(sintering with high beddepth)

在烧结炉算上，保持较高的铺料厚度进行烧结的铁矿石烧结工艺。这种工艺能有效地改善烧结矿的质量：提高烧结矿机械强度、减少粉末量、降低氧化亚铁(FeO)含量、改善还原性能。此外，对提高烧结矿成品率和节约燃料消耗也都有显著的效果。

基本原理 充分利用烧结过程自动蓄热的特点达到上述效果。当烧结混合料层表面点火并抽入空气后，烧结过程中的燃烧带从烧结开始沿料层高度逐渐往下进行，从而形成烧结矿带、燃烧带、预热带、干燥带和过湿带五个层次。图1为烧结过程中沿料层高度上各点的温度分布。图中示出烧结过程中料层温度呈现由上往下逐步升高的趋势，这一现象主要是由于烧结过程的自动蓄热作用。前苏联西哥夫曾经对烧结过程的蓄热作用进行定量研究，将正常配碳的混合料层按等高分割成薄层小单元，按单位面积计算每单元的热平衡，位于下面单元的热收入比位于其上的单元增加了两部分热量，即从上层热矿冷却过程带入的热量和上层反应热废气带入的热量。图2示出通过

测定与计算得出的料层各单元热量变化。从图中可以明显看出，料层蓄热量随着料层高度逐步积累。当料层高度为400mm时，其蓄热量可高达65％。由于烧结过程的自动蓄热作用，烧结料层温度随着料层高度下降逐步升高，这有利于各种物理化学反应的进行，使得各种矿物结晶充分，烧结矿结构得到改善。因此，随着料层的加高，烧结矿强度相应得到提高。虽然位于表层的烧结矿由于蓄热少，温度低而强度差，但是随着料层的增高，其表层部分所占比率相对变小，因此整个烧结矿强度得到提高，其平均粉末含量减少。同时由于厚料层作业蓄热多，这就有可能适当降低混合料配碳量以避免料层温度过高的不利影响。这样既可节约燃料消耗，也增强了料层的氧化气氛，有利于降低烧结矿中氧化亚铁(FeO)的含量和改善烧结矿的还原性能。但是随着料层的加厚，通过料层的气流阻力增大，烧结速度减慢，导致烧结生产率降低，这对细精矿粉烧结影响更大。因此，推行厚料层作业的同时，需采取改善料层透气性的相应措施，以避免产率下降。主要措施有：(1)改善烧结前物料的准备，强化混合制粒，以改变混合料的粒度组成，提高其透气性；(2)配加少量石灰以强化烧结过程；(3)将混合料预热使达到露点以上的温度，以消除烧结过程中过湿层对透气性的不利影响；(4)使用偏析布料工艺和松料装置改善装料粒度分布及密实度，从而提高料层的透气性；(5)适当增大抽风机能力以克服由于加厚料层所增加的阻力，以免导致抽风量下降而减慢烧结速度。

应用与发展 20世纪50～60年代，法国在研究低品位鲕状赤铁矿烧结时，发展厚料层烧结工艺，获得了高质量与低燃耗的烧结矿。以后，日本、澳大利亚广泛采用，特别是70年代以来，该工艺在日本、西欧和前苏联均得到不断发展。至80年代世界各国烧结料层厚度多数在450～600mm，个别高达700mm，中国由于资源特点，主要使用细铁精矿粉烧结，故过去较长时期料层厚度停留在200～250mm，直到70年代末期，首都钢铁公司、鞍山钢铁公司等烧结厂在使用细精矿粉的条件下，先后进行厚料层烧结工艺的探索并取得显著效果。到1983年，中国烧结料层已由原来的平均220mm增高到300mm以上，使每吨烧结矿的固体燃料消耗由89kg降低到70kg，烧结矿的FeO含量由平均17％下降到13.45％，小于5mm粉末由17％下降到14％。到80年代中期，中国烧结料层厚度一般在弧hu350～450mm，少数工厂达到500mm以上。