烧结厂设计(engineering design of sinter piant)

将细颗粒的铁(或锰)精矿、粉矿或二者的混合物配入一定量的熔剂、燃料，然后烧结加工成符合高炉(或铁合金电炉)冶炼所要求的粒度和成分的烧结矿的工厂设计。烧结是工业生产上常用的一种造块方法，通过烧结还可以改善入炉原料的冶金性能。

烧结厂设计范围包括：烧结原料接受，贮存和混匀设施设计，烧结燃料准备设施设计，烧结熔剂准备设施设计，烧结配料室设计，烧结混合室设计，烧结室设计，烧结主抽风系统设计，烧结矿冷却设施设计，烧结矿整粒系统设计，烧结矿贮存设施设计，烧结厂废气余热利用设施设计，烧结厂自动化功能设计，烧结厂检验室设计等。当冶金工厂设有冶金原料准备场时，烧结厂的设计范围可以从烧结料的配料工序设施开始。

简史      铁烧结矿的生产从1905年在德国使用间歇作业的鼓风式烧结锅开始，1911年在美国太平洋沿岸的比尔波罗(Birdboro)的布罗肯(Brooke)公司投产了第一台连续作业的带式烧结机(Dwight—Lloyd型)，20世纪30年代在德国建设了一批较大型的带式烧结机，台车宽2.5m，烧结面积达75m²。70年代以后日本、西欧等工业发达国家烧结工业发展迅速，带式烧结机的烧结面积已发展到单台为300～550m²，台车宽度3～5m，1975年在日本投产了600m。带式烧结机，台车宽度5m，这是直至1993年为止世界上最大型的带式烧结机。

1926年在中国的鞍山投产了4台1.07×20.27m=21.8m。带式烧结机，以后拆除。中华人民共和国建立后，1955年在鞍山钢铁公司第一烧结厂设计投产了两台50m²带式烧结机，此后中国在烧结机型方面有了很大的发展。1957年在鞍山钢铁公司投产了75m²烧结机，1970年在攀枝花钢铁公司和梅山冶金公司投产了130m²烧结机，1985年在上海宝山钢铁总厂投产了450m²烧结机。此外，从1986年至1990年在中国陆续设计建成了一批较大型的烧结机，其规格有90m²、105m²、132m²、180m²、193m²和265m²。从1958年起还陆续设计建成一批中小型带式烧结机，其规格有13m²、15m²、18m²、24m²、27m²、33m²、36m²和50m²等。根据1993年的统计，中国铁矿带式烧结机有183台，总烧结面积约10715m²。

关于锰矿烧结工业，从20世纪40年代起苏联已开始采用18m。带式烧结机生产锰烧结矿，1979年在苏联捷斯塔奉铁合金厂建设了1台180m²机上冷却带式烧结机(其中85m。为烧结面积)生产锰烧结矿。1969年在中国的湖南湘潭锰矿投产了第一台生产锰烧结矿的18m²带式烧结机。从70年代初到80年代后期又相继在江西新余、广西八一、灵川和湖南湘乡等地投产了7台锰矿带式烧结机。

设计规模与产品方案       烧结厂设计规模的确定主要是根据高炉(或铁合金电炉)冶炼的合理炉料结构中对烧结矿数量、质量的要求，在以上条件确定后选用平均先进的主要技术经济指标以计算工厂生产能力，并需再考虑5％～10％的富裕能力以选定烧结机的机型、规格和台数。烧结生产指标的选定可根据烧结试验报告或同类型烧结生产实践数据确定。

烧结矿产品方案要根据冶炼的需要和原料的性质来确定。烧结矿的碱度一般在1.0～3.0范围内，具体工程设计的碱度应根据高炉冶炼的要求来确定。

工艺流程选定      烧结厂工艺流程选定的原则应是供给高炉(或铁合金电炉)以成分稳定、碱度合乎冶炼要求、粒度均匀、粉末(≤5mm或规定的粒度)量少、冶金性能好和出厂温度低于150℃的冷烧结矿。烧结产品质量应符合国家标准或行业标准。烧结厂设计的典型工艺流程见图。烧结厂的设计原则是：

(1)供给烧结的原料一般要经过整粒(不包括精矿)、混匀，以稳定原料的成分和粒度，适合烧结的需要。

(2)根据入厂的熔剂，燃料的粒度情况，采取一段到两段的破碎和筛分工序以确保加工后的熔剂、燃料粒度达到要求。

(3)在配料工序，应采用重量配料法以提高配料的精确度，并采用集中配料方式以便于管理和提高作业率。应设置一定数量的配料矿槽，其格数需适应原料的贮存和称量设备的能力以及原料种类的要求。各种物料的贮存时间应不少于8～10h，冷、热返矿和回收粉尘、散料应在不恶化环境和劳动条件的情况下妥善解决运输和贮存问题后参加集中配料。应采用一个配料系统供应一台或最多两台烧结机的配料方式。

(4)原、燃料的混合多采用圆筒混合机两次(或一次)混合，总的混合制粒时间不少于5min。大型烧结厂要采用一个混合系统对应一台烧结机的方式。

(5)应在烧结机台车箅条上铺有铺底料以保护台车、保证料层烧透和减少烧结烟气含尘量。通常从烧结矿整粒系统中分出10～20mm粒级的烧结矿作为铺底料。

(6)烧结主机应尽量选用带式烧结机，烧结机的型号、台数要以流程生产能力乘以一定的富裕系数进行计算选择。

向烧结机台车上布料应采用能够防止料层横向产生偏析作用的有效设备；同时还应尽量采用能够改善料层透气性并能够造成使混合料中焦粉上下层的合理分布的设备。

根据具体情况尽可能采用配加生石灰、预热混合料等能够改善混合料透气性、强化烧结过程的措施。要通过试验及技术经济比较，尽可能提高烧结机的料层厚度。

(7)从烧结机上卸下的热烧结饼，破碎后应采用抽风或鼓风方式进行强制冷却，或采用烧结机机上冷却的方式，使出厂烧结矿的温度不高于150℃。

(8)经过冷却后的烧结矿要进行整粒。整粒工序一般要进行一次冷破碎和多次筛分。使最终出厂成品烧结矿的粒度范围为50～5mm，尽量减少成品烧结矿中的粉末(<5mm)及大块(>50mm)。在高炉冶炼技术允许时，可适当降低成品烧结矿粒度范围的下限。

(9)烧结主抽风系统一般由降尘管、除尘器、灰尘处理系统、抽风机、烟道和烟囱等组成。烧结烟气经此系统进行净化，净化后的烟气排尘浓度或有害物排放浓度应符合国家环保标准，所收烟尘应回收利用或进行处理。所收有害物质应按有关规定进行妥善处理。

(10)锰矿烧结厂工艺流程与铁矿烧结厂基本相同，但设计中还要根据锰矿的特性在个别工序上加以考虑：例如，由于一些锰矿在烧结点火时会产生爆裂现象而造成点火器的结瘤，影响点火器的热效应和寿命，因此可以采取预热点火方式，即第一段预热(一般800～900℃)，第二段点火。另外，锰矿烧结的固体燃料消耗应根据试验或实践指标而定。

(11)烧结厂设计中还应考虑设有维持设备正常运转的检修设施，烧结厂一般位于冶金工厂内，因而烧结厂主要设备的大、中修理任务由冶金工厂总的机械修理设施承担。烧结厂一般只设置承担小修任务的修理设施，烧结厂机修的内容包括：机械设备修理、电气设备修理和仪表修理等，有时也设置建筑施工修理。

车间组成      一般包括七个系统：(1)原料接受贮存混匀系统。有翻车机室或码头卸料设施、受料槽、贮料场(有时包括矿石整粒设施)、混匀料场或室内混匀仓、混匀预配料设施、原料仓库和缓冲料槽等，有时还包括熔剂准备系统；(2)原料准备系统。有熔剂、燃料贮存仓、熔剂准备室和燃料准备室等，有的厂还配有消石灰仓和生石灰制备间；(3)配料、混合系统。有配料室和混合室；(4)烧结和冷却系统。有烧结室、主抽风机室、冷却机室、冷却风机室、除尘设施和灰尘返矿回收处理设施；(5)成品整粒系统。有冷烧结矿破碎室、各级筛分室以及烧结矿运输、贮存设施；(6)成品检、化验系统。有取样室、制样检验室和化验室；(7)辅助生产系统。有环境除尘设施、维修间和水、电供应车间等。

工厂布置     烧结厂多布置于钢铁企业内部，并尽可能与高炉、混匀料场相邻。烧结机的台数和高炉的匹配关系要根据烧结厂设计的技术经济比较以及与高炉生产的衔接关系来确定。当烧结与炼铁之间建有足够贮量的烧结矿贮存设施、烧结机有一定的富裕能力、有较高的烧结检修能力时，可按一台烧结机对应一座高炉来设计。此外，也可按一座高炉配以两台或多台烧结机来设计。

烧结厂各车间的布置原则是：保证料流通畅，运输距离短，成品出口尽量接近高炉，车间之间布置力求紧凑，留有发展余地，流程允许时可合并工序(如整粒系统的各段筛分)，厂内平面布置应留有公路、通道及适当的空地以利设备运输、检修方便和管网的布置等。

发展趋势      主要有两个方面：(1)烧结工艺技术继续发展，例如球团烧结法、成分配料法、烧结中低温废气的余热回收、料层垂直方向的高效偏析布料、高效长寿节能型点火器的进一步开发等。(2)烧结过程检测技术新的开发，烧结过程的计算机控制、人工智能技术的应用等自动化水平进一步提高。