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烧结机的选用原则与新技术应用
2013-05-15 17:24:27 来源：北方炉窑协会
一 烧结的含义
将含铁粉状料或细粒料进行高温加热，在不完全熔化的条件下烧结成块的过程。铁矿粉烧结是一种人造富矿的过程，烧结矿是用于高炉冶炼的主要成品炉料，约占入高炉炉料的80-90%，烧结矿的质量影响着高炉操作的顺行也决定了铁水的品质高低。
二 烧结的方法
烧结矿的烧结方法一般有以下几种方法：
（1）鼓风烧结：烧结锅，平地吹；以及带式烧结机。
（2）抽风烧结：
a：连续式：带式烧结机和环式烧结机等；
b：间歇式：固定式烧结机，如盘式烧结机和箱式烧结机；
c：移动式烧结机，如步进式烧结机；
（3）在烟气中烧结：回转窑烧结和悬浮烧结。
烧结锅及平地吹方法为“土法烧结”，产量极低，生产环境恶劣，无环保措施，生产成本也非常高，此类烧结机早已被国家明令取缔。
箱式烧结机及环式烧结机因生产规模较小、设备不能大型化发展，生产成本高，生产利用系数低（0.8-1.2），该类设备烧结面积一般在18-40㎡范围，目前日生产量一班都在1000吨以下，此类设备在2000年开始已经退出市场，国家也取缔限制此类设备的使用。
鼓风烧结法因存在工艺缺陷及环保治理困难等原因极少有应用，目前应用*广泛的为抽风式烧结，烧结机基本都是带式烧结机及步进式烧结机两类工艺设备。
三、新型烧结机的装备选择
1、带式烧结机的选用原则与新技术应用：
带式烧结机是冶金烧结作结矿作为一种优质的高炉原料，在国外已经有一百多年的生产历史，在中国也有几十年的生产历史。烧结矿具有含铁品位高，冶金性能好，适合较长时间储存和远距离运输等商品化优势。与球团矿搭配使用，可有效的降低高炉焦比和提高高炉产量，能使高炉炉料结构合理化，*终使高炉达到优质﹑低耗﹑高效之目的。
带式烧结机是我国冶金钢铁企业使用*为广泛，成熟的一种烧结机机型，其技术是先进的﹑可靠的﹑实用的。主要适用于大﹑中型规模的烧结厂对铁矿粉的烧结处理。工艺设计先进﹑运行高效连续﹑配料润滑系统使设备运行更加安全，并具有产品质量好﹑能耗低﹑污染小等特点。
带式烧结机是冶金烧结作业中的主要设备，主要由烧结台车﹑头尾星轮﹑传动装置﹑混合料及铺底料装置﹑骨架﹑尾部移动装置﹑点火装置﹑风箱﹑端部密封装置﹑灰尘排除装置﹑干油集中润滑装置等组成。用于将不同成份粒度的精矿粉﹑富矿粉及其它原料烧结成块，供高炉炼铁使用。
唐山金泉冶金能源新技术开发有限公司与国内*大院设计的带式烧结机近几年在新技术应用上有了很大突破，在装备设计制造领域在国内已经处于领先地位，新型带式烧结机主传动装置采用两啮合柔性传动或双包络蜗杆柔性传动，混合料布料装置采用耐磨圆筒给料机装置和宽皮带及九辊布料器等装置，烧结台车和滑道密封装置采用柔性软密封双板簧全密封结构，台车采用分体组合结构、头尾端部密封采用多级连杆式和磁性柔性密封装置等，混合料斗﹑铺底料仓等设备设有自动称重装置，干油集中润滑采用自动双线端式干油润或全智能控制干油润滑。
烧结机的工艺生产配套技术也突破了原有生产模式，唐山金泉冶金能源新技术开发有限公司经过多年的研究与生产实践，成功的开发了“逆波强化制粒厚料层烧结新技术”、“头尾柔性密封装置”“蓖式松料器”“新型辊式布料器”等获得了多项专利技术。
“逆波强化制粒厚料层烧结新技术”的工艺特点是：通过改变混合机工艺参数及改变延长混合料在混合机内的有效滚动路程，通过改变衬板造粒结构，增加新式机内布料装备，并向混合机加装多角度可调式雾化喷头，使混合机内的制粒效果和物料雾化效果得到*提高，使烧结混合料造成3mm以上小球大于80﹪以上，通过降低烧结机漏风率35-40﹪﹑增加蒸汽预料混合料装置﹑多级松料器﹑偏析布料工艺﹑节能型点火炉技术、点火炉节能保温技术﹑提高料层厚度等方法，实现厚料层﹑低温﹑高氧化性气份烧结。这种方法烧出的烧结矿质量均匀、烧结矿强度高﹑还原性好。烧结矿主要固结方式为：针状﹑柱状贴酸钙固结。在多家生产厂生产实践证明：“强化制粒厚料层烧结新技术”不但可提高烧结机产量，同时可降低烧结能耗﹑提高烧结矿质量。一般可提高烧结机产量5-15﹪，降低烧结固体燃料5-15﹪，提高烧结矿还原性3-5﹪（绝对值），提高烧结矿转鼓1-3﹪（绝对值）。烧结矿中5-10mm粒级明显减少。
目前唐山金泉冶金能源新技术开发有限公司设计制造的带式烧结机主机系列主要有：18㎡、24㎡、36㎡、45㎡、52㎡、60㎡、75㎡、90㎡、100㎡、112㎡、132㎡、152㎡、189㎡、210㎡、230㎡、260㎡、300㎡、360㎡、400㎡等带式烧结机工程及装备。生产利用系数在1.5-2.0范围，设备单机日产烧结矿从600吨到16000吨均可设计制造。配套带冷机从30-120㎡及140-360㎡环式冷却机技术装备也在国内处于领先水平。
2、步进式式烧结机的选用原则与新技术应用：
步进式烧结机（别称：平式烧结机、平面循环烧结机）是冶金烧结作业中的主要设备，主要由烧结台车﹑液压推车机﹑混合料斗﹑铺底料装置﹑风箱﹑端部密封装置﹑机尾渡车﹑点火器﹑回车机构﹑卷扬传动装置﹑干油润滑装置等组成，步进式平面循环机上冷却结机工程目前为国内同等产量烧结工程投资*低的机型，是近几年兴起的一种新型的烧结机，具有投资省﹑结构简单实用、建设周期短（总建设期为150天左右）、投资回收期快、运行费用低、除尘效果好、扩容改造方便的特点，现国内推广速度非常快。
步进式平面烧结机是采用成熟的带式烧结机部分设备，通过机械链接使烧结机在一个矩形平面内循环工作，所有运行设备在同一个平台运行，没有带式烧结机复杂的传动装置及较高的操作平台，冷却方式可以和烧结台车在统一机组进行机上冷却，也可选用环式或带式冷却方式，可达到带式烧结机相同的烧结矿质量，接近带式烧结机自动化控制程度及环保要求，目前唐山金泉冶金能源新技术开发有限公司已开发28-160㎡步进烧结机并已设计成功180-300㎡大型步进烧结机。
步进式烧结机特别适用于中、小钢铁厂的土法烧结改造和完善炼铁工艺配套设施新建或扩建烧结工序，由于它的独特优点，目前已成为烧结机行列中的重要成员，受到中小炼铁企业的欢迎。
该工程烧结和冷却在同一机组运行，投资还不到带式烧结机的60%，设计利用系数*高可达1.65，设备利用率可达95%以上，*近唐山金泉冶金能源新技术开发有限公司在原技术基础上开发了一系列新工艺、新技术，各项技术经济指标良好，取得了显著的经济效益。尤其采用无热筛工艺、细料铺底工艺、多辊偏析布料技术、机上混料预热技术、空气机上预热技术、机上多级疏料技术、圆筒逆波造粒技术、高温雾化造球技术等多项专利技术的应用，受到了生产厂家的赞扬，同时也为今后烧结工艺流程的简化和降低工程投资的设计积累了有益的经验。
唐山金泉冶金能源新技术开发有限公司自96年*系统开发研制了步进式平面循环烧结机技术以来，已为全国各地钢铁厂分别建设了18㎡、24㎡、28㎡、30 ㎡ 、36㎡、38㎡、42㎡、72㎡、76㎡、80㎡、91㎡和105㎡、112㎡、132㎡、160㎡等步进式平面循环烧结机多台。该工程适用于烧结磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、锰矿、镍矿、磷矿等烧结。
采用步进式平面循环机上冷却结机主要技术优势如下：
a.烧结过程氧化反应充分完全，有利于降低烧结矿Feo含量，提高还原性能。
b．机上冷却过程中烧结矿饼急冷产生破裂，使烧结矿具有均匀的粒度产品质量好。
C．混合料烧结和冷却作业在同一台机组上完成，简化了流程和设备，设备维护量低，提高主机作业率。
d.机上冷却由于没有热矿破碎和筛分工序,并采用抽风冷却式,劳动环境好,除尘易治理.
e. 机上冷却工艺成品率高,反矿率低.
3、新型烧结机的配套工艺设计特点：
唐山金泉冶金能源新技术开发有限公司设计制造的带式烧结机及步进式烧结机生产工艺配套设施一般包括：原燃料的接受、贮存，溶剂、燃料的准备，配料，混合，制粒，布料，点火烧结，热矿破碎，热矿筛分，热矿冷却，冷矿筛分，铺底料、成品烧结矿及返矿的贮存、运输等工艺环节。
机上冷却工艺不包括热矿破碎和热矿筛分。
代烧结工艺流程不再使用热矿工艺，应使用冷矿工艺。在冷矿工艺中，宜推广具有铺底料系统的流程。
主要工艺特点如下：
1）燃料采用四辊开路破碎系统，以保证获得合格的成品粒度.
2）自动重量配料：配料均采用自动重量配料。各种原料均自行组成闭环定量调节，再通过总定系统与逻辑控制系统，组成自动重量配料系统，特点是设备运行平稳、可靠，使烧结矿合格率、一级品率均有较大幅度提高，同时可减少每吨烧结矿燃料量，降低高炉焦比。
3）设计可以采用小球烧结燃料分加工艺。实践证明，小球烧结工艺有利于烧结机厚料层生产及操作，不仅提高烧结矿产量、质量，同时与外配燃料相结合，降低烧结矿FeO含量，降低燃料消耗10～20%，烧结机利用系数提高10～20%。
4）采取在混合料中添加生石灰及通入蒸汽等强化烧结措施，确保烧结过程稳定、高产。生石灰采用密封罐车运输风动输送，*大限度改善周边环境。
5）为了稳定混合料水分、成分，采用混合料添加水自动控制；冷返矿进行定量配料。
6）采用厚料层烧结，节约能源，改善烧结矿质量。
7）为稳定烧结生产，延长台车寿命，设有铺底料系统。由完善的整粒系统获得合格粒度的铺底料。
8）成品烧结矿筛分室只设一个冷矿筛,流程简单，布置紧凑，在一个厂房内即可完成全部冷矿筛分作业；占地小，投资省，省人员；烧结矿转运次数少，冷返矿量降低；检修方便。
9）烧结机烧结段采用高效电除尘器，除尘效率高，净化后废气含尘浓度≤50mg/m3。
10）拟设计回收高温废气，余热利用生产蒸汽。
11）该工艺设计无热矿振动筛，改善机尾环境，降低了主厂房的平台标高，节省投资；烧结矿冷却采用抽风式冷却，结构简单，操作量及维修量小。
12）在适当部位设置桥式吊车、电动葫芦等检修设施，以保证良好的检修条件。
13）总图布置料流顺，转运次数少，占地面积小。
4、新型烧结机的选择原则：
1、带式烧结机生产的烧结矿质量好，单机产量大，自动化程度高，适用于1000m³以上大型高炉配套建设。
2、带式烧结机工程投资较高，一般单位面积投资在110万元左右，如建设一座100㎡带式烧结机工程，整体工程投资在11000万元（1.1亿元）左右，适合国营及大型钢铁企业建设使用。
3、从企业降低工程投资实现短平快角度考虑可优先考虑步进式烧结机。步进烧结机投资较低，在同等规模产量条件下整体工程投资是带式烧结机的50-60%，如建设一座100㎡步进式式烧结机工程，整体工程投资在5000-6000万元范围，适合民营及小型及中型钢铁企业建设使用。
4、从国家产业政策方面考虑及从企业长远发展考虑应优先考虑带式烧结机。
5、步进式烧结机吨矿电耗略高于带式烧结机，从节能角度考虑应优先考虑带式烧结机。
三、烧结厂生产的相关经济技术指标参考资料
烧结厂主要技术经济指标
烧结厂的主要技术经济指标包括利用系数、作业率、质量合格率、原材料消耗定额等。
1>、利用系数
每台烧结机每平方米有效抽风面积（m2）每小时（h）的生产量（t）称烧结机利用系数，单位为t/（m2.h）。它用台时产量与烧结机有效抽风面积的比值表示：
利用系数=台时产量（t/h）/有效抽风面积（m2）
=总产量（t）/[总生产台时（t）× 总有效面积（m2）]
台时产量是一台烧结机一小时的生产量，通常以总产量与运转的总台时之比值表示。这个指标体现烧结机生产能力的大小，它与烧结机有效面积的大小无关。
利用系数是衡量烧结机生产效率的指标，它与烧结机有效面积的大小无关。
2>、烧结机作业率
作业率是设备工作状况的一种表示方法，以运转时间占设备日历时间的百分数表示：
设备作业率=运转台时/日历台时× 100%
日历台时是个常数，每台烧结机一天的日历台时即为24台时。它与台数、时间有关。
日历台时=台数× 24× 天数
事故率是指内部事故时间与运转时间的比值，以百分数表示：
事故率=事故台时/运转台时× 100%
设备完好率是衡量设备良好状况的指标。按照完好设备的标准，进行定期检查。设备完好率是全厂完好设备的台数与设备总台数的比值，用百分数表示：
设备完好率=完好设备台数/设备总台数× 100%
3>、质量合格率
烧结矿的化学成分和物理性能符合原冶金部YB/T421-92标准要求的叫烧结矿合格品，不符合的烧结矿叫出格品。
根据部颁标准的规定，实际生产检验过程及工艺试验中出现的一部分未检验品和试验品，不参加质量合格率的计算。因此：
质量合格率=（总产量-未验品量-试验品量-出格品量）/（总产量-未验品量-试验品量）× 100%
质量合格率是衡量烧结矿质量好坏的综合指标。
烧结矿合格品、一级品或出格品的判定根据其物理化学性能的检验结果而定，主要包括烧结矿全铁（TFe）、氧化亚铁（FeO）、硫（S）含量、碱度（CaO/SiO2）、转鼓指数（≥6.3mm）、粉末（< 5mm）等，有的厂还包括氧化镁（MgO）、氟（F）、磷（P）等。
一级品率=一级品量/合格品量× 100%
转鼓指数=检测粒度（≥5mm）的重量/试样重量×100%
烧结矿筛分指数=筛分后粒度（≤5mm）的重量/试样重量×100%
4>、烧结矿的原料、燃料、材料消耗定额
生产一吨烧结矿所消耗的原料、燃料、动力、材料等的数量叫消耗定额，包括含铁原料、熔剂料、燃料、煤气、重油、水、电、炉蓖条、胶带、破碎机锤头、润滑油、蒸气等。
5>、生产成本与加工费
生产成本是指生产一吨烧结矿所需的费用，由原料费及加工费两部分构成。
加工费是指生产一吨烧结矿所需的加工费用（不包括原料费）。它包括辅助材料费（如燃料、润滑油、胶带、炉蓖条、水、动力费等），工人工资，车间经费（包括设备折旧费、维修费等）。
6>、劳动生产率
劳动生产率是指每人每年生产烧结矿的吨数。这个指标反映工厂的管理水平和生产技术水平，它又称全员劳动生产率（全员包括工人和干部）。另外，还有工人劳动生产率，即每个工人每年生产烧结矿的吨数。
技术来源：唐山金泉冶金能源新技术开发有限公司
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唐山金泉公司单月石灰窑订单16座，创行业**。
2014年3月中旬，北方炉窑协会、石灰产业协会等单位走访了国内的*石灰生产单位及石灰窑工程设计建造单位，初步了解了部分石灰产业情况及石灰窑新建工程的在建情况，走访中将进一步对今年该行业的发展情况进行总结交流。
据悉，截至2014年3月1日，唐山金泉冶金能源新技术开发有限公司石灰窑工程订单单月订单达数量达到了16座，创造了国内*新记录，而且全部订单都在2014年2月10日至3月1日签约，也就是说在我国的传统节日2014年春节期间的正月中的半个月完成的订单，订单石灰窑数量平均一天一座窑。
据协会不完全统计，截至2014年3月底，国内石灰窑签约项目约25座，唐山金泉冶金能源新技术开发有限公司一家就签约16座，使其在国内的市场占有率超过了60%，这一业绩使唐山金泉公司2014年全年石灰窑业绩有望突破30座，可继续保持国内业绩*高记录。
据合同资料显示，唐山金泉冶金能源新技术开发有限公司已经签约并开始设计建造的主要用户有：
1、唐山凯业炉料有限公司 4x588m³石灰竖炉（燃煤，冶金灰、建筑灰）
2、甘肃古浪鑫淼精细化工有限公司4x358m³石灰竖炉（燃煤，电石灰、氰胺用灰）
3、广东德庆东航钙业有限公司4x258m³石灰竖炉（燃煤，冶金灰）
4、张家口宏宇化工材料有限公司2x158m³石灰竖炉（燃煤，化工重钙灰）
5、贵州德众钙业有限公司1x358m³石灰竖炉（燃煤，轻钙用灰）
6、印尼马斯特钢铁公司
