周明顺：??高配比磁铁精矿烧结技术的研究进展

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高配比磁铁精矿烧结技术的研究进展

周明顺 1，王义栋 2，赵东明 3，韩宏亮 4，李先春 5，陆利明 4

摘要：随着传统高品位铁矿石资源的日趋枯竭，烧结用铁矿石资源已经从赤铁矿类型逐渐转变为复杂综合的铁矿类型。但某些铁矿石的杂质和烧损较高，细粒级比例较多，严重影响了烧结性能和烧结矿质量，如烧结矿品位、强度和固体燃耗等。磁铁精矿具有含铁品位高、杂质低的特点，而且在氧化时能够释放出大量的热量。配加磁铁精矿不仅可以改善烧结矿质量，而且还具有减少烧结燃料消耗的潜力。然而，大多数磁铁精矿是经过处理后的铁矿粉，其粒度非常细，会对烧结料层透气性产生很大的负面影响，从而影响烧结过程，不利于烧结生产率的提高。在调查了磁铁精矿烧结特性的基础上，回顾和评论了高配比磁铁精矿烧结技术的最新进展，包括添加剂技术、原料预处理技术、预造块技术、复合烧结技术、气体燃料喷吹技术、双层预烧结技术等。通过分析烧结料层的透气性和控制烧结过程中的化学反应，论证这些新技术在高配比磁铁精矿烧结中的潜力，期望充分发挥磁铁精矿的优点，改善100%磁铁精矿或高配比磁铁精矿烧结混合料的烧结性能，为高生产效率条件下生产出优质低耗的烧结矿提供理论依据和技术方案。

关键词：高配比磁铁精矿；烧结；透气性；黏结相；化学反应

献标志码：A 章编号：0449-749X（2020）05-0001-09

Development on sintering technologies with high proportion of magnetite concentrates

ZHOU Ming-shun 1，WANG Yi-dong 2，ZHAO Dong-ming 3，HAN Hong-liang 4，LI Xian-chun 5，LU Li-ming 4

Abstract：Due to the depletion of reserves of traditional high-grade iron ore，the ore resources have changed drastically from hematite to complicated and comprehensive ore types. However，the level of impurities and the loss on ignition in some kinds of iron ores are relatively higher，and more iron ore fines in the ores，which have significant impacts on the sinter quality and sintering performance，including Fe-grade，sinter strength，and solid fuel consumption. Magnetite concentrate is typically high in Fe grade and releases extra heat when oxidized to hematite. This will not only improve the sinter quality but also have a beneficial impact on the fuel consumption of the sintering process. But，most of the concentrates available are very fine，which will negatively impact the green bed permeability and consequently the productivity of the sintering process. The sintering characteristics of magnetite concentrates was discussed firstly，and then reviews and comments on the recent technological advances in sintering with high proportions of magnetite concentrate，including additive technology，pre-treatment technology，multi-sintering technology，gas fuel injection technology，double layers of pre-sintering technology，etc. In order to obtain the full advantage of magnetite，the permeability and chemical reactions in the sintering bed were reviewed，which can give theoretical guidance and technology support for the application of 100% and high proportion magnetite in the sintering process.

Key words：high proportion of magnetite concentrate；sinter；permeability；bonding phase；chemical reaction

近年来，随着中国钢铁工业的迅猛发展，全球优质铁矿石资源日益稀缺，越来越多的铁矿种类被开发以满足市场需求。但某些铁矿石的杂质和烧损较高，会影响烧结矿的质量和生产率，如烧结矿品位、强度和固体燃耗等。磁铁精矿具有含铁品位高、杂质低的特点，而且在氧化时能够释放出大量的热量。配加磁铁精矿不仅可以改善烧结矿质量，而且具有减少烧结燃料消耗的潜力 [1-3]。因此，期望增加磁铁精矿在烧结混合料中的配加量。

1 磁铁精矿对烧结性能的影响

除了对烧结矿化学成分有影响外，磁铁精矿还在制粒、氧化和黏结相形成等方面对烧结起着重要作用，进而影响烧结料层透气性、烧结生产率和烧结矿质量。

1.1 磁铁精矿的制粒性能

烧结混合料的制粒性能通常用烧结料层的透气性来评价。一般情况下，通过测量填充料层的气流速度(在一定的抽风压力下)来测定烧结料层透气性。气流速度高表明烧结料层的空气阻力小，烧结料层透气性好。

磁铁精矿的配加对烧结混合料的制粒性能有利有弊，主要与其配加的多少有关。配比较少时，由于磁铁精矿粒度很细，在制粒过程中能够起到黏附粉的作用，对烧结料的制粒是有益的，能够改善烧结料颗粒形态并增加制粒后烧结料的平均粒径，从而改善烧结混合料的制粒性能和烧结料层的透气性。此外，这些磁铁精矿有更多的机会暴露在氧化气氛中，容易被氧化而释放热量。因此，在烧结混合料中配加适当比例的磁铁精矿,不仅可以提高烧结矿质量，而且可以降低烧结过程中的固体燃耗 [5-7]。

但是，磁铁精矿配比较高时，核颗粒和黏附粉之间的平衡被破坏，制粒后颗粒的黏附层变厚，导致其强度变弱，烧结料层透气性降低 [8]。不同磁铁精矿配比的混合料制粒后通过烧结料层的气流速度与制粒水分的关系如图1所示 [9]。制粒水分相同时，随着混合料中磁铁精矿配比的增加，气体流速显著降低。因此，混合料中磁铁精矿的配比从30%增加到70%时，烧结料层透气性明显变差。而且，随着混合料中磁铁精矿比例的增加，需要更多的制粒水分才能达到最佳的制粒性能，且制粒水分对料层透气性的影响逐渐降低。总之，随着混合料中磁铁精矿配比的增加，通过烧结料层的空气阻力增加，不仅影响烧结生产率，而且会影响烧结过程中的一系列物理化学反应。

1.2 磁铁精矿的氧化

磁铁矿的氧化是放热反应，因此在烧结混合料中配加磁铁精矿具有减少燃料消耗的潜力，从而降低烧结矿中FeO质量分数和烧结烟气中NOx和SOx的排放量。

当纯磁铁矿完全氧化时，在标准条件下每4 mol磁铁矿(926 g)产生的热量为464.78 kJ。对于磁铁矿配比30%的混合料，磁铁矿完全氧化所产生的热量相当于烧结混合料中焦粉(焦粉配加量4.1%)燃烧产生热量的8.8%(假设燃料产生的热量为27.214 kJ/g)。从理论上讲，在烧结混合料中配加磁铁矿，可以降低燃料消耗。

通常，烧结温度约1 300 ℃，抽风空气氧气体积分数约21%，尾气氧气体积分数约15%~18%。根据热力学原理，磁铁矿在该条件下可以被氧化成赤铁矿。但当烧结料中磁铁精矿配比较高时，由于燃料燃烧产生的低氧分压等不利于磁铁精矿氧化的动力学条件，磁铁精矿很难完全氧化 [10]。此外，在烧结过程中发生的颗粒聚结和液相形成也会影响磁铁精矿的氧化动力学。当温度在900 ℃以上时，磁铁精矿可以在没有氧的情况下实现再结晶和晶粒生长 [11-12]，这将降低烧结料颗粒的孔隙率并阻止氧扩散到反应界面，从而降低磁铁精矿氧化速率。随着烧结温度的升高，烧结液相形成并包裹在磁铁矿精矿颗粒外面，进一步抑制氧向反应界面扩散。因此，当烧结料中磁铁精矿配比较高时，磁铁精矿的氧化会很大程度地受到限制，磁铁精矿氧化放热的优势不能完全体现。

1.3 烧结黏结相的形成

在烧结过程中，黏附粉与熔剂反应生成烧结初始液相，初始液相与核颗粒以及附近的其他颗粒反应产生更多的液相，这些液相冷却固结就形成了烧结黏结相，黏结相的种类与多少对烧结矿的冶金性能具有重要影响 [13-14]。目前，普遍认为氧化后的磁铁矿与天然赤铁矿在烧结过程中具有相同的作用，即都易于与烧结熔剂反应形成SFCA(复合铁酸钙) [15]。对于含有少量磁铁精矿的混合料来说，情况也确实如此，因为磁铁精矿暴露在空气中并被氧化的概率很大。此外，未氧化磁铁矿中的Fe 2+对烧结矿液相的物理化学性质以及最终的烧结矿微观结构也具有显著影响。在相同CaO质量分数的烧结混合料中，存在少量磁铁精矿可能会产生更多的SFCA。这是因为在反应过程中，磁铁矿精矿中的Fe 2+可以替代Ca 2+，促使更多的Fe 2O 3参与烧结液相生成 [16]。

烧结混合料中磁铁精矿配比较高时，磁铁矿不能完全氧化成赤铁矿，烧结过程中Fe 3O 4-CaO-SiO 2-Al 2O 3和Fe 2O 3-CaO-SiO 2-Al 2O 3两个体系共同存在，SFCA形成的数量变少。因此，高配比磁铁精矿烧结也要依赖于磁铁矿颗粒之间形成的聚结和再结晶以及硅酸盐黏结 [17]。此外，由于磁铁矿的反应性较差，需要较高的温度以获得足够的液相来确保烧结强度，这抵消了磁铁矿在降低燃料消耗方面的优势。因此，需要创造加速磁铁矿氧化或提高磁铁矿反应性的条件，以促进烧结液相的形成。

研究发现，在温度为1 244 ℃时，磁铁矿在纯CO 2条件下不会生成SFCA，但在氧势为5×10 -3时能够形成SFCA，且SFCA的生成量随着氧势的增加而增加。另一方面，磁铁精矿的反应性较低，配加高反应性的铁矿石更有利于烧结液相形成。磁铁精矿及致密赤铁矿、多孔赤铁矿、赤铁矿/针铁矿和针铁矿与石灰石黏附粉的反应性比较如图2所示。针铁矿与含有磁铁精矿的黏附粉具有较强的反应性，易于生成烧结液相；其次是多孔赤铁矿和赤铁矿/针铁矿；致密赤铁矿的反应性最小，生成的烧结液相较少。因此，提高烧结料层的氧势和配加高反应性的铁矿石有利于磁铁精矿烧结液相的生成。

另外，铁矿石种类对铁酸钙形貌的影响主要体现在脉石成分上，尤其是 SiO2和 Al2O3的质量分数及其比值，最佳条件为控制烧结矿中 SiO2质量分数为3%～5%， Al2O3： SiO2（质量比）为0.1～0.2。在烧结温度条件下，对于生成优质复合针状铁酸钙，由于磁铁矿的氧化放热作用，使用磁铁矿烧结的温度一般比使用赤铁矿低20 ℃左右，因此需要通过对燃料和透气性的控制来维持烧结的氧化性气氛。

综上所述，烧结料层的透气性和烧结过程中的化学反应是影响高配比磁铁精矿烧结的两个关键因素。因此，需要新技术和工艺改善烧结料层的透气性，并创造加速磁铁矿氧化或提高磁铁矿反应性的条件，以促进烧结液相的生成。

2 高配比磁铁精矿的烧结技术

增加烧结混合料中磁铁精矿的比例，烧结料层的透气性、磁铁精矿的氧化动力学以及烧结液相和黏结相的形成会受到不利的影响。为了克服这些负面影响，研究者们开发了一系列新技术，如图3所示，通过使用添加剂、改进预处理方法和开发烧结新工艺，改善烧结料层透气性和烧结过程中的反应，提高烧结生产率和烧结矿质量。

2.1 使用添加剂

2.1.1 使用黏结剂

黏结剂可以加强核颗粒与细颗粒或细颗粒之间的接触，从而提高制粒后颗粒的强度和粒级。因此，使用黏结剂是提高烧结料层透气性的有效方法之一。配加生石灰是目前非常普遍的烧结技术，其在提高烧结生产率和烧结矿质量等方面取得了非常显著的效果，尤其是在高磁铁精矿配比的条件下。添加有机黏结剂或复合黏结剂也是目前比较常用的烧结技术，但这些黏结剂通常粒度非常细且用量很少，很难保证能够均匀地分布在混合料中。

日本冈田等发现，烧结混合料中的超细颗粒具有黏结剂的作用，其行为影响烧结料的制粒性能，但这些超细颗粒的黏性较大，很难均匀地分散在混合料中。因此，开发了阴离子聚合物分散剂(APD)，以确保超细颗粒能够均匀地分布在混合料中 [18]。新日铁公司进行了制粒试验和烧结杯试验，结果表明，使用APD分散剂能够增加制粒后颗粒的强度和干燥后颗粒的强度，从而提高烧结生产率，且其效果要明显好于使用生石灰 [19-20]。在此基础上，新日铁公司开发了使用APD分散剂的创新制粒工艺(AGIS，advanced granulation for innovation of sinter ore)。该创新制粒工艺流程如图4所示，使用高速搅拌混料器将APD分散剂和黏结剂与其他原料混合，铁矿石中的超细颗粒在APD分散剂和水的作用下均匀地分散在混合料中，能够强化核颗粒与细颗粒之间或细颗粒自身之间的接触点，提高制粒后颗粒的强度和粒级，从而改善烧结料层的透气性，减少生石灰的配加量。实际生产表明，在保证烧结生产率和烧结矿强度的条件下，生石灰消耗减少了10 kg/t（烧结矿）。

2.1.2 使用催化剂

中南大学韩志国开发了一种催化剂，用于100%磁铁精矿烧结 [7]。该催化剂不仅可以改善烧结燃料的燃烧，还可以提高烧结料层的氧含量，促进磁铁矿的氧化。研究发现，在高配比磁铁精矿烧结时，这种催化剂在提高烧结生产率和烧结矿质量方面有着非常明显的效果。当催化剂添加量为0.04%时，烧结矿成品率、转鼓强度和烧结生产率分别提高了约5%、4%和8%。然而，与黏结剂一样，催化剂在烧结混合料中的均匀分布是当前的一个技术难题。

综上所述，黏结剂通过改善制粒后颗粒的质量来提高料层的透气性，而催化剂则是通过增强磁铁精矿的氧化和改善烧结燃料的燃烧来促进烧结反应的进行。但添加剂的粒度通常非常细且其用量非常少，需要采取特殊措施以确保添加剂在烧结混合料中均匀分布。日本开发的分散剂和高速搅拌混料器将在配加添加剂等方面发挥重要作用。

2.2 烧结原料预处理

2.2.1 磁铁精矿预处理

润磨和高压辊磨是两种常用的原料预处理方法。经过润磨或高压辊磨处理，磁铁精矿的物理化学性质发生改变，比表面积、润湿热、亲水性和反应活化能等均得到改善。磁铁精矿经过润磨后，其润湿热可从0.182 7提高到0.491 4 J/g，亲水性变好，有利于烧结混合料的制粒，其制粒后颗粒的平均粒径从0.77增加到1.47 mm，显著提高了烧结料层的透气性。此外，润磨和高压辊磨能够降低化学反应的活化能，促进磁铁精矿氧化反应的发生，进而改善其高温反应性并有利于SFCA的生成，提高烧结生产率和烧结矿质量。

研究发现，磁铁精矿经润磨预处理后，烧结矿产量提高3.7%，强度提高3.3%，燃料消耗降低4% [21]。磁铁精矿经过高压辊磨后，烧结矿成品率从67.24%增加到69.52%，转鼓强度从58.38％增加到60.13％，生产率从1.34增加到1.57 t/(m 2·h)，生石灰与磁铁精矿同时进行高压辊磨处理的效果更加明显 [22]。但大多数磁铁精矿的粒度已经非常细，很少有烧结厂通过润磨或高压辊磨的方法改善磁铁精矿的性质。

2.2.2 制粒后烧结料预热

随着烧结混合料中磁铁精矿比例的增加，需要更多的水分才能达到理想的制粒效果。然而，在烧结过程中，这些水分在过湿带冷凝，会造成过湿带水分的增加。过湿带中颗粒的水分过高会使颗粒强度变差且容易发生坍塌，严重影响烧结料层的透气性。将制粒后的烧结料预热到65 ℃以上，能够减少颗粒的水分并防止颗粒坍塌，从而改善烧结料层的透气性和磁铁精矿的氧化条件。采用蒸汽预热烧结制粒的技术是中国在高配比磁铁精矿烧结中常用的一种方法，很多烧结厂采用此技术来提高烧结生产率和烧结矿质量。武钢采用这项技术后，烧结生产率、转鼓强度和燃料消耗等方面均有所改善。制粒后烧结料的温度提高了20～40 ℃，燃料消耗降低了2～6 kg/t，烧结生产率提高了4%～8%，烧结矿的FeO质量分数减少了1%～3%。

2.3 磁铁精矿预造块

2.3.1 磁铁精矿预成球

磁铁精矿预成球是指将部分或全部磁铁精矿在黏结剂和水的作用下预先制成球团，然后再与剩余的磁铁精矿和其他烧结原料混合制粒的一项技术。其目的是通过磁铁精矿预成球，减少烧结混合料中细粒级颗粒的比例，增加大颗粒的数量，从而改善烧结料层的透气性。此外，在烧结碱度一定的条件下，磁铁精矿的预成球增加了黏附粉的碱度，有利于烧结液相的生成和烧结矿微观结构的改善。

中南大学陈许玲等对磁铁精矿预成球技术进行了系统的研究。在烧结混合料中磁铁精矿的配比为70%时，将其中的40%磁铁精矿与9.3%生石灰(以成球所用磁铁精矿的数量为基准)混合并预成球5 min，能够获得较好的烧结性能。其烧结矿转鼓强度和烧结生产率分别提高了1.66%和2.79%。此外，预成球后烧结矿的微观结构得到改善，烧结矿中SFCA和赤铁矿的数量增加，磁铁矿的数量减少，这也是烧结矿强度提高的重要原因。

2.3.2 磁铁精矿预制粒

与预成球技术不同，预制粒技术是在烧结混合料中选定一些粒度较粗的颗粒和反应活性高的颗粒与磁铁精矿进行预制粒，这些烧结料在水或黏结剂的作用下先进行制粒，然后再与其他烧结混合料混合制粒。其目的主要有两个：第一，磁铁精矿预制粒将显著减少烧结混合料中细粒级颗粒的比例，并相应增加大颗粒的数量，从而改善烧结料层的透气性；第二，预制粒颗粒的反应性较高，能够促进烧结液相的生成，产生有利于烧结矿的微观结构，从而提高烧结矿的质量。

磁铁精矿预制粒对烧结性能有显著的影响。对于含有15%磁铁精矿的烧结混合料，将磁铁精矿、相同质量的铁矿石和返矿、1.5%消石灰(以预制粒混合料为基础)在小型滚筒混料机中预先制粒，然后再加入其他烧结混合料进行制粒。制粒后颗粒的平均粒径从1.76增加到2.16 mm，烧结料层透气性从23.7增加到31.0 JPU，烧结生产率从34.4显著提高到40.0 t/(m 2·d)。与不配加磁铁精矿的基准混合料相比，其烧结生产率水平相当，但其燃料消耗更低，且烧结矿的转鼓强度、低温还原粉化性(RDI)和还原性(RI)等也均得到了改善。与添加3%消石灰的烧结混合料相比，其烧结生产率、烧结矿转鼓强度、平均粒径、RDI和RI等水平相当，但预制粒能够使消石灰的消耗量减少1/2。

此外， 献中还介绍了很多预制粒方法 [23-25]，虽然这些方法并不完全是针对高配比磁铁精矿烧结，但均可以改善烧结料层透气性和控制烧结过程的反应，因此对于高配比磁铁精矿烧结来说，也可以借鉴这些预制粒方法。

2.4 烧结新工艺

2.4.1 小球烧结工艺/HPS工艺

小球烧结工艺是在20世纪60年代由首钢和中南大学提出的，HPS工艺则是由日本NKK公司在20世纪80年代开发的。两种工艺在烧结生产中都能够大量使用磁铁精矿等细粒级铁矿石，两者流程相似，首先将铁矿石、熔剂、部分燃料和返矿混合，在圆筒制粒机或圆盘造球机中制粒，生产粒径大于3 mm的小球，然后将燃料或燃料和生石灰包裹在制粒后小球的外面进行烧结。实验室研究结果见表1。在磁铁精矿配比较高的条件下，小球烧结工艺和HPS工艺均可以较大幅度地提高烧结生产率和烧结矿质量。此外，小球烧结工艺在20世纪90年代已被中国的烧结厂广泛采用。

2.4.2 复合烧结工艺

复合烧结工艺是一种使用高配比磁铁精矿生产低碱度炼铁原料的工艺 [26]。在复合烧结工艺中，部分或全部磁铁精矿在圆盘造球机中造球，制成直径为8～16 mm的球团，其余的磁铁精矿与其他铁矿石、熔剂、燃料和返矿等进行制粒(与传统工艺烧结料制粒相同，这部分烧结料的碱度为1.8～2.0)，然后将制成的球团和制粒后的颗粒进行二次混合，并装入烧结机中进行烧结。将大颗粒球团混到烧结料中，大颗粒球团表面由于壁面效应会形成通风通道，从而能够有效提高烧结料层透气性。

复合烧结工艺已经在包钢进行了应用，其效果见表2。与传统烧结工艺相比，复合烧结工艺能够使用更高比例的磁铁精矿，且其烧结料层透气性、生产率和燃料消耗等均有明显改善，能够生产出具有良好冶金性能的低碱度的高炉原料。复合烧结矿的宏观和微观结构如图5所示，其结构集合了烧结矿和球团矿的结构特点，烧结基体与烧结矿相似，而球团与球团矿一致，但球团紧密镶嵌在烧结基体中。

2.4.3 支架支撑烧结技术

在烧结过程中，上部区域烧结后的烧结矿会给燃烧带产生很大的载荷，造成下部区域烧结料层透气性变差，从而影响烧结性能。尤其是在烧结料层下部区域磁铁精矿的比例较高时，其影响更加明显。为了改善重力作用下的烧结料层透气性，开发了支架支撑烧结技术。传统烧结与支架支撑烧结示意图如图6所示。采用支架支撑烧结技术，支架能够支撑上部区域烧结后烧结矿的载荷，从而减少烧结料层由于重力而产生的收缩，提高烧结料层下部区域的透气性 [27]。此外，该技术还可以促进烧结燃料的燃烧以及磁铁矿的氧化，从而提高烧结矿的产量和质量。

实验室试验和实际生产表明，当支撑高度为烧结料层高度的一半时，支架支撑烧结技术的效果最好。在烧结矿转鼓强度相当的情况下，烧结生产率提高了约15%，燃料消耗降低了约1.5 kg/t。此外，使用该技术后燃烧带的阻力降低且气流更均匀，能够生成更多的SFCA，从而使烧结矿的冶金性能得到改善。

2.4.4 磁力制动布料技术

与烧结料层的下部区域相比，烧结料层上部区域在较低的温度下烧结，从而会产生较多的返矿。因此，需要适当的调整烧结料层中的热量分布，增加上部区域的烧结温度并使下部区域不过烧。日本研究者基于磁铁精矿的特性，开发了磁力制动布料器，如图7所示，并已在JFE Kurashiki的3号烧结机上进行应用 [27]。该技术通过磁力制动，实现上部混合料磁铁矿比例增大，实现磁铁矿的偏析布料。利用其在烧结过程中的氧化放热，弥补烧结料层上部区域的热量不足；同时，该技术能够降低烧结料的密度，从而改善烧结料层的透气性。应用该技术后，烧结生产率提高了5%，烧结矿成品率提高了约2%。此外，该技术使用永磁磁铁，并不需要额外电源，不会发生烧结料黏附到供电装置等问题。在此技术的基础上，又陆续开发了分离进料器、强化筛分进料器等装置以增强烧结料的分离效果。

上述烧结新工艺通过改善烧结料层透气性、促进磁铁精矿的氧化和燃料的燃烧，均能在高磁铁精矿配比的条件下提高烧结生产率和烧结矿质量、降低烧结燃料消耗。在这些技术中，小球烧结工艺/HPS工艺、复合烧结工艺和磁力制动布料技术能够优化烧结料层结构；而支架支撑烧结技术能够促进磁铁精矿的氧化和燃料的燃烧。此外，这些新工艺在实际生产均取得了较好效果。

除上述新工艺外，MEBIOS [28]、RF-MEBIOS、烧结料松料技术 [29]、热风烧结技术 [30]、富氧烧结技术等新工艺/技术也可以在高配比磁铁精矿烧结中进行尝试和应用。

2.4.5 气体燃料喷吹烧结工艺

气体燃料喷吹烧结技术由日本JFE提出 [31]，并于2009年1月在JFE东日本厂首次成功工业化应用。其利用液化天然气(LNG)与焦粉燃烧性能的不同，对料层内高温区进行控制，扩大料层中1 200～1 400 ℃温度区域，解决单纯利用提高焦粉配比扩大适宜温度区间带来的温度过高(>1 400 ℃)问题。喷吹LNG后，烧结矿强度提高约1%，固体燃料焦粉的配合率可以降低0.3%，烧结矿还原性升高约4%。SFCA质量分数从17.0%增加到19.1%。目前JFE日本钢铁在日本的7台烧结机全部采用了该项技术，国内梅山钢铁公司也成功实现了喷吹焦炉煤气烧结技术。料面喷吹气体燃料技术对降低烧结过程CO 2和污染物排放具有显著效果，同时对合理控制烧结温度提供了全新的控制手段，因此,配加磁铁矿烧结时，为生产针状复合铁酸钙为主要黏结相的烧结矿，燃料的使用和烧结温度的控制非常重要，而料面喷吹燃料的介入无疑提供了更加有利的条件。

2.4.6 双层预烧结新工艺

为了提高烧结机产量，鞍钢集团钢铁研究院周明顺等针对鞍钢烧结大比例使用磁铁精矿导致烧结料层透气性差、利用系数低的问题，开发了双层预烧结新工艺 [32-33]。双层预烧结即双层点火烧结，先铺装下层料后点火烧结，然后再铺装上层料再在上层点火烧结。由于在烧结料层中有两个燃烧带同时移动，因此,在理论上烧结时间可大幅缩短，烧结矿的产量可显著提高，此外抽入的空气可以充分利用，可大幅节省风量。双层预烧结新工艺如图8所示。双层预烧结新工艺可以改善高磁铁矿配比时烧结料层透气性差、利用系数低等问题，其技术原理为：在烧结过程中，烧结料层划分为6个带，分别为过湿带、干燥带、预热带、燃烧带、熔化带和烧结矿带，在这6个带中，烧结矿带的阻力最小，先铺装的下层料经预烧结后形成烧结矿带，使料层透气性得到改善，烧结利用系数大幅提高。

双层预烧结新工艺在鞍钢股份有限公司炼铁总厂二烧车间360 m 2烧结机上进行了工业试验。工业试验结果表明，双层预烧结新工艺在生产实践上完全可行，该新工艺的实施在国、内外对烧结行业是一项颠覆性的创新。2016年经过4个多月烧结老设备的改造、调试、整改、完善等环节，工业试验取得了16.11%的烧结增产效果，高炉使用双层预烧结新工艺的烧结矿，顺行情况良好，高炉产量及风量与基准期基本一致。但新工艺在某些工艺参数和工序上尚需继续完善，目前尚存在烧结矿成品率和冷强度有一定程度下降问题，已提出解决的具体措施并开展工业试验，以期取得最佳的烧结提产、降低烧结固体燃耗和碳氧化物排放的效果。

3 结语

参考 献：

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［2］刘承鑫，余俊杰，张泽强，等. 润磨对人工磁铁精矿球团性能的影响［J］. 钢铁，2018，53(1)：17. (LIU Cheng-xin，YU Jun-jie，ZHANG Ze-qiang，et al. Influence of damp milling on properties of artificial magnetite pellets［J］. Iron and Steel，2018，53(1)：17.)

［3］周明顺，王义栋，赵东明，等. 高硫铁精矿配比对球团工艺参数及性能的影响［J］. 钢铁，2018，53(5)：11. (ZHOU Ming-shun，WANG Yi-dong，ZHAO Dong-ming，et al. Effects of adding high-sulfur magnetite concentrate on pelletizing parameters and performance［J］. Iron and Steel，2018，53(5)：11.)

［4］宋鹤锴，吴胜利，周恒. 铁矿烧结黏结相气孔率影响因素分析［J］. 中国冶金，2019，29(5)：15. (SONG He-kai，WU Sheng-li，ZHOU Heng. Analysis of influence factors of porosity of sintered bonding phase in iron ore［J］. China Metallurgy，2019，29(5)：15.)

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周明顺, 王义栋, 赵东明, 韩宏亮, 李先春, 陆利明. 高配比磁铁精矿烧结技术的研究进展[J]. 钢铁, 2020, 55(5): 1-9. ZHOU Ming-shun, WANG Yi-dong, ZHAO Dong-ming, HAN Hong-liang,LI Xian-chun, LU Li-ming. Development on sintering technologies with high proportion of magnetite concentrates. Iron and Steel, 2020, 55(5): 1-9.

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