烧结、球团都属于人造富矿技术,即将贫铁矿经过选矿富集后的铁精矿粉同其他粉矿一起造块或造球,以用作炼铁原料,并改善其冶金性能。
新中国成立时,全国人造块矿设备仅有2台25平方米和2台50平方米烧结机,三台10平方米烧结盘,以及几座方团矿焙烧窑,设备简陋残破。经过恢复使用,一九五二年全国人造富矿产量达到138万吨。从一九五三年开始,先后兴建了由前苏联设计的鞍钢第二烧结车间、本钢二铁厂烧结车间、武钢第一烧结车间,包钢烧结厂。同时,参照前苏联热矿模式,自行设计建设了鞍钢东鞍山烧结厂、首钢第一烧结车间、马钢第一烧结车间、重钢第一烧结车间,共26台带式烧结机,单机面积分别为50平方米、18平方米。一九五八年,鞍钢将方团矿隧道窑改为2台76平方米球团隧道窑。一九六○年全国人造富矿产量达到2555万吨,全国重点钢铁企业高炉入炉矿熟料比达到72.12%。一九年,冶金部召开了全国烧结工作会议,总结推广加强生产技术和管理工作的经验,确立了“质量第一,为高炉服务”的生产方针,并颁发了烧结矿质量标准。六十年代中期至七十年代前期,攀钢、酒钢、包钢、太钢、马钢、水钢、重钢、武钢、鞍钢、首钢、梅山铁厂以及一批中小企业新建了一批烧结机。这一时期在生产建设和设计思想上突破了前苏联的框框,引进了一套环形冷却机及热振动筛设备,自行设计制造了130平方米烧结机、200平方米环形冷却机、12000米/分的抽烟机及热振动筛等设备,使烧结设备向大型化方向迈进了一步。一九七五年底,全国共有烧结机113台,总面积5851平方米,生产能力为5213吨,当年生产人造富矿4049万吨,其中烧结矿3806万吨,重点企业高炉入炉熟料比达到87.2%。八十年代中期,宝钢建成了450平方米烧结机(5米宽台车),并配有现代化料场、检验中心以及计算机过程控制等技术设备,标志着中国的烧结走向现代化。
到一九九○年底,全国烧结球团产量12548.57万吨(烧结矿11260.97万吨,球团矿1281.80万吨),其中重点企业8186.58万吨,中小企业4104.30万吨,系统外企业257.69万吨。
五十年代初,中国的细精矿烧结技术处于当时的世界先进水平。鞍钢、本钢的铁矿石,除少部分天然富矿外,主要是贫矿。这些贫矿经过富选后出来的细铁精矿粉如何用来入炉炼铁?成为当时一个主要技术问题。留在鞍钢工作的日本专家认为不宜用烧结法造块,主张发展球团矿,而鞍钢的烧结工作者经过大规模的试验,于一九五一年用生石灰作熔剂生产出有一定碱度的烧结矿,一九五三年进一步用消石灰作熔剂生产出烧结矿,一九五五年进一步把烧结矿碱度提高到1,从而否定了日本专家的主张,使中国成为世界上最早使用细精矿生产自熔性烧结矿的国家之一。在这个基础上,本钢和北京钢铁学院进一步研究发现,在烧结时适当增加氧化镁可以提高自熔性烧结矿的烧结速度和冶金性能,并可以把碱度提高到1.5,一九五六年首先用于本钢生产。在此基础上,本钢又采取了提高精矿粉品位、筛除入炉矿粉末、提高热风温度等措施,使2座333立方米高炉的利用系数由一九五八年的1.393吨/立方米·日提高到一九五九年一季度的2.153吨/立方米·日,达到了当时世界的领先水平,焦比也由732千克/吨降到695千克/吨。
五十年代鞍钢试制成功的自熔性烧结矿在全国高炉生产中产生了好的效果,但是它的强度和还原性能还满足不了强化高炉冶炼的要求。因此,从一九六三年至一九年,国内开始进行高碱度烧结矿的试验研究。当时武钢曾经生产出一批碱度为3.53的烧结矿,与碱度0.7酸性烧结矿配合进行冶炼试验,取得了好的效果,但由于两种碱度的烧结矿生产比较困难,因而未能推广。一九七四年,江苏省利用当地的白云石资源,推广了高氧化镁高碱度烧结矿,对提高高炉冶炼指标有良好效果。一九七六年,包钢试用碱度2.0的烧结矿,解决了含氟自熔性烧结矿强度差、粉末多的问题。一九七五年,马钢采用碱度2.31的烧结矿与天然矿配合炼铁,高炉炉况顺行,尽管熟料比下降了21.42%,但产量提高,焦比下降。在这些试验的基础上,冶金部于一九八五年十月在太钢召开了全国高碱度烧结矿技术经验交流会,确定了高碱度烧结矿同天然矿配合的炉料结构,推广高碱度烧结矿。到一九八五年止,全国重点炼铁厂除少数几家因受客观条件限制外,都采用了碱度1.5—1.8的烧结矿,少数熟料比低的企业,还采用了2.5—3.5的超高碱度烧结矿。由于采用了高碱度烧结矿,“六五”计划期间重点炼铁企业吨铁石灰石消耗由37千克降到15千克、综合焦比下降8千克,一年可节约石灰石65万吨、焦炭24万吨。
中国五十年代建设的烧结机,全部为热矿工艺,没有筛分系统,入炉烧结矿粉末多,影响高炉生产效率。六十年代中期建设的大中型烧结机,开始大部分采用冷却工艺,但由于热振动筛未过关,作业率低。一九七七年,冶金部召开了冷烧结讨论会,坚持了冷矿工艺的技术方向,并且在马钢二烧结车间组织技术攻关,解决冷却工艺中的问题。攻关中,改革了热筛,完善了生石灰和铺底料2项技术措施,严格了操作技术,使两台75平方米烧结机的年产量从一九七六年的93万吨增加到一九七八年的145万吨,超过了设计能力,烧结矿合格率达80%—85%。一九七九年首钢把第二烧结车间两台75平方米热矿烧结机改造扩建为三台142.5平方米机上冷却烧结机,并采用了铺底料工艺;一九八二年又把第一烧结车间五台62.5平方米热矿烧结机改为四台180平方米机上冷却烧结机,增设了铺底料、除尘环保设施,并采用计算机对各个工艺环节进行控制。首钢烧结厂经过改造后,在细精矿烧结的条件下,烧结机利用系数达到1.28吨/平方米·时,作业率达到90%,烧结矿含铁品位58%,含氧化铁11%,转鼓指数为83%,给高炉提供了优质炉料。
过去,中国的烧结机使用涡流式大烧嘴,煤气消耗量大,点火时间短,既不均匀,又无保温装置,影响烧结矿质量。一九七五年后,全国大部分烧结机延长了点火器,增设保温段,采用多烧嘴、小烧嘴,效果很好。鞍钢烧结总厂第一烧结车间改造点火器后,每吨烧结矿的焦粉消耗降低9千克,烧结矿转鼓指数提高0.8%—1.04%,粉末率下降0.7%—1.9%。
中国的烧结生产,在过去一个较长的时间里,一直采用“薄铺快转”的操作方法。料层厚度只有200—220毫米,烧结矿强度低,粉末多,能耗高。一九七九年冶金部推广首钢“低厚铺”的操作制度,到一九八五年,重点钢铁企业烧结机平均料层厚度已达357毫米,其中有18台烧结机(约占全国三分之一的烧结能力)料层厚度达到400毫米以上,有的超过500毫米。由于采用这项操作技术,加上改造点火器、改造风机,“六五”计划期间重点钢铁企业烧结机固体燃料消耗由75千克降到68千克,累计节约燃料40万吨标准煤,烧结矿质量也有改善。
中国的竖炉球团生产发展缓慢。一九六八年以后,承德、济南、杭州等钢铁厂先后建成23座5—8平方米坚炉,但由于原料条件限制或设备不过关,多数生产不正常,后来经过多次改造,生产逐步转向正常。一九八七年保存下来的7座球团竖炉,以杭州钢铁厂为最好,这个厂的一座8平方米竖炉年产酸性球团矿达30万吨,作业率80%,能耗40千克标准煤,生产技术经济指标接近国外同类型竖炉水平。中国的球团竖炉在技术上已形成自己的风格,具有投资省、设备简单、生产费用低的特点。
此外,对白云鄂博多元素共生矿、攀枝花钒钛磁铁矿、广东大宝山褐铁矿、酒泉含钡镜铁矿等特殊矿粉的烧结技术研究,也取得了可喜的成果。
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