[科普中国]-烧结机

简介

烧结机适用于大型黑色冶金烧结厂的烧结作业，它是抽风烧结过程中的主体设备，可将不同成份，不同粒度的精矿粉，富矿粉烧结成块，并部分消除矿石中所含的硫，磷等有害杂质。 烧结机按烧结面积划分为不同长度不同宽度几种规格，用户根据其产量或场地情况进行选用。烧结面积越大，产量就越高。

设计烧结机并不是一个机器，而是由几道工序组成的一个工程，以晋冶冶金设备制造有限公司的48平米红土镍矿烧结机工程为例子：

烧结机主要工序组成由下面几部分：

生石灰破碎室、煤（焦）粉破碎室、原料库、一次混合机室、二次混合机室、70m2烧结机室、扎料器、热破机、筛分室等。

原料库

原料库（60×80m），设50型装载机2台，5*8米溜筛一台，用于原矿混合石灰干燥和筛分用，作为烧结矿生产的储备料库，该库内设有6个料仓，矿粉、燃料由电子称、熔剂由螺旋给料称按设定配比配料后由主配料皮带送至混料机室。

混料室

混料室设φ2.2×9m混料机2台，将来料在一混中加水至一定的湿度并充分混匀。在二混中将混合料造球并加热烧结混合料。

烧结室

经梭式布料器将混合料沿长度方向均匀地分布在混合料仓中，再由圆辊布料器和多辊布料器联合将混合料平整均匀地布在1.5米宽的烧结大盘上，随着大盘转动前进，送入点火器。经热风预热后的混合料被燃烧的高温烟气加热点火，在负压抽风的作用下，随台车前进的同时向下燃烧，至机尾完成物理化学变化，热烧结矿被φ1.5×2.0m单辊破碎后落入筛分系统。

生石灰破碎室

经检验合格的大块生石灰经鄂破和对辊破碎筛分至85%的石灰粉送入熔剂仓中，经称量给料和消化后参与配料。

煤（焦）粉破碎室

经检验合格的煤（焦）粉经四辊破碎筛分至85%的燃料粉送入燃料仓中，经称量给料后参与配料。

常见故障烧结机胀套由于在工作中长期传递大扭矩，容易造成金属的疲劳变形，使得胀套与紧固件之间产生疲劳磨损，同时由于烧结机一般比较庞大，导致修复产生一定难度。针对此类问题，可应用高分子聚合物材料进行现场修复，现应用较多有高分子复合材料。其特点是不用拆卸设备，只要露出工作面即可，且修复快速，为企业节省了宝贵的生产时间。传统外协刷镀、喷涂的方法修复尺寸难以保证，且修复费用较为高昂，高分子复合材料的方法更具有实用性，针对部位的配合关系，和设备的运行状态、磨损情况一般有部件对应关系修复和模具修复工艺。1

修复主要分为以下几个步骤：首先对轴颈磨损部位、齿轮内孔进行表面处理，做到干净、干燥、粗糙，并露出金属原色，轴径表面涂抹高分子金属修复材料，用直尺刮平，固化；齿轮内孔表面处理，并涂抹高分子金属修复材料，将磨损痕迹磨平，固化；材料加热固化后，将材料表面打磨平整，用胀套内圈作为模具将轴径表面修复处配合尺寸，并打磨脚边，然后测量修复后的尺寸；最后将胀套内外圈涂抹高分子金属修复材料，进行总装配。

微波型微波烧结技术的关键是微波加热，其原理是物质在微波作用下发生电子极化、原子极化、界面极化、偶极转向极化等方式，将微波的电磁能转化为热能。

分类显然，并非所有的材料都能被微波加热，根据物质与微波的作用特性，可将物质分为三大类：

(1)透明型，主要是低损耗绝缘体，如大多数高分子材料及部分非金属材料，可使微波部分反射及部分穿透，很少吸收微波，这类材料可以长期处于微波场中，发热量极小，常用作加热腔体内的透波材料，如四氟乙烯等可用于微波真空腔体的透波隔板。

(2)全反射型，主要是导电性能良好的金属材料，这些材料对微波的反射系数接近于1，仅极少量的入射微波能透入，可用作微波加热设备中的波导、微波腔体、搅拌器等；

(3)吸收型，主要是一些介于金属与绝缘体之间的电介质材料，包括纺织纤维材料、纸张、木材、碳化硅、氧化锆、荧光粉、陶瓷、水、石蜡等，微波烧结技术的应用对象主要是陶瓷材料和金属粉末材料。微波烧结技术的特点微波加热具有整体性、瞬时性、选择性、环境友好性、安全性及高效节能等特点。

特点微波作为一种清洁能源，用于微波烧结，已成了材料界的一个研究热点，并引发了烧结技术领域中的一场革命，微波烧结具有以下特点：

1．可显著降低烧结温度，最大幅度可达500℃；

2．大幅降低能耗，节能高达7O 一9O %；

3．缩短烧结时间，可达5O% 以上；

4．显著提高组织致密度、细化晶粒、改善材料性能。

除尘随着近两年钢铁行业和火电厂的大规模建设, 对环保提出了新的挑战。钢铁行业是国家重要的基础产业,又是高能耗、高排放、增加环境负荷源头的行业。钢铁生产在其热加工过程中消耗大量的燃料和矿石,同时排放大量的空气污染物。1996年钢铁工业二氧化硫(SO2) 排放量为97.8万t,占全国工业SO2排放量的7. 5%,仅次于电力、煤气、热水的生产供应业和化工原料及化学制品制造业,居第3位。烧结工艺过程产生的SO2排放量约占钢铁企业年排放量40%～60%,控制烧结机生产过程O2的排放,是钢铁企业SO2污染控制的重点。随着烧结矿产量大幅度增加和烧结机的大型化发展, 单机废气量和SO2排放量随之增大,控制烧结机烟气SO2污染势在必行。国外已投巨资对此进行治理,甚至关闭了烧结厂。目前我国在烧结烟气SO2脱除方面基本上还处于空白,仅有几个小型烧结厂上了脱硫除尘器设施,而以烧结矿为主要原料的炼铁生产又不允许大量关闭烧结厂。因此,对烧结烟气进行脱除处理是满足今后日益严格的环保要求的唯一选择。实现的关键是借鉴国外的先进经验,开发应用适合我国烧结特点的先进脱硫除尘设备工艺。

低硫原料配入法烧结烟气中的SO2的来源主要是铁矿石中的FeS2或FeS、燃料中的S(有机硫、FeS2或FeS)与氧反应产生的,一般认为S 生成SO2的比率可以达到85%～95%. 因此,在确定烧结原料方案时,适当地选择配入含硫低的原料,从源头实现对SO2排放量的控制,是一种简单易行有效的措施。

该法因对原料含硫要求严格,使其来源受到了一定的限制,烧结矿的生产成本也会随着低硫原料的价格上涨而增加。就原料短缺的现状来看, 此法难以全面推广应用。

高烟囱稀释排放

烧结烟气中SO2的质量浓度一般在1000～3000 mg/m3且烟气量大,若回收在经济上投资较大,故大多数国家仍以高烟囱排放为主,如美国烟囱最高达360m.

我国包钢烧结厂采用低含硫原料、燃料,烧结烟气经200m高烟囱排放,SO2最大落地质量浓度在0. 017mg/m3以下。宝钢的烧结厂采用200 m高烟囱稀释排放。这种方法简单易行,又比较经济。从长远来看,高烟囱排放仅是一个过渡。但在当时条件下,采用高烟囱稀释排放作为控制SO2 污染的手段是正确的。

烟气脱硫法低硫原料配入法和高烟囱排放简单易行,又较经济。但我国SO2的控制是排放浓度和排放总量双重控制,因此,为根本消除SO2污染,烟气脱硫技术在烧结厂的应用势在必行。

烟气脱硫是控制烧结烟气中SO2污染最有效的方法。目前世界上研发的烟气脱硫技术有200多种,进入大规模商业应用的只有10余种,我国也先后引进了不同的脱硫装置主要用于火电厂,而国内用于烧结烟气脱硫的技术进展较慢。国内仅有几个小烧结上了脱硫设施。如广钢2台24平烧结机采用双碱法工艺,临汾钢厂利用烧结烟气处理焦化废水等,因脱硫设施或多或少存在一些问题,所以运行也不正常。

烧结烟气的特点

烧结烟气是烧结混合料点火后,随台车运行,在高温烧结成型过程中所产生的含尘废气。它与其他环境含尘气体有着明显的区别,其主要特点是:

烟气量大,每生产1t烧结矿大约产生4000～6000m3烟气。

烟气温度较高,随工艺操作状况的变化,烟气温度一般在150 ℃上下。

烟气挟带粉尘多。

含湿量大。为了提高烧结混合料的透气性, 混合料在烧结前必须加适量的水制成小球,所以含尘烟气的含湿量较大,按体积比计算,水分含量在 10 %左右。

含有腐蚀性气体。高炉煤气点火及混合料的烧结成型过程,均将产生一定量的SOx,NOx,它们遇水后将形成酸,对金属结构会造成腐蚀。

含SO2浓度较低,根据原料和燃料差异而变化,一般在1000～3000 mg/m3 .

烟气脱硫烧结烟气脱硫的研究,日本居于世界领先地位, 按照严格的环境保护标准,在上世纪70年代建设的大型烧结厂采用了烧结烟气脱硫法,脱硫工艺多为湿式吸收法。80年代以后,主要采用钢渣石膏法、氨硫铵法、活性焦吸附法、电子束照射法等。钢渣石膏法是利用转炉废渣研磨制成的浆液为脱硫剂,产品为低浓度石膏。该法脱硫效率高、投资省。利用了废渣,但易结垢、产品不能利用。氨硫铵法脱硫工艺是利用焦化厂产生的氨气, 脱除烧结烟气中的SO2 . 该法脱硫效率高,副产品可利用。但存在氨损、副产物稳定化、副产品品质、副产品的市场化等问题。活性焦吸附法烟气脱硫在脱除SO2的同时,能不同程度脱除废气中的HCl 、HF等有害气体;装置占地面积较小;副产品经综合加工后可利用。但存在运行成本高、设备庞大且造价高、腐蚀问题突出、硫资源回收处理等外围系统复杂、系统长期运行稳定性差等问题。电子束法烟气脱硫能同时脱硫脱硝,过程简单, 不产生废水废渣,副产品可用作化肥。但系统的安全性差,运行成本高,电子加速器价格昂贵,脱硫产物难以有效捕集及利用,应用范围受到限制。