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豎爐焙燒工藝是世界上最早采用的球團(tuán)焙燒方法。其生球的干燥、預(yù)熱、培燒、冷卻都在一個矩形豎爐內(nèi)來進(jìn)行和完成。雖然這種方法工藝簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、投資便宜，但由于其工藝方法在理論上存在著固有的、難以克服的缺陷，而使這一方法存在較多的問題。
1）產(chǎn)品質(zhì)量差
產(chǎn)品質(zhì)量差，在這里主要是指成品球團(tuán)礦的強(qiáng)度低、含粉量高和均勻性差。這是由于球團(tuán)在豎爐內(nèi)是靠自身的重力而不斷地向下部運(yùn)動，這種運(yùn)動不可能十分均勻。即使每個球團(tuán)的重量和大小完全相同，靠爐壁處的球團(tuán)與爐中部的球團(tuán)的下行也會快慢不一，滯后和超前的現(xiàn)象十分嚴(yán)重。同時，由于豎爐內(nèi)加熱球團(tuán)的氣流來自兩例的燃燒室，因而爐內(nèi)加熱球團(tuán)的氣體溫度分布也不均勻。一般來講，靠爐壁處的溫度高，而爐中部則偏低，這正好與爐料的運(yùn)動相矛盾。以上所述的種種固有的工藝缺陷，都將導(dǎo)致在生產(chǎn)過程中很難保證每個球團(tuán)都達(dá)到焙燒過程和最終固結(jié)強(qiáng)度所需的溫度。因而其成品球團(tuán)礦的強(qiáng)度都偏低，僅在2000N／個左右，離大型高爐要求的2500N／個的國際標(biāo)準(zhǔn)相差甚遠(yuǎn)。要想提高成品球團(tuán)礦的強(qiáng)度，就得進(jìn)一步提高加熱氣體的溫度，這將會受到煤氣熱值和爐內(nèi)溫度分布不均勻的影響，如果出現(xiàn)局部高溫，還會引發(fā)球團(tuán)粘連。由于球團(tuán)在爐內(nèi)的運(yùn)動僅僅是依賴自身的重力，很容易導(dǎo)致結(jié)瘤，嚴(yán)重時會迫使生產(chǎn)中斷。同時，也由于以上原因，球團(tuán)在干燥和預(yù)熱過程中沒有達(dá)到需要的強(qiáng)度，在其不斷的向下運(yùn)動中，由于料柱壓力和磨損，會產(chǎn)生較多的粉末。這些工藝中固有的缺陷直接導(dǎo)致了豎爐成品球團(tuán)礦質(zhì)量的下降。
2）單爐規(guī)模很難大型化
目前我國生產(chǎn)的豎爐一般都在8—10m2，產(chǎn)量在40萬t左右。如要擴(kuò)大規(guī)模，其難度十分大。如要擴(kuò)大其橫向尺寸，上述所提到的爐內(nèi)溫度的分布勢必更難做到合理和有效；如要增大長度方向上的尺寸，則會由于長度和溫度(排料溫度一般在400℃左右)方面的原因，將對排料輥的設(shè)計和制造帶來更大的難度。
3）對原料的適應(yīng)性差
從理論上和實踐都可看出，豎爐焙燒只有在用磁鐵礦作原料時才能成功。若采用赤鐵礦或其他礦種作原料，往往在其升溫過程中，球團(tuán)的強(qiáng)度很難提高，幾乎要到1200 ℃以上，球團(tuán)的固結(jié)強(qiáng)度才能較迅速地上升，在此溫度以前，球團(tuán)在爐內(nèi)由于強(qiáng)度低和往下運(yùn)動時的摩擦和料柱的壓力，會產(chǎn)生過量的粉末，在較高溫度下極易產(chǎn)生粘結(jié)現(xiàn)象。而且赤鐵礦球團(tuán)焙燒要達(dá)到足夠高的強(qiáng)度，其對溫度的要求，在豎爐內(nèi)幾乎是不可能實現(xiàn)的。
4）只能使用氣體燃料
從目前工業(yè)生產(chǎn)實踐的情況看，豎爐使用氣體燃料時，焙燒效果要好些。雖也有燒油的實踐，但成品球團(tuán)礦的質(zhì)量要更差些，而且產(chǎn)量也低，其效果不佳。用煤作燃料也有不少試驗研究．但要達(dá)到一定的工業(yè)效果，實現(xiàn)較為穩(wěn)定、連續(xù)的作業(yè)，恐怕還有很長的路要走，其難度十分大。
在此還要指出，豎爐采用高爐煤氣作燃料，雖有節(jié)約能源的好處，但由于其熱值太低，很難達(dá)到焙燒所需的溫度要求。這對球團(tuán)礦的質(zhì)量也是有影響的。對于另建煤氣發(fā)生爐來生產(chǎn)豎爐焙燒所需的煤氣的作法，一方面，由于一般發(fā)生爐煤氣的發(fā)熱值不高，只能免強(qiáng)滿足豎爐焙燒的要求；其二是煤氣發(fā)生爐的投資高而且還會帶來新的污染．因此也不可取。采用重油作燃料，一方面重油價格高，來源不易保證．而且一般情況下，產(chǎn)量上不去，質(zhì)量也變差。
5）冷卻和除塵問題需進(jìn)一步解決
光靠豎爐下部的冷卻帶，要達(dá)到球團(tuán)冷卻至120 ℃以下是不可能的。需在爐外另加冷卻器(效果也不理想)或帶式冷卻機(jī)。同時，豎爐下部排料灰塵大，為了達(dá)到必要的勞動環(huán)境要求，必須加設(shè)除塵系統(tǒng)和相應(yīng)的輔助設(shè)施。這樣，豎爐工藝所具有的投資少的優(yōu)點也就很小了。在大規(guī)模生產(chǎn)的情況下，更無優(yōu)點可言。
由于上述種種原因，作為最早出現(xiàn)的球團(tuán)焙燒工藝，在國外已基本被淘汰和拆除，僅存的也是為數(shù)極少。隨著鋼鐵生產(chǎn)規(guī)模的迅速擴(kuò)大和生產(chǎn)設(shè)備的大型化，豎爐工藝很快被帶式焙燒機(jī)和鏈篦機(jī)—回轉(zhuǎn)窯工藝所取代。 |
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