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原燃料加工工藝裝備技術(shù)的由來 | “鋼鐵制造工藝裝備技術(shù)溯源”系列報(bào)道之一

2021-12-22 09:37:00

張訓(xùn)毅

  制造鋼鐵的初始原料,主要是天然和人造富鐵礦石、熔劑(石灰石、白云石)、焦炭和其它含鐵原料。
  選礦——用物理或化學(xué)方法將礦物中的有用礦物和無用礦物、有害礦物分開,或?qū)⒍喾N有用礦物分開的工藝過程,又稱礦物加工。
  早期揀選礦石采用人工方式,后來改用簡單的淘洗工具,從河溪沙石中選收金屬礦物。在位于湖北銅綠山上的古礦冶遺址中,人們發(fā)現(xiàn)了用“船形木斗”淘洗銅礦的工具。歐美于1848年出現(xiàn)了活塞跳汰機(jī),1880年發(fā)明了靜電分選機(jī),1890年發(fā)明了磁選機(jī),1893年發(fā)明了搖床。在浮選法廣泛應(yīng)用以前,重選是主要的選礦方法。1906年,泡沫浮選法取得專利,浮選能處理細(xì)粒復(fù)雜礦石,顯著地促進(jìn)了選礦技術(shù)的發(fā)展。20世紀(jì)40年代,化學(xué)選礦用于處理氧化銅礦、鈾礦,后來用來處理復(fù)雜、難選、細(xì)粒浸染的礦物原料。20世紀(jì)60年代以來,細(xì)粒重選、微細(xì)粒浮選、濕式強(qiáng)磁選和選冶聯(lián)合流程等方法都得到很大發(fā)展。中國于20世紀(jì)20年代出現(xiàn)了湖南水口山機(jī)械選礦廠,1949年以后,鎢、錫等選礦技術(shù)已有較高水平,創(chuàng)制出獨(dú)特的離心選礦機(jī)、振擺溜槽、環(huán)射式浮選機(jī)等設(shè)備。
  鐵礦石燒結(jié)——最初用來處理礦山、冶金、化工廢棄物,如回收利用富礦粉、高爐爐塵、軋鋼皮、均熱爐爐渣、硫酸渣等,后來成為對不能直接加入高爐的含鐵(精)礦粉進(jìn)行造塊的主要方法之一。
  大約在1870年前后,英國、瑞典、德國開始使用燒結(jié)鍋燒結(jié)含鐵礦物。1892年美國也出現(xiàn)了燒結(jié)鍋,并在1905年用大型燒結(jié)鍋處理高爐爐塵。1887年英國人亨廷頓和赫伯萊茵首次申請了硫化礦鼓風(fēng)燒結(jié)法和用此法的燒結(jié)盤設(shè)備專利。1906年美國人德懷特和勞埃德取得抽風(fēng)帶式燒結(jié)機(jī)專利。1911年第一臺(tái)有效面積為8.325平方米的連續(xù)帶式抽風(fēng)燒結(jié)機(jī),在美國賓夕法尼亞州的布羅肯鋼鐵公司建成投產(chǎn),用來處理高爐爐塵,每天生成燒結(jié)礦140噸。此后,帶式燒結(jié)機(jī)得到廣泛應(yīng)用,很快取代了壓團(tuán)機(jī)和燒結(jié)盤。日本的燒結(jié)工藝完善、設(shè)備先進(jìn)、自動(dòng)化水平高,是燒結(jié)技術(shù)發(fā)展最快的國家。中國最早的帶式抽風(fēng)燒結(jié)機(jī)于1926年在鞍山建成投產(chǎn),有效面積為21.81平方米。
  鐵礦石球團(tuán)——將各種鐵精礦或磨細(xì)的天然礦配水和黏結(jié)劑做成生球,再經(jīng)高溫或低溫焙燒制成球團(tuán)礦,是鐵礦石造塊方法之一。
  1912年瑞典人安德森開始研究用鐵精礦生產(chǎn)球團(tuán)的方法,并取得專利。1913年布萊克爾斯貝爾格取得德國專利,他將礦粉加水或黏結(jié)劑混合造球,然后在一定溫度下焙燒固結(jié),并于1926年在克虜伯公司萊茵豪森鋼鐵廠建造了一座可日產(chǎn)120噸球團(tuán)的試驗(yàn)廠。1943年美國在明尼蘇達(dá)大學(xué)礦山實(shí)驗(yàn)站進(jìn)行鐵燧巖精礦球團(tuán)工藝的研究,并于1944年發(fā)表了第一批研究結(jié)果。瑞典鋼鐵研究院于1946年成立了鐵精礦委員會(huì),建立了數(shù)座小型工業(yè)性球團(tuán)廠,生產(chǎn)的球團(tuán)礦專供使用威伯格法直接還原。20世紀(jì)60年代以后,球團(tuán)礦的生產(chǎn)得到迅速發(fā)展。中國最早于20世紀(jì)50年代初在鞍鋼和本鋼開始用隧道窯焙燒生產(chǎn)方團(tuán)礦。1968年我國在濟(jì)鋼、杭鋼分別建成8平方米豎爐生產(chǎn)球團(tuán)礦。
  煉焦——煉焦煤在隔絕空氣條件下加熱到1000攝氏度左右(高溫干餾),通過熱分解和結(jié)焦而成焦炭。
  中國早在明朝以前就采用土窯煉焦并用焦炭冶鐵,歐洲到18世紀(jì)40年代才開始煉焦和用焦炭煉鐵。到20世紀(jì)初,中國煉焦土窯發(fā)展出圓形和長形兩種,特點(diǎn)是結(jié)焦室和燃燒室不分開,熱源靠煤干餾時(shí)產(chǎn)生的煤氣和部分煤料燃燒提供,因而結(jié)焦率低,焦炭灰分高,結(jié)焦時(shí)間長,化學(xué)品不能回收。后經(jīng)改進(jìn),出現(xiàn)了一種帶固定拱頂?shù)膱A窯,稱為“蜂窩式”煉焦?fàn)t。1881年德國建成了第一座能回收化學(xué)品的煉焦?fàn)t。1883年德國人霍夫曼第一次將平爐的西門子蓄熱室用于煉焦?fàn)t,1904年出現(xiàn)了帶橫蓄熱室的煉焦?fàn)t,已具備現(xiàn)代煉焦?fàn)t的雛形。20世紀(jì)30年代以前,焦?fàn)t炭化室容積一般不超過20立方米。1927年,有效容積達(dá)30立方米的焦?fàn)t首次在德國建成投產(chǎn)。到20世紀(jì)80年代,各國廣泛使用的大型焦?fàn)t炭化室高6米~7.5米,長15米~17米,平均寬度為0.4米~0.46米,有效容積達(dá)50立方米左右。中國第一座近代焦?fàn)t于1919年在鞍山建成。

來源:工信部網(wǎng)站、中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)

編輯:張雨恬

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