第二章 铁矿粉造块.ppt

1 第二章高炉炼铁原料 2 3 4 5 A 100r 10 5N B 103 104A C 10 100B 6 一些概念 固相烧结 由固相分子 离子 扩散而形成颗粒联结桥 是球团焙烧固结的重要机理 晶桥联结 一种由固相反应生成盐类 氧化物结晶而呈现的颗粒联结桥 是球团焙烧固结的另一种机理 液相烧结 高温作用下物质熔化后再凝固而形成的联结桥 是一种结合力很强的固结现象 主要见之于铁矿粉烧结 氢键联结 见之于纤维聚结 钩联或镶嵌 见之于金属粉末压块中 化学键联结 见之于铁矿粉锈结 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 烧结矿的质量指标 烧结矿强度和粒度 转鼓指数 热强度 烧结矿的还原性 用烧结矿FeO含量表示 2FeO SiO2 含量高说明烧结矿过熔而使结构致密 气孔率低 还原性差 烧结矿的碱度 酸性烧结矿 R 1 0 1 2 自熔性烧结矿 R 1 0 1 4 溶剂性烧结矿 R 1 4 18 19 固相反应 液相生成 冷凝固结 旧晶格被破坏 新晶格形成 形成比单独存在时熔点更低的稳定化合物 20 21 固相反应的特点 两种物质间反应的最初产物为结晶构造最简单的化合物 与反应分子数配比无关 反应产物往往是低熔点化合物 均为放热反应 在非溶剂性烧结矿中 Fe2O3不与SiO2间发生固相反应 而Fe2O3只能溶入SiO2中形成有限固溶体 燃料用量多和还原气氛是产生FeO SiO2的主要条件 在溶剂性烧结矿中 主要固相反应产物是CaO Fe2O3 燃料用量低和强氧化气氛是产生FeO SiO2的主要条件 固相反应的产物不等于烧结矿最终矿物组成 SiO2与CaO接触带固相反应 烧结过程中可能产生的固相反应及反应开始温度 25 烧结过程液相生成与冷却结晶 液相生成在烧结过程中的作用 1 液相是烧结矿粘结相 2 均匀温度和化学成分 3 润湿作用 拉紧矿粒 增加强度 4 改善烧结矿的强度和还原性 从液相中析出烧结料中没有的新的矿物 26 烧结过程液相生成与冷却结晶 影响液相生成量的因素 1 烧结温度 2 碱度 液相量及其类型 3 烧结气氛 还原性 FeO 熔点 液相 4 化学成分 SiO2含量 5 Al2O3 熔点 MgO 熔点 27 烧结原料中特有的化合物和混合物熔化温度 28 烧结过程的主要液相 CaO 2Fe2O3只在1155 1226 范围内稳定 1150 分解为CaO Fe2O3和Fe2O3 29 烧结过程的主要液相 30 液相冷却结晶 结晶的原则 熔点高的矿物首先结晶析出 然后是熔点低的矿物 来不及结晶的就成为玻璃质 冷却 料层中不同部位冷却速度差别很大 受透气性 抽风速度 抽风量的影响 上层120 130 Min 下层40 50 Min 凝固与结晶 未熔融的烧结料中的Fe2O3和Fe3O4及烧结料中随抽风带来的结晶碎片 粉尘充当晶核 依熔点高低先后结晶 沿传热方向 呈片状 针状 长条状和树枝状不断长大 31 烧结矿中常见的固相反应及反应产物 32 赤铁矿熔剂性烧结固相反应流程 33 赤铁矿非熔剂性烧结固相反应流程 34 磁铁矿熔剂性烧结固相反应流程 35 磁铁矿非熔剂性烧结固相反应流程 36 烧结矿的结构 宏观结构 微孔海绵结构 粗孔蜂窝结构 松散状结构 主要与烧结条件有关 微观结构 含铁矿物与黏结相矿物的微观排列结合方式 包括粒状结构 斑状结构 骸晶结构 丹点状共晶结构 熔蚀结构 交织结构 37 38 39 40 课堂思考题1 烧结过程发生固相反应的条件 反应过程和反应产物有何特点 固相反应对烧结过程有何影响 2 烧结过程中液相是如何形成的 不同碱度的烧结矿的烧结过程中产生的液相有哪些特点 液相对烧结矿的质量有何影响 41 42 43 紊流时 层流时 p 料层阻力 44 45 46 47 48 49 50 HybridpelletizedSinter 51 52 53 强化烧结过程的技术措施 热风烧结 改善表层烧结矿的强度 降低配碳量 降低烧结矿中FeXO的含量 改善透气性 加强烧结料准备 加强二次混合机的制粒作用 使用小球烧结 6 8毫米 1 2 1 5毫米 适宜的混合料水分 适当的添加剂 消石灰 生石灰 皂土 增加风量 54 烧结新工艺 低温烧结新工艺 球团烧结新工艺 HPS 低SiO2高还原性烧结新工艺 烧结混合料中燃料分加 富氧点火 59 60 固体燃料裹在生球的外面 HybridPelletizedSinter 1 35 61 62 小球烧结的特点 增设了造球设施 增加了外滚煤粉工艺 外70 80 内20 30 采用新型布料系统 点火前设置干燥段 外形为不规则的小球集合体 63 低SiO2高还原性烧结新工艺 概念 低SiO2高还原性烧结一般是指烧结矿中SiO2含量低于或等于5 0 目前先进的企业已达到4 5 的水平 技术对策 适当提高烧结矿二元碱度以增加烧结矿中CaO的含量 适当提高烧结矿的粉 核比例 通过配矿设计 形成合适的烧结相 既满足低SiO2烧结矿对粘结相量的要求 又满足高还原性的要求 64 富氧点火烧结新工艺 富氧点火可使点火区表层烧结料中的固体燃料充分燃烧 减少固体燃料消耗并增加炉膛内的氧化气氛 有利于烧结过程的氧化反应 改善烧结矿的机械强度 提高生产率 65 烧结混合料中燃料分加 技术对策 内配燃料 一部分燃料在配料室加入 与铁料 溶剂在一次混合机内混匀 在运送到二次混合机内造球 外配燃料 另一部分燃料则在混合料基本成球后再加入 使之存在于料球表面 优点 可改善燃料的燃烧条件 又可减少燃料与铁料接触还原而造成的燃料损失 还可形成合理的燃料偏析 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 课前思考题1 如何消除烧结矿的热应力和相应力 2 简要说明低温烧结理论的要点 3 为什么厚料烧结能提高烧结矿的质量并降低燃料消耗 4 应从哪些方面入手来提高烧结矿的质量 78 对原料中SiO2含量没有严格要求 可以使用品位很高的精矿粉 降低渣量 79 80 球团矿与烧结矿相比具有如下优点 粒度小而均匀 有利于高炉料柱透气性的改善和气流的均匀分布 通常8 16或20mm占90 95 冷态强度高 抗压和抗磨 还原性能好 有利于改善煤气化学能的利用 原料来源广 产品种类多 适于处理细精矿份 81 球团过程 82 83 球团焙烧工艺 干燥过程 200 400 预热 600 1000 焙烧固结 球团均热 球团矿冷却 90 120 84 85 86 87 88 89 铁矿粉加水聚集状态示意图 摆线结构 网络结构 毛细结构 重力水 生球成球过程中作用力的变化 形成母球 毛细水 过渡态 触点态 依次形成摆线结构 网络状结构 毛细管结构 s 水饱和度 Pe 毛细作用力 X 形状对毛细作用力的影响因子 对不规则颗粒X 4 L 生球强度 D 生球直径 K 特性常数 c 结合因子 0 7 形状因子 颗粒密度 w 颗粒比表面积 91 滴水成球 物水长大 无水压紧 92 93 94 组成 气氛 温度 95 焙烧气氛根据燃烧室氧含量来划分 焙烧温度 磁铁矿再氧化温度900 1000 固相扩散1200 1300 20 30分钟 必须温度 最高限制温度 96 焙烧固结机理 晶桥联结 1 Fe2O3晶桥的形成 2 Fe3O4 Fe2O3的再结晶与长大固相烧结固结液相烧结固结 1 Fe2SiO4液相的形成 2 生成铁酸钙或硅酸钙液相 97 1952年 库克和彭研究建立 1100 晶桥联结 氧化气氛 98 900 液相量小于5 再结晶和晶粒长大 中性或还原气氛 注意 Fe2O3在中性和氧化气氛下也可形成再结晶与晶桥联结 99 液相烧结固结 Fe2SiO4液相的形成 在还原气氛或中性气氛焙烧磁铁矿时 生成铁酸钙或硅酸钙液相 在生产自熔性球团 氧化钙较高 在1000 以上的高温 强氧化气氛中 固相烧结固结 当温度提高到1100 时 生球颗粒内部由于固相扩散形成渣化联结颈 球团空隙减小 密度增加而形成一定的固结强度 次要的固结方式 100 球团固结