原料处理(第一篇原料准备第二章)

COREX 培训教材 第二章第二章 原料处理原料处理 第一节 原料处理的概述 1 原料处理的定义 在钢铁厂中所谓原料处理 就是指从接受船舶 火车 卡车等输送来的原材料及燃料 开始 在料场贮存 同时按照使用这些原材料的用户要求 对其粒度等物理性质进行加工 调整 管理 直到将合格的产品及时输送给各生产用户 这一作业工程的总称 这里原料 和燃料主要有铁矿石类 煤类及付原料类 生产用户主要是炼铁厂 炼钢厂 轧钢厂 发 电厂等 原料处理对于 Corex 炉来说要顺利 持续的生产 并获得好的技术经济指标 除 了设备条件外 能否获得稳定的高质量的原材料是关键 原料是基础 有其特殊的重要性 同高炉一样 Corex 炉对原料处理的要求 归纳起来有以下几点 稳 供料要稳定 有必要的贮备 成分 粒度性能要稳定 均一 高 品味要高 有害杂质要少 净 粉末要少 尽可能把入炉料中的粉末筛出去 以改善炉内透气习性 匀 粒度要均匀 条件允许的粒度范围要小一些 2 原料处理工程的概念 浦钢原料处理工程由原料输入设备 料场 堆取料设备 筛分设备 以及在这些设备 间输送物料的胶带运输机组成 组成炼铁厂原料车间的主要作业 是将各种原燃料从船上用卸船机卸料 然后通过胶 带输送机运输 接着由堆料机将其堆积到原料场的给定位置的输入作业 再将堆积在料场 的原燃料 由取料机取出 通过胶带输送机供给 corex 炉的各个料槽 3 原料车间供料的主要生产用户 根据浦钢搬迁罗泾工程的规划 3 1 炼铁车间 一期 COREX C 3000 炉 1 座 二期 COREX C 3000 炉 2 座 直接还原炉 1 座 生产能力 一期 铁水 150 万吨 年 水渣 62 万吨 年 二期 铁水 300 万吨 年 海绵铁 90 万吨 年 水渣 122 万吨 年 3 2 炼钢石灰车间 710m3套筒竖窑 1 座 生产能力 石灰 17 5 万吨 年 4 原料来源 4 1 含铁原料 按照 Corex 工艺对含铁原料的质量要求 本工程含铁原料设计选用 CVRD 球团矿 南 非 Sishen 块矿以及少量粉矿 配矿比为球团矿 50 4 块矿 39 6 粉矿 10 质量要求 详见下表 COREX 中已使用的矿石以及球矿的参考列表 印度 Karinagur 块矿 IHG 块矿 Ramu Mineral 块矿 NMDC 块矿 Essar 球团矿 Kudhremukh 球团矿 Mandovi 球团矿 Jindal 球 团矿 澳大利亚 Mt Newman 块矿 南非 Sishen 块矿 Thabazimbi 块矿 COREX 培训教材 智利 Algarrobo 球团矿 巴西 CVRD 球团矿 瑞典 LKAB 球团矿 秘鲁 Peru 球团矿 巴林 GIIC 球团矿 4 2 煤 焦 按照 Corex 工艺对煤的质量要求 本工程设计选用的煤按三种考虑 产 地品 种 山西大同块煤 山东兴隆庄块煤 宁夏太西块煤 宝钢筛下小块焦 原料场送来的原煤首先经过湿煤筛分 其中 20mm 的煤直接送矿槽 按煤种装入煤日 料仓 20mm 的煤送煤干燥系统 干燥前煤的水分 10 干燥后的煤的水分 5 干燥后的煤经筛分 其中 5mm 直接送矿槽按煤种装入煤仓 5mm 的送煤压块系统 三种粉煤按一定比例配煤后混合 进行压块 制成的煤压块送料槽煤压块仓 COREX 中已使用的煤的参考列表 澳大利亚 Mount Thorley South Blackwater Coalex Ensham Bays Water Shell Gunnadeh 南非 Van Dijksdrift Douglas Delmas Grootegeluk Optimum 中国 大同 4 3 本工程设计选用的石灰石 白云石 硅石由国内供应 产 地品 种 江苏船山石灰石矿 江苏幕府山白云石矿 浙江萧山硅石矿 随着生产的发展 浦钢的原燃料来源将会更加广泛 COREX 培训教材 第二节 原料概况 1 铁矿石 铁是组成地壳重要的元素之一 在地壳中它占有各种元素总量的 5 1 因此 大部分 地壳的岩石都有铁 在目前的技术水平下能冶炼出生铁 且在经济上是有利的岩石 我们 称它为铁矿石 铁矿石是一种或几种含铁矿物和脉石组成 脉石矿物在工业上没有提炼价值 通常在 矿石加工处理过程中被废弃 脉石矿物主要是石英 各种硅酸盐和铝硅酸盐矿物 其他还有少量硫酸盐和碳酸盐矿 物 绝大多数矿石的脉石是酸性的 1 1 选矿 选矿方法有磁选法 包括焙烧磁选 重选法 浮选法以及上述三种方法的联合使用 1 2 磁选精矿 磁选精矿是使用磁性率 28 6 的贫磁铁矿石 或使用焙烧还原的贫赤铁矿石作为原 矿 主要采用磁选法利用磁性原理把磁铁矿物富集起来的精矿产品 1 3 重选精矿 重选精矿一般是使贫假赤铁矿等弱磁性铁矿石作为原料 利用铁矿物和脉石矿物比重 上的差异 把铁矿物富集起来的精矿 这种方法称重选法 一般在水中进行 1 4 浮选精矿 浮选精矿一般是用贫赤铁矿或假象赤铁矿石作原料 在矿浆中加入适量浮选药剂 在 浮选槽中进行强烈的搅拌 充气产生泡沫 难以被水润湿的铁矿物颗粒吸附泡沫而上升被 括出 槽外富集起来的精矿 这种方法称为浮选法 1 5 铁矿石的分类及特征 现在已经利用作为炼铁原料的铁矿中有二十多种含铁矿物 根据这些主要含铁矿物的 性质 铁矿石通常可分成磁铁矿 赤铁矿 褐铁矿 菱铁矿四种类型 其理化特征如下页 表 COREX 培训教材 铁矿石的分类及特征 1 6 铁矿石质量的评价 铁矿石是 Corex 生产最主要的原料 铁矿石的质量直接影响 Corex 冶炼的进程和技术 经济指标 1 6 1 矿石品位 矿石品位指的是铁矿石含铁的量 矿石中的铁分降低 脉石的数量增加 石灰石的用 量和渣量也随之升高 而且渣量增加的倍数要大于铁分降低的倍数 一般认为 Tfe 增加一 倍 SiO2下降 4 倍 对于碱性氧化物 CaO 含量较高的矿石 具有很高的冶炼价值 1 6 2 脉石的化学成分 脉石的化学成分对矿石的冶炼价值影响很大 矿石中的 SiO2 含量愈低愈好 SiO2多 消耗的石灰石量和生成的渣量愈大 引起焦比升高和产量下降 矿石中的 CaO SiO2 碱度 矿石的碱度愈高 冶炼加入石灰石量愈少 适量的 MgO 能改善炉渣的流动性和增加其稳定 性 所以一般炉渣中保持 6 8 的 MgO 有利于 Corex 冶炼操作 MgO 过高又会降低其脱硫能 力和流重力性 Al2O3在 Corex 炉渣中为中性氧化物 渣中浓度超过 22 25 以上时 渣难 溶而不易流动 因此矿石中的 Al2O3要加以控制 一般矿石中的 SiO2 Al2O3 2 3 1 6 3 有害杂质和有益元素的含量 有害杂质通常是 S P 硫 磷 但个别情况下还有铅 Pb 锌 Zn 砷 As 铜 Cu 有时为害 有时为益 所谓有害 有益的概念是相对的 随着科学技术日益发展 可以变害为益 1 6 4 矿石的强度和粒度组成 各类铁矿石名 称 含铁矿物的名称 及化学成分 矿物中的物 理含铁量 矿石比重 吨 米 3 颜色条痕 磁铁矿 碱性 氧化物铁矿 磁性氧化铁矿 Fe3O4 72 45 2 黑色或灰色 有时光亮 黑色 赤铁矿 无水 氧化物铁矿石 赤铁矿 Fe2O3704 9 5 3 红色至淡灰 色甚至黑色 红色 水赤铁矿 2Fe2O3 H2O 66 194 0 5 0 针赤铁矿 Fe2O3 H2O 62 104 0 4 5 水针赤铁矿 3Fe2O3 4H2O 60 93 0 4 4 褐铁矿 2Fe2O3 3H2O 60 03 0 4 2 黄针铁矿 Fe2O3 2H2O 57 23 0 4 0 褐铁矿 含水 氧化铁矿石 黄喑石 Fe2O3 3H2O 52 22 5 4 0 黄褐色暗褐 色至绒黑色 黄褐色 菱铁矿 碳酸铁 FeCO3 48 23 8 灰色带黄褐 色 灰色或 带黄色 COREX 培训教材 矿石的强度和力度组成对 Corex 冶炼的影响很大 粉末多 料柱的透气性不好 炉况不顺 煤气能量利用不好 粒度过粗 还原速度降低 焦比升高 1 6 5 矿石的还原性 矿石的还原性好 有利于降低焦比 磁铁矿 结构致密 最难还原 褐铁矿 结构疏松 最易还原 赤铁矿 还原性居中 1 6 6 矿石化学成分的稳定性 矿石化学成分波动会引起炉温 炉渣碱度和生铁质量的波动 从而破坏炉况顺利 并 使焦比升高 产量降低 2 副原料及其他 2 1 石灰石 石灰石的主要矿物成分是 CaCO3 纯石灰石含 CaO 为 56 CO2为 44 但是在实际上 还含有 SiO2 Fe2O3 MgO Al2O3 P2O5等另外根据 其结晶粒度的大小分为致密质 结晶 质两种 在钢铁生产中使用的是致密质石灰石 石灰石成分比例 成分 品种 TfeFeOCaOMgOSiO2Al2O3SP 烧损 石灰石无无 54 180 180 880 290 0470 04143 79 2 2 白云石 白云石的主要成分是 CaCO3和 MgCO3 理论含量 CaO 为 30 4 MgO 为 21 9 CO2为 47 7 硅石成分比例 成分 品种 TfeFeOCaOMgOSiO2Al2O3SP 烧损 硅石无无 31 4119 591 750 510 0210 09144 99 2 3 硅石 根据硅石的外观和用途 在实用上可以分为白硅石 软硅石 炉材硅石 其主要用途 是 白硅石用于光学 硅晶体和硅铁 软硅石用作炉材用的硅耐火砖的原料等 特别是最近 炼铁用的造渣剂和炉材硅石的 一部分 不能用作硅耐火原料的 以及软硅石的需要的增长趋势 成分 品种 TfeFeOCaOMgOSiO2Al2O3SPCuMnCuTiO2 白云石 1 150 5900 0100 2094 32 210 0080 01744 990 0500 0010 060 3 原料品种代码 3 1 什么叫品种代码 用数字和符号来表示原料品种 达到简单明了 使人一看就明白 计算机能识别的形 式 3 2 原料品种代码的组成 COREX 培训教材 序号 1234 名称品种码产地码性状码批号码 位数 11 30 20 3 3 3 代码内容 目前尚未确定 COREX 培训教材 第三节 原料处理用主要设备 原料处理系统的概念是指由原燃料输入设备 料场 取出设备及这些设备间进行原料 输送的胶带机构成的全过程 其主体作业是由船舶 卡车运来的原燃料 铁矿石 煤等 经胶带机用堆料机堆积到料场的指定位置的输入作业以及在料场堆积的铁矿石 煤或副原 料 用取料机取出运往各用户 原料处理的主要设备描述 1 胶带运输机 胶带运输机是一种连续运输机械 用于水平方向或较小的坡度运送散碎物料或小体积 的成品件 这种设备具有结构简单 维修方便 运量大 运距远等优点 并且容易实现运 输自动化 用途十分广泛 2 胶带 运输带是带式运输机的主要部件 它在运输机中起承载和牵引的作用 目前无论国内 还是国外使用最为广泛的是橡胶运输带 经过实践经验证明 它是一种比较理想的运输带 相比钢带 其造价相对便宜 3 料斗 溜槽 称量装置 4 胶带运输机辅助装置 胶带机带面除水装置 胶带清扫器 胶带防跑偏 翻转装置 打滑监测器 金属探测器及自动去除装置 5 取制样装置 6 堆料机 取料机 堆取 合一 料机 COREX 培训教材 第四节 操业管理 操业管理是指根据计划组织生产 管理生产并创造一定条件谋求目标值的实现 原料 场的生产属间歇性作业并受外界因素和各用户生产变动的影响 缺乏连续性和规律性 给 正常操业管理管理带来较大困难 1 筛分作业 1 1 粒度管理基准 品种粒度范围 mm 块矿10 25 球团矿 8 16 石灰石10 25 白云石10 25 硅石4 20 块煤5 50 煤压块6 3 60 筛下焦8 25 1 2 筛网尺寸 筛网筛孔尺寸 mm 矿石 8 煤一次 20 煤二次 5 1 3 筛分效率 1 3 1 筛分能力和效率 筛分效率有各种定义 假设原料 筛下物和筛上物的重量分别为 F P R 其中真正的筛下粉级重量比例分别为 f p r 则筛分效率 n 可用下式计算 na P Ff f r f p r nb pP Ff 筛下收得率 p f r f p r nc 1 r R 1 f F 筛上收得率 1 r p f 1 f p r nd 筛下收得率 筛上收得率 1 f r p f f 1 f p r nd虽然是合理的 但在实际上经常应用na和nb 筛分能力和筛分效率有密切的关系 如筛分效率下降 则能力上升 影响筛分能力的 因素很多 其中之一是粒度分布 粒度为筛孔尺寸 0 7 1 5 倍的颗粒 难筛颗粒 对筛分 能力影响最大 比它大的颗粒能迅速滑过筛面 比它小的颗粒容易通过筛面 对筛分能力 没有多少影响 1 3 2 筛分效率的计算实例 为了从以下粒度分布的矿石中除去 8 毫米以下的矿石 将这种矿石加到筛孔尺寸为 8 毫米的振动筛上 分析筛上物和筛下物的粒度分布如下表所示 粒度 mm 原料 筛上 筛下 30 209 513 3 20 1034 848 3 10 832 735 126 4 8 57 02 518 6 5 34 70 814 6 3 13 111 1 18 229 3 COREX 培训教材 在这种情况下的筛分效率可以这样求得 已知 原料 筛上及筛下物中 8 毫米以下的分别为 23 f 3 3 r 及 73 6 p 因此 na P Ff f r f p r 0 23 0 033 0 23 0 736 0 033 1 22 这种效率是假设筛下物中没有比筛孔大的颗粒时 P 1 的筛下物收得率 在这种情况 下是不合适的 nb pP Ff 筛下收得率 p f r f p r p na 0 736 1 22 0 898 nc 1 r R 1 f F 筛上收得率 1 r p f 1 f p r 1 0 033 0 736 0 23 1 0 23 0 736 0 033 0 904 nd 筛