大型烧结机生产知识介绍

,太钢炼铁厂李强2010年7月,大型烧结机生产知识介绍,目录,随着钢铁工业的发展，对铁矿石的要求量日益增多。然而可直接入炉冶炼的富矿越来越少，必须大量开采和使用贫矿资源。贫矿直接入炉冶炼会使高炉生产指标恶化，经济效益变差。因此，贫矿通过选矿处理，选出高铁份的精矿。精矿和富矿在开采和加工过程中产生的粉矿，需造块后才能用于高炉炼铁。,1.高炉工艺的需求:,目前主要的铁矿粉造块方法有烧结和球团两种。经过造块而得到的烧结矿和球团矿冶金性能大为改善，给高炉生产带来巨大的经济效益，为钢铁工业的发展奠定了坚实的物质基础。球团矿生产需要粒度很细的粉矿或精矿，并需用气体或液体燃料进行焙烧，原料条件要求比较高。烧结法对原料的适应性很强，不仅可以用粒度较粗的富矿粉和精矿生产烧结矿，同时还可以处理工业含铁废弃物。,2.铁矿粉造块方法:,所谓烧结，就是将各种粉状含铁原料，配入适量的燃料、熔剂以及适量的水，经混合和造球后在烧结设备上进行点火烧结，使之在不完全熔化的条件下烧结成块的方法。在此过程中借助燃料燃烧产生的高温，使物料发生一系列物理、化学变化，并产生一定数量的液相，当冷却时，液相将矿粉颗粒黏结成块，形成烧结矿。,3.烧结的定义:,1897年THuntingTon申请了硫化铅矿培烧专利，采用烧结锅用于生产。1905年EJSavelsberg首次将烧结锅用于铁矿粉烧结。1909年SPenbach首次出现连续式烧结机用于铅矿石。1911年DLLloyd首次出现抽风连续带式烧结机用于铁矿粉烧结，这种D-L型烧结机也是百年后现代烧结的雏形。我国建国初期，仅有首钢烧结锅，本钢烧结盘以及鞍钢的50m2带式烧结机。1952年从前苏联引进面积最大的75m2烧结机。80年代宝钢引进日本450m2烧结机。90年代我国已能自行设计和制造大型烧结机。,4.烧结的发展:,烧结过程的理论基础是用物理化学（热力学、动力学）的基本原理研究烧结过程中固体燃料的燃烧、水分的蒸发与冷凝、含铁原料及熔剂的分解、氧化及还原规律。用传热学的基本原理来研究烧结过程热量传输规律、料层中温度分布规律及蓄热现象；用流体力学的基本原理研究烧结过程气体运动规律、分析料层的透气性及对工艺参数影响；用物理化学及结晶矿物学研究烧结过程的固相反应、液相生成与冷凝、烧结矿成矿机理及结构特性。,5.烧结的工艺原理:,6.现代烧结工艺流程:,高炉返矿,其他除尘器粉尘,现代烧结生产大体上分为原料准备和烧结两个部分。烧结主作业线是从配料开始，包括配料、混料、烧结、冷却及成品烧结矿整粒几个主要环节，作业线长达数百米。在烧结机上进行的烧结过程持续时间不长，在几十分钟内完成点火、燃料燃烧、传热和各种液相生成及冷却和再结晶过程。烧结机大型化有利于提高生产率和降低单位成本。,7.现代烧结生产的特点:,目前，由于烧结厂规模日益增大，设备也趋向大型化发展，特别是烧结机大型化的趋势很明显。其主要原因是大型化的设备可以：（1）减少基建投资；（2）提高劳动生产率；（3）降低生产成本；（4）促进烧结厂自动化水平的提高。,8.烧结机大型化的优点:,（1）自动控制程度高；（2）不设热矿筛，向环冷机直接供料；（3）采用铺底料工艺；（4）成品系统采用三/四次筛分的三/双系统作业流程；（5）资源综合利用（粉尘集中处理系统）；（6）高负压大风量厚料层抽风烧结设计；（7）清洁生产（无污水外排、封闭式厂房通廊、大功率电机消音设计、高标准除尘系统等）；（8）采用小球烧结、燃料分加、高铁低硅、热风烧结、余热回收、烟气循环、机头脱硫脱销等多项工艺新技术。,9.大型烧结机工艺流程特点:,(1)高质量烧结矿炼铁要求烧结矿具有含铁品位高、粉末和有害杂质少、强度好、粒度均匀，冶金性能还原性好，低温还原粉化率低及良好的软化和熔滴性能。(2)低成本烧结矿优化配矿保证烧结矿质量合理的利用低价格的铁矿石(3)烧结过程的节能与环保降低固体燃料消耗降低电耗烧结废气的净化与处理烧结的余热回收利用,10.铁矿石烧结技术趋势：,各种铁料,熔剂,燃料,预配料室,平铺混匀,熔剂加工,燃料加工,配料,白灰,燃料除尘,加水、混料、制粒、外滚煤,布料、点火、烧结,破碎,冷却、整粒、筛分,高炉,成品除尘,机尾除尘,机头除尘,抽风,配料除尘,原料系统,加工系统,配料系统,混料系统,烧结系统,成品系统,一次料场,二次料场,熔剂除尘,堆取料机堆料机取料机,定量圆盘给料机混匀堆料机混匀取料机,锤式破碎机椭圆振动筛对辊破碎机四辊破碎机,定量圆盘给料机电子秤白灰螺旋给料器,混合机制粒机滚煤机,圆辊给料器九辊布料器烧结机双斜式点火器主抽风机单辊破碎机,环冷机椭圆振动筛,工艺装备,系统,450m2烧结机工艺流程,本工程工艺流程从熔剂、燃料的贮备开始至成品烧结矿输出为止，包括熔剂的破碎筛分、燃料粗碎与细碎、配料、混合及制粒、燃料分加、外滚煤粉、铺底料与布料、点火、烧结与冷却、抽风及除尘、整粒、成品烧结矿取样与检验以及成品烧结矿输出。,1.工艺流程概述:,含铁原料450烧结机使用的含铁原料主要为尖山精矿粉，配加进口粉矿与高炉返料以及极少量的含铁杂料，含铁原料的粒度均为100mm。除高炉返料外，这些含铁原料均在混匀料场混匀后形成单一品种的混匀料矿，由胶带机运至配料室混匀料矿槽.450烧结配料室共有6个铁矿粉均矿槽，其几何容积为500m3/仓，有效容积480m3/仓,铁料堆比重按2.0t/m3计算，其有效存料量为4920t.高返及烧结矿整粒后的返矿（粒度50mm）用胶带机运至配料室冷返矿槽。配料室共有3个返矿槽，其几何容积为600m3/仓，有效容积500m3/仓,铁料堆比重按1.7t/m3计算，其有效存料量为2550t.,2.原料进料:,熔剂烧结使用的熔剂有生石灰、白云石(另外还在一定时期配加蛇蚊石。生石灰粒度为30mm，主要是通过管道直接输送至生石灰槽贮存。或者是采用密封罐车运输至生石灰配加室一侧，经压缩空气输送至生石灰槽贮存。配料室设有两个生石灰矿槽，其几何容积为500m3/仓，有效容积425m3/仓,每个生石灰仓下有2个出料口。白云石粒度800mm，由汽车运至南翻车机区受料坑进行卸料，或者用火车带入南翻车机室进行卸料，通过二烧进料系统由胶带机送至450烧结燃料熔剂仓的熔剂仓,熔剂仓2个，几何容积为780m3/仓，有效容积为590m3/仓蛇蚊石通过火车进料，可直接进入南翻车机进行卸料，由胶带机运至450烧结燃料熔剂仓的熔剂仓。或者是经过北翻车机进行卸料在一次料场进行堆存，通过火车或汽车二次倒搬进入450烧结燃料熔剂仓的熔剂仓。,2.原料进料:,燃料烧结所用的固体燃料有无烟煤和焦粉两种。无烟煤粒度400mm，焦粉粒度200mm。无烟煤直厂有两种方式，一种是通过运煤通道，进入烧结煤罐贮存，需要时，通过胶带机由二烧进料系统直接输送至450燃料熔剂仓的燃料仓。另一种方式是采用火车或汽车运至南翻车机室或一烧区受料坑进行卸料，经胶带机送至燃料熔剂仓的燃料仓贮存。燃料仓2个，有效容积为590m32，(544m31)。,2.原料进料:,熔剂破碎筛分为保证白云石合格粒度(30mm),熔剂破碎筛分采用闭路破碎流程，首先用14301480单转子可逆锤式破碎机破碎，再经TDS2060椭圆等厚筛进行检查筛分，筛下合格产品(30mm)用胶带机运至配料室参加配料，筛上产品随粗熔剂返回破碎机再破碎。450熔剂破碎机选用三台14301480单转子可逆锤式破碎机破碎，两用一备。熔剂筛为三台TDS2060椭圆等厚筛。,3.原料加工:,燃料破碎固体燃料破碎采用两段开路破碎流程。燃料先经过12001000双光辊破碎机进行粗破，破碎至75%;要求灰分低灰分的增加将降低烧结矿的品位。焦粉和煤粉均80%。生石灰进厂粒度-3mm焦粉进厂粒度-25mm，加工粒度-3mm含量70%。无烟煤进厂粒度-40mm，加工粒度-3mm。2、原料水分要求尖山精粉水分9.5%，进口粉水分6%，杂料水分6%。熔剂水分6%燃料水分12%,4.三烧对原料的要求:,高炉尘从高炉炉顶吹出并被回收的粉尘，是矿粉和焦粉的混合物，配加在烧结中可以回收铁和降低固体燃料的消耗。转炉尘从转炉吹出并回收的含铁粉尘，含铁量较高并有部分金属铁。炉尘应均匀润湿使用，否则恶化工作环境。铁皮轧钢厂的副产品，含铁量高，密度大，有害杂质少，可以有效的提高烧结矿的品位。钢渣炼钢的副产品，碱性物质多，含有一定的金属铁。可以代替部分熔剂、增加烧结的液相，改善烧结矿的质量。同时含有P，有利于降低自然粉化。,5.烧结常用添加废弃物:,含铁品位：品位增加1%，焦比降低2%，产量增加3%。FeO含量：FeO含量变动1%，焦比11.5%，产量11.5%。强度：强度低，5mm的比例增加1%，焦比0.5%，产量0.51%。还原性：直接还原度增加10%，焦比增加89%，产量下降89%。低温还原粉化指数（RDI）增加5%，焦比增加1.55%，产量下降1.5%。软化和熔滴性能的改善改善高炉的透气性，提高产量，降低焦比。,6.烧结矿质量对炼铁的影响:,烧结矿占入炉含铁原料的70以上，是构成料柱的主体（块状态）。对烧结矿质量要求应该有以下特征：品位和强度高；粉末和杂质少；粒度均匀；还原性能好；低温还原粉化率低。,7.烧结矿的入炉要求:,1）烧结矿碱度对其性质的影响随着碱度和燃料用量不同，烧结矿的矿物组成相应发生变化。当碱度高时磁铁矿和赤铁矿量减少，铁酸钙增加。这是由于CaO增加和氧化铁结合的结果。而还原性能相当差的铁橄榄石和玻璃质熔渣，在碱度超过0.8时，减少到看不出来的程度。随着碱度的提高，烧结矿还原性能和烧结矿强度会不断提高，低温还原粉化率有降低的趋势。由于这个原因，烧结矿碱度变化时，不仅会造成高炉渣成分的波动，而且也会造成炉内烧结矿软熔位置变化而引起炉况不顺的情况。同时，因为烧结矿碱度的提高，烧结矿含铁量会随之下降。必须按照高炉的要求，结合烧结工序的具体情况，选择适当的碱度进行控制。,8.烧结矿化学成分对烧结矿冶金性能的影响:,2）Al2O3含量对烧结矿性质的影响一般说来，Al2O3在高炉熔渣中以铝黄长石（2CaO.Al2O3.SiO2）等硅铝酸盐形态出现，使炉渣的粘度增加，流动性变差，因此要求高炉渣中Al2O3含量不得超过15。为此，在烧结配料时，对不同Al2O3含量的矿粉要作适当的搭配使用。烧结矿中Al2O3含量增加时，一般来说，会对烧结矿质量（特别是转鼓指数和还原率）和生产率带来不良影响。但是，铁矿石中Al2O3的矿物组成不同，其对烧结过程的影响程度也不同。高铝矿物可分为高岭土系（Al2O3.2SiO2.2H2O）和三水铝矿系（Al2O3.3H2O）。三水铝矿系的矿物在320以下脱水，分解成Al2O3单体，它阻碍熔渣反应，同时熔渣流动性也不好，给烧结矿质量带来坏的影响。高岭土系矿物中的Al2O3已经是以硅酸盐形式存在，同时它生成的熔渣流动性较好，因此对烧结矿质量的不良影响较小。此外，Al2O3含量的增加还会使烧结矿低温还原粉化率明显升高。,8.烧结矿化学成分对烧结矿冶金性能的影响:,3）氧化镁（MgO）对烧结矿性质的影响烧结矿中MgO的作用是满足高炉造渣的要求，同时还有助于改善烧结矿质量，降低其低温还原粉化率。当高炉中Al2O3高达1415时，为了确保炉渣的流动性和脱硫能力，要求烧结矿中MgO含量控制在1.61.7的水平，使炉渣中MgO含量达到67。,8.烧结矿化学成分对烧结矿冶金性能的影响:,（4）SiO2含量对烧结矿质量的影响SFCA形态与SiO2含量有密切关系，SiO2低，SFCA为致密状。高SiO2，SFCA为纤细状和针状。SiO2低时只能形成铁酸半钙。但SiO2高时，烧结矿的还原性较差。降低烧结矿SiO2含量，不仅可减少高炉渣量和熔剂用量以及降低高炉燃料消耗，同时还可以改善烧结矿高温性能，有利于稳定炉况和实现低Si冶炼。目前，有些企业将烧结矿SiO2含量降到4.0以下。但随着SiO2含量降低烧结矿强度变差。,8.烧结矿化学成分对烧结矿冶金性能的影响:,（5）二氧化钛（TiO2）含量对烧结矿性能的影响烧结料中添加一些含钛铁矿粉时，在高炉内经过还原在炉缸内生成难熔的TiN、TiC化合物。这些化合物沉积、粘附在炉底和炉砖衬上，可有效地保护砖衬和冷却设备，延长高炉寿命。配入含TiO2矿粉后，烧结中骸晶状Fe2O3数量增多，在还原过程中体积膨胀，使RDI值明显恶化。,8.烧结矿化学成分对烧结矿冶金性能的影响:,烧结矿热态强度指标一般采用低温还原粉化率（RDI）表示在高炉内，烧结矿产生还原粉化的原因是由于还原初期发生微细的龟裂随着还原过程的进行而加剧，还原到一定程度时，将产生很大的，与组织几乎无关的龟裂而粉化。还原初期发生的龟裂，在磁铁矿上也有发生，但主要是在赤铁矿的粒子上产生。赤铁矿被还原成磁铁矿时，产生体积膨胀是烧结矿粉化的主要原因。试验研究表明，在烧结过程中生成的赤铁矿是烧结产生龟裂的主要因素。在高炉上部被还原并成为发生龟裂原因的赤铁矿，从形态上看呈骸晶状赤铁矿。从组成和构造上看，它含有Al2O3、TiO2、MnO多种元素。多晶体的赤铁矿用H2H2O气体在500600温度下还原时，赤铁矿还原成磁铁矿体积变化最大。在740上还原出来的磁铁矿粒子中产生龟裂明显的减少。,9.低温还原粉化率（RDI）对烧结矿性质的影响:,10.原料及成品粒度管理,包括入仓原料水份、粒度焦粉加工合格粒度（5mm在30%以内，过大则需要查找原因）匀矿平均粒度（一般在2.02.5之间，异常时需引起关注）烧结矿-10mm含量（一般要求18%，-5mm5%）,包括熔仓存料量、加工区各中间仓仓位、配料室各仓仓位控制、粉尘仓仓位、二混分料仓、外配仓、混合料仓、板式给矿仓等的仓位等都有相应规定与要求。,11.各区域仓位管理,12.生产操作过程参数管理,主要针对加水控制、料层控制、点火控制、废气温度控制、风门控制、机速控制、终点控制等过程参数设定相应考核管理制度，并随生产工况变化做相应调整。,1）烧结技术操作方针精心备料，稳定水碳，减少漏风，低碳厚料，烧透筛尽。保持点火炉炉内温度均匀分布，使烧结料表层燃料均匀着火。保持料面点火均匀，烧结料表层良好烧结。控制点火温度在1100，提高高温保持时间。控制点火炉微负压操作，炉内压力050Pa，点火器下风箱负压8KPa。控制终点温度380，废气温度100150。烧结操作要点控制适宜混合料水分，压下量510mm，均匀布料，均匀点火，改善烧结料层透气性。,2）点火温度正常情况下，控制点火温度在1100为宜。特殊情况下，当混合料水分低或配碳量大时，适当降低点火温度。当混合料水分高或配碳量小时，适当提高点火温度，但点火温度不宜超过1200。正常情况下，点火温度以测温仪的测量值为准，如测温仪出现故障，以目测判断料面点火均匀，无花脸，无过熔痕迹为准。根据料面颜色目测判断点火温度及点火质量,3）BTP调整要点,13.质量指标控制,1）碱度控制调整要点,2）强度控制调整要点如需调整燃料配比，两次调整时间间隔90分钟，调整幅度0.10.15个配比。视表面点火质量和点火强度调整焦炉煤气流量。保证生产能力的条件下，适当调整烧结机速度。调整趋势燃料配比增加，ISO提高；燃料配比减少，ISO降低。焦炉煤气流量增加，ISO提高；焦炉煤气流量减少，ISO降低。烧结机速度减慢，ISO提高；烧结机速度加快，ISO降低。,1、调整要点根据原料条件变化、烧结矿FeO含量变化及料层厚度变化调整固体燃料用量。2、原料条件变化时固体燃料调整2.1磁铁矿烧结过程中，燃料用量少些，赤铁矿烧结需增加燃料用量，褐铁矿和菱铁矿烧结，需要更多的燃料用量。2.2原料中结晶水变化时，按照结晶水分解吸热2935kJ/kg，考虑增加燃料用量，给予烧结过程适当的热量补偿。2.2原料中FeO含量变化时，按照FeO氧化放热2.03kJ/kg，考虑适当减少燃料用量。2.3石灰石与生石灰互相代替时，按照CaCO3分解吸热1780kJ/kg（或3178kJ/kgCaO），考虑适当调整燃料用量。2.4原料中返矿用量增加，需适当增加燃料用量。3、烧结矿FeO含量变化时固体燃料调整3.1当烧结矿FeO含量升高或降低时，需酌情减少或增加燃料用量。3.2每次调整幅度不大于0.1个配比，调整时间间隔需大于两小时。4、料层厚度变化时固体燃料调整提高料层厚度，有利于降低燃料用量。5、其它调整燃料用量时，需充分考虑对返矿、转鼓强度、RDI等指标的影响。,14.焦粉配比的调整,15.新匀矿入仓管理,16.其他方面,另外还包括能耗管理、报表信息管理、以及特殊作业如无铺底料作业、主烟囱冒烟控制以及生产过程中的料温、造球效果等过程参数控制等。,概况：1、一次料场（北破碎料场）该料场位于太钢北厂区，于2002年改造完成投入使用。根据堆存品种区分为精矿粉（粉料）料场和综合块矿料场两大部分，两料场从功能配置上既独立，又可交叉互用。精矿粉料场精矿粉料场位于料场西侧，主要用于精矿粉堆存。现有两个料条，三个料堆，占地面积56000。料场内配置一台堆