烧结工艺培训教材

- -第一章 概 述传统的钢铁工业生产系统是由采矿、选矿、烧结（球团）、炼铁、炼钢、轧钢这六大工序组成的，烧结在钢铁企业中占有相当重要的地位。所谓烧结，是把粉状和细粒含铁物料制成具有良好冶金性能的人造块矿的过程，是粉状含铁物料的主要造块方法之一。烧结料通常由选矿厂出产的铁矿粉和对天然富矿进行破碎、筛分时产生的小于8mm的富矿粉，烧结过程中产生的小于8mm的返矿粉以及其它冶金厂的若干含铁废弃物（如高炉炉尘、转炉炉尘、轧钢皮、硫酸渣等）组成。把这些烧结料按一定比例混合后，再根据烧结过程的热量需要和碱度要求配加适量的燃料（焦粉或无烟煤）和熔剂（石灰石、生石灰或消石灰），混匀后放入烧结设备中点火烧结。由于燃料燃烧时产生的高温作用，料层内产生一定数量的液相（但不允许烧结料全部熔化），将那些尚未熔化的粉料粘结成块，这就是烧结矿。由此可见，烧结是一种粉状含铁物料的造块工艺，它主要是靠烧结料中产生的液相把粉料固结成块。在古代人们是直接用富矿来炼铁的，随着钢铁工业的迅速发展，要求日益扩大对贫矿和多种金属共生复合矿的利用，这些矿石经过选矿处理后得到的精矿粉，以及粉状富矿粉都需经过造块才能进行冶炼。1870年英国、瑞典、德国使用烧结锅，1910年世界上第一台带式烧结机在美国投入生产，我国建国初期，只有首钢的烧结锅，本钢的烧结盘，以及鞍钢的50m2带式烧结机投入使用。第二章 配 料一、配料知识简介配料是高炉优质、高产、低耗的先决条件，是获得优质烧结矿的前提，烧结矿使用的原料种类多，物理化学性质各不相同。为了合理综合利用国家资源，生产出符合高炉冶炼要求而且成分相对稳定的烧结矿，同时还要兼顾生产过程的要求，烧结厂必须根据本厂原料的供应情况及物理化学性质选择合适的原料，通过计算确定配料比，并严格按配比确定每条电子称皮带下料量，经常进行重量检查（跑盘）及时调整。所谓配料就是根据高炉对烧结矿的产品质量要求及原料的化学性质，将各种原料、溶剂、燃料、代用品及返矿等按一定比例进行配加的工序。配料的目的是根据烧结过程的要求，将各种不同的含铁原料、溶剂和燃料进行准确的配料，以获得较高的生产率和理化性能稳定的优质烧结矿，符合高炉冶炼的要求。目前国内采用的配料方法有两种，即容积配料法和重量配料法。容积配料法是利用物料的堆比重，通过给料设备对物料容积进行控制，达到配加料所要求的添加比例的一种方法。此法优点是设备简单，操作方便。其缺点是物料的堆比重受物料水分、成分、粒度等影响。所以、尽管闸门开口大小不变，若上述性质改变时，其给料量往往不同，造成配料误差。重量配料法是按物料重量进行配料的一种方法，该法是借助于电子皮带称和定量给料自动调节系统实现自动配料的。优点是：重量配料比容积配料更加精确，特别是对添加数量较少的原料，这一点更明显。除这两种配料法外，化学成分配料法是一种目前最为理想的配料方法，它采用先进的在线检测技术，随时测出原料、混合料成分并输入微机进行分析、判断、调整，使烧结矿质量稳定在高水平。国外对这种方法也处于开发阶段，我国的宝钢、首钢已具备开发这种水平的条件。二、原燃料性质及其对烧结过程和质量的影响1、含铁原料精矿粉是含铁贫矿经过细磨选矿处理，除去了一部分脉石和杂质使含铁量提高的极细的矿粉。在烧结生产过程中，除了精矿粉外，往往还要添加一些其他的含铁原料（如高炉返矿、铁皮和富矿粉等），这样做有两个目的，一是为了增加烧结混合料成球核心，改善混合料的透气性，提高烧结机利用系数，降低烧结矿成本。二是为了提高烧结矿的品位，为高炉顺产、高产创造条件。返矿具有多孔的结构，含低熔点化合物，有利于烧结过程液相的生成，提高烧结矿的强度，有利于烧结料粒度的组成，改善透气性，提高烧结矿质量。因此，返矿的配加量、返矿质量的好坏，直接影响烧结生产过程的进行。2、熔剂（1）熔剂的分类熔剂可分碱性熔剂、酸性熔剂和中性熔剂三类。我国铁矿石的脉石多以SiO2为主，所以普遍使用碱性熔剂。碱性熔剂即含CaO和MgO高的熔剂，常用的熔剂有：石灰石（CaCO3）、生石灰（CaO）、消石灰（Ca(OH)2）和白云石（主要是CaCO3和MgCO3）。（2）烧结对熔剂的要求碱性氧化物含量要高；S、P杂质要少；酸性氧化物含量（SiO2+Al2O3）越低越好；粒度和水分适宜。（3）配加熔剂的目的烧结生产过程中配加溶剂的目的主要有三个：一是将高炉冶炼时高炉所配加的一部分或大部分熔剂和高炉中大部分化学反应转移到烧结过程中来进行，从而有利于高炉进一步提高冶炼强度和降低焦比；二是碱性熔剂中的CaO和MgO与烧结块中的铁氧化合物等及酸性脉石SiO2及Al2O3等在高温作用下，生成低熔点的化合物，以改善烧结矿强度的冶金性和还原性；三是加入碱性熔剂，可提高烧结料的成球性和改善料层透气性，提高烧结矿质量和产量。白灰也称生石灰，主要成分是CaO，其遇水即消化成消石灰（Ca(OH)2）后，在烧结料中起粘结剂的作用，增加了料的成球性，并提高了混合料成球后的强度，改善了烧结料的粒度组成，提高了料层的透气性。其次，由于消石灰粒度极细，比表面积比消化前增大100倍左右，因此与混合料中其他成分能更好的接触，更快发生固液相反应，不仅加速烧结过程，而且防止游离CaO存在，而且它还可以均匀分布在烧结料中，有利于烧结过程化学反应的进行。再次，白灰消化时放出的热量，可提高混合料料温。但从另一方面来看，生石灰用量也不宜过多：a.生石灰用量过多，烧结料会过分疏松，混合料堆密度下降，生球强度反而会变坏。由于烧结速度过快，返矿率增加，产量降低。另外，生石灰量过多，烧结料水分不易控制。b.烧结前必须使生石灰全部消化，使用生石灰时必须相应增加混合前打水量，保证必要消化时间，使生石灰颗粒一般在一次混合机内松散开，绝大多数消化，生石灰粒度一般要小于3mm。c.生石灰在配料前的运输和储运中，尽量避免受潮，以防止事先消化失去CaO的作用。d.生石灰不宜长途运输和皮带转运，极易产生粉尘，恶化劳动条件。（4）烧结料中加入石灰石对烧结矿质量的影响a.CaO成分增加，其软化区间缩小，燃烧层厚度减薄，改善料层透气性。b.石灰石中的细粉比精矿粘结性好，有利于混合料成球，而较粗的部分本身就具有良好的透气性，可以改善烧结料透气性。c.烧结过程中石灰石分解，放出CO2，起疏松料层作用，大大改善料层透气性。通过石灰石的加入，使垂直燃烧速度增加，产量提高。d.石灰石的加入量也不宜过多，如石灰石量过多成球条件变坏，由于透气性变好，机速加快，矿物结晶不完全。另外，CaO过多易形成正硅酸钙体系液相，导致冷却时风化碎裂，使烧结矿强度降低。（5）用消石灰来代替石灰石的好处a.消石灰粒度很细，亲水性强，而且有粘性，大大改善烧结料透气性，提高小球强度。b.消石灰比表面积大，增加混合料最大湿容量，可使烧结料过湿层有较好的透气性。c.含有消石灰胶体颗粒的小球，强度及热稳定性有所提高，保持混合料有较好透气性。d.粒度细微的消石灰颗粒比粒度较粗石灰石颗粒更易生成低熔点化合物，液相流动好，凝结成块，从而降低燃料用量和燃烧带阻力。但消石灰用量也不宜过多，过多的消石灰使烧结料过于松散，烧结矿脆性大，强度下降，成品率下降。3、烧结矿碱度（1）碱度的分类碱度是烧结矿的碱性氧化物与酸性氧化物百分比含量比值。二元碱度R=CaO / SiO2； 三元碱度R=（CaOMgO）/ SiO2；四元碱度R=（CaOMgO）/（SiO2Al2O3）烧结矿按R分为三种：普通烧结矿、自熔性烧结矿、高碱度烧结矿。普通烧结矿又叫酸性烧结矿。即烧结矿的碱度低于高炉炉渣的碱度，一般都小于1.0，这种烧结矿在入炉冶炼时需加入一定数量的熔剂。自熔性烧结矿的碱度等于或稍高于高炉炉渣的碱度，一般为1.21.5左右，其烧结矿在入炉冶炼时不需另加熔剂。高碱度烧结矿又叫熔剂性烧结矿，其碱度高于高炉炉渣的碱度，一般都大于1.5，其烧结矿在入炉冶炼时，可以代替部分或全部熔剂，可常与富矿或酸性烧结矿、酸性球团矿配合使用。（2）高碱度烧结矿的特点因现在普遍生产的是高碱度烧结矿，就其特点做一概述：a.高碱度烧结矿强度高，稳定性好，粒度均匀，粉末少。b.高碱度烧结矿具有良好的还原性，这是因为高碱度烧结矿是以易还原的铁酸钙为主要液相；随碱度提高，烧结矿中FeO降低，还原性得到改善；高碱度烧结矿处于还原性最好的结构状态。其中的磁铁矿晶粒细小且密集，并被铁酸钙包裹或溶蚀。c.高碱度烧结矿的软化开始温度和软化终了温度均有所下降。d.高碱度烧结矿含硫量有所提高，这是因为烧结料中的CaO有吸硫作用，形成CaS留于烧结矿中。（3）烧结中配加白云石的目的烧结料中加入白云石主要是为了提高烧结矿MgO含量，从而提高烧结矿的质量（强度），并改善高炉炉渣的流动性。4、影响烧结矿TFe高低和碱度高低的原因（1）含铁原料品位不稳定当品位高时，烧结矿的TFe升高，SiO2下降，CaO正常，R上升。当品位低时，烧结矿的TFe降低，SiO2升高，CaO正常，R下降。（2）熔剂下料量不稳定下料量大，相当于配比高，SiO2稍低，烧结矿TFe下降，CaO上升，R上升；下料量小，相当于配比低，SiO2稍高，烧结矿TFe上升，CaO下降，R下降。（3）含铁原料下料量不稳定下料量大，铁升高，SiO2稍高， CaO下降，R下降；下料量小，铁下降，SiO2稍低， CaO上升，R上升。（4）熔剂中CaO不稳定CaO高时，SiO2变动不大，R上升；CaO低时，SiO2变动不大，R下降。（5）熔剂水分变化，相当于配比或下料量变化水分大，SiO2稍高，铁上升，CaO下降，R下降；水分小，SiO2稍低，铁下降，CaO上升，R上升。（6）返矿对烧结的影响返矿对烧结的好处：a .利用返矿预热混合料；b.返矿粒度较大，具有疏松多孔的结构，可以改善混合料粒度组成，提高烧结过程透气性；c.返矿中含有已经烧结过的低熔点化合物，有利于烧结液相形成，提高烧结矿的强度； d.返矿中较大的固体颗粒，不仅是造球的核心，而且在料层内起骨架作用，防止料层在抽风作用下过分压紧。烧结对返矿的要求：a.粒度适当数量适宜，一般在25%40%之间，质量稳定，返矿过多，烧结料混匀与成球效果变差，透气性过好从而达不到所需的烧结温度，使烧结成型条件变坏，成品率下降，强度低，产量低。 b.返矿粒度的要求：返矿粒度过大，冷却和润湿较困难，影响烧结料的造球，同时，由于烧结过程高温持续时间短，粗粒来不及熔化，达不到烧结的目的 。返矿粒度过小（01mm的比例增多），不仅降低烧结料的透气性，而且含有大量未烧透的生料，达不到促进低熔点液相生成的目的。一般返矿中小于2mm的应在10%以下，粒度上限不超过1015mm。返矿对碱度的影响：正常生产情况下，烧结矿R稳定，返矿R趋于正常，但烧结矿R波动时，返矿R也波动，配料中要考虑到返矿R的影响。（7）除尘灰的影响：我厂烧结除尘灰料细，亲水性差，不易混匀，除尘灰的加入破坏了混合料粒度组成，影响造球，影响烧结过程透气性，返矿量增大，产量降低，强度差，除尘灰成分波动大，不易掌握，影响R，FeO强度等。根据考察，竖炉除尘灰粒度适宜，亲水性良好，加入烧结配料系统后，较烧结除尘灰效果良好。降尘管的灰粗，影响不大，多管灰细，SiO2波动大，对R有影响。（8）其他因素影响a.原料成分波动，主要是来料成分中TFe、SiO2、CaO、H2O不稳定。另外，料仓中料粒发生偏析，满仓时给料粒度细、量大，底仓时给料粒度粗、重量轻。同时，化学成分也发生变化，各料要求梯形用料即出于此原因。云石、灰石、燃料等如仓存量不够三分之一，再继续使用容易发生下料量波动，成分发生偏析，均会影响质量。因此，要求生产组织必须保仓存，保仓存量三分之一以上，同时在低于三分之一时，岗位要加强测料，加大检查密度。b.操作不稳定，特别在交接班时，由于三班操作不统一，造成料层、机速随时调整，使得返矿量、上料量和成分也随之波动，这都影响配料稳定性。如料层变动、停料都会引起下料量波动，因此工艺要求，尽量减少变停料次数，配料室一般每班变料不得多于三次。c.岗位操作、测料手法也不一致，跑盘时盘底粘料引起测料不准确。d.设备的缺陷。圆盘盘面加工安装不一致，料压不稳，都会引起下料量的波动。e.取样的误差。取样代表性不强或化验结果偏差造成配料工误解。通过以上各方面的检查，将所得的情况综合分析，找出质量波动主要原因，进行综合分析调整。f.配料计算误差计算中选择化学成份与实际化学成份有一定误差。化学成份选取上要有代表性，尤其是精矿、白灰等要看仓存、上料时间、估计何时用到等。为了找出以上所列举因素的确切原因，要做仔细分析，检查对比以下项目。上班和本班的原料情况（着重化学成份变化趋势）。上班的操作，注意研究和检查烧结原料TFe，SiO2，CaO的波动趋势。验算配料比是否准确。检查下料量是否在允许波动范围内。正确分析烧结矿化验结果。运料系统是否混料、返矿质量好坏，加减料情况。通过以上各方面的检查，将所得的情况综合分析，找出质量波动的主要原因，进行综合分析调整。5、燃料的配加（1）燃料在烧结中的作用燃料的燃烧为烧结过程提供足够的热量，同时，由于燃料燃烧，局部产生还原性气氛，部分Fe3O4、Fe2O3被还原成FeO，因此，燃料在烧结中既起发热剂作用，又起还原剂作用。（2）燃料的种类烧结生产中使用的燃料分为点火燃料和烧结燃料两种。烧结生产中使用的燃料按形态分为：固体燃料、液体燃料和气体燃料三种。点火燃料大多数用气体燃料（如煤气），也有用固体燃料（如煤粉、焦粉）和液体燃料（如重油）的。烧结燃料主要是固体燃料，如焦粉、无烟煤（白煤）。（3）烧结对固体燃料要求烧结过程是在燃料燃烧产生的高温作用下进行的，而烧结温度的高低，燃料燃烧速度、燃烧带宽度和燃烧料层内的气氛、性质等影响烧结过程和产、质量的各种因素主要取决于燃料的质量、数量和粒度。因此烧结用燃料必须合乎一定规格。a.有一定燃烧性，燃烧性过高，高温保留时间短，易出现生料，燃烧性过低，燃料不能充分燃烧，烧结矿质量变差差。b.含碳量（固定碳Tc）要高，灰分（Ac）要低，一般要求Tc75%，Ac15%。c.挥发分及硫含量要低，一般要求挥发份Vc10%，硫（S）2.5%。d.点火温度要高，一般保持在105030。e.粒度要适宜最适宜的粒度为小于3mm占8090%，但这是限于0.53mm粒级。如小于0.5mm过多，也就是过粉碎，将不利于烧结过程，一般要求00.5mm35%。（4）燃烧粒度对烧结影响燃烧粒度过大，有以下几点坏处：a.燃烧带变宽，影响透气性。b.燃料分布不均，大颗粒周围过熔，而远处则不能很好烧结。c.粗粒周围还原气氛强，而无燃料处空气得不到利用。d.布料易产生自然偏析，大颗粒集中在下部，使烧结料层上、下部温差大，造成上部烧结矿强度差，下层过熔FeO含量高。e.燃料粒度过小则燃烧速度过快，难以达到烧结所需温度，同时降低料层透气性，而且过小粒度的燃料有可能被气流抽走，增加燃料消耗，成本上升。同时对降尘管、多管除尘器中的除尘灰成分有直接不利影响，间接影响配燃料的准确性。f.最适宜的燃料粒度为0.53.0mm，但由于生产中难以消除0.5mm以下部分，因此通常要求燃料粒度为03mm。（5）燃料用量对烧结的影响燃料用量过少，达不到必要的烧结温度，烧结强度下降，燃料用量过多，还原气氛强，烧结矿过熔，FeO升高，还原性下降。燃料用量影响垂直燃烧速度，从而影响产量。燃料用量过高，则烧结温度高，燃烧带变宽，气流阻力增加，垂直烧结速度下降，产量降低。燃料用量影响烧结矿含硫量，用量多则燃料带入硫量增加，并且料层内还原性气氛增强，恶化脱硫条件，烧结矿中含硫升高。此外，燃料用量还影响烧结矿矿物组成及烧结矿的结构。因此，适宜的燃料用量应保证烧结矿具有足够的强度和良好的还原性。（6）燃料的配比计算根据热平衡方程式，有：C混Q混=C燃Q燃C返Q返C灰Q灰Q燃=（C混Q混C返Q返C灰Q灰）/ C燃其中：C燃、C返、C混、C灰分别为燃料、返矿、混合料含碳量Q燃、Q返、Q混、C灰分别为燃料、返矿、混合料量例： 精矿 铁皮 富矿粉 除尘灰 云石 白灰 返矿配比% 56.7 4 5 2 2.5 7.8 30水分% 8.0 5 8.0 2.5 2.0 0.5 0.5燃料Tc=76%，水分：4.5%，返矿C=0.15%，求燃料比？解： Q混=56.7（18%）4（15%）5（18%）2（12.5%）2.5（12%）7.8（10.5%）30（10.5%）=102.575根据生产实践，一般要求C混=3.5%Q燃=（102.5753.5%300.15%）/ 76（14.5%）=4.88%注：一般计算中，如C返较小，可略去不计。（7）固体燃料化学成分与烧结生产的关系固体燃料主要用固定碳、挥发份、灰份、水分等指标来衡量，这些成分对烧结的影响如下：a.固定碳：固定碳含量多少，决定燃料发热量高低，因为碳在氧化过程中放出热量，低质燃料固定碳含量少，放热也少，如果烧结过程使用这种燃料，势必使烧结料达不到所需温度，液相形成少，所获得的烧结矿强度差，生产率低，要使烧结时温度提高，只有增加燃料配用量，这样使烧结成本上升，能耗增加，同时会使烧结矿中液相增加，降低烧结矿含铁量。b.挥发份：挥发份高，将给抽风系统带来影响，这是因为挥发份含有沥青物质，在高温作用下，它随烟气通过低温料层或进入大烟道，挥发份会在温度较低的地方凝结下来，使料层透气性恶化或粘结在大烟道上或抽风机叶片上，从而影响烧结过程正常进行及抽风机转子寿命。燃料中挥发份因其挥发温度不太高，通常在燃料着火前已挥发出去，不能在烧结中得到应用。c.灰份：固体燃料灰份含量越高，则其固定碳含量越低，使固体燃料消耗增加。而灰份中主要成分是以酸性氧化物为主，灰份高，则酸性氧化物含量升高，使熔剂用量增加，烧结矿品位下降。 d.水分：固体燃料水分一般要求10%，过高会引起配料不准，下料不均匀，影响烧结生产，也易造成燃耗增加。e.硫含量：硫含量高时，在烧结过程中会进入烧结矿中，影响烧结矿质量，随烟抽出的硫，因无脱硫设备，易造成环境污染。6、烧结水分的来源与作用（1）烧结水分的来源主要是矿石、熔剂、燃料，在转运处理过程中渗入的吸湿水，混合料混匀制粒时加入的水，燃料中碳氢化合物燃烧产物中的水汽，空气中带入的水蒸气，以及原料化合物中的结晶水。（2）水分的作用a.使混合料在混合机内靠毛细力的作用成球。b.由于烧结料中水分的存在，改善了烧结料的导热性能，使烧结带控制在较窄的范围内。c.水分降低了混合料颗粒表面的粗糙度，减少了空气阻力。不同的烧结料有不同的适宜含水量。物料粒度细，比表面积大的，所需要的水分也多，表面疏松和多孔质的褐铁矿比结构致密的磁铁矿需要的水分多。磁铁矿和赤铁矿适宜的水分含量为69%，褐铁矿适宜的水分含量为2030%。考虑到烧结过程中上层水分转移到下层，使下部料层中的水分超过适宜含量，所以生产中选用的烧结料实际水分较适宜水分低1%。7、混合加水制度混合料加入水量按照“以一混为主，配料室为辅，二混适当补充、加足”的原则。配料室加水是对返矿、熔剂预加水，改善混合料成球性能，二混水分控制在7.50.2%或者更高一点，我厂因二混受场地限制，无法加长而起到应有的外滚煤和制粒的作用，所以暂时没有起用二混，导致球盘对混合料的加水没有二混作为补充，这就要求我们的岗位工要积极摸索经验，将水分控制在烧结机允许的最佳范围。8、影响混合料混匀造球的因素（1）原料性质的影响a.物料的粘结性和结构粘结性大的物料易于制粒，而混匀效果与此相反。b.物料的粒度和粒度组成粒度差别大，易产生偏析，难于混匀，也不易制粒。我厂的原料配料和球盘工艺上对物料粒度要求控制在8mm以内。c.物料的比重混合料中各物料的比重相差太大，不利于混匀和制粒。（2）加水润湿的方法和点位我厂现有的加水点位分别是配料、一混、球盘，三处的加水装置都做了大幅度的改进，球盘加水现为双控雾化喷头，生产效果较好。（3）混合料制粒过程中的运行轨迹 物料在滚筒中有一定的运行轨迹，进入正在转动的滚筒的混合料受筒壁的摩擦力和向心力的作用，在筒内不断的混合，造球盘中也是一样，运行轨迹主要应考虑混合料在筒内或盘内的运动区域。（4）充填系数是用来衡量混合料在滚筒或造球盘内的料量大小的参数，它主要受滚筒或圆盘倾斜角度及转速的共同影响。9、小球烧结的基本内容小球烧结工艺是当前烧结行业改善烧结混合料透气性、提高烧结机利用系数的有效途径。该工艺的关键技术主要包括厚料层低温高氧化气氛烧结、高效圆筒混合机或圆盘造球机、二混或料仓蒸汽预热混合料、混合料提前加水润湿及改善混合机或圆盘造球机的加水方式、采用熔剂燃料分加和偏析布料等，生产低温型烧结矿。小球烧结是近年来提出的一种强化烧结过程的措施，是把混合料全部制成上限为68mm、下限为1.52.0mm的小球进行烧结的方法。与一般烧结的不同点在于基本上消灭了混合料中01.5mm的粉料，全部制成小球；与球团矿的不同点在于上限为68mm，没有大于8mm的大球，在烧结机上靠液相固结成烧结矿，而不是固结成球团矿。由于需要把全部烧结料制成小球，因此必须强化造球过程，采用特殊的有机电解质润湿剂或对水和混合料进行磁场处理等办法，提高混合料的成球性能，并使用高效率的成球设备等。试验研究表明，小球烧结可以提高产量1050%。这主要是因为小球料粒度均匀，细粒部分少，强度好，料层内的通气孔较大而均匀，且不易被破坏，这不仅使原始料层的透气性好（较一般料高2735%），而且使烧结过程中也能保持良好的透气性，有利于强化烧结过程。此外，小球烧结还有以下好处：a.小球料的冷凝带和干燥带阻力较普通料小。由于小球料透气性好，透过的风量大，废气中水气分压小，冷凝的水分减少。同时由于小球料孔隙大，比表面积小，摩擦力小，有利于气流通过和水分蒸发，使干燥带厚度减小。b.小球烧结的气流分布合理。由于冷凝带和干燥带阻力减小，使烧结前期风量增加；又由于小球料堆密度和粒度大，软化和熔融困难，易形成致密结构的烧结矿，使冷却带的阻力增加，因而烧结后期风量减少，这在一定程度上缓和了一般烧结过程中风量过分集中于后期的矛盾。c.因为小球料具有良好的透气性，可在较小的负压和较厚的料层条件下获得比普通烧结料好得多的指标，有利于降低烧结矿成本。d.由于小球料冷凝带含水少，阻力小，因此小球烧结有可能取消烧结料的预热。小球烧结存在的问题是生产的烧结矿结构致密，冷却困难，同时对原料粒度要求也较严，精矿粉要细，200目通过率要达到60%以上，目前进厂标准为50%，所以这个底限不能再降低。三、配料计算1、混合料成分计算：（1）各种原料代入成分干配比=湿配比（1水分%）TFe=干配比TFe%SiO2=干配比SiO2%CaO=干配比CaO %MgO=干配比MgO %残存=干配比（1烧损%）注：烧损即某种物料在烧结过程中氧化增重或二氧化碳、水等成分的散失。（2）混合料成分计算混合料成分为各种物料代入成分之和残存=残存物料 TFe=TFe量SiO2=SiO2量 CaO=CaO量2、配料计算（1）首先计算出已知配比各料的干配比、残存，化学成分同上，但计算燃料代入SiO2、CaO时要先进行以下计算：SiO2=湿配比（1H2O%）Ac50%CaO=湿配比（1H2O%）Ac16%残存=湿配比（1H2O%）Ac注：如不特给燃料灰分（Ac）中SiO2、 CaO比例，按SiO2、 CaO为50%、16%计算，残存按SiO2的二倍计算。（2）计算出白灰有效CaO和配比CaO=（CaO SiO2）R白灰干配比=注：白灰有效CaO：即是根据烧结矿碱度要求扣除中和本身SiO2后，剩余的CaO含量，其表达式为：CaO有效=CaORSiO2式中CaO 、SiO2是熔剂中的含量。（3）烧结矿各成分计算烧结矿TFe= 烧结矿CaO=烧结矿SiO2= R=例：根据表中数据计算白灰配比及烧结矿各种成分，验算配比。配比%TFe%SiO2%CaO%MgOH2O%烧损%湿干铁精粉6054.9036.343.150.0550.3028.500.012铁 皮54.723.310.225.530.02富矿粉54.903.20.152.00.018返 矿1211.926.60.791.130.250.7白云石54.950.0711.501.031.055.04白 灰8.138.130.02936.0980.42286.29焦 粉43.730.390.0786.850.78 49.455.0618.862.004要求：R=1.75解：1.求各种料的干配比及代入的成分（1）铁精粉干配比=60（18.5%）=54.90 kgTFe=54.9066.2%=36.34 kgSiO2=54.905.73%=3.15 kgCaO=54.900.1%=0.055 kgMgO=54.600.55%=0.302 kg残存=54.90（10.012%）=55.17 kg（2）铁皮干配比=5（15.53%）=4.72 kgTFe=4.7270%=3.31 kgSiO2=4.724.70%=0.22 kg残存=4.72（10.02%）=4.82 kg（3）富矿粉干配比=5（12%）=4.90 kgTFe=4.9065.4%=3.20 kgSiO2=4.903.12%=0.15kg残存=4.90（10.018%）=4.99 kg（4）返矿干配比=12（10.7%）=11.92kgTFe=11.9255.4%=6.6 kgSiO2=11.926.59%=0.79 kgCaO=11.929.47%=1.13 kgMgO=11.922.1%=0.25 kg（5）白云石干配比=5（11.0%）=4.95 kgSiO2=4.951.43%=0.71 kgCaO=4.9530.35%=1.5 kgMgO=4.9520.76%=1.03 kg残存=4.95（144.96%）=2.72 kg（6）白灰干配比=8.13 kgSiO2=8.133.6%=0.293 kgCaO=8.1375%=6.098 kgMgO=8.135.19%=0.422 kg残存=8.13（113.71%）=7.015 kg（7）焦粉干配比=4（16.85%）=3.73 kgSiO2=3.7310.45%=0.39 kgCaO=3.732.09%=0.078 kg残存=0.392=0.78 kg注：其中白灰的配比确定如下：白灰CaO有效=753.61.75=68.70白灰配比=%后将此配比一同列入上表中，依次计算出各成分代入量。2、烧结矿成分计算TFe=36.34+3.2+3.31+6.6=49.45 kgMgO=0.302+0.25+1.03+0.422=2.004 kg 湿比=60+5+5+12+5+4=99.13 kg 干比=54.9+4.9+4.724+11.92+4.95+3.726=93.25 kg 残存=55.17+4.92+4.82+11.92+2.72+0.78+7.015 =87.345 kg预测烧结矿中TFe=MgO=烧结湿料出矿率=烧结干料料出矿率=此配料计算方法必须要有和生产一致的原燃料成分做保证才能准确，目前我厂烧结配料室计算产量按86%计算，从上述计算来看，有可能成分误差较大，这需要在长期的生产实践中反复摸索修订。3、配料简易计算1、熔剂成分变化，白灰配比计算为保证碱度达标，配料中要求加入一定量的有效CaO，白灰（白灰和云石同时配加道理一样）代入的有效CaO总量一定，即为CaO有效Q旧灰。如果原料配比是合适的，白灰成分变化后，代入的CaO有效总量应该总是相等。即：CaO有效旧Q旧= CaO有效新Q新新配比Q新=（CaO有效旧Q旧）/ CaO有效新例：已知： CaO SiO2 H2O 配比白灰% 75 1.65 0.5云石% 30.5 2.16 2.0 5若不用白云石，用白灰代替，R=1.75，白灰配比应是多少？解：云石干比=5（12%）=4.9%CaO有效云石=30.52.161.75=26.72%CaO有效白灰=751.651.75=72.11%应加的白灰配比=2、原料SiO2变化，白灰配比计算（1）普遍计算公式计算方法a.先求出原料几个成分的平均值，计算其有效SiO2。SiO2有效= SiO2b.求出白灰有效CaOCaO有效=CaOSiO2Rc.白灰配比=例：若返矿成分SiO2=6.2%、CaO=11.2%、R=1.2%，配比上升10%，生产R=1.75的烧结矿，白灰配比如何变化？方法一：解：SiO2有效=6.2CaO有效=751.651.75=72.11%白灰配比差=方法二：解：注：可见返矿量发生变化对碱度也有一定程度的影响。（2）精矿、富矿SiO2变化，白灰配比的计算 Q白灰= Q为白灰配比差 SiO2为原料SiO2变化量例：铁精粉由SiO2=5.3%变至SiO2=5.9%，H2O=8.0%，求白灰配比差？已知铁精粉配比为58%，白灰CaO=75%，SiO2=1.65%，R=1.75解：CaO有效=75%1.65%1.75=72.11% SiO2=（5.95.3）58%=34.8%Q=注：若前后水分变化，要考虑在内，同样计算SiO2变化，方法同上。（3）白灰调整对烧结矿CaO的影响例：计算白灰变化1%，R的变化？已知：白灰CaO=75%，SiO2=1.65%，R=1.75解：白灰配比变化1% CaO有效=75%1.65%1.75=72.11%设出矿率为86%则CaO波动=若烧结矿含SiO2=6.2%，则碱度波动为：R=即在这种白灰质量条件下，白灰变化1%，烧结矿R波动0.1%。由计算可知，白灰配比波动对于碱度的影响取决于白灰有效CaO、出矿率及烧结矿SiO2含量。四、烧结碱度预测1、工作中要做到“三清”，即清楚本厂的工艺流程；清楚上班生产情况，班中配比使用情况，是否有断、错、混料，设备运转是否正常；清楚本班各料仓存和成份，以便估算何时能用到另一成份的料。2、掌握烧结矿和原料成份的变化趋势，确定本班基准配比，即在接班后，要及时准确的分析上班的烧结矿成份和所使用的白灰配比情况，确认SiO2、CaO的变化趋势，并找出上班的基准配比，然后结合本班所用原料成份，确定本班调整灰石配比的趋势。另外，在这里还要注意，上班所使用的配比是什么变化趋势，即上升或下降，也就是说本班接班后的灰石配比基础是高还是低，以便做适当的调整。3、坚持“低SiO2高控R，高SiO2低控R”的原则。即我们在生产中，如果所使用的原料成份中的SiO2比较低时，那么就要将碱度控制在略高于中限碱度的趋势下，以防SiO2从低突然上升，CaO变化跟不上，导致低废。同样，在原料成份SiO2比较高的情况下，就要将碱度控制在略低于中限碱度的趋势下，以防SiO2突然下降，CaO变化跟不上，出现高废。4、估算上班的实际残存和本班的实际残存，进一步进行SiO2和CaO的估算。五、操作调整注意事项1、注意两种倾向：当一种倾向出现后，要注意检查另一种倾向，这是目前生产工艺所决定的，配料计算所使用的成份和实际所使用的成份有一定出入，要通过实践验证其可靠性。一般来说，从配料到成品化验后出结果，需两个半小时左右，而返矿循环回来所需的时间更长，因此，配料调整就是要根据前几个样子变化趋势和自己掌握的情况进行调整。所以说，配料工要有分析问题能力，解决矛盾能力，才能保证烧结矿质量稳步提高。2、配料调整后，当化验结果接近正常值时，要往回调，例如：要求R=1.750.05，报1.78要下调，以免高废，到报1.71要上调，以免出现低废。3、配料调整，尤其要求改变碱度时，要计算返矿影响，在调整时要充分考虑返矿、除尘灰影响。（在前面有详细叙述）4、稳定配比和大加大减正常生产时，应严格按配比下料，力求配比稳定。尽量使用成份接近的料，原料粒度应搭配使用，在调整时，应小量变动，以利于生产稳定，有时为尽快稳定生产也采用大加大减的方法，如：R连续出现低废时要果断的进行大加（大减），针对生产实践，加减时间以60120分钟为宜（主要是将返矿的碱度提高循环回来）。六、稳定配料措施1、加强原料及设备管理a.加强原料管理，保证原料理化性能稳定，在原料中和混匀上下工夫。b.稳定料仓料量。c.加强配料设备的维护和检修。d.配料采用对定点物料重量检查。七、坚持“四勤一准”操作1、勤检查检查设备自动化运转情况。各种物料粒度、成份、颜色等变化情况。检查电子称压头是否清洁，有无物料挤卡现象，压头是否灵活有效。检查下料量是否在误差范围，如果超误差范围要与技术部门或主控室联系，对配比进行必要的调整。检查精矿水分是否有大的变化，一般要求8%，如大于（或小于）8%，精矿干料量也应相应的减少（或增多），白灰配比要适当调整。检查白灰颜色，如颜色苍白，则杂质少，含CaO高；如为黄白色，则说明杂质多，CaO含量低，SiO2高，也要对白灰配比进行检查并调整。通过以上几个例子，充分说明了物料颜色、水份、对R影响之大，要细心检查。2、勤分析分析烧结矿成份的变化情况，原料成份的波动情况、操作情况、设备有无缺陷，配料计算所选择的化学成分与实际化学成份有无误差等。3、勤联系与烧结、取样、化验经常联系，询问放灰情况，烧结矿颜色、强度等，综合的制定灰石配比及调整灰石配比。4、勤计算在变料比时，根据配比及使用仓的成份进行准确的计算。5、上料量准保证下料量符合要求料量，严格控制人为低限操作。自动配料时，2小时测一次料，每次2米，取平均值，误差不超过1.5%，将结果记入原始记录。电子称失灵时立即改为人工配料，每20分钟测一次，每次2米，以平均值为准，误差不超过2.0%，上、停料时要作到料头、料尾整齐，生产中防止断料，发现断料，立即开启同种物料圆盘和电子称。八、电子皮带称的使用1、电子皮带称的用途电子皮带称是一种称量设备，能够测量、指示物料的瞬间输出量，并能累计显示物料总量，它与自动调节系统配套，可以实现输出量的自动控制，因此，电子皮带称在烧结厂被广泛应用在配料上。2、电子称的组成及工作原理电子称主要有测重单元、测速单元和仪表等组成。测重单元主要是核重传感器（也叫压头），它的作用主要是把从电子称上反馈的重量信号经运算转化为重量以电信号的形式输出，并显示在仪表上。测速单元主要是用测速头测量皮带转动速度，并转换为频率信号。仪表由放大、显示、积分、分频和记数等部分组成。对物料重量进行直接显示及重量累计。3、自动调节系统电子皮带称与自动调节系统配套，可实现给料量自动控制，当测定值不一致时，产生偏差信号，通过转差电机，改变皮带速度，直到测定值与给定值相等为止，保证给料量稳定。4、影响电子称准确性的因素影响电子称称量准确的因素是多方面的，误差超过要求范围后，要仔细查找，找出真正影响因素，一般常见原因主要有以下几点：a.零点飘移，相对下料量多或少，需重新挂码校称。b.电子称压头挤料，反应不灵活。c.机械转动部位不灵活。d.由于外因使称体产生震动、变形。e.电子称皮带跑偏。f.电气部分发生故障。5、电子称使用中注意事项a.电子称长时间不用，必须将称架锁紧装置拧紧，严禁人踏在皮带上，以免压头损坏。b.定期清扫称架，保持称架及压头清洁，严禁用水冲洗。c.电子称精度不够，及时找维护人员处理。d.对电子称加油点定期进行加油，保证转动部位灵活。e.开机前，应检查电子称二层皮带，不应有积水。f.电子称跑偏应及时处理。第三章 烧 结烧结就是将矿粉、熔剂和燃料，按一定比例进行配加，均匀的混合，借助燃料燃烧产生的高温，部分原料熔化或软化，发生一系列物理、化学反应，并形成一定量的液相，在冷却时相互粘结成块的过程。一、烧结过程的基本原理近代烧结生产是一种抽风烧结过程，将矿粉、燃料、熔剂等配以适量的水分，铺在烧结机的炉篦上，点火后用一定负压抽风，使烧结过程自上而下进行。通过大量的实验对正在烧结过程的台车进行断面分析，发现沿料层高度由上向下有五个带，分别为烧结矿带、燃烧带、预热带、干燥带和过湿带。当前国内外广泛采用带式抽风烧结，代表性的生产工艺流程如图31所示。1、烧结五带的特征（1）烧结矿带在点燃后的烧结料中燃料燃烧放出大量热量的作用下，混合料熔融成液相，随着高负压抽风作用和燃烧层的下移，导致冷空气从烧结矿带通过，物料温度逐渐降低，熔融的液相被冷却凝固成网孔状的固体，这就是烧结矿带。此带主要反应是液相凝结、矿物析晶、预热空气，此带表层强度较差，一般是返矿的主要来源。（2）燃烧带该带温度可达13501600度，此处混合料软化、熔融及液相生成，发生异常复杂的物理化学变化。该层厚度为1550mm。此高炉灰轧钢皮（100mm）碎焦无烟煤（250mm）石灰石白云石（800mm）精矿富矿粉（100mm）3mm破碎破碎筛分配 料()()30mm一次混合水二次混合水、蒸汽点火布料煤气与空气空气烧 结破碎除尘烟道灰筛分抽风烟尘返矿冷却排出 废气(热烧结矿)冷烧结矿图31 烧结生产一般工艺流程图带对烧结产量及质量影响很大。该带过宽会影响料层透气性，导致产量低。该带过窄，烧结温度低，液相量不足，烧结矿粘结不好，导致烧结矿强度低。燃烧带宽窄主要受物料特性、燃料粒度及抽风量的影响。（3）预热带该带主要使下部料层加热到燃料的着火温度。一般温度为400800度。该带主要反应是烧结料中的结晶水及部分碳酸盐、硫酸盐分解，磁铁矿进行还原以及组分间的固相反应等。（4）干燥带烧结料的热废气从预热带进入下层，迅速将烧结料加热到100以上，因此该带主要是水分的激烈蒸发。（5）过湿带从烧结料点火开始，物料中的水分就开始转移到气流中去。含有水蒸气的废气经过料层冷却后，废气被冷却到露点温度，致使其中水蒸气冷凝，这部分烧结料中的水分含量超过了物料的原始水分，出现了过湿现象，这一区域成为过湿带。该带严重影响了烧结料的透气性，破坏已造好混合料小球，最好的解决办法就是预热混合料。烧结矿层燃烧层预热层干燥层湿料层铺底料料层高度温度，水分凝结去水冷却，再氧化冷却，再结晶固体碳燃烧和液相形式固相反应，氧化和还原，分解图32 烧结过程各层反应示意图2、烧结过程分层原因带式烧结机有明显的分层性，如图32所示。抽风烧结过程的这种分层性，是烧结过程自上而下进行的特点所决定的。烧结料中的燃料点燃之后，随抽入的空气继续燃烧，于是料层的表面形成了燃烧层，当这一层的燃料燃烧完毕后，下部料层中的燃料继续燃烧，于是燃烧层向下移动，而其上部形成了烧结矿层。燃烧层产生的高温废气进入燃烧层以下的料层之后，很快将热量传递给烧结料，使料温急剧上升。随着温度的升高，到100以上，首先出现混合料中的水分蒸发，达到300400，水分蒸发完毕，继续升高到800，混合料中的燃料着火。这样，燃烧层下部形成了100400之间以水分蒸发为主的干燥层和400800之间的预热层。实际上，干燥层和预热层之间没有明显的界限，因此，也有统称为干燥预热层的。高温废气将热量传递给混合料使之干燥和预热之后，进入干燥层以下的料层，当温度下降到水蒸气的露点（大约60）以下时，在干燥层中蒸发进入废气的水分在这里重新凝结，形成了过湿层。随着烧结过程的进行，燃烧层、预热层和干燥层逐渐下移，烧结矿层逐渐扩大，湿料层逐渐减小，最后全部烧结料变为烧结矿层。3、烧结料层中发生的物理化学变化及其对烧结生产的影响烧结矿层在料层的最上部，抽入的空气首先要穿过烧结矿层，而烧结矿层中已无燃料的燃烧，所以被抽入的空气所冷却，发生熔融矿物的结晶和新相的形成过程，并将自身的热量传递给空气，使空气温度升高（称为自动蓄热作用）。由于气流作用和来不及逸出的气泡及冷却时的体积收缩，熔融物冷却后成为多孔状块矿，使料层透气性增加，负压降低。在与空气接触的烧结矿表面层，还可能发生低价氧化物的再氧化反应。燃烧层主要是固体燃料的燃烧，引起料层温度的升高和液相的生成。燃烧层的温度高达13501600，超过了烧结料的软化和熔化温度，为产生一定数量的液相使烧结料粘结成块创造了条件。此外，燃烧层内还发生碳酸盐和硫酸盐的分解，磁铁矿的氧化、赤铁矿的热分解以及在固体燃料颗粒的周围高价氧化物的还原等反应。由于燃烧层内存在大量液