铁矿粉造块课件

内蒙古科技大学王海鸥,铁矿粉造块理论与工艺,2,3,主要参考教材钢铁冶金学王筱留主编冶金工业出版社烧结矿与球团矿生产王悦祥主编冶金工业出版社铁矿粉造块的理论与工艺周取定主编冶金工业出版社烧结生产技能知识问答薛俊虎主编冶金工业出版社,4,什么是造块？为什么要造块？,绪论,铁矿粉造块最重要的制块作业物料处理量在钢铁行业居第二位（仅次于高炉）能耗在钢铁行业居第三位（仅次于炼铁、轧钢）,绪论,贫矿：我国富矿储量很少，绝大部分是Fe的品位为30左右的贫矿。铁矿石的品位：将铁矿石中铁元素的含量称为品位。富矿：品位50,其他杂质不超过规定的，可直接入高炉冶炼的。铁矿石的理论含铁量：将铁矿石中含铁矿物的含铁量称为铁矿石的理论含铁量。,铁矿粉造块的目的与意义,6,1）贫矿利用：贫矿多选矿（单体分离）精矿粉造块2）将粉状料制成具有高温强度的块状料来适应高炉冶炼、直接还原等在流体力学方面的要求。（高炉要求入炉矿石粒度大于5mm）2）通过造块改善铁矿石的冶金性能，使高炉冶炼指标得到改善。人造富矿的冶金性能优于天然富矿、还原性好，、强度，、软化性3）通过造块去除某些有害杂质（如：S、As、K、Na、Zn等），回收有益元素，消化冶金企业产生的大量粉尘和烟尘，达到综合利用资源和保护环境的目的。,造块的基础理论,7,散粒物料聚结现象是颗粒间相互联结力与相互排斥力作用的结果。结合力=联结力-排斥力(重力),8,联结力,第一章烧结原燃料,9,1.1概述烧结：是将各种粉状含铁原料，按要求配入一定数量的燃料和熔剂，均匀混合制粒后布到烧结设备上点火烧结；在燃料燃烧产生高温和一系列物理化学反应的作用下，混合料中部分易熔物质发生软化、熔化，产生一定数量的液相，液相物质润湿其他未熔化的矿石颗粒；随着温度的降低，液相物质将矿粉颗粒粘结成块。这个过程称为烧结。所得的块矿叫烧结矿。,10,1.1.1铁矿石烧结的发展简史,11,烧结技术的发展及现状烧结生产起源于英国和德国。世界钢铁工业第一台带式烧结机于1910年在美国投入生产。这台烧结机的面积为8.325m2（1.07m7.78m），每天生产烧结矿140t。我国建国前烧结生产落后，1926年3月在鞍山建成四台21.63m2（1.067m20.269m）带式烧结机，日产量1200t。1935年，1937年又相继建成四台50m2烧结机，每年烧结产量达19万t。,12,建国后，1952年鞍钢从苏联引进75m2烧结设备和技术，这套在当时具有国际先进水平的设备，对新中国的烧结工业起到了示范作用。目前国内已拥有13m2、18m2、24m2、36m2、50m2、75m2、90m2、130m2、182m2、265m2、450m2等规格的带式烧结机。,13,烧结方法根据使用的烧结设备和供风方式不同，可大致分为如图1所示的各种方法,14,带式抽风烧结机的生产率高、原料适应性强、机械化程度高、劳动条件好并便于大型化、自动化，世界上有90以上的烧结矿是用这种方法生产的。间歇式抽风烧结机具有投资少、见效快、易掌握和就地取材等优点，但生产率低、劳动条件差，一些中小型企业采用这种方法。,1.1.2烧结生产工艺流程与技术经济指标,15,烧结生产工艺流程由几部分组成：含铁原料、燃料和熔剂的接受和贮存；原料、燃料和熔剂的破碎筛分；烧结料的配料、混合制粒、布料、点火和烧结；烧结矿的破碎、筛分、冷却和整粒。图2是上海宝钢烧结厂的工艺流程图，烧结机的面积450m2。,烧结生产工艺流程,16,图2烧结的工艺流程图,17,烧结机利用系数t（m2h）：是指烧结机每平方米有效抽风面积一小时的产量。它用烧结机台时产量和有效抽风面积的比值来表示。即：利用系数QF式中：Q烧结机台时产量，th；F烧结机有效抽风面积，m2。,烧结生产技术经济指标主要包括：烧结机生产能力指标、烧结矿品质指标及成本等。,18,K1混合料的干料率，K1（单位体积中干混合料质量单位体积中湿混合料质量）100；K2干混合料的烧成率，K2（烧成烧结矿的质量进行烧结的干混合料的质量）100；K3烧结矿的成品率，K3成品矿（成品矿十返矿）100：烧结矿体积密度(堆密度)，取值范围为1.51.9t/m3；C垂直烧结速度，mmin；B烧结机宽度，m；L烧结机长度，m；H烧结料层高度，m；V烧结台车移动速度，mmin。,烧结机生产能力：用台时产量表示，即每台烧结机单位时间内生产的烧结矿数量q（th）：q60KCBL60KBHV式中：烧结矿产出系数（5070），K1K2K3；,19,烧结机作业率：是衡量设备工作状态的指标，指设备运转时间占日历时间的百分数，其计算公式如下：作业率（运转台时日历台时）100运转台时是按台计算的设备运转时间。日历台时是一个常数，它与台数、时间有关。日历台时台数24日历天数事故率：是衡量综合管理水平的指标，用事故停机时间占日历时间的百分数表示：事故率（事故台时日历台时）100,烧结矿品质指标：烧结矿的化学成分、物理性能和冶金性能符合YE/T4212005标准的烧结矿叫烧结矿的合格品。转鼓指数（国际转鼓指数）指转鼓后大于6.3mm的烧结矿质量占转鼓装人量的百分数。抗磨指数、筛分指数的测定按GB8209规定。低温还原粉化指数的测定按GBT13242规定。还原度指数的测定按GBT13241规定。生产成本：是指生产1t烧结矿所需的费用。它由原料费和加工费两部分构成。工序能耗：是指生产1t烧结矿生产和生活（指厂内）所用的全部煤、焦炭、煤气、重油、电、水、蒸汽、压缩空气、氧气等折合标准煤的量（kgt）。,20,1.1.3烧结技术发展趋势,21,烧结烧结技术发展趋势：大型化自动化新工艺高效率低消耗少污染管理科学化,22,烧结工艺的新特点：（1）圆筒混合机向大型化发展，圆筒的直径和长度都在增加，这种大型的混合机都安装在地面上。（2）冷却烧结矿是目前国内外烧结技术发展趋向。（3）重视烧结矿的破碎和筛分。（4）高料层、大风量、高负压。（5）加强混合料的点火作业。（6）生产高碱度烧结矿。,23,原料准备的新技术：（1）重视烧结前的原料准各工作。一般在烧结厂内设有中和料场，以解决原料成分波动及粒度偏析的问题。（2）重视环境保护工作。采用静电除尘器，能大大提高除尘效果，除尘效率可达96以上。减少风机噪声，目前采用隔音、消音、减震等方法或使用低噪声风机等。,1.2矿物、矿石和岩石的基本概念,24,一、矿物矿物：地壳中天然的物理化学作用和生物作用所产生的天然元素或天然化合物，具有均一内部结晶结构、化学组成以及一定物理、化学性质的天然化合物或自然元素称为矿物。矿石：是在现有的技术经济条件下能以工业规模从中提取金属、金属化合物或有用矿物的物质总称。,常见含铁矿物储量较大的有磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿及黄铁矿。有用矿物和脉石矿物,25,二、矿物的存在形态矿物的形态可分为单体形态和集合体形态，矿物呈单体形态出现较少，通常以集合体形态出现。1）葡萄状集合体，2）鲕状集合体，3）肾状集合体，4）豆状集合体，5）致密块状集合体，6）土状、粉末状集合体，7）叶片状集合体，8）结核状集合体，9）树枝状集合体,26,三、矿物的物理性质1）光学性质：颜色条痕光泽透明度,27,2）力学性质：解理与断口、硬度、密度、韧性3）磁学性质：强、中、弱和非磁性矿物4）膨胀性和润湿性,1.3含铁矿石的种类和作用,28,1.3.1铁矿石磁铁矿（Magnetite）是一种氧化铁的矿石，主要成份为Fe3O4，等轴晶系。磁铁矿中常有相当数量的Ti4+以类质同象代替Fe3+，还伴随有Mg2+和V3+等相应地代替Fe2+和Fe3+，因而形成一些矿物亚种，即：.钛磁铁矿：含TiO21216。.钒磁铁矿：含V205有时高达68.4172.04。.钒钛磁铁矿：为成分更为复杂的上述两种矿物的固溶体产物。.铬磁铁矿：含Cr2O3，可达百分之几。.镁磁铁矿：含MgO可达6.01。,29,磁铁矿氧化后可变成赤铁矿（假象赤铁矿及褐铁矿），但仍能保持其原来的晶形。一般以矿石中含全铁量（Fe全）与FeO量的比值来判断磁铁矿受到氧化的程度：,30,赤铁矿（Hematite）也是一种氧化铁的矿石，主要成份为Fe2O3。,赤铁矿主要脉石分别为SiO2、Al2O3、CaO、MgO等。赤铁矿石在自然界中大量存在，但纯净的较少，常与磁铁矿、褐铁矿共生。一般采用重选法、磁化焙烧-磁选法、浮选法或采用联合流程来处理，处理后获得的高品位赤铁精矿作为烧结原料。,31,褐铁矿（Limonite）这是含有氢氧化铁的矿石。实际上并不是一个矿物种，而是针铁矿、纤铁矿、水针铁矿、又含水氧化硅、泥质等的混合物。化学成分变化大，含水量变化也大。,目前主要采用重力选矿和磁化焙烧磁选法。,32,菱铁矿（Siderite）是含有碳酸铁的矿石，主要成份为FeCO3，呈现青灰色，比重在3.8左右。自然界中有工业开采价值的菱铁矿比上述三种矿石都少，其含铁量在3040%。但经焙烧后，因分解放出，使其含铁量提高，矿石也变得多孔而易破碎，还原性好。,33,铁的硅酸盐矿（SilicateIron）此类矿石是一种复合盐，没有一定的化学式，成份的变化很大，一般呈现深绿色，比重为3.8左右，含铁成份很低，是一种较差的铁矿石。硫化铁矿（Sulphideiron）这种矿石含有FeS2，含Fe只有46.6而S的含量达到53.4。呈现灰黄色，比重大约为4.955.10。由于这种矿石常常含有许多其它较贵重的金属如铜（CoPPer）、镍（Nickel）、锌（Zinc）、金（Goid）、银（Silver）等，所以常被用做他种金属冶炼工业的原料；又由于它含有大量的硫，所以常被用来提制硫磺，铁反而变成了副产品，所以事实上已不能称为铁矿石。,1.3.2铁矿石的评价,34,（1）铁矿石的品位（含铁量）决定开采价值和冶金价值（2）脉石成分(Si02、Al2O3)、(CaO、MgO)（3）有害杂质元素(S、P、Cu、Zn、K、Na等)（4）矿石的还原性（5）矿石的软化性:软化温度和软化区间。（6）矿石的强度和粒度组成:矿石强度高，粒度均匀大小适中、气孔度高则高炉料柱透气性好，矿石易还原（7）矿石化学成分的稳定性,1.3.3铁精矿粉,35,铁精矿粉的含铁量铁精矿粉含铁量一般为6068。精矿脉石矿物SiO2应尽量低，Al2O3SiO2应控制在0.10.3，CaO和MgO含量高一点，经济价值高；有害杂质P、S、As、Pb、Zn、Cu、K、Na、F等愈少愈好；精矿还原性能和熔化性能要好。,铁精矿粉是选矿厂的最终产品。,36,铁精矿粉的粒度精矿粒度很细，小于200目的占60以上，精矿粒度粗细与矿石的晶粒大小有关，与磨矿工艺有关。精矿粒度除用网目表示外，还经常用比表面积表示。所谓比表面积是指单位质量或单位体积精矿粉所具有的表面积，单位为cm2g或cm2cm3。,37,铁精矿粉的矿物组成精矿主要含铁矿物是磁铁矿（Fe3O4）、赤铁矿（Fe2O3）；脉石矿物主要是石英（SiO2），其次是白云石（CaCO3MgCO3）、云母、角闪石等。包头铁精矿矿物组成复杂，除上述矿物外，脉石矿物还有萤石（CaF2）、霓石（NaFeSi2O6）、独居石（CeLa）PO4、氟碳铈矿等。,38,铁精矿粉的烧结性能了解各种精矿石性能，选择和搭配使用烧结性能不同的铁精矿粉，合理掌握烧结因素，是充分利用资源，达到优质高产的有效措施。对烧结过程影响较明显的铁精矿粉的理化性能，主要包括精矿石种类，化学成分、粒度、水分、亲水性和成球性，以及软化熔融特性等。,近来，人们开始关注铁矿石在烧结过程中的高温行为和作用，提出了“铁矿石的烧结基础特性”的概念。该概念包括同化性能、液相流动性，粘结相强度性能和铁酸钙生成性能等.研究烧结过程中这些高温物理特性，有利于完善烧结理论、改善烧结矿质量和优化烧结工艺过程.,39,这些因素往往互相交错，从而对烧结过程表现出不同程度的影响。例如，粒度粗的磁铁矿粉，较致密、成球性差、软化和熔化温度区间较窄，一般属于难烧结的精矿；而细磨磁铁矿粉较容易烧结。赤铁矿一般成球性较好，当加入大量熔剂时，熔点也较低，易于烧结；但浮选赤铁精矿又常因为难脱水，呈泥团状，使烧结产生困难。其他如褐铁矿和菱铁矿烧结时由于结晶水和分解出来，不但要多耗燃料，而且影响烧结矿的强度。,40,脉石的类型和数量对铁精矿粉的烧结也有显著的影响。用含SiO2超过15%的铁精矿粉生产自熔性烧结矿时强度差；但经过精选，把铁精矿粉SiO2含量降低到4%5%以下，又会出现烧结时液相量太少的问题，必须相应采取其他措施才能使烧结矿的强度得到保证。精矿含Al2O3过多时，熔点高，难烧结。另外，铁精矿的软化温度低，软化温度区间越宽，越容易生成液相，这种矿石的烧结性能好。,41,42,1.3.4其他含铁原料,43,富矿粉化学成分符合高炉冶炼要求的天然富矿，在入炉前要经过多段破碎和筛分，使其粒度下限达到810mm，也就产生了小于810mm的粉矿。这些矿粉，在烧结生产时参加配料，即可提高料层透气性又可合理利用这些富矿粉。高炉炉尘高炉炉尘是从高炉煤气系统中回收的高炉瓦斯灰，它主要由矿粉、焦粉及少量石灰石粉组成。含Fe:3035%,C:820%。目前高炉每炼1t生铁炉尘量为3050kg。炉尘可作烧结原料，能节约熔剂和焦炭（燃烧）消耗，降低生产成本。高炉尘亲水性较差，但对黏性大、水分高的烧结料，添加部分高炉尘能降低烧结料水分并提高其透气性。,44,氧气转炉炉尘氧气转炉炉尘是从氧气转炉的炉气中经除尘器回收的含铁原料，含铁量为6070%。并含有钢渣和石灰粉末，粒度小于0.1mm；每炼1t钢炉尘2050kg。轧钢坯轧钢皮是轧钢过程剥落下来的氧化铁皮。轧钢皮一般占总钢材的2-3%，含铁6075%，并且有害杂质少、密度大，是很好的烧结原料。硫酸渣硫酸渣是化工厂黄铁矿制硫酸的副产品。硫酸渣有两种，一种是红色的，粒度粗（30.1cm），含铁低（35%），主要是赤铁矿；另一种是黑色的粒度细（MgCO3CaCO3,91,92,石灰石的分解,白云石的分解,93,二、氧化钙的矿化作用石灰石分解后的消化：CaOH2OCa（OH）2。石灰石分解后的矿化：CaO与矿石中某些矿物（SiO2、Fe2O3、Al2O3等）完全化合，生成化合物。矿化是烧结液相产生的基础。影响石灰石分解与矿化的因素如下：1）石灰石粒度严格控制石灰石的粒度，生产中要求石灰石粒度（03mm）。,94,2）烧结的温度（通过配C量来控制）：烧结温度分解、矿化强度。3）烧结矿碱度：R石灰石分解不完全或来不及矿化烧结矿强度。4）矿石和精矿的粒度：粒度石灰石的分解与矿化强度。,95,例某厂生产碱度为2.6的高碱度烧结矿时，由于石灰石的粒度粗和热制度不合适、烧结矿中游离CaO游为10，未分解的CaCO3高达9.58，在烧结矿中石灰石带入的CaO总量为：26，求石灰石的分解度和矿化程度。,96,2.6烧结过程中金属氧化物的分解、还原与氧化一、金属氧化物的分解分解反应：2MeO2Me+O2分解压：在一定温度下，分解反应达平衡时，氧的平衡压力称金属氧化物的分解压，用表示。反应的平衡常数Kp等于其分解压：金属氧化物分解条件，氧化物分解；若，分解反应处于平衡状态；当时，金属被氧化。,97,铁和锰的高价氧化物的分解压较高，它们在大气中开始分解和沸腾分解温度如下：,98,在烧结料层中,99,从上表可以看出，在1383时，。T1383，分解反应可发生，当T1452时,，分解反应可激烈进行。由于烧结物料在高温区停留时间短及Fe2O3大量被还原，因此Fe2O3分解率小；在T1300时，分解有可能进行：2Fe3O4十3SiO23（2FeOSiO2）O2铁氧化物的稳定性：Fe2O3Fe3O4FeO从表可以看出，MnO2和Mn2O3在1100具有较大的分解压。在燃烧带是可以分解的：2MnO2Mn2O312O2；3Mn2O32Mn3O412O2,100,二、金属氧化物的还原铁氧化物还原的顺序为：570Fe2O3Fe3O4FeOFe570Fe2O3Fe3O4Fe用CO还原铁的各级氧化物5703Fe2O3CO2Fe3O4+CO267240KJFe3O4CO3FeO+CO222400KJFeOCOFe+CO213190KJ5703Fe2O3CO2Fe3O4+CO267240KJ1/4Fe3O4CO3/4Fe+CO225290KJ,101,102,13Fe2O3CO2Fe3O4+CO22Fe3O4CO3FeO+CO23FeOCOFe+CO241/4Fe3O4CO3/4Fe+CO2,CO还原铁氧化物平衡气相图,在烧结料层中，燃料燃烧的产物中CO2/CO一般介于0.761.0之间。,用C作还原剂还原铁的各级氧化物5703Fe2O3C2Fe3O4+CO109007JFe3O4C3FeO+CO22400JFeOCFe+CO158805J5701/4Fe3O4C3/4Fe+CO167702J铁氧化物还原的难易程度：由易到难：Fe2O3Fe3O4FeO,103,烧结过程中铁氧化物还原的特点：Fe2O3易还原，反应不可逆，在预热干燥带和燃烧带均可发生Fe2O3的还原。Fe3O4较难还原,Fe3O4CO3FeO+CO2在700平衡气相中CO2/CO1.84；1300平衡气相中CO2/CO10.67；,在烧结料层中，燃料燃烧的产物中CO2/CO一般介于0.761.0之间。因此，从热力学观点看，Fe3O4可能被还原成FeO。FeOCOFe+CO2在700时，平衡气相中CO2/CO0.67；1300时平衡气相中CO2/CO0.297。温度升高，比值下降，即要求更高的CO含量。在烧结料层中，燃料燃烧的产物中CO2/CO一般介于0.761.0之间。因此，从热力学观点看，FeO不能被还原成金属铁的。但是在赤热的碳粒周围，极少量的FeO可能被还原为Fe。,104,Fe2O3（大部分预热带、燃烧带）Fe3O4（部分燃烧带）FeO（极少量碳粒周围）Fe,105,影响烧结矿还原性与FeO的因素是什么？烧结温度配碳量碱度MgO,106,三、烧结过程中铁氧化物的再氧化氧化性：Fe2O3CaO2Fe2O3，CaOFe2O32CaOFe2O3玻璃质CaOxFeO2-xSiO2CaOFeO2SiO22FeOSiO2原因：酸性烧结矿硅酸盐液相多，气孔率低，以粘结相2FeOSiO2为主，还原性差。随着碱度的升高，出现CaOxFeO2-xSiO2，CaOFeO2SiO2等，硅酸盐液相减少，气孔率增大，还原性得到改善。碱度继续升高，出现还原性好的CaO2Fe2O3，CaOFe2O3，还原性提高，当R22CaOFe2O3出现，还原性降低。,146,2、影响烧结矿强度的因素原料的粒度：粒度石灰矿化不完全白点、消化强度。液相量少强度。矿物组成：Fe3O4Fe2O3nCaOmFe2O32FeOSiO2nCaOmFeOnSiO2玻璃体冷却固结过程产生的内应力热应力：内外温差,147,冷却固结过程产生的内应力矿相应力：矿相组成越复杂，强度越低。相变应力：冷却过程中2CaOSiO2的晶型转变。冷凝：晶型转变，体积膨胀率12裂绽强度是石英脉石自熔性烧结矿强度差的主要原因。,148,2.10烧结过程中有害元素的脱除一、硫的去除S0.06，1级矿；S0.2，2级矿；S0.3，3级矿；在280437温度下，黄铁矿FeS2的氧化反应式：当温度高于565时，黄铁矿分解，其产物FeS和S同时燃烧，反应式为：,149,除S率：8090。影响除硫的因素：烧结温度低有利于除S；气氛的氧化性越强越有利于除S；配C量高，气氛氧化性弱，除S率碱度影响温度除S率,150,在氧化气氛在，还可以去As。除率一般50%。As+O2=As2O3(沸点406，易挥发),二、氟的去除铁矿石中的氟给烧结、炼铁生产会带来极大的危害。烧结：烧结矿强度差（枪晶石）、台时产量利用系数低，同时腐蚀烧结设备和污染环境炼铁：三口一瘤氟的去除途径：改进选矿工艺，除去铁矿脉石中的萤石。烧结过程去氟，一般为20，最多可去氟50。含氟矿石烧结时，在12001300的温度条件下，由于SiO2存在可发生下列反应：,151,三、钾、钠的去除在烧结过程中钾钠等化合物基本不能去除。在烧结料加入CaCl2排除钾钠。,152,上述反应生成的NaCl、KCl是较稳定的物质，而且由于其蒸气压均较高，可在高温的燃烧层蒸发。,153,第3章烧结生产工艺,烧结生产工艺是指根据原料特性所选择的烧结方法、加工程序和烧结工艺制度。3.1烧结生产工艺流程,154,155,烧结作业流程,现代烧结生产工艺流程,156,157,158,159,160,3.2烧结原料的准备原料：含铁矿粉；熔剂；燃料对原料的要求：1）铁矿粉：品位高，成分稳定，杂质少，矿粉粒度要控制在8-10mm以下。对于生产高碱度烧结矿和烧结高硫矿粉，矿粉粒度应不大于6-8mm。2）熔剂：有效高，杂质少，成分稳定，粒度应小于3mm。3）燃料:固定碳含量高，灰分低，挥发分低，硫低，成分稳定，焦粉粒度要小于3mm。精心备料，使烧结用料供应充足，成分稳定，粒度适宜。为此，要做好原料的接受、贮存、中和混匀、破碎、筛分等各项准备工作。,161,3.3烧结配料配料考虑含铁量、碱度、FeO含量、和含硫量。配料的方法：1）容积配料法：原料堆积密度一定，准确性差难于实现自动配料，淘汰。2）质量配料法：按原料的质量进行配料，精确度高，可实现配料的自动化。我国多采用。3）按化学成分配料：借助于连续荧光光谱分析仪分析配合料中的化学成分，并通过电子计算机来控制其化学成分的波动，从而实现了按原料化学成分配料。此法可进一步提高配料的精确度。国外采用。,162,3.4混合料的烧结1、混料的目的将各种原料混合均匀，保证烧结矿成分的均一稳定；使混合料加水润湿和制粒，促使烧结顺利进行；设备：圆筒混料机工艺：二次混合（4-5min）一混:加水润湿（总水量80%-90%）和均匀，当使用热返矿时，可以将物料预热；当加入生石灰时，可使CaO消化;二混:补充水分（总水量10%-20%）制粒,还可通入蒸汽预热。,163,2、铺底料及布料铺底料：铺4-20mm厚粒度为10-25mm成品烧结矿。铺底料的作用：将混合料与箅条隔开，防止烧结时燃烧带的高温与箅条直接接触，既可保证烧好烧透，又能保护箅条，延长其使用寿命，提高作业率；铺底料组成过滤层，可防止粉料从炉箅缝隙被抽走，减少烟气含尘量，从而减轻除尘设备的负担，延长抽风机转子的使用寿命；防止细粒料或烧结矿堵塞与粘结箅条，保持炉箅的有效抽风面积不变，使气流分布均匀，减小抽风阻力，加速烧结过程，以提高烧结机产量，降低返矿率；,164,改善烧结机操作条件，便于实现烧结过程的自动控制，同时，因消除了台车粘料现象，撒料减少，劳动条件也大为改善。布料要求：沿台车宽度方向上，烧结料的粒度及化学成分均匀确保透气性一致。料层厚度符合要求，保证料面平整，并有一定松散性，防止产生堆积，受压或拉沟。理想的布料方法：由上自下烧结料含碳量减少，粒度粗我国采用布料方式：圆辊给料机单独布料圆辊给料机+九辊布料器联合布料。圆辊给料机与梭式布料器联合布料（包钢）,165,3、烧结料的点火点火的目的是供给足够的热量，将表层混合料中的固体燃料点燃，并在抽风的作用下继续往下燃烧产生高温，使烧结过程自上而下进行；同时，向烧结料层表面补充一定热量，以利于表层产生熔融液相而粘结成具有一定强度的烧结矿。一般采用的点火燃料为焦炉煤气或焦炉与高炉的混合煤气烧结点火应满足如下要求：有足够高的点火温度，有一定的高温保持时间，适宜的点火真空度，点火废气的含氧量应充足，并且沿台车宽度点火要均匀。1）点火温度：100050；2）点火时间：一般4550s；3）点火热量：q=tJ，J:供热强度(42-54.6)103KJ/(m2.min)；4）点火深度：3040mm；5）点火真空度：第一风箱内的负压，控制炉膛内压力为零或微负压6）点火废气含氧量：必须保证点火废气中含氧量达到12%。,166,4、混和料的烧结1）烧结风量及抽风负压的控制：透气性指数P：P=P大气-P废气料层透气性P一定:抽力（大风机）QP产量抽力P一定:（改善透气性）PQ（风量）产量抽风负压控制的3种情况：高负压大风量操作：P=14.717.7KPaQ8595m3/(m2min)高能耗高产量。低负压大风量操作：P=10.312.3KPaQ90m3/(m2min)（改善料的透气性）低能耗，高产量。,167,低负压小风量操作：P=9.811.8KPaQ5060m3/(m2min)钢铁生产不景气。2）烧结终点的控制及判断,168,终点控制:充分利用了烧结机的有效抽风面积，又保证烧透和为终点滞后时留有余地。中小型烧结机：倒数第二个风箱，大型烧结机：倒数第三个风箱（机上冷却时例外）。,169,烧结终点的判断：,（1）机尾末端三个风箱及总管的废气温度、负压水平。一般，总管废气温度控制在110-150。三个风箱的废气温度、负压则有明显特征：在终点处，废气温度最高，一般可达300-400，前后相邻风箱的废气温度要低20-40（2）从机尾矿层断面看，终点正常时，燃烧层已抵达铺底料，无火苗冒出，上面黑色和红色矿层各和占2/3和1/3左右。终点提前时，黑色层变厚，红矿层变薄；终点延后，则相反，且红层下缘冒火苗，还有未烧透的生料。（3）从成品和返矿的残碳看，终点正常时，两者残碳都低而稳定；终点延后，则残碳升高，以至超出规定指标。,170,5、烧结矿的处理,1）烧结矿的处理流程：,烧结矿从烧结机机尾台车上自然落下时，温度高达700-800。因靠自重摔碎，块度大小很不均匀，部分大块可达500mm，大块中还夹杂着未烧好的矿粉或生料，不能满足高炉冶炼的要求。,（1）热矿流程流程工艺简单，设备少，工作可靠，烧结机作业率较高，生产成本较低；但因热烧结矿运输困难，成品矿难以进一步处理，使得进入高炉的粉矿比例较大，不采用。,171,（2）冷矿流程指热烧结矿经机尾破碎筛分后，进入冷却设备进行冷却，经二次筛分，成品矿再进入高炉矿槽。也有的厂家在烧结矿冷却后采用二次破碎、多段筛分、进一步整粒的流程。,172,2）烧结矿的冷却（130-150）,冷却的意义（1）烧结矿冷却后，便于进一步破碎筛分，整顿粒度，实现分级，提高烧结矿质量，改善高炉冶炼条件。（2）高炉使用经过整粒的冷烧结矿，炉顶温度降低，炉尘吹损减少，有利于炉顶设备的维护，延长其使用寿命，并为提高炉顶煤气压力，实行高压操作提供有利条件。（3）采用冷矿可以直接用皮带运输机运矿，容易实现自动化，增大输送能力，更能适应高炉大型化发展的要求。（4）使用冷烧结矿可以改善烧结厂和炼铁厂的厂区工作环境。,173,冷却方式机上冷却：将烧结机延长后，直接在烧结机的后半部进行烧结矿的冷却，烧结段和冷却段各有独立的抽风系统。机外冷却则是在烧结机以外设置专门的冷却设备，如带式冷却机、盘式冷却机、环式冷却机等。日本是采用机外冷却的国家，拥有世界上最大的带、盘、环式冷却机，生产率高、能耗低、质量好。,冷却方法打水冷却：冷却强度大、效率高和成本低的优点，但因急冷其强度大大降低，尤其对熔剂性烧结矿，遇水产生粉化的情况更为严重，并且难以再行筛分。自然通风冷却：冷却效率低，冷却时间长，占地面积大，环境条件恶劣。强制通风冷却：目前广泛采用，强制风冷又有抽风冷却和鼓风冷却两种。,174,抽风冷却：采用薄料层(500mm)，冷却时间较长，冷却面积相对较小，便于废热回收利用；但所需风压较高。总的看来，鼓风冷却优于抽风冷却，在新建的烧结厂中，抽风冷却已逐渐被取代。,3）烧结矿的整粒通常对冷却后的烧结矿进行破碎、筛分并按粒度分级称为烧结矿整粒。,175,冷矿的整粒流程通常是：烧结矿从冷却机卸下后，首先进行一次粗筛，分出大于50mm的大块并将其进行冷破碎，破碎后的矿石与粗筛筛下物（小于50mm的粒级）一起经3-4次筛分，分出成品、铺底料和返矿：小于5mm的部分作返矿；从中间粒级（一般是10-25mm或相近的粒度范围）的成品矿石中分出部分作铺底料；其余的为成品烧结矿，其粒度均匀，粉末量少。,粒度上限大中型高炉为40-50mm小型高炉30-40mm粒度下限，对小于5mm的粉末，其含量越低越好，一般应低于5%。在粒度范围内的成品烧结矿也应进行粒度分级，提高入炉矿石的均性，并从中分出适宜粒度的成品矿作为铺底料，以改善铺底料质量，促进烧结生产。,3.5、强化烧结生产的技术措施、加强烧结原料准备，改善料层透气性通过改善烧结料层透气性，可以在不增大抽风机能力和电耗的条件下，增加烧结风量，提高垂直烧结速度，改善料层烧结的均匀性，从而提高烧结生产率和烧结矿的机械强度。烧结料层的透气性取决于烧结料的原始透气性和烧结过程中的料层透气性。因此，改善料层透气性主要是从加强烧结混合料准备入手，并搞好烧结操作。1）改进原料粒度和粒度组成在采用细精矿烧结时，配加部分富矿粉或添加适量的、具有一定粒度组成的返矿是很有利的。,176,177,2）强化混料作业，提高制粒效果适宜粒度组成是：3-0mm10mm10%.应尽量减少3mm的粉末，增加3-10mm，尤其是3-5mm，使烧结料在减少粉末的基础上，粒度更趋均匀。强化制粒：添加黏结剂或添加剂、采用磁化水润湿混合料。3）提高混合料温度（60-75）预热返矿；生石灰预热；蒸汽预热；热空气或热废气预热4）改善烧结布料条筛和溜槽布料装置；松料器或料面耙沟,、采用大风量、高负压烧结，并减少漏风损失，增大有效风量每吨烧结矿需要风量约3200m3/t，而按单位烧结面积风量来计算为70-90m3/(m2.min),新设计的风量90-100m3/(m2.min),抽风机负压：国外多为15-18kpa,国内过去10-12kpa，现在大型烧结机已达14-19kpa。漏风率：国内40-60%，有的70%以上；日本：20-30%。,178,179,、采用厚料层烧结（300-400mm700mm）,厚料层烧结的影响作用：（1）提高烧结矿强度.随料层增厚，不仅表层强度差的烧结矿所占比例减小，而且在保持垂直烧结速度不变的情况下，因机速减慢而使点火时间和高温保持时间延长，表层供热充足，冷却强度降低，表层烧结矿强度改善，又有利于促进整个烧结过程热交换。（2）降低FeO含量，改善其还原性。料层增厚，点火热量增加，特别是烧结矿层的“自动蓄热作用”得到充分发挥，使烧结料的配碳量减少，料层中氧化性气氛加强，有利于的氧化和粘结相的生成；料层温度更趋均匀，避免了下层温度过高而引起的过熔现象烧结矿结构改善，还原性提高。（3）节省固体燃料和总热耗，是“自动蓄热作用”随料层变厚而加强的结果。（4）随着料层增厚，料层阻力增大，水分冷凝现象加剧。因此，为减少过湿层的影响，厚料层烧结应预热混合料，同时稳定混合料水分和碳含量，采用低碳低水操作。,180,、其他新工艺新技术的采用1）热风烧结所谓热风烧结，是在烧结机前段约占烧结机长度1/3的有效烧结面积上，将热废气或热空气抽入烧结料层，用其物理热代替部分固体燃料的烧结方法。热废气温度可高达600-900，也有使用200-300的低温热风烧结。此种方法对于提高烧结矿的强度和还原性非常有效。（1）热风烧结以热风的物理热代替部分固体燃料，并主要对上层烧结料起作用，弥补了普通烧结时上层热量不足的状况，使料层上下热量和温度分布趋向均匀，烧结矿质量均匀。（2）由于上层烧结矿受高温作用时间较长，大大减轻了因急冷造成的表层强度降低。（3）热风烧结还能显著改善烧结矿的还原性，这是由于配料中固体燃料用量减少，影响了烧结气氛，使还原区相对减少，FeO含量降低，改善了烧结矿中烧结矿的还原性。（4）又因燃料分布均匀程度高，有利于形成许多分散均匀的小气孔和提高烧结矿的气孔率。分类：热废气；热空气；富氧热风烧结,2）低温烧结低温烧结是指控制烧结最高温度不超过1300，通常在1250-1280范围内，适当增宽高温带，确保生成足够强度好、还原性高的针状铁酸钙为主要黏结相，同时使烧结矿中含有较高比例的还原性好的残留原矿赤铁矿的一种方法。实际烧结矿中的铁酸钙，无论是针状还是片状，都不是单纯的CaO和Fe2O3构成;铁酸钙中均含有一定量的A12O3、SiO2等，故称为复合铁酸钙，记为SFCA。,181,182,183,3）小球烧结与球团烧结法采用圆盘或圆筒造球机将混合料制成适当粒度的小球（3-8mm或5-10mm），然后在小球表面再滚上部分固体燃料（焦粉或煤粉,70-80%），布于台车上点火烧结的方法，称为小球烧结。小球料粒度均匀，强度好，粉末少，所以烧结料层的原始透气性及烧结过程中透气性都比普通烧结料好，阻力小，可在较低的真空度下实行厚料层烧结，产量高，质量好，能耗和成本降低；加和上采用了燃料分加技术，使固体燃料分布合理，燃烧条件改善，降低了固体燃料消耗。造球设备效率低，影响了小球烧结的推广，但它是一种很有前途的烧结方法。,184,4）增压烧结增压烧结是指在抽风负压不变时，用空气压缩机提高料层上面的供气压力，相应地增大提高通过料层风量的烧结方法。整个设备罩在密封罩内,烧结设备的操作复杂化，因此在烧结机上应用仍然有困难，需要进一步研究改进。5）双层烧结在一般烧结时，烧结矿层沿机尾移动方向逐渐增厚，料层透气性逐渐增强，风量分布不均，风的利用率低。所谓双层烧结是将混合料分两次铺于烧结机上，当第一层混合料的烧结过程进行到一定程度时（料层阻力显著下降时），再铺一层料于原料层上，并进行第二次点火，这样在同一断面上有两个燃烧层同时向下移动。工艺复杂，设备，节省燃料较难布置，需要两套布料和点火设备，限制了它的扩大使用。,185,3.6烧结生产的节能方向和措施1、降低固体燃料消耗(固体燃耗约占烧结生产总能耗的70%-80%)适当降低燃料尺寸，改善燃