小球烧结在烧结生产中的应用毕业论文

目录1前言111小球烧结技术在我国有两种流程212小球烧结的技术特点是213小球烧结新工艺的产品22强力圆筒混合造球机和雾化喷水器造球技术33蒸汽预热混合料技术44石灰分加和燃料分加技术65混合作业951混合方式952混匀效率953影响混合料制粒的因素106小球烧结技术的技术指标17结束语19致谢20参考文献211前言近年来我国许多烧结厂高碱度烧结矿铁品位达到或接近60的国际先进水平，烧结矿中SIO2含量只有355左右。可见，我国烧结技术已经达到或接近国际先进水平。但也必须指出，这种高碱度高铁低硅烧结矿的强度还有待于进一步提高，烧结燃耗还需要进一步降低等。分析认为，解决这些问题的最好的办法是采用新型小球烧结技术。因为新型小球烧结法可以显著改善烧结料层的透气性，实现厚料层、高氧位、低温烧结操作制度，促进烧结矿中针状或柱状铁酸钙胶结相的生成。强化了制粒并改善混合料的透气性。因此改变了烧结矿的生产指标小球烧结技术（工艺）是将原料造成小球，外裹煤（焦）粉或者小球内也配部分煤（焦）粉，然后在普通烧结机上进行烧结。11小球烧结技术在我国有两种流程利用专设的圆盘造球机，外裹煤（焦）粉，然后烧结。该流程在1995年于安阳钢铁公司2台24M2烧结机和酒钢1台132M2烧结机上采用这种工艺。用烧结厂原来的圆筒混合机造球此流程只在其结构上适当改造，采用水雾化造球技术提高了造球效果，因而不需要新增圆盘造球机，既省投资，又适合老厂采用；生球里有内配煤粉，球外又裹煤粉，这种流程已在山东泰钢、历城铁厂和唐钢三个烧结厂应用。12小球烧结的技术特点是有利于增加料层高度和降低固体燃料消耗量以实现低温烧结提高了垂直烧结速度，提高烧结矿产量。增加了氧化气氛，有利于铁酸钙（FSCA）的大量生成改善了烧结矿的矿物组成，提高烧结矿的强度和还原性。由于产品的外貌多个小球烧结在一起的葡萄状，不存在球团矿布料难控制的缺点。可进一步提高料层厚度，更加有效的利用热能，降低能耗，并使烧结过程反应更加充分，使烧结矿的矿物组成和结构更加均匀。因此小球烧结工艺是强化烧结生产，提高烧结矿产量和质量，降低能耗的有力措施。为高炉提供优质炉料，为我国以精细矿为主要原料的烧结工艺开辟了一条新的途径。原料适应性强，既可用细的球团原料，也可用较粗的烧结原料13小球烧结新工艺的产品各项指标均优于普通烧结矿和普通球团矿。采用小球烧结技术烧结机增产2030，FEO降低57，还原度提高1015；转鼓强度提高5，固体燃料节约1520KG；高炉中配加小球烧结矿40可增产80，焦比降低5KG/T铁；提高生产效率1520。这种新工艺兼有球团法和烧结法二者优点，特别适于细精矿新型小球烧结法是在原小球烧结法基础上开发的一项新技术，其主要技术措施概括为采用强力圆筒混合造球机，解决造小球的问题；在强力圆筒混合造球机内采用雾化水喷头，提高造球效果，将烧结混合料造成3MM以上的小球大于75；同时采用石灰分加、燃料分加、偏析布料和在烧结机头部混合料矿仓内蒸汽预热混合料等新技术，使得布到烧结机上的混合料温度高、粒度均匀、分布合理、透气性好，从而实现厚料层、高氧位、低温烧结操作制度。现将主要技术措施和效果介绍如下。2强力圆筒混合造球机和雾化喷水器造球技术新型小球烧结法关键技术就是要将烧结混合料制成直径为3MM以上的小球，烧结料层高度大于600MM。为了将混合料制成小球，北京钢铁研究总院成功地开发了强力圆筒混合造球机专利技术。该技术已推广应用到上海梅山、鞍钢、马钢、莱钢、杭钢南钢、成钢、合钢、北台、泰钢等许多单位。生产实践证明，采用该技术制造或对现有的圆筒混合机改造为强力圆筒混合造球机后，并在圆筒内采用雾化喷水器，混合料中大于3MM的小球可提高2050。具体改造内容如下。调整圆筒混合机的倾角和转速，使其达到最佳状态，其目的是为了延长造球时间，增加混合料造球速度，提高造球效果。在圆筒混合机的进料端安装导料装置，防止混合料出现倒料和漏料现象。在圆筒混合机内安装强化造球挡料装置。该装置可以避免混合料出现抛料现象，使混合料的运动处于强迫滚动状态。在圆筒混合机出料端安装分级装置，该装置具有强化制粒和对造好的小球有过筛作用。在圆筒混合机内合理安装含油尼龙衬板，根据不同原料条件和混合料的性质，确定最佳安装方法，使圆筒混合机内形成一定比例的混合料动态粘结衬板现象。这样，就形成了动态料磨料内衬。这种动态料磨料内衬可以加快造球速度，延长混合机内衬的寿命。在圆筒混合机内采用雾化水喷头。使用该喷头的技术关键是合理的安装位置及喷头的最佳分布。改造后的一混由单一的混匀作用变为混匀和造球双重作用。改造后的二混可专门用于混合料造小球。3蒸汽预热混合料技术新型小球烧结法要求烧结料层高度600MM以上。我国烧结厂烧结料层高度大部分也都在450MM以上。因此，提高烧结混合料温度，减少烧结料层中过湿带对料层透气性的不利影响是相当重要的。研究和烧结生产表明，烧结混合料温度每提高L0，烧结固体燃料消耗减少2KGT左右，烧结机利用系数提高约36。一般烧结厂都是采用在二次混合机内通入蒸汽将混合料预热，这种方法蒸汽热利用率低，一般约为2030，混合料预热温度也不高，在使用热返矿的条件下，一般约为4060。从二混出料端到烧结机台车上，混合料温度还要降低。布到台车上的混合料温度仅约为3555，而废气中水蒸汽露点温度一般在70左右。混合料温度若低于露点温度，在烧结过程中，烧结料层上部水分蒸发并不能随废气排出料层，而是在烧结料层下部冷凝成水，形成过湿带，由于过湿带阻力大，造成烧结料层透气性下降，尤其在料层较高的情况下一般料高在450MM以上，过湿带往往呈稀泥状，阻力特别大，严重影响了烧结料层透气性，使得烧结矿产量下降、质量变差。因此，混合料温度要大于70，才能完全避免过湿带对烧结的不利影响。为了解决这个问题，北京钢铁研究总院开发成功了蒸汽预热混合料专利技术，即将蒸汽采用强力蒸汽喷头喷入烧结机布料泥辊上部矿仓内。该技术具有以下特点。加蒸汽地点离烧结机最近，热损失最小。该技术可使蒸汽能够最大限度和混合料接触，蒸汽热利用率最高，可达95以上。采用该技术后，小球表面湿度增加，可以降低气体通过料层的阻力，提高烧结料层透气性。在蒸汽量不变的情况下，该技术可使混合料温度提高2030，即布到烧结机上的混合料温度可达7590。由于矿仓壁处阻力较小，蒸汽较容易通过，可以缓解混合料粘矿仓壁和堵矿仓的现象。该技术已在武钢L台435M2烧结机和1台360M2烧结机，马钢1台300M2烧结机，重钢2台105M烧结机，上海梅山1台135M烧结机，涟钢2台40M烧结机和1台130M烧结机，湘钢2台90M2烧结机，凌钢L台52M2烧结机，莱钢105M烧结机等L0多台大中小烧结机上应用。采用该技术后。混合料温度可提高到70以上，一般烧结料层高度可提高50100MM，可提高烧结矿产量515烧结固体燃耗可减少25KGT，烧结矿FEO可减少051，烧结矿质量得到显著的改善。烧结机头部矿仓内蒸汽预热混合料新技术工艺流程如下蒸汽一汽液分离一蒸汽量调节与计量一强力蒸汽喷头一混合料矿仓。蒸汽先经过汽液分离器除去其中的水分后，经计量装置、调节阀和强力蒸汽喷头，将蒸汽射人矿仓内。所采用的强力蒸汽喷头具有防堵防锈的特点。该技术要求蒸汽压力不小于02MPA。4石灰分加和燃料分加技术石灰分加和燃料分加是新型小球烧结法关键技术之一。该技术工艺过程是将铁矿物、返矿、添加剂、部分石灰和固体燃料加水混合造球，制成直径大于3MM的小球，并且在小球表层外裹一定比例的石灰和固体燃料，然后进行烧结。该技术具有以下特点。（1）该技术使外滚燃料更好地粘结在小球表面。（2）氧化钙对焦粉燃烧有催化作用，在石灰分加和燃料分加后，可加快小球表面的焦粉燃烧速度，使垂直烧结速度增加，烧结矿质量改善，产量提高。（3）石灰分加后，小球表层碱度比内部碱度高0306，因此，在生产自熔性或高碱度烧结矿时，石灰分加有利于小球表层生成更多的铁酸钙，烧结矿质量得到显著改善。在生产酸性烧结矿时，可增加小球表面的粘结相量，使小球之间粘结更加牢固，有利于改善酸性烧结矿的质量和产量。该技术可获得产量高，质量好、燃耗低的优质烧结矿。早在1999年就应用于泰钢的一台20M2烧结机。泰钢由原来的燃料分加小球烧结法基础上又上了石灰分加技术。在原料条件保持不变的情况下，烧结料层高度提高了50MM；烧结机利用系数由204TM2H提高到223TM2H利用系数提高了931；烧结焦粉消耗由57KGT降至50KGT；烧结矿中FEO减少了26个百分点。高炉使用石灰分加小球烧结矿后，高炉利用系数提高了1230；焦比减少42KGT铁，经济效益相当显著。研究和生产实践表明，采用石灰分加和燃料分加技术后，烧结固体燃耗降低610KGT，烧结矿产量提高715，烧结矿中FEO含量减少1030，烧结矿强度提高，质量得到显著改善。石灰分加和燃料分加技术工艺流程见图1。中虚线方框内为新加的二次配加生石灰和焦粉系统。从流程图可知，制备后的生石灰和焦粉一部分送到烧结配料室，另一部分送到二次配加生石灰和焦粉室，二次配加的生石灰由给料机给料，螺旋电子称称重，然后进入石灰消化器消化成消石灰，最后送到一混与二混之间的输送混合料的皮带上。二次配加的焦粉可由电子皮带称给料机给料，直接将二次焦粉送到一混与二混之间的输送混合料的皮带上。二次配加的生石灰、焦粉和混合料同时进入二次强力圆筒混合造球机。二次配加的焦粉和生石灰的量则要通过有关测定后才能确定。石灰分加和燃料分加法的技术关键主要有以下3点二次配加的焦粉和石灰的量要适当。要求一次混合料中大于3MM的小球越多越好，最好不要低于小球烧结要求的最低数。二次加入的生石灰消化越充分越好在以上3点技术关键中，最主要的是要求生石灰充分消化。用生石灰消化问题，北京钢铁研究总院开发成功了NSHII型烧结专用生石灰消化器，该消化器采用双螺旋的原理，特别加强了搅拌功能，并在生石灰消化器内适宜的位置安装雾化水或雾化泥浆的专用喷头，确保喷出的雾化水或雾化泥浆均匀喷在螺旋叶片上和生石灰粉上，螺旋叶片上的粘料可被雾化水或雾化泥浆冲掉，避免螺旋叶片上粘料和堵螺旋现象，生石灰消化速度快、消化充分且均匀、效果好。生石灰在消化过程中所产生的扬尘被雾化水或雾化泥浆封住，环保效果好。该消化器的主要特点如下具有很强的搅拌功能，强化生石灰消化。所用雾化水喷头或雾化泥浆喷头具有防堵采用电磁阀连锁控制。采用流量计按工艺要求供水。5混合作业51混合方式根据原料条件的不同,其混合作业可采用一段式混合,二段式混合和三段式混合。以细精矿为主要烧结原料者,必须采用两段以上混匀,以减少3MM粒级。我厂1烧结机采用的是二段式混合,一次混合为一台3200MM13000MM混合机,二混为一台3800MM15000MM混合机。一次混合的主要目的是加水润湿、混匀,使混合料中的水分、粒度和料中各组分均匀分布。二次混合除继续混匀外,主要目的是制粒,并进行补充润湿和预热混合料。52混匀效率混匀效果,主要从两方面衡量,一是以混合前后混合料各组分的波动幅度的变化结来衡量,另一是看混合前后混合料粒度组成的变化,如混合后01MM粒级出率越小,而其余某一粒级35MM越集中,则制粒效果越好。对唐钢1烧结机二混后的成球情况进行测定,其粒度组成见表2。表2唐钢1烧结机二混前后混合料的粒度组成从表2中可以看出,经二次混合后,35MM粒级在混合料中的比例明显增加,菱铁矿赤铁矿磁铁矿。褐铁矿表面粗糙,孔隙率大,湿容量大,因此制粒效果好,赤铁矿次之,磁铁矿颗粒呈矩形或多角形,且表面光滑,制粒效果较差,因此,使用褐铁矿和赤铁矿有利于提高制粒效果。唐钢烧结用含铁原料的矿物组成和孔隙度如表2、3所示表22007年唐钢烧结用含铁原料的矿物组成由表2可知,唐钢炼铁原料中,外矿以赤铁矿和褐铁矿为主,孔隙率大,亲水性强,有利于制粒。本地矿以磁铁矿为主,孔隙率较小,亲水性差,制粒效果差,在烧结配矿中应合理控制各种矿的配比。表32005年唐钢烧结用含铁原料中铁矿物和脉石矿物的含量对烧结混合料制粒小球的结构研究表明,球粒一般是由核颗粒和粘附细粒组成。以012MM颗粒作为粘附细粒,017MM作为核颗粒,理想的为13MM作核,因此矿石的粒度和粒度组成对制粒效果有重要影响。磁铁矿要求200目含量大于80,且粒度上限小于012MM,赤铁矿要求200目含量大于70,才有较好的制粒效果。0121MM粒级矿石的制粒效果最差。采用富矿烧结时,应使1MM粒级的含量尽可能减少。对于冷返矿作为核颗粒,要求返矿粒度上限最好控制在56MM以下。此外,在粒度相同的情况下,多棱角和形状不规则的颗粒比球星表面光滑的颗粒易成球,且制粒小球的强度高。唐钢烧结用含铁原料的粒度分布如表4所示。唐钢所用含铁矿粉中,澳矿粉、MAC矿粉、巴西烧结粉、中特SC粉、巴卡矿粉都可以作为制粒的核料巴西精粉和棒磨山精粉等属于细粉料可以作为混合制粒的粘附细粒。应合巴理调节各种原料的配比,使烧结混合料平均粒度组成维持在3MM为宜。表42007年唐钢烧结用含铁原料的矿物组成加水量及加水方式的影响物料在混合过程中,加入适量的水,有利于混匀和制粒,混合料中的水量对混合料成球及透气性有很大影响,不同混合料适宜的加水量也不一样。研究表明,细粒粉状物料的成粒化,是从粒子被水润湿并形成足够的毛细粒后才开始的。一次混合机加水量应占总水量的8090,二次混合机加水量应占总水量的1020。目前,唐钢1烧结机一次混合机加水量占总量的6070,二次混合机加水量占总量的3040,从加水量上看一二混加水量匹配不合理,并且加水量由混料工调节,人为因素影响较大,对混合料制粒影响较大。加水方式是提高制粒效果的重要措施之一。一次混合的目的在于混匀,应沿混合机长度方向均匀加水二次混合机的主要作用是强化制粒。分段加水法准备段,不加水主润湿段,加水以形成造球核心造球段,不加水,使小球成形、坚固补充加水段,对尚未成球部分进行润湿小球硬化段,对制成的颗粒硬化有效提高二次混合作业的制粒效果。目前,唐钢1烧结机一次混合机加水方式为沿混合机长度方向距扬料板1M和25M处,设有两个加水点,加水点较少,加水不均匀,不利于混合料润湿。二次混合机采用分段加水法,装有三根安装两个雾化喷头的加水管,6个雾化喷头自进料端处间隔1MM均匀分布,体现不出分段加水的效果,影响混合料制粒效果。混合时间及筒体转速混合料要有充足的混匀和制粒时间,通常情况下,应不少于5MIN,继续延长制粒时间,制粒效果的增长趋缓。圆筒混合时间按下式计算TL/V1/601式中T混合时间,MINL混合机长度,MV料流速度,M/S。又将式2代入式1,则得式中R混合筒半径,MN混合机转速,R/MIN混合机圆筒安装倾角,度。由式3可以看出,混合时间与混合筒长度,转速及其安装角度等有关。增加混合机的长度,无疑能延长混合筒制粒时间,有利于物料的混匀和制粒。混合机的倾角决定物料在机内停留时间,倾角越大,物料混合时间越短,其混匀和制粒效果越差,一般一次混合倾角为24之间,二次混合不大于2,混合机的转速决定着物料在圆筒内的运动状态。转速太小,筒体离心力较小,物料以滑动为主,形成堆积,混匀和制粒效率都低。转速过大,则筒体离心力过大,使物料紧贴于简壁,致使物料完全失去混匀和制粒作用、混合料的运动状态是随转速的增加而从滑动到滚动,最终达到泻落状态,并且以靠近泻落区的滚动状态制粒效果最好。混合机最高临界转速为一次混合机的转速一般采用临界转速的0203倍,二次混合机转速为临界转速的025035倍,圆筒混合机转速可用下式计算唐钢1烧结机现有的一次混合机为3200MM13000MM,倾角229,转速为70R/MIN将一次混合机有关数据代入式3、式4,得混合机的制粒时间为一混的混合时间为23MIN,临界转速为2372R/MIN,由此可计算出目前一次混合机转速是其临界转速的029倍。同样,二次混合机的有关参数型号3800MM15000MM,倾角2,转速为70R/MIN,同理可求得二次混合机制粒时间为256MIN,转速是其临界转速的032倍。从以上计算可以看出唐钢L烧结机混合机制粒时间与混合机转速均满足要求。填充率圆筒混合机的填充率增大,在混合时间不变的情况下,能提高产量,但由于料层增的厚,物料的运动受到限制和破坏,因此,对混匀和制粒都不利。填充率过小,生产率低,且物料间相互作用力小,也不利于制粒。虽然各烧结厂的物料结构和设备不尽相同,但通常情况下,合理的混匀制粒填充率在1114之间。混合机的填充率计算式中填充率,Q混合机的给料量,T/HT混合时间,SR混合机圆筒半径,ML混合机圆筒长度,M混合料堆比重,T/M。唐钢1烧结机目前一次混合机的实际给料量为388432T/H混合时间为230MIN,混合机的圆筒半径为16M,混合机圆筒长度13M,混合料堆比重17T/M,将有关数据代入式7,得一次混合机的填充率是837932同样将二次混合机的有关参数二次混合机的给料量为388432T/H,混合时间为256MIN,混合机的圆筒半径为19M,混合机圆筒长度15M,混合料堆比重为17T/M,代入式7,可得二次混合填充率为572638。从以上计算可以看出唐钢1烧结机混合机的填充率均偏低,混合料之间的作用力较小,影响混合料制粒效果。添加物烧结料中添加生石灰、消石灰、皂土等粘性物质,能明显提高烧结料的制粒效果。唐钢1烧结机使用生石灰,自2001年起,生石灰的使用量由原来的2158KG/T增加到4666KG/T,实现了生石灰的热水消化,混合料的成球率提高了8左右,但生石灰的质量波动较大,CAO含量在6137526活性度10MIN在170245。对混合料制粒有较大影响。6小球烧结技术的技术指标通过唐钢1烧结机小球烧结工艺改造后，各项经济技术指标较投入前都得到了较大的改善见表5表5各项经济技术指标利用系数由于烧结料层主要团由小球组成改变了整个烧结料层结构，透气性大为改善垂直烧结速度提高约4MM/MIN，同时料层透气性的提高，为烧结的强化生产提供了基础条件烧结料层厚度也得到了相应的提高，烧结矿的强度上升，成品率提高。在减少使用价格较贵的澳矿100KG/T情况下，利用系数不仅没有下降反而还有所升高由198T/M2H上升到215T/M2H，提高了017T/M2H综合合格率由于对一混进行了技术改革，使得水分稳定率得以提高，减少了水碳的波动，使烧结料层的控制趋于稳定，低碳厚料，铺平满转得以实现。由此综合合格率明显提高，上升了668。固体燃耗小球烧结工艺变化为降低固体燃耗创造了条件，燃料的二次分加，将大部分细焦煤粉（小于3MM的占80）粘附于小球表面，有利于燃料在烧结过程中的燃烧反应增强烧结过程的氧化气氛和热能的利用，同时由于料层提高后，自动蓄热作用更加明显。由于这几方面的影响，固体燃耗下降15KG/T，FEO下降081。精粉率及品位采用小球烧结工艺后对原料的适应性有所增强，