铁矿粉烧结生产工艺流程培训课程

1、79/79铁矿粉烧结生产工艺流程1.烧结的概念将各种粉状含铁原料，配入适量的燃料和熔剂，加入适量的水，经混合和造球后在烧结设备上使物料发生一系列物理化学变化，将矿粉颗粒黏结成块的过程。2. 烧结生产的工艺流程目前生产上广泛采纳带式抽风烧结机生产烧结矿。烧结生产的工艺流程如图24所示。要紧包括烧结料的预备，配料与混合，烧结和产品处理等工序。图2-4 抽风烧结工艺流程 烧结原料的预备 含铁原料含铁量较高、粒度 28.6%为磁铁矿；磁性率=28.6%14.3%为半假象赤铁矿；磁性率 3.5）、褐铁矿及镜铁矿都不能用磁性率来衡量。磁铁矿结晶结构专门致密，因此它的还原性比其它铁矿差。 、赤铁矿石 要紧的

2、含铁矿物为赤铁矿，化学式为Fe2O3，含铁70%，含氧30%。它的结晶外形为片状和板状集合体，片状表面有金属光泽，明亮如镜的叫镜铁矿；细小片状的叫云母状赤铁矿；红土状赤铁矿（铁赭石）系红色粉末，没有光泽。此外还有胶体沉积形成的鲕状、豆状和肾状等集合体。结晶的赤铁矿外表颜色为钢灰色和铁黑色，其它为暗红色，但条痕色均为暗红色。赤铁矿的物理组织结构相差专门悬殊，由特不致密的结晶到专门松散的粉末。结晶的赤铁矿硬度达到5.56，土状及粉状则硬度专门低，赤铁矿的比重为4.85.3。在赤铁矿中往往含有18%的残余磁铁矿以及部分风化而生成的褐铁矿，脉石常常为石英质。一般含硫、磷低，因此可用来冶炼低磷贝氏铁。赤

3、铁矿还原性好。 、褐铁矿石 要紧含铁矿物为含水的Fe2O3，它的化学组成可用mFe2O3 nH2O来表示。依照含结晶水的不同，褐铁矿可分为以下五种类型： 水赤铁矿（2Fe2O3H2O）：含5.23%的结晶水，66.1%铁；针铁矿（Fe2O3H2O）：含10.11%的结晶水，62.9%铁；褐铁矿（2Fe2O33H2O）：含14.39%的结晶水，60.0%铁；黄针铁矿（Fe2O32H2O）：含18.37%的结晶水，57.2%铁；黄赭石（2Fe2O33H2O）：含25.23%的结晶水，52.2%铁。 自然界的褐铁矿大部分以2Fe2O33H2O形态存在。褐铁矿的密度为3.04.2克/厘米3，硬度14。

4、由于褐铁矿是其它铁矿风化后生成的，因此质地松软、密度小、含水大。因此不宜直接入炉，必须通过焙烧或造块。自然界中褐铁矿的富矿专门少，一般含铁3755%。由于褐铁矿多存在于水成岩中，因此脉石多为可溶性的碳酸盐、磷酸盐、硫酸盐等盐类溶解后留下的矿物，或者在矿床生成时从混浊状沉积下来的泥土、铝土矿等。因而褐铁矿的硫、磷、砷等有害元素的含量一般较高。 、菱铁矿石 要紧含铁矿物为菱铁矿，其化学式为FeCO3。菱铁矿含Fe48.2%，FeO62.1%，CO237.9%。自然界中常见的一种是坚硬的菱铁矿，其外表颜色为带黄褐色褐灰色，风化后变为深褐色。条痕色为灰色或带黄色。玻璃光泽，密度为3.9克/厘米3，硬度

5、为3.54。菱铁矿露出地表面部分，专门容易风化成褐铁矿。在自然界中分布较广的为粘土质菱铁矿，它是沉积于泥沙中的矿床，夹杂许多泥土与泥沙。有时还和泥碳状的物质共生而呈黑色。被称为碳质铁矿。菱铁矿常夹杂有镁、锰、钙等碳酸盐，这些碳酸盐的结晶体差不多上同一类型的菱面体。菱铁矿石一般含铁Fe3040%。通过焙烧后，其含铁量显著增加，矿石也变得多孔，易破裂，其还原性也好。 2、锰矿石 锰矿石是用来制造锰烧结矿供高炉冶炼锰铁得原料。有时在铁矿烧结配料中加入少量锰矿粉，其目的使高炉炉渣的MnO含量达到610%，以降低炉渣的粘度，提高炉渣的流淌性。锰矿粉关于提高烧结的产量及质量也是有利的。但锰矿的价格比较贵，

6、因此在一般情况下烧结不配加锰矿粉。自然界蕴藏着专门丰富的锰矿资源，但在目前技术条件下可供开采的锰矿却为数不多。要紧有软锰矿、硬锰矿、水锰矿、褐锰矿及菱锰矿。烧结物理化学过程烧结过程是许多物理化学变化的综合过程。那个过程不仅错综复杂，而且瞬息万变，在几分钟甚至几秒钟内，烧结料就因强烈的热交换而从70以下被加热到12001400，与此同时，它还要从固相中产生液相，然后液相又被迅速冷却而凝固。这些物理化学变化包括：1、燃料的燃烧和热交换；2、水分的蒸发及冷凝；3、碳酸盐的分解，燃料中挥发分的挥发；4、铁矿物的氧化、还原与分解；5、硫化物的氧化和去除；6、固相间的反应与液相生成；7、液相的冷却凝聚和烧

7、结矿的再氧化等。 第一节 燃料的燃烧和热交换一、烧结矿生产使用的燃料 烧结生产使用的燃料分为点火燃料和烧结燃料两种。 1、点火燃料 现在烧结使用的点火燃料有气体燃料（高炉煤气、焦炉煤气、发生炉煤气和天然气等）和液体燃料（重油）两种，发生炉煤气在那个地点不再介绍，因固体燃料差不多不再使用，在那个地点也不做介绍。 、气体燃料： 、高炉煤气高炉煤气是高炉冶炼时的一种副产品。高炉每炼一吨生铁能够获得35004000米3的高炉煤气。其成分随冶炼时所采纳的燃料种类及高炉操作条件而不同。一般含有大量氮、二氧化碳等气体（约占6370%）。因此，它的发热量不高，约为8501100千卡/标米3（其成分见表2-1）

8、，若不通过预热，高炉煤气燃烧温度达不到1250，高炉煤气中一般含尘量为5080毫克/米3，因此必须除尘后才能应用。做为烧结点火用的煤气含尘量不应大于30毫克/米3，通过除尘后高炉煤气含尘量能够降至520毫克/米3，煤气温度在40以下。输送到烧结厂的煤气压力一般为300毫米水柱左右。 表21 高炉煤气成分成分CO2COCH4 H2N2发热量千卡/米3范围 %9.015.525310.30.52.03.055588501100、焦炉煤气焦炉煤气是炼焦过程产生的副产品。平均每吨干煤炼焦时可产生320米3的焦炉煤气，约占全部产品的17.6%，通过洗涤后的煤气含焦油量为0.000.02克/标米3，用于烧

9、结的焦炉煤气的发热量为4000千卡/标米3左右（其成分见表2-2）。 表22 焦炉煤气成分成分H2COCH4CO2N2O2发热量千卡/米3范围 %54595.57.023281.52.5350.31.731604580、天然气天然气是由地下开采出来的可燃性气体，它的发热量专门高可达80009000千卡/标米3，要紧可燃物质是甲烷（CH4）（其成分见表2-3）。 表23 天然气气成分成分H2COCH4H2SH2N2O2发热量千卡/米3范围 %0.40.80.10.385950.90.40.81.55.00.20.380009000、液体燃料： 石油是天然的液体燃料，也称为原油。它差不多上由炭、氢

10、、氮、氧、硫五种元素组成。将石油加热分馏后，比重最大的残留物确实是重油。重油具有发热值高（大于9000千卡/公斤）、粘性大等特点。呈黑褐色或绿褐色的粘稠液状，比重约为0.90.96公斤/立升。重油的灰分含量特不低，一般不超过0.3%。重油按粘度不同，可分为20号、60号、200号几种，重油粘度越大，含氢量越少，重油含的杂质要紧是少量的硫化物、氧化物、水分以及混入的机械杂质。我国重油的含硫量都在1%以下，重油的着火点约为500600。 2、烧结燃料 烧结燃料要紧指在料层内燃烧的固体燃料，最常用的是碎焦粉粉末和无烟煤等。 、碎焦粉末焦碳是炼焦煤在隔绝空气高温加热后的固体产物。碎焦粉末是高炉用的焦碳

11、的筛下物，粒度一般小于25毫米。焦碳的质量的好坏，要紧从它的化学成分、物理机械性能、物理化学性质几方面来衡量。焦碳的化学成分通常以工业分析测得。要紧有固定炭、灰分、挥发分和含硫量。焦碳的物理机械性能要紧指机械强度（如耐磨性和抗冲击强度、抗压强度）及筛分粒度组成。焦碳的物理化学性质是指其燃烧性和反应性。燃烧性是指焦碳与氧在一定温度下的反应速度。反应速度越快，燃烧反应性越高，一般反应性好的焦碳燃烧性也好。 、无烟煤随着煤炭化的程度不同，煤中的挥发物含量的差不是专门大的。炭化程度越高，它的挥发分含量也就越少。无烟煤是各种煤中炭化最好的烧结燃料，在生产上要求无烟煤的发热量大于6000千卡/公斤，挥发分

12、小于10%，灰分小于15%，硫小于2.5%，进厂的粒度小于40毫米。挥发分高的煤不宜做烧结燃料，因为煤在烧结中的挥发物会被抽入抽风机和抽风系统，冷凝后使除尘器、抽风机等挂泥结垢。 3、烧结生产对燃料物理化学性能的要求 烧结过程必须在一定的高温下才能进行，而高温是由燃料的燃烧产生的。温度的高低，燃烧速度的快慢，燃烧带的宽窄，以及烧结料中的气氛等都将阻碍烧结过程的进行和烧结矿的产、质量。而这些因素又都与燃料的物化性能、用量有关。因此，燃料的物化性能是阻碍烧结过程的重要因素。 、对燃料质量的要求烧结要求燃料的灰分尽可能低些，因为燃料中灰分含量增多必定引起烧结料含铁量降低和酸性氧化物增多（灰分中SiO

13、2的数量高达50%以上），因而必定相应需要增加溶剂的消耗量。使用无烟煤做烧结燃料时，要求它挥发分的含量不能太高，以免燃料中的挥发物质在温度较低的地点凝聚下来恶化料层透气性和粘结在集气管及抽风机的叶片上，阻碍烧结过程的正常进行。此外，燃料中的挥发分在着火前即已挥发出去，不能在烧结过程中被利用。因此，烧结生产使用的燃料最好选用固定碳高、灰分低、挥发分低及含硫量低的优质燃料。 、对燃料粒度的要求燃料的粒度过大时，会带来一系列的不良阻碍：a.燃烧带变宽，从而使烧结料层透气性变坏。b.燃料在料层中分布不均匀，以至在大颗粒燃料的周围熔化得专门厉害，而离燃料颗粒较远的地点的物料则不能专门好地烧结。c.粗粒燃

14、料周围，还原性气氛较强，而没有燃料地点空气得不到利用。d.在向烧结机布料时，易产生燃料偏析现象，大颗粒燃料集中在料层的下部，再加上烧结料层下部的蓄热作用，使烧结料层的温度差异更大，以至造成上层烧结矿的强度差，下层过熔FeO含量偏高。燃料粒度过小，烧结速度快，燃烧所产生的热量难以使烧结料达到所需的高温，从而使烧结矿的强度下降。同时，小的燃料颗粒（小于0.5毫米）使烧结料层的透气性变坏，并有可能被气流带走。研究表明，燃料最适宜的粒度为0.53毫米，而日本规定燃料粒度下限为0.25毫米，但在我国实际生产条件下，仅仅能保证粒度上限，难以保证粒度下限。因为在生产过程中要幸免0.50毫米粒级是难以达到的。

15、因此，一般烧结厂只要求操纵其燃料粒度在30毫米范围内。关于各种粒度的烧结料，燃料粒度的阻碍也不同，铁精矿由于粒度细，当燃料粒度减少时对烧结过程阻碍不大，而当其粒度稍有增大时，却使成品烧结矿的产率和强度显著下降。相反，当烧结80毫米粉矿时，燃料粒度稍大时对烧结过程阻碍不大，而当减少燃料粒度时，烧结质量则明显地下降。二、固体燃料燃烧的一般原理 在冶金物理化学中对碳的燃烧早已有所研究，尽管有些问题尚未完全搞清晰，然而对其中某些问题差不多取得一致看法。固体燃料在空气中燃烧是属于多相反应，其型式为：固体+气体（）=气体（）燃烧的结果导致固相消逝，而形成新的气体产生，这种类型的反应能够概括地分为五个步骤：

16、1、气体（）分子扩散到固体炭的表面；2、气体（）分子被固体炭表面所吸附；3、被吸附的气体（）和炭发生化学反应，形成中间产物；4、中间产物断裂，形成反应产物气体（），并被吸附在炭的表面；5、反应产物气体（）脱附，并向气相扩散跑掉。多相反应时的燃烧过程是在可燃物表面进行，其反应速度要紧取决于两个因素：化学反应速度和扩散速度。过程反应的总速度取决于这两个速度中最慢的一个。所谓化学反应速度是指固体燃料与体（）之间的反应速度。所谓扩散速度是指体（）向固体燃料扩散的速度。当过程的速度受扩散速度阻碍时，称为“扩散燃烧区”。假如过程的速度受化学速度阻碍时，则称为“动力学燃烧区”，因此，燃烧处于“动力学区域”时

17、，一切阻碍化学反应速度的因素（如温度）将阻碍燃烧速度的快慢。当燃烧处于“扩散燃烧区”时，一切阻碍气体扩散的条件（如固体燃料的粒度、气流速度和压力等）都将阻碍燃烧的速度，而温度的改变并不引起多大的阻碍。关于3毫米的碳粒，在雷诺规范数（Re）为100的条件下，在温度700时，C+O2反应速度处于“动力学区”；而温度高于1250时，反应速度处于扩散区；7001250处于中间速度区。烧结料层中的温度在13001500范围内，因此，固体燃烧差不多上是在扩散区域内进行的。因此，一切能够阻碍扩散速度的因素如减少燃料粒度，增加气流速度（增大风量、改善料层透气性）和气流中的含氧量都能增加燃烧反应的速度，从而能够

18、强化烧结过程。三、烧结料层中燃料燃烧的差不多特点 燃料在烧结料层中的燃烧不同于一般固体燃料燃烧，而具有其自身的特点。第一、烧结料层中固定炭含量低，按重量计算只占总料量的35%，而且分布的专门分散。第二、固定炭的燃烧从料层上部向下部转移，料层中的热交换条件十分有利，固定炭燃烧十分迅速，而且集中在厚度3040毫米宽的高温区。第三、烧结料层氧化带较宽而还原带专门窄。第四、铁的氧化物参与了氧化还原反应。第五、离开料层的废气中存在着剩余的氧等。这是因为在如此情况下CO2不能顺利地被碳还原成CO，而且部分CO却有可能被所遇到的空气和铁氧化物中的氧进一步氧化。由于料层下部温度低，CO仍不能全部都氧化成CO2

19、，因此在烧结的废气中含有CO2、CO和剩余的氧。四、燃烧层温度及其厚度对烧结过程的阻碍 烧结过程不是一个等温过程。所谓温度是指烧结料层中某一点所达到的最高温度，也确实是燃料燃烧层的温度。这一层的温度水平与厚度对烧结过程的进行和产、质量的优劣有着重大的阻碍。若燃烧层的温度愈高，产生的液相必定增多，燃烧层厚度增大，尽管对烧结矿的强度有利，然而由于温度过高物料过熔，使得烧结料层阻力加大，不仅延长了烧结过程的时刻，而且还会使烧结矿产量下降，还原性变坏。然而，燃烧层过窄也是不利于烧结过程，尽管透气性变好，然而不能保证各种物料高温反应正常进行，因此需要燃烧层的厚度依照不同原料有一个适宜值。通常烧结料层的燃

20、烧层的温度水平和厚度要取决于高温区的热平衡和固定碳的燃烧速度以及传热速度。五、烧结过程的热交换 1、烧结料层的蓄热作用抽入烧结料层的空气通过热烧结矿层被预热到专门高的温度后参加燃烧带的燃烧，燃烧后的废气又将下层的烧结混合料预热，因而料层越是向下热量积蓄的越多，以至于达到专门高的温度。这种积蓄热量的过程仿佛热风炉的蓄热石的格子砖蓄热一样，因此被称为自动蓄热作用。料层的自动蓄热作用关于提高燃烧层温度具有专门大的意义，这能够通过简单计算的方法加以了解。据实验确定，当燃烧层上部的烧结矿层达180220毫米厚度时，上层烧结矿的自动蓄热能够提供燃烧层总热量的3545%。然而，当上层烧结矿层厚度超过200毫

21、米以后，换热的增长速度逐渐变慢。这是因为从上部抽入的空气带进燃烧带的热量已接近达到最高水平的恒定值。从烧结的经济性和能源节约的观点来看，应该尽可能提高料层高度，这对烧结的热利用是有利的，对产品的质量也有好处。 2、烧结料层中温度分布和热交换的特点烧结料层中热交换能够分成两个区域。在燃料着火温度以上（即燃烧层和烧结矿层）烧结矿层的温度高于气体温度，烧结矿将热量传给抽入的空气，使其温度专门快升高。在燃烧层以下，是热废气将热量传给烧结混合料使其温度专门快上升，而气体自身温度迅速下降。由于烧结混合料比表面积大和水分的导热系数比干矿粉高2060倍，因此，传热速度是特不快的，据测量预热层升温速度高达170

22、02000/分，低的也有450550/分，在干燥层可达500/分。由于染来哦集中燃烧和烧结矿层的自动蓄热作用，越往下温度越高、热量越多、高温带越宽。因此，在研究料层中温度分布对烧结过程阻碍时，高温区的运动速度，高温区的温度水平与厚度受到专门大的重视。高温区运动快，即烧结速度快，产量高。然而速度过快产品强度将下降。高温区温度能够提高产品强度，然而温度过高则还原性能不行，烧结速度下降，产量受到阻碍。高温区厚度增加，能够保证烧结过程各种反应有充分的时刻，对提高质量有利，然而厚度过大，气体阻力增加对烧结速度有不良的阻碍。 3、阻碍传热速度的因素烧结料层中的温度最高点的移动速度实际上反映了料层中碳燃烧的

23、移动速度和燃烧带下部热量的传递速度。热量的传递速度要紧取决于气流速度，气体和物料的热容量。因为空气在料层中是传热介质，风量增加燃烧带的氧量充足，固体炭燃烧速度加快，料层中高温区的移动速度随风量增加几乎成直线上升。因此，凡是能够增加通过料层风量的措施都能够增加高温区的移动速度。此外，烧结料的性质也阻碍热传递速度，烧结料的热容量大，导热性能好，粒度小以及吸热反应进展等因素都会增加混合料从气流汲取热量的能力。因而随气流传热速度减慢，加之粒度小，透气性变坏就可能显著地降低燃烧带的温度。烧结料传热速度较快，要紧是因为废气中的水蒸气起作用。烧结混合料跟废气之间的热交换面积比烧结矿大得多。因此，混合料与废气

24、之间的热交换进行的较快。应该指出：工艺因素的阻碍是多方面的。例如，在混合料中增加水分和石灰石用量时，一方面增加了吸热反应的热量消耗；另方面它又能改善料层的透气性，使通过料层的风量增加，因而高温区的移动速度最终依旧增加的。 第二节 水分的蒸发和冷凝一、烧结料中水分的来源和作用混合料中的水分是阻碍烧结过程的一个极为重要的因素，它的来源可分为二部分：一部分是由烧结原料自身含水带入的；另一部分是烧结混合料在混合造球过程补加的。 混合料中的水分在烧结过程中的作用是：1、有利于混合料的混匀造球，从而改善料层的透气性，提高烧结生产率。2、原料颗粒被水润湿后，表面变的光滑（有水膜存在），能够减少气体通过料层的

25、阻力。3、改善烧结料的换热条件，由于烧结料中有水分存在，改善了烧结混合料的导热性能（水的导热系数为30100千卡/米2 小时 度，而矿石的导热系数为0.15千卡/米2 小时 度），使得料层中的热交换条件良好，这就有利于使燃烧带限制在较窄的范围内，减少了烧结过程的料层阻力，同时也保证了在燃料消耗较少的情况下获得必要的高温。 因此，从热平衡的角度来看，去掉水分又需要消耗一部分热量，是不利的一方面，因此烧结料水分不能操纵得太高或过低，必须操纵在适宜的范围内。因为水分过大使混合料过湿变成泥浆状不仅白费燃料而且更严峻的是使料层的透气性变坏。若水分过小混合料不能专门好的成球，使烧结料层的透气性变坏，混合料

26、的适宜水分是依照原料的性质和粒度组成而确定的。例如，气孔多、表面粗糙、亲水性强的矿粉适宜的水分就要高一些，而组织致密、表面光滑、亲水性差的矿粉适宜水分就要低一些。粒度细的矿粉比粒度粗的矿粉吸水性强，适宜水分就要高一些，但对表面疏松多孔的褐铁矿粉烧结时所需水分要大一些。 总之，每种矿粉所需的水分是不一样的，应该通过试验确定。二、水分蒸发和水汽冷凝的一般规律 当烧结过程发生后，烧结料层的水分就会沿着料层不同高度和烧结的不同时期而出现一系列的蒸发和冷凝现象。 1、烧结料层中水分的蒸发条件所谓水分蒸发若从分子运动理论来解释，那确实是，水分子经常处于运动状态，同时同一液体的各个不同分子具有不同的速度，在表面层运动速度大的分子，有可能离开水面，甚至与水的其他分子失去内聚力而变成蒸汽，那个过程叫做蒸发。烧结过程中水分蒸发的条件是什么呢？那确实是，当气相中水汽的实际分压PH20小于在该条件下的饱和蒸汽压PH20，既： PH20、利用系数每台烧结机每平方米有效抽风面积（m2）每小时（h）的生产量（t）称烧结机利用系数，单位为t/（m2*h）。它用台时产量与烧结机有效抽风面积的比值表示：利用系数=台时产量（t/h）/有效抽风面积（m2）=总产量（t）/总生产台时（t） 总有效面积（m2）台时产量是一台烧结机一小时的生产量，通常以总产量与运转的总台时之比值表示。那个指标体现烧结机生产能力的大小，它