烧结工艺技术课件

烧结工艺技术课件第一页，共94页。烧结工艺及原理第一部分烧结概论第二部分烧结工艺第三部分烧结原理第四部分结语第二页，共94页。第一部分烧结概论一、造块

为了保证供给高炉的原料中铁含量均匀，并且保证高炉的透气性，需要把选矿工艺产出的铁精粉制成块状原料。并且除去部分有害元素（硫S、磷P、砷As等）。

铁矿粉造块目前主要有两种方法：烧结法和球团法。两种方法所获得的块矿分别为烧结矿和球团矿。第三页，共94页。二、烧结的定义

烧结是为高炉冶炼提供“精料”的一种加工方法，是利用铁精粉等含铁原料制成块状熟料的过程。

其过程实质是：将准备好的各种物料（含铁原料、熔剂、燃料、返矿等）按一定比例组成混合料，配以适量水分，经混匀及造球后铺在烧结设备上，在负压条件下进行点火抽风等操作，借助碳的燃烧和铁氧化物的氧化而产生高温，使混合料中的部分组织软化或熔化，发生一系列物理化学反应，产生一定数量的液相并润湿其它未熔化的颗粒，冷却后粘结成块，这个过程称为烧结，所得到的块状物体叫烧结矿。第四页，共94页。三、烧结的作用现代高炉生产技术经济指标之所以在不断提高，其中重要的一点就是使用“精料”。烧结工序就是为高炉提供精料的“厨房”。现代烧结生产已成为钢铁企业必不可少的重要环节，其作用可概括为以下三个方面：1、随着钢铁工业的发展，要求日益扩大对贫矿和多种金属共生复合矿的利用，这些矿石经选矿处理后得到的铁精粉，以及富矿在破碎过程中产生的富矿粉，不能直接入炉冶炼，都需要通过人工方法将这些基础原料加工成块状的人造富矿（烧结矿及球团矿）供高炉使用。2、通过烧结过程，可以为高炉提供化学成份稳定、强度高、粒度均匀、还原性能好、冶金性能高的优质炉料。从而强化高炉冶炼过程，提高冶炼效果，是高炉优质、高产、低耗、长寿的主要技术保证。3、通过烧结过程，可以去除原料中的部分有害元素，如硫、氟、钾、钠、铅、锌、砷等。同时，还可以充分利用工业生产中的副产品，如高炉除尘灰、氧化铁皮、钢渣、红泥等，将返矿纳入物料循环，扩大原料来源，变废为宝，合理利用资源，降低生产成本。第五页，共94页。四、烧结经济指标台时产量：是指1台烧结机1小时的产量，该指标体现了烧结机生产能力的大小。

台时产量=烧结机生产总量/烧结机实际运行时间

单位：吨/台·时烧结机作业率：是衡量设备工作状态的指标，以设备运转时间占日历时间的百分数表示。

作业率=运转时间/日历时间·100%第六页，共94页。利用系数：烧结机每平方米有效面积每1小时的生产的产量称为利用系数。是衡量烧结机生产效率的指标。

利用系数=烧结机台时产量/烧结机有效抽风面积

单位：吨/米2·时返矿率：烧结矿经筛分，筛上为成品烧结矿，筛下为返矿，筛下返矿占烧结矿总产量的百分率为返矿率。

返矿率=筛下返矿量/烧结矿总产量·100%第七页，共94页。第二部分烧结工艺一、总工艺流程二、原料准备工序三、配料工序四、混合造球工序五、烧结工序六、冷却工序第八页，共94页。一、烧结总工艺流程

烧结生产过程就是根据高炉生产的需求，将细粒的含铁原料、熔剂、燃料等进行配料、混合造球、铺料点火、抽风烧结，而后降温固结，经破碎筛分、冷却整粒后得到成品烧结矿的过程。大体可分为7个工序环节。

（1）原料储存及准备工序：包括含铁原料的入垛、燃料的破碎、熔剂的破碎和筛分，其任务是为配料工序准备好符合生产要求的混合料、熔剂、和燃料。

（2）配料工序：包括配料矿仓或矿槽、圆盘给料机、称量设备等。根据规定的烧结矿化学成份和使用的原料种类，通过计算，将各种料按计算的配比配制成混合料。

（3）混合造球工序：该工序通常包含一混、二混两个部分。一次混合的任务是混合料的混匀和加水湿润，二次混合的任务是造球制粒。一次混合加水80%，二次混合加水20%。第九页，共94页。

（4）烧结机工序：分为铺底料、布料、点火、烧结等操作，主要任务是将混合物料烧结制成合格的烧结矿。

（5）抽风工序：包括风机、风箱、集尘管、除尘器、抽风机、烟囱等设备。

（6）成品处理工序：包含热破碎、冷却、冷筛分及成品运输等小的环节。

（7）环保除尘工序：常见工艺有机械除尘、电除尘、旋风除尘、布袋除尘等，将生产过程中产生的粉尘进行收集处理，减少环境污染。我公司烧结厂采取电除尘工艺。第十页，共94页。第十一页，共94页。第十二页，共94页。第十三页，共94页。二、原料准备

烧结混合料的组成主要来源于以下四个部分：铁矿粉、熔剂、燃料、副产品辅料（返矿除尘灰红泥氧化铁皮钢渣等）

烧结对铁矿粉的要求：1.含铁品味高，包括铁矿物和脉石矿物的含铁总和，越高越好。2.酸性氧化物（SiO2、Al2O3）含量低，碱性氧化物CaO和MgO含量高。3.成分稳定和粒度适宜。4.S、P、Pb、As、Zn等有害杂质越少越好。第十四页，共94页。1、含铁原料----铁精粉

烧结生产使用的主要含铁原料是铁精粉，铁精粉是通过贫矿矿石粗破、中破、细破、磨矿，使粒度达到1mm以下。经磁选、浮选等多种选矿方法去除脉石等杂质所获得的产物。自然界中含铁矿物很多，可被利用的只有20余种，其中主要是磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿和菱铁矿四种类型。

第十五页，共94页。磁铁矿磁铁矿外表颜色和条痕均为黑色，俗称黑矿。其化学式为Fe3O4，也可看作Fe2O3•FeO，其中Fe2O3为69％，FeO为31％，理论含铁量为72.4％。有金属光泽，具有强磁性，晶体呈八面体，组织结构致密坚硬，一般为块状或粒状，难于破碎和还原。这种矿石有时含有TiO2及V2O5。通常用磁选法得到品位稍高的磁选精矿，我们所使用的国内精粉，多属于此类。磁性率=Teo/TFe×100%,磁性率=42.8%为纯磁铁铁矿；磁性率>28.6%为磁铁矿；磁性率=28.6%-14.3%为半假相磁铁矿；磁性率<14.3%为假相磁铁矿。磁铁矿的特点：在烧结过程中，由于受氧化作用要放出一定的热量。所以该矿粉在温度不高和燃料用量较少的情况下，即可得到还原性和强度好的烧结矿。第十六页，共94页。赤铁矿赤铁矿仅有弱磁性，颜色及条痕色为红色或暗红色，俗称红矿。其化学式为Fe2O3，主要存在形态为不含水的三氧化二铁，密度4.8-5.3，硬度不一，完整晶型赤铁矿硬度为5.5-6，理论含铁量为70%。赤铁矿在自然界中常形成巨大矿床，从埋藏量和开采量来说，都是冶金工业生产的主要矿石，我国所进口的国外富矿粉，多属于此类。赤铁矿的特点：晶型组织多种多样，从非常致密到松软的粉状，片状组织表面具有金属光泽。它的软溶温度较高，在烧结料中成球性比较好，在生产高碱度烧结矿时，Fe2O3和熔剂中的CaO和MgO发生化学反应，降低熔点，易于烧结。第十七页，共94页。褐铁矿褐铁矿化学式为nFe2O3•mH2O，是含有大量的结晶水的矿石。自然界中褐铁矿绝大部分是以2Fe2O3•3H2O的形式存在，一般含铁量在37～54％，焙烧后可析出结晶水。其外表颜色为黄褐色，条痕为褐色，无磁性。褐铁矿的特点：含有害杂质硫、磷、砷较高，密度小，结构松散，孔隙度大，烧损大，烧结过程中燃料消耗大，形成大蜂窝式结构，强度不好。故此使用该矿粉时应考虑合理搭配使用，避免造成烧结矿质量下降。第十八页，共94页。菱铁矿菱铁矿为碳酸盐铁矿石，化学式为FeCO3，理论含铁量为48.2％，CO2为37.9％。外表颜色为灰色和褐色，风化后变为深褐色，条痕为灰色或绿色。具有玻璃光泽，密度3.8，硬度3.5～4.0，无磁性，含硫低，含磷较高，脉石中含碱性氧化物。菱铁矿的特点：烧结性能和磁铁矿相似，矿相结构中往往与其它金属的碳酸盐共生。经过焙烧后，分解出CO2气体，含铁量显著增加，矿石也变得疏松多孔，易破碎，还原性好。第十九页，共94页。2、熔剂熔剂按其性质可分为酸性熔剂、中性熔剂和碱性熔剂三类。由于国产铁矿石内含的脉石多数是酸性氧化物，所以我国烧结厂普遍使用碱性熔剂。我公司烧结厂也不例外，使用的熔剂主要有生石灰、高镁粉、轻烧白云石等。2.1熔剂分类：a、酸性熔剂：有效成分当中SiO2含量高的熔剂

橄榄石—(Mg，Fe)2SiO

蛇纹石—化学成分通式为A6[Si4O10]（OH）8，A主要为Mg2+，Fe2+

石英石—SiO2b、中性熔剂：含Al2O3的熔剂。第二十页，共94页。c、碱性熔剂：含有CaO和MgO等碱性物质的熔剂。石灰石--CaCO3，纯石灰石含CaO：56％，CO2：44％；生石灰—CaO消化后变成Ca(OH)2即平时常说的白灰；消石灰—Ca（OH）2；白云石—[Ca.Mg（CO3）2](理论上CaO含量30.4%,CO2含量47.9%,MgO2含量1.7%)；菱镁石—MgCO3；生镁粉—是菱镁石经过破碎加工后的产物，主要化学成份是MgCO3，纯菱镁石理论上含MgO：47.6%，外表呈白黄色；高镁粉—由菱镁石焙烧而来，主要成分是MgO；轻烧白云石—以白云石为原料在1000℃左右煅烧而成。第二十一页，共94页。2.2烧结过程配加熔剂目的:a、混合料中加入碱性熔剂，可以使得烧结矿熔剂化，将炼铁需要的部分熔剂在高炉内的化学反应转移到烧结过程中，可以强化高炉冶炼、改善高炉造渣过程和降低焦比。同时改善烧结性能，强化烧结过程和改善透气性，提高烧结矿的产质量指标。b、熔剂中的CaO和MgO与烧结矿中的铁氧化物等及SiO2等在高温作用下，生成低熔点化合物，改善烧结矿强度和还原性。c、熔剂中的生石灰遇水后，发生消化反应生成消石灰，并放出热量可以提高料温，减少烧结过程的过湿现象。d、通过调整含镁熔的配加量，可以合理控制烧结矿中MgO的含量，从而达到调剂高炉炉渣良好流动性的目的。第二十二页，共94页。2.3碱性熔剂特点:a、生石灰要求有一定活性度，避免生烧和过烧。用量及粒度选择要适宜，过多或过细的生石灰使烧结料层过分疏松，混合料堆密度下降，造球强度降低，输送过程中易摔打破碎，造成透气性变差，影响烧结产量。过少或粒度过粗的熔剂反应慢，反应不充分，甚至会残留白点，破坏烧结强度。b、为提高造球强度，一般在烧结反应前提前将生石灰进行消化，使用生石灰时必须在混合前打水，保证必要的消化时间。c、消石灰粒度较细，与粒度较粗的石灰石颗粒相比更易生成低熔点化合物，液相流动好，从而降低燃料用量和燃烧带的阻力。但过量的消石灰易使烧结料过于疏松，烧结脆性大，强度下降，成品率降低。第二十三页，共94页。3、燃料燃料是烧结过程的主要热量来源，分为气体燃料、液体燃料和固体燃料。

气体燃料：气体燃料主要来源有高炉煤气和焦炉煤气，煤气作用是用来点火并向烧结料上层提供热量。我公司烧结厂使用的是焦炉煤气。

固体燃料：主要种类是焦粉和无烟煤粉，起发热剂和还原剂的作用，烧结过程所需热量主要由固体燃料的燃烧来提供，对烧结过程的控制及烧结矿产质量影响很大。第二十四页，共94页。3.1固体燃料的要求:a、要求固定碳含量高：固定炭是发热体，固定炭越高越好；b、要求灰分低：灰分的增加将降低烧结矿的品位；c、要求挥发分少：挥发分的增加将恶化烧结料层透气性，降低烧结矿产量。同时粘附在风机转子上，影响除尘效果，降低风机寿命；d、硫、磷等有杂质的含量少。第二十五页，共94页。3.2固体燃料粒度的影响a、燃料粒度过大时影响：燃料在料层中分布不均匀，大颗粒燃料周围融化的很厉害，燃料颗粒远处物料不能很好的液相形成。燃烧带变宽，烧结料层透气性变坏。同时布料时如产生偏析现象，大颗粒集中在下部，烧结料层上下温差大，上层强度差，下层过熔，粘台车。

b、燃料粒度过小时影响：燃料粒度过小，烧结燃烧速度过快，难以达到所需要的烧结温度，同时恶化了烧结料层的透气性，并且过小粒度的燃料有可能被气流带走。

第二十六页，共94页。4、副产品辅料高炉除尘灰：从高炉煤气系统中回收的高炉瓦斯灰，主要由矿粉、焦粉组成，含铁：30～55％，含碳：8～20％。做为烧结原料，在回收残铁的同时，还能降低烧结煤耗，从而降低生产成本。转炉除尘灰：从转炉的炉气中经除尘器回收的含铁原料，含铁量较高，并含有钢渣和石灰粉末。氧化铁皮：轧钢过程中剥落下来的轧钢皮，含铁60～75％，有害杂质少，密度大，可以有效提高烧结矿的品位，降低烧结煤耗，是很好的烧结原料。红泥：炼钢转炉的烟尘，含铁量较低，但含有部分的CaO和MgO。钢渣：炼钢的副产品，钢渣中碱性物质多，含铁量较低，同样也含有部分CaO和MgO。在烧结料中配少量的红泥和钢渣能可以代替部分熔剂，增加烧结的液相，改善烧结矿的质量提高烧结矿的结成率。第二十七页，共94页。三、配料工序从工艺流程上，配料操作通常分为一次配料和二次配料。一次配料：由于含铁原料品种多，且波动大，为了提高配料精度、减少成分波动而对含铁原料进行的预配料，也就是第一节里提到的原料准备工序。二次配料：在一次配料的基础上，进行配加燃料、熔剂和辅料的过程为二次配料。本节内容中主要介绍二次配料。第二十八页，共94页。1、配料定义和意义配料的定义：控制好混匀料、熔剂、燃料、返矿等辅料的下料量，将这几类物质按一定比例配成适宜烧结用混合料的过程。配料的意义：烧结矿的化学成份稳定性对高炉操作有着极其紧密的关系，烧结矿成份波动，就会导致高炉炉温波动，使炉况失常引起生铁成分不合格。烧结矿物理性能不好，将使高炉炉料的透气性变差，焦比升高，产量下降。所以精心配料是获得优质、高产烧结矿的前提，是保证高炉优产、高产、低耗的基础。第二十九页，共94页。2、配料计算方法配料有三种方法：容积配料法，重量配料法，化学成分配料法。a、容积配料法：是基于各种物料具有一定的堆比重，借助给料设备对添加物料的容积进行控制以达到混合料所要求的配加比例的一种方法。优点：方便、投资少。缺点：①设备给料的误差较大;②随料位的高低，下料量波动大；③基于物料水分的大小，下料量波动；b、重量配料法：是按物料的重量进行配料的一种方法，它是连续进行，配料精确度可控制在±1%之内，通常称为连续重量配料法。该方法借助于电子皮带秤和定量给料装置自动调节系统来实现自动配料。电子秤给出称量皮带的瞬时送料量信号，而后信号输入给料机自动调节系统，系统根据给定值和电子皮带秤测量值的信号偏差，自动调节圆盘给料机转速，以达到给定的给料量。国内大部分的烧结厂均采用这种方法；c、化学成分配料:借助于X射线荧光分析仪，分析原料、烧结混合料的各种化学成分，通过计算机控制原料比例和配加量的一种配料方法。是烧结厂配料的最理想的方法，目前只在国外使用。第三十页，共94页。3、配料的要求a、合理搭配各种原料，降低原料成本；b、配料后各种原料化学成份要稳定，满足原料的烧结性能和物化反应要求；c、配料计算数据要真实、可靠、准确；d、配料计量、控制设备的精密度要高。第三十一页，共94页。4、影响配料作业的物、料因素a、物料水份的影响：由于物料水份的增加，物料在矿槽内经常产生“棚料”、“悬料”、“崩料”现象，会破坏料流的连续性和稳定性；b、化学性能的影响：化学成份波动，直接影响烧结矿成份的波动；c、料仓料位的影响：圆盘给料是借助摩擦力、离心力和机械作用力来完成的，摩擦力的大小是料柱的压力成正比。因此，料仓内存料量的波动会破坏圆盘给料的均匀性；第三十二页，共94页。d、设备性能的影响：设备性能的好坏对保证均匀给料、准确称量有重要的影响，如圆盘的水平度、衬板的磨损情况、圆盘与矿槽的同心度、电子皮带称的精度、转差离合器或调速电机的稳定性、配料皮带的速度等都会影响配料的质量；e、同一物料，粒度组成和堆密度的不同，同样闸门开启量下，料重量有所差别；f、外加辅料的影响：如生产出现波动，返矿质量和数量变化剧烈波动，造成内部恶循环。除尘灰、红泥、氧化铁皮等辅料如添加不匀，也会对配料准确性带来严重的影响；第三十三页，共94页。5、影响配料作业的操作因素五勤一准1）勤检查随时观察原料粒度、水分、颜色、给料量及设备运转的情况；2）勤联系勤与上下道工序、烧结主控、品质化验部门联系，及时沟通；3）勤分析判断经常分析判断原料粒度、水分、颜色、给料量与烧结矿产质量之间的联系，提高分析解决问题的能力；4）勤计算调整根据判断分析，及时进行计算调整；5）勤交流总结及时总结本班的配料经验和结果，与上、下班交流沟通；6）配料准确水分稳定、粒度均匀、下料准确、给料连续、判断准确、调整及时、成分合格。第三十四页，共94页。四、混合造球工序第三十五页，共94页。1、混合机工作原理：送入混合机的物料在筒体内因摩擦力的作用，随着筒体旋转方向向上运行，当提升到一定高度后，由于物料自重作用掉下来，并沿倾斜筒体的轴向朝低端移动。在随筒壁反复提升和落下的过程中，物料中的各种成份和水分混合均匀。经多次提升和抛落，物料形成一个螺旋状运动轨迹，并向前推进至卸料端排出的过程。我国烧结厂大多使用以滚筒混料机进行一次混合和二次混合的混合造球工艺。一次混合作用重点在于对混合料加水混匀，二次混合作用重点在于调水制粒造球。第三十六页，共94页。我公司烧结厂一混滚筒主要参数1）设备名称：Φ3800×15000一次圆筒混合机2）规格：Φ3.8×15m3）处理量：660t/h（正常）760t/h（最大）4）充填率：12.17%（正常）14.01%（最大）5）筒体倾斜角：2.0°6）筒体转速：7rpm7）物料停留时间：2.93min第三十七页，共94页。我公司烧结厂二混滚筒主要参数1）设备名称：Φ4400×18000mm二次圆筒混合机2）规格：Φ4.4×18m3）处理量：660t/h（正常）760t/h（最大）4）充填率：10.33%（正常）11.9%（最大）5）筒体倾斜角：1.5°6）筒体转速：7rpm7）物料停留时间：3.93min第三十八页，共94页。混合加水技术要求：根据原料性质，混合料组成，返矿量波动等工艺条件确定适宜的加水量，以保证混合料的充分润湿、混匀和生石灰消化。随时观察混合料水分变化，及时加减水量，减少水分波动。烧结料混合与造球的目的：一是将混合料各种成份的混匀，保证烧结料物理化学性质均匀一致；二是使混合料水份合适而均匀，从而获得最好的粒度组成，改善烧结料层的透气性，提高烧结矿的产质量。第三十九页，共94页。2、一次混合的目的：各种含铁物料、熔剂、燃料经配料后还不能直接烧结，要保证烧结矿化学成分稳定不波动，燃料、熔剂分散均匀，充分接触、发生作用；加入适量的水分使混合料润湿，为造球创造条件。

3、影响一次混料的因素：1）原料的表面特征、形状对混匀有一定影响；2）颗粒表面电荷大的颗粒，与水结合性好的亲水物料，容易被水润湿，形成较大的表面张力，混匀效果好；3）原料粘性大的物料有利于造球，不利于混匀，粘性大的物料不利于造球，有利于混匀；4）粒度：粒度大易偏析，难于混匀，表面粗糙，多棱角的物料较圆滑物料更易制粒；5）比重：比重相差大的物料，不利于混匀和制粒。第四十页，共94页。4、二次混料的目的：强化制粒影响烧结混合料强化制粒的因素较多，包括原料因素、工艺设备因素。在原料条件固定的前提下，混合料水分、混料机的转速、充填率、混料时间起到主要作用。水是混合料造球的重要因素。圆筒造球机转速在一定程度上代表了烧结混合料在圆筒混料机内的运动状态，不同的运动状态制粒效果不同。充填率代表了烧结混合料在圆筒造球机内的受力、混合料之间的相互作用。混料时间代表混合料的在圆筒混料机内的停留时间。第四十一页，共94页。5、影响造球的因素：1）铁矿粉的性能：颗粒的形状和亲水性能影响大。亲水性高，颗粒表面接触角小，容易润湿，成球制粒性能好。a、磁铁矿：由于结构致密、坚硬、比重大，不容易润湿，所以这种矿物混合不易制粒造球。b、赤铁矿：组织也较致密，但它含的杂质多（Al2O3、CaO、MgO）亲水性比磁铁矿要好，故赤铁矿较为容易造球。但混匀效果要比磁铁矿差一些。c、褐铁矿：含有结晶水多烧损大，比重小，易被水润湿，易造球。但水份大时会自滚成球，难于使燃料与其均匀混合，不利于烧结。2）生石灰：生石灰是种活性熔剂，遇水消化成消石灰，由于粒度很细、亲水性好，故而是造球成球的核心。消石灰：比表面积大，消石灰颗粒表面带有负电荷，水分子有偶极性，消石灰可以吸附水分子，周围呈负电性，有很强的吸水性和天然的粘结力，改善了物料的成球性。3）焦粉：因多孔隙，表面张力大，易形成造球核心。第四十二页，共94页。4）制粒时间：滚动造球所需时间视成品球的尺寸和原料成球的难易而定，一般为3～6min。增加制粒时间对球的质量有好处，但产量下降，缩短制粒时间，球的机械强度低，而且多余的水分不能排出。5）料温：由于料温提高后，水的粘度降低，流动性变好，加快了颗粒的长大。同时水的表面张力也降低，影响颗粒的机械强度。由于温度上升时，水的粘度比它的表面张力减小得多，在实际生产上表现出预热对制粒有利。所以提高料温，对造球的产量和颗粒质量都有良好的效果。6）转速：转速太大，物料受离心力作用大，以至使物料紧贴筒壁随之运转而没有滚动作用。完全失去混合、造球的意义。转速太低，物料所受的重力大于圆筒的离心力，因而不能把物料提升到足够的高度，只能堆积在圆筒下部呈“泄落式”状态，虽然可以部分造球制粒，但不能使物料混匀。第四十三页，共94页。6、混合料水分大小的判断经加水湿润造球，将混合料含水比例控制在7.5—9.5%之间为最佳效果。

水分适宜时的特征：（1）手握料后能保持团状，轻微抖动能散开；（2）手握料后手感柔和，有少数粉末沾手；（3）形成直径1～3mm的小球；（4）料面无特殊光泽。水分过大或过小的特征：（1）水分小时，手握不成球、无小球；（2）水分过大时，料有光泽，手握成团后，搅动后不易散开，有泥粘在手上。第四十四页，共94页。五、烧结机工序第四十五页，共94页。1、烧结机工作原理：带式烧结机是烧结生产的主要设备，它是由给料装置、点火装置、传动装置、轨道、台车、风箱、密封装置和机架等组成。在钢结构的机架上铺设台车行走的封闭轨道，各个单独的台车在封闭的轨道上连续运转，通过头部的电动机传动装置实现驱动。传动装置带动的头部星轮将台车由下部轨道经头部弯道抬到上部水平轨道，并推动前面的台车箱向机尾方向移动。在台车移动过程中。给料装置将铺底料和混合料布到台车上，并随着台车移动至风箱上面即点火器下面时，同时进行点火抽风，烧结过程从此开始。当台车继续移动时，位于台车下面的风箱继续抽风，烧结过程继续进行，当台车移至烧结机尾部风箱时，烧结过程完毕，台车在机尾弯道处进行翻转卸料，然后依靠后方台车的顶推作用而沿着一定倾角（机尾固定弯道式烧结机）的运行轨道移动，当台车移至头部弯道处，被转动着的头部星轮咬入，通过头部弯道转至上部水平轨道，台车运转一周，完成一个工作循环，如此反复进行。第四十六页，共94页。我公司烧结厂烧结机基本参数第四十七页，共94页。2、烧结点火点火的目的（1）将烧结料表层加热到高于燃料的燃点（700℃），借助于抽风，使烧结过程顺利进行；（2）向上层烧结料补给一定的热量，便于改善烧结矿的质量强化烧结过程。第四十八页，共94页。我公司烧结厂点火器基本参数第四十九页，共94页。对点火的要求：（1）合适的点火温度。点火温度过低，表层积蓄的热量太少，不足以给下层创造充分的点燃条件，无法使料层达到烧结温度；点火温度过高，就会造成表层烧结矿过熔。（2）适宜的点火时间。点火时间取决与点火器的长度和烧结机的速度，在点火温度一定时，点火时间长，点火器传给烧结料的热量就大，可以提高表层烧结矿的强度和提高成品率；若点火时间不足则点火温度必须提高，以确保表层混合料能积蓄一定的热量。（3）沿台车宽度方向上均匀点火，以保证烧结过程的均匀进行。对点火负压的控制：过高的点火负压将使得冷空气自点火器下部大量进入点火炉而降低点火温度，同时使得料面点火不匀。另一方面高的负压将使得松散料面压紧，降低料层透气性。过低的负压，不能保证点火器的燃烧产物进入料层，热量利用变差。第五十页，共94页。3、烧结过程控制3.1烧结操作方针：“精心备料、稳定水碳、减少漏风、厚料低碳、烧透筛尽”。

“精心备料”是烧结生产的前提条件；“稳定水碳”是稳定生产的关键性措施；“减少漏风”是烧结的保证条件；“厚料低碳、烧透筛尽”是生产优质、高产、低耗烧结矿的途径。第五十一页，共94页。3.2烧结重点操作内容三点五勤观察点火温度、终点温度、废气温度。做好“五勤”即：（1）勤检查：机尾断面，点火布料情况，水碳稳定情况，仪表显示及台车等；（2）勤联系：料、水分、焦粉、煤气、助燃风等；（3）勤分析判断：根据检查情况，分析原因，采取措施；（4）勤调整：焦粉、点火温度、料层、机速等；（5）勤清理：勤清理松料器，勤整理炉条，紧固松动栏板等。第五十二页，共94页。3.3烧结过程碳的判断与控制（1）煤耗高时，台车移出点火器后2～3m表面红层不变色，表面过熔结硬壳，点火温度、总管负压、废气温度升高，因垂直烧结速度降低，燃烧带往往达不到蓖条，机尾卸矿时矿层断面冒火苗，高碱度烧结矿会出现强劲的蓝色火苗，断面赤红部分占全矿层的二分之一以上，烧结矿成薄壁蜂窝状大气孔，FeO升高，严重会导致粘料，热返矿量增大，混料水分难以控制，烧结矿强度降低。（2）煤耗低时，表层点火不好，台车出点火器后表面料层红色比正常时缩短，料面有浮灰，垂直烧结速度降低，点火温度、总管负压、废气温度降低，机尾断面呈暗红色，赤红层变薄，严重时有花脸，烧结矿FeO降低，返矿量增大，烧结矿产强度降低。（3）燃料粒度大：点火不均匀，机尾断面冒火苗，局部过熔，断面呈“花脸”，有粘台车现象。第五十三页，共94页。六、带冷工序1、烧结矿冷却的目的及意义

烧结矿在烧结机上烧成之后从机尾卸下时，其温度大约在750～800℃，对这样的赤热烧结矿，一般要将其冷却到150℃以下，这是为了：（1）保护运输设备，使长区配置紧凑。（2）保护高炉炉顶设备及高炉矿槽。（3）改善高炉、烧结厂的劳动条件。（4）为烧结矿的整粒及分出铺底料创造条件。目前的烧结冷却设备根据形状构造主要分成三类：带式冷却机、环式冷却机、立式冷却机。第五十四页，共94页。2、带式冷却机的优、缺点优点：（1）布料均匀。由于带冷机台车是矩形的，并且沿直线运行，因而烧结矿能够均匀地布到台车上，不易产生布料偏析和短路漏风的现象。（2）在运转过程中不易出现跑偏、变形等问题，设备的密封性能较好。（3）带冷机呈狭长条形，适宜在狭长的地带配置，而且可在同一厂房内实行平行配置，因此适合与安装有多台烧结机的厂房相配套。（4）带冷机可安装成一定的倾角，可兼作运输设备，把冷却的烧结矿运至缓冲矿槽。（5）带冷机蓖条不易堵塞。由于带冷机卸矿时翻转180°，细粒烧结矿一般能掉下来，所以蓖条不易堵塞。缺点：（1）设备重，体积大。由于带冷机的回车行程是空载的，所以设备重量较相同处理能力的环冷机要重约1/4。（2）带冷机的轴流风机装在带冷机上方的高架式机架上，对安装检修不便。第五十五页，共94页。第五十六页，共94页。第五十七页，共94页。3、环冷机简介环式冷却机的驱动装置由两套传动系统组成，传动方式为摩擦传动。每个系统都由电机、减速机、主动摩擦轮、被动摩擦轮组成。其特点是两套系统完全相同，以提供相同的动力和运动。两套系统都是悬挂在固定的门形框架上的，整个传动系统可以绕门形框架上的轴产生少量转动以吸收回转框架运行过程中的震动。用螺钉联接在回转框架上的摩擦板在摩擦轮的带动下可绕内、外水平轨道作圆周运动。环冷机的台车体是用铰链连接在回转框架上的，台车体在受料区域接受从给矿漏斗卸下的炽热的烧结矿后，随回转框架沿水平圆形轨道做圆周运动。在卸矿区，水平圆形轨道改为向下弯曲的曲轨，装满烧结矿的台车体底板随曲轨轨迹倾斜，将冷却的烧结矿从排料斗卸出，完成一个循环。第五十八页，共94页。与带冷机相比，环冷机具有占地面积少、投资省、设备利用率高等优点。但是由于环冷机台车为圆周运动，且回转半径大，所以其运动规律较之带冷机台车的直线运动复杂，在运行过程中易发生台车跑偏现象，导致台车轮缘啃咬钢轨边，台车体挤压磨损密封橡胶皮，电机电流升高等故障发生。这些现象会影响环冷机的正常运行及烧结矿的冷却效果。环冷机和带冷机各有各的优势与劣势，我公司产烧结厂采取环冷机的初衷是由场地布置因素来确定的。第五十九页，共94页。我公司烧结厂环冷机基本参数第六十页，共94页。第三部分烧结原理一、烧结料层结构及温度分布二、烧结过程中的主要物理化学变化三、烧结矿成矿机理四、烧结矿的矿物组成、结构及特性第六十一页，共94页。烧结机行走过程中的纵向切面如下图所示:第六十二页，共94页。第六十三页，共94页。一、烧结料层结构及温度分布带式烧结机抽风烧结过程是自上而下进行的，沿其料层高度温度变化的情况一般可分为五层，各层中的反应变化情况如上图所示。

点火开始以后，依次出现烧结矿层，燃烧层，预热层，干燥层和过湿层。随着台车由机头向机尾移动，后四层又相继消失，最终只剩烧结矿层。第六十四页，共94页。烧结矿层：表面至1100℃为固态烧结矿层；1100℃至燃料燃烧结束温度为熔融烧结矿层。该层透气性良好，随烧结过程进行不断加厚。主要反应是液相凝固，矿物析晶，空气经过此带得到预热。成矿层可分为冷烧结矿和热烧结矿两层。冷烧结矿层的表层强度较差，其原因一是烧结温度低，二是被抽入冷空气快速急冷，表层矿物来不及释放能量而析晶，因而玻璃质较多，内应力大而性脆。第六十五页，共94页。燃烧层：该层温度变化状况：从固体燃料着火温度（约600~800℃）开始到燃料燃烧结束。最高温度取决于固体燃料配比，高燃料配比温度可达1500℃以上，目前的低温烧结要求不超过1350℃。该层中发生的主要反应为：C的燃烧、MCO3分解、FeS2氧化、形成液相、铁氧化物分解还原氧化。由于燃料燃烧，混合料在固相反应形成的低熔点矿物在高温下软化，进一步发展产生液相，占据通气的空隙通道，所以气体通过阻力最大。该层对烧结矿的产质量影响很大，过厚影响烧结料层透气性而导致产量降低，过薄则烧结温度低，液相数量不足，烧结矿粘结不好，烧结矿强度低。该带厚度主要受燃料配加量、原燃料的粒度、抽风量等因素的影响。第六十六页，共94页。预热层：温度范围从150℃~至着火温度。混合料被燃烧带下来的热废气预热，特点是废气温度快速下降，热交换进行迅速剧烈。在相应的温度下，该带内发生的主要反应是氧化还原、结晶水分解和碳酸盐分解，铁矿石的氧化还原以及固相反应等。干燥层：干燥层温度范围：露点~（150-200）℃。该层中，上层废气温度继续下降，透气性较好。主要反应为烧结料中的水分蒸发，干燥过程中易使烧结料球颗粒的崩坏。第六十七页，共94页。过湿层：温度范围从料温到露点温度。由于上层废气中带入较多的水分，进入本层时，温度降到露点以下而冷凝析出，由于料层过湿出现的重力水易破坏已造好的混合料小球，从而影响烧结透气性，降低烧结速度。如产生泥状液体流到蓖板，会造成蓖板严重堵塞，破坏烧结过程。生产中多采用混合料预热等措施来减少过湿层的影响。第六十八页，共94页。二、烧结过程中的主要物理化学变化

烧结过程的主要物理化学变化包括：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；第六十九页，共94页。1、燃料的燃烧和热交换烧结过程物化反应：烧结过程是一系列物理化学变化的综合过程，这些变化以一定的温度和热量为需求条件，这种条件的创造来源于混合料中碳的燃烧。混合料中的碳的燃烧所提供的热量占烧结所需热量的90%左右。

该过程不仅错综复杂，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1200～1500℃，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。第七十页，共94页。1.1固体燃料的燃烧烧结过程燃料燃烧的特点：a.燃料少但最高燃烧温度高；b.固体燃料在混合料中分布稀疏，导致局部的还原性气氛和宏观的氧化性气氛；c.较大的空气过剩系数和燃料的不完全燃烧；d.强烈的自动蓄热作用导致料层上下的燃烧温度（或高温区）温度差别很大；e.固体燃料燃烧是影响烧结过程的最重要元素；f.固体燃料燃烧速度决定了烧结速度，决定了烧结产量；g.固体燃料燃烧对烧结过程气氛有很大影响，配比高导致还原气氛增强。第七十一页，共94页。1.2影响燃烧反应的因素：烧结过程中燃料燃烧是受扩散控制的，因此，烧结混合料中燃料燃烧速度及燃烧带的厚度与燃料颗粒的直径、燃料配加量、气流的流速及料层的透气性有关。在其他条件一定时，粒度的大小成为烧结过程质量的决定性因素：粒度过大，造成过厚的燃烧带，增加了料层的阻力，料层透气性变差，降低燃烧速度，增加燃烧时间，降低烧结矿产量，增加燃耗。且在转运和布料时易产生偏析，下部燃料多，造成局部过熔，烧坏篦条；若粒度过小，则降低料层的透气性，同时由于燃烧速度过快，高温时间短而使燃烧层过薄，不能形成适宜的高温区温度，来不及产生足够的液相，影响了烧结矿的强度。过细的燃料还会被气流带走，造成燃料损失。第七十二页，共94页。2、水分蒸发及冷凝烧结料因造球常需要加入一定量的水，水是烧结过程顺利进行的重要条件之一。烧结过程中水分具有改善混合料的制粒、导热、改善热交换、润滑降低气流阻力和助燃的作用。a、烧结过程中水分的蒸发从混合料预热开始阶段，废气温度高，废气中水蒸气压力低，满足水蒸汽蒸发的条件，水分蒸发速度逐渐加快，废气的含水量升高很快，温度快速降低。烧结料含水量降低形成干燥层。这一过程中，由于蒸发吸热，使废气温度下降，饱和蒸气压也相应下降，而废气中水蒸气压力却增大，两者逐渐接近，当相等时，蒸发停止。干燥层终了温度为100～150℃左右。b、烧结过程中水分的冷凝废气经干燥层后，带着水蒸气的废气在穿过下层冷料时，由于与物料间进行热交换，自身温度不断降低，由1100～1500℃降到100℃以下。废气的饱和水蒸汽压下降很多，气中的水气就开始在冷料表面上发生冷凝，烧结料出现过湿。第七十三页，共94页。过湿层对透气性非常不利：加大了气体通过的阻力；破坏造好的小球，甚至出现泥浆阻碍气体通过。如何消除过湿？（1）改善烧结料层原始透气性。（2）提高烧结混合料的湿容量。生石灰消化成消石灰胶体颗粒，可以吸附和持有大量水分而不失去物料的松散性和透气性。因此，烧结料层内的少量冷凝水，将会为料球中的这些胶体颗粒所吸附和持有，可使混合料的料球不被破坏，也不至堵塞孔道，使烧结层保持良好的透气性（3）提高料温，使料温预热到露点以上。提高料温的措施：用热返矿预热混合料；用生石灰预热混合料；用蒸气预热混合料；热风预热混合料。第七十四页，共94页。3、碳酸盐的分解石灰石的分解及结晶水的放出石灰石分解温度800℃附近，通常在燃烧带分解，消耗高温区热量，降低高温区温度，为了达到烧结过程所需温度，必须提高固体燃料配比。结晶水放出温度根据结晶水特性，在300~800℃范围，低温区放出对燃耗无影响，但高温区放出要消耗热量，会增加燃耗。高含水褐铁矿含大量结晶水，放出结晶水会增加废气水蒸气含量，加重过湿现象，不利于烧结过程。过高结晶水甚至会导致泥状物堵塞蓖条，破坏烧结过程。第七十五页，共94页。碳酸盐在烧结条件下分解历时总共只有2分钟左右，而有效的分解时间还要短，因为随着烧结层的下移，废气中CO2含量下降，烧结层中残留的石灰石可在630℃左右结束分解，这种在燃烧带以后分解出的CaO对烧结矿的固结和强度都没有好处。在烧结过程中不仅要求CaCO3完全分解，而且要求分解出来的CaO与其他矿物结合或被液相完全吸收，不希望有游离的CaO存在。因为以白点形式存在于烧结矿中的游离CaO会吸水消化，增加体积，严重影响烧结矿的强度。从化学反应动力学来看，碳酸盐的分解为多相反应，受相界面的化学反应和CO2在产物层中的扩散控制。影响烧结过程中石灰石完全分解并与矿石化合的因素主要是石灰石的粒度，烧结温度和烧结混合料中矿石的种类和粒度。在我国主要使用精矿粉生产熔剂性或高碱度烧结矿的条件下，起决定作用的是石灰石粒度。为了保证石灰石在烧结过程中完全分解，并被矿石所吸收，石灰石的粒度不宜过大。第七十六页，共94页。4、铁氧化物氧化还原烧结过程是氧化性气氛，但由于烧结料中碳分布的偏析和气体组成分布的不均匀性，使得某些区域，特别是在燃料颗粒周围的(CO2)／(CO)比值很小，呈现还原性气氛，而该处的温度又较高，部分Fe3O4将可能被还原成FeO；还原性气氛很强的情况下，甚至可能被还原成Fe。在远离燃料颗粒的区域，(CO2)／(CO)比值可能很大，相应氧含量可能很多，呈现氧化性气氛，Fe3O4和FeO就可能被氧化。实际的烧结还原过程取决于烧结配料和工艺等条件，例如烧结配料中的配碳量、铁矿粉自身的还原性、铁矿粉与还原剂接触的表面积和时间和烧结温度等。随着配碳量的增加，烧结矿还原程度增加。烧结配料中铁矿石的粒度小，比表面积大，但由于高温持续时间短，CO向颗粒中扩散条件差，再加上Fe3O4本身还原性不好，所以Fe3O4还原受到限制。特别当烧结料中加入石灰石时，石灰石分解耗热及分解出的CaO与矿石形成易熔物降低燃烧带温度，还原过程受到限制，烧结矿中FeO下降。相反当烧结料中加入MgO后形成难熔化合物，燃烧层温度及烧结矿中FeO将上升。当烧结矿最后的结构形成后，烧结矿经受很弱的二次氧化。一般是在烧结矿的孔隙表面、裂缝以及有缺陷附近的磁铁矿粒子部分被氧化。分布在硅酸盐相间的磁铁矿结晶由于氧输送困难不会再二次氧化。第七十七页，共94页。三、烧结矿成矿机理1、固相反应：固相反应是在一定的温度物料没有熔化之前，两种固体的这种或那种离子克服晶格中的结合力，在晶格内部进行位置交换，并扩散到与之相接触的邻近的其他晶格内进行的反应。这种反应能够进行的重要因素是温度，而且固相下只能进行放热的化学反应，反应产物是固体。在烧结过程中，由于燃料的燃烧产生高温废气加热了烧结料，这为固相反应的进行创造了条件。(1)在烧结料部分或全部熔化以前，料层中每一颗粒相互位置是不变动的，每个颗粒仅与它直接接触的颗粒发生反应，而且两种物质间反应的最初产物只能形成同一种化合物，(2)Fe2O3只能溶入SiO2而不能与SiO2发生相互作用，而Fe3O4则不能与CaO反应，第七十八页，共94页。(3)颗粒之间的固相反应，产生新生盐类再结晶，可以在颗粒之间搭桥而产生一定的固结作用。但烧结过程进行较快，固相反应由固相扩散控制，反应速度较慢，得不到充分发展，也就不足以形成有效的固相联结。

烧结过程的固相反应只是为液相生成提供了条件。在固相中所发生的过程与已烧结好的烧结矿结构之间也没有直接联系。由于烧结时间短，高温带通常约3分钟，固相反应产物虽不能决定烧结矿最终矿物成分，但能形成原始烧结料所没有的低熔点的新物质。在温度继续升高时，就成为液相形成的先导，使液相生成的温度降低。因此，固相反应的类型与最初形成的固相反应产物对烧结过程具有重要作用。第七十九页，共94页。2、提高固相反应速度的因素（1）原始物料的细化提高其分散度，增加颗粒之间的接触面积，同时活化表面晶格，加快固相反应；（2）温度的升高促使固相物质内能增加，晶格质点振动加强，体系趋于不稳定，扩散加速；（3）添加混磨的细铁酸盐等活性物质，促进固相反应；（4）烧结混合料颗粒密实，改善物料颗粒之间的接触，也能有效的促进固相反应。第八十页，共94页。3、液相生成烧结过程中一些低熔点物质在高温作用下，熔化成液态物质，在冷却过程中，液体物质凝固而成为那些尚未熔化和溶入液相的颗粒的坚固连接桥。因此，液相生成是烧结矿固结的基础，液态物质的数量和性质是影响烧结矿固结的好坏、烧结矿冶金性能优劣的最重要因素。在烧结物料中，主要矿物都是高熔点的，在烧结温度下大多不能熔化。当物料加热到一定温度时，各组分之间有了固相反应，生成新的化合物，各新生化合物之间，原烧结料各组分之间，以及新生化合物与原组分之间存在低共熔点，使得它们在较低的温度下生成液相，开始熔融。第八十一页，共94页。4、液相生成过程（1）初生液相：在固相反应所生成的原来不存在的新的低熔点化合物，随着温度的升高而出现初期液相。（2）低熔点化合物加速形成：这是由于温度升高和初期液相的促进作用。在熔化时一部分分解成简单化合物，一部分熔化成液相。（3）液相扩展：使烧结料中高熔点矿物熔点降低，大颗粒矿粉周边被熔融，形成低共熔混合物液相。（4）液相反应：液相中的成分在高温下进行置换，氧化还原反应，液相产生气泡，推动碳粒到气流中燃烧。（5）液相同化：通过液相的粘性和塑性流动传热，使烧结过程温度和成分均匀化，趋近于相图上稳定的成分位置。第八十二页，共94页。5、液相生成作用(1)液相是烧结矿的粘结相，将未熔的固体颗粒粘结成块，保证烧结矿具有一定的强度；(2)液相具有一定的流动性，可进行粘性或塑性流动传热，使高温熔融带的温度和成分均匀，液相反应后的烧结矿化学成分均匀化；(3)液相保证固体燃料完全燃烧，大部分固体燃料是在液相形成后燃烧完毕的，液相的数量和粘度应能保证燃料不断地显露到氧位较高的气流孔道附近，在较短时间内燃烧完毕；(4)液相能润湿未熔的矿粒表面，产生一定的表面张力将矿粒拉紧，使其冷凝后具有强度；(5)从液相中形成并析出烧结料中所没有的新生矿物，这种新生矿物有利于改善烧结矿的强度和还原性第八十三页，共94页。6、影响液相生成因素(1)烧结温度：包括最高温度、高温带厚度、温度分布等，由配碳量、点火温度、时间、料层高度与抽风负压等来决定。(2)烧结矿碱度：在SiO2一定的情况下，烧结矿的液相量随着碱度的增加而增加。碱度是影响液相量和液相类型的主要因素。(3)烧结气氛：烧结气氛关系到烧结过程铁氧化物的氧化与还原，还原性气氛，FeO多，熔点降低，液相量增加。(4)烧结矿中SiO2的含量关系到高硅酸盐液相的数量，Al2O3含量使熔点降低的趋势，MgO含量使熔点增加的趋势。(5)要有适合的Al2O3/SiO2比。最佳的Al2O3/SiO2比为0.1-0.2。Al2O3/SiO2比为0.1以上时，针状铁酸钙含量急剧增加，Al2O3/SiO2比>0.3时，针状向板状发展。第八十四页，共94页。7、冷凝结晶固结燃烧层移动后，被熔化的物质温度下降，液相放出能量而结晶或变成玻璃体。如在冷凝过程中放出了几乎所有多余能量，则液相全部转变为结晶体析出。在实际烧结过程中，冷却速度很快，有相当的潜能来不及释放而蕴藏在里面，从而使不少硅酸盐以玻璃体形态存在于烧结矿中，其数量的多少取决于冷却速度的快慢程度。在烧结过程中并非全部烧结料都熔化为液相，有些原料，特别是粒度大的，往往来不及熔化，它们被周围的液相粘结起来，冷凝后成为多孔的烧结矿。结晶过程高熔点的铁氧化物(Fe304、Fe2O3，)在冷却时首先析出；其次，它们周围是低熔点化合物和共晶混合物析出，质点从液态的无序排列过渡到固态的有序排列，体系自由能降低到趋于稳定状态。由于冷却速度快，结晶能力差的矿物就以非晶质(亦称玻璃相)存在。第八十五页，共94页。8、冷凝结晶形式①结晶：液相冷却降温至某一矿物的熔点时，其成分达到过饱和，质点相互靠近吸弓。形成线晶、线晶靠近成为面晶，面晶重叠成为晶芽，以晶芽为基地，该矿的质点呈有序排列，晶体逐渐长大形成。这是液相结晶析出过程。②再结晶：在原有矿物晶体的基础上，细小晶粒聚合成粗大晶粒。这是固相晶粒的聚合长大过程。③重结晶：温度和液相浓度变化使已结晶的固相物质部分熔入液相中以后，