烧结工艺介绍PPT推荐.ppt
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一方面探明了烧结工艺规律，提高单台烧结机产量；
另一方面探究新的条件下的烧结机理，为高炉冶炼提供更优良的烧结矿，如在自熔性烧结矿、低温烧结、小球烧结、料层透气性与热量传递，烧结矿成矿机理等方面的理论研究。
烧结工业的发展概况,2、工艺先进化，已被证实和利用的新工艺有：
（1）改善原料中和（建立机械化和计算机控制的原料场）；
（2）改善原料准备工艺（添加生石灰或消石灰，燃料分加，分层布料，强化制粒等）；
（3）改进烧结技术（厚料层、高负压、高碱度、低燃耗，混合料预热，富氧和热风烧结等）（4）强化烧结矿产品粒度。
（5）强调环境保护、资源综合利用烧结厂余热利用等。
烧结工业的发展概况,3、设备大型化和监控自动化对所有设备均采用自动控制，如：
烧结配料，混合料水份、料层透气性与料层厚度、点火温度、烧结终点、烧结矿FeO含量等均采用了自动监测装置。
为了满足日益增长的钢铁工业的要求，烧结工艺设备的大型化势在必行。
目前，国外烧结机面积已增加到600多平方米。
4、信息快速化随着信息技术的发展许多先进技术也应用到了烧结生产工业中。
返回,烧结原料,烧结原料包括：
含铁料、熔剂、燃料三大类含铁料：
铁矿石、返矿、回收料（除尘灰、OG泥、氧化铁皮等）熔剂：
中性熔剂酸性熔剂：
蛇纹石等碱性熔剂：
石灰石、白云石、生石灰等燃料：
无烟煤、焦粉,烧结原料,一、铁矿石铁矿石主要是由一种或几种含铁矿物和脉石所组成。
烧结所用的含铁原料，主要是各类含铁矿物的精矿和富矿粉。
精矿是铁矿石经过选矿处理后的产物；
富矿粉是富矿在开采或加工过程中产生的粒度小于5mm或8mm的细粒部分。
目前，烧结和炼铁生产常用的铁矿石根据含铁矿物性质不同可以分为四种类型。
1、磁铁矿磁铁矿是一种常见的铁矿石，俗称“黑矿”。
其化学式为Fe3O4，也可看作是Fe2O3FeO。
理论含铁量为72.4，其中Fe2O3为69，FeO为31。
磁铁矿具有强磁性，组织致密坚硬，它的外表颜色和条痕色均为黑色，有金属光泽，密度4.9-5.2t/m3。
磁铁矿石的烧结特性较好，这是因为其结构致密、形状较规则，所以堆比重大。
烧结料颗粒之间有较大的接触面积，烧结时在液相发展较少的情况下烧结矿即可成型。
因此烧结过程可以在温度不高和燃料用量较少的情况下，得到融化度适当，FeO含量较低，还原性和强度较好的烧结矿。
烧结原料,2、赤铁矿赤铁矿是最常见的铁矿石，外表颜色为暗红色，俗称“红矿”。
化学式为Fe2O3，理论含铁量70，赤铁矿的比重为4.8-5.3t/m3。
这种矿石在自然界中常成巨大矿床，从埋藏量和开采量来说，它都是工业生产的主要矿石。
赤铁矿的烧结性能与磁铁矿相近。
但其开始软化温度较高，要在料层各部均匀达到这样高温度有一定困难。
赤铁矿在烧结时比磁铁矿需要的燃料消耗高。
如果单纯的增加燃料用量来满足较高温度的要求，虽然能得到足够的液相，但不可避免的造成过熔，形成还原性差、大孔薄壁、性脆易碎的烧结矿。
因此，烧结矿强度差，成品率低。
由此可见，烧结赤铁矿比磁铁矿困难。
烧结原料,3、褐铁矿褐铁矿是含有结晶水的Fe2O3，其化学式可用mFe2O3nH2O表示。
按结晶水含量，生长情况和外形的不同可分为五类：
水赤铁矿2Fe2O3H2O（含结晶水5.32）针赤铁矿Fe2O3H2O（含结晶水10.11）水针铁矿3Fe2O34H2O（含结晶水13.04）褐铁矿2Fe2O33H2O（含结晶水14.39）黄针铁矿Fe2O32H2O（含结晶水18.37）黄赭石Fe2O33H2O（含结晶水21.7）自然界中褐铁矿一般以2Fe2O33H2O的形式存在。
其外表颜色为黄褐色、暗褐色或黑色，呈黄色或褐色条痕，比重3.0-4.2t/m3,自然界中褐铁矿很少，一般含铁量为37-55，其脉石主为粘土和石英等，含有害杂质硫、磷、砷较高。
褐铁矿由于孔隙度大，所以褐铁矿的还原性比磁铁矿及赤铁矿好。
烧结原料,4、菱铁矿菱铁矿的化学式为FeCO3,理论含铁量为48，FeO为62.1，CO2为37.9。
自然界常见的菱铁矿坚硬致密，外表颜色为灰色和黄褐色，风化后为深褐色，比重为3.8t/m3。
无磁性，它的夹杂物为粘土和泥沙。
开采出来的菱铁矿一般含铁量30-40，但经过焙烧，分解出CO2，其含铁量显著增加，矿石变得多孔，易破碎，还原性好。
菱铁矿的烧结性能基本上与磁铁矿相同。
由于菱铁矿在烧结时分解出大量的二氧化碳气体，故对粒度要求严格，用作烧结原料的菱铁矿粒度应小于6mm。
粒度过大，分解时会消耗大量的热量和时间。
烧结原料,二、返矿1、返矿的形成经过破碎及热筛分后，分出高温（500600C）小于6mm的碎料称为热返矿或一次返矿。
冷却后的烧结矿在整粒过程中筛出小于5mm部分以及烧结机机头机尾除尘灰、大烟道排料等内部循环散料称为二次返矿或内返矿；
在高炉装料前再次过筛筛出的小于6mm碎料称为高炉返矿或外返矿；
这些统称为烧结返矿。
返矿是烧结中占较大比例的含铁料，正常情况下，烧结过程中产生的返矿量大约是30%。
在烧结生产中，无论怎样精心组织生产，总有一定数量的返矿产生，有返矿产生就要循环处理，使返矿参加配料、混合、再烧结，不断循环。
因此返矿的产生及处理在烧结生产中是必不可少的。
烧结原料,2、返矿在烧结过程中的作用
（1）热返矿可以提高混合料料温，有利于消除料层的过湿现象，特别是在我国北方烧结厂的冬季生产，更是非常重要的。
（2）返矿的粒度较粗，具有多孔松散结构，可以成为混合料的成球“核心”，改善混合料粒度组成，烧结时料层中的返矿颗粒，形成的“骨架”，可以提高混合料的透气性。
（3）由于返矿中含有大量低熔点的物质，在烧结过程中容易产生液相。
（4）返矿中的大颗粒部分在布料过程中可以偏析形成自然铺底料。
烧结原料,三、回收料在冶金及其它一些工业生产部门有不少副产品，其含铁量都比较高，这些工业副产品如当作废物抛弃，造成资源浪费而且导致环境恶化。
烧结配用这类工业副产品作为原料后，不仅可以降低烧结成本，而且可以综合利用资源，保护环境不被污染。
烧结厂常用的工业副产品有：
1、瓦斯灰瓦斯灰是高炉煤气带出来的炉尘，通常含铁40%左右，它实际上是矿粉和焦粉的混合物。
瓦斯灰的粒度较细，呈深灰色，亲水性差。
烧结料中加入部分瓦斯灰，可节约铁料和燃料消耗。
加上价格低廉，还可以降低成本。
进厂的瓦斯灰，要适当加水润湿，以便运输和改善条件。
烧结原料,2、轧钢皮轧钢皮是轧钢厂生产过程中产生的氧化铁鳞，也叫氧化铁皮。
轧钢皮一般占总钢材产量的2-3%，含铁量70%左右，从水泵站沉淀池中清理出来的细粉铁皮含铁量也有60%左右，含其它有害杂质较少。
轧钢皮比重大。
进厂的轧钢皮必须筛去大块杂物保证粒度小于10mm。
烧结中使用轧钢皮，可节约铁矿石，由于其中FeO氧化放热，还可以节约燃料消耗。
3、钢渣钢渣一般指的是转炉渣，多为碱性转炉渣。
钢渣是炼钢中各期的混合物，由于日晒雨淋的原因使钢渣发生不同程度的风化，故称为风化渣。
筛分后小于10mm的部分用于烧结，它具有一定的吸水性和粘结性。
烧结原料,四、熔剂熔剂的种类熔剂按其性质可分为中性，酸性和碱性三种。
常见的酸性熔剂有蛇纹石，硅石；
碱性熔剂有石灰石、白云石、生石灰和消石灰等。
由于我国铁矿石的脉石多数为酸性氧化物。
所以普遍使用碱性熔剂。
1、石灰石石灰石的主要化学成分是CaCO3，理论CaO含量为56%,CO2为44。
自然界中都含有镁、铁、锰等杂质，所以工业上石灰石中CaO含量都低于理论值，一般为50-55。
石灰石呈粗粒块集合体，性脆，易破碎，比重2.6-2.8t/m3。
颜色呈灰白色或青黑色两种，烧结厂入厂石灰石要求CaO含量高，一般Wcao50，含酸性氧化物要低，WSiO23%，CaO含量波动范围要小，有害杂质硫磷少。
粒度要求：
0-3mm。
烧结原料,2、白云石白云石的主要化学成分是碳酸钙和碳酸镁。
化学式为MgCa（CO3）2。
它的理论组成CaCO3为54.2（CaO为30.41），MgCO3为45.8（MgO为21.8）。
白云石呈致密粗粒块状，较硬，难破碎，颜色为灰白色或浅黄色，有玻璃光泽。
自然界中白云石分布没有石灰石广泛。
石灰石和白云石的分别除颜色外，白云石有玻璃光泽，其破碎面呈鱼籽状小粒，而石灰石较平整，用手握这两种矿时石灰石的手感比白云石手感好，白云石有扎手的感觉。
3、生石灰生石灰是由石灰石煅烧而成的，其化学式为CaO。
煅烧温度为900-1000C。
石灰石在煅烧时由于放出二氧化碳，故而表面多裂纹，易破碎，吸水性好，自然粉化。
加水消化时，放出大量的热量。
可以起到预热混合料的作用。
烧结使用的生石灰由于含有杂质，故CaO含量一般为85左右，粒度要求小于10mm，其中0-5mm部分占85。
由于生石灰易吸水和扬尘，因此，运输、贮存时应有专门设施，以改善劳动条件。
烧结原料,4、消石灰消石灰的化学式为Ca（OH）2,为白色粉末状，含水大时有粘性，消石灰是由生石灰加水消化而成的熟石灰。
其反应式为：
CaO+H2O=Ca（OH）2反应过程中，放出热量。
消石灰份散度大，有粘性，比重小于1t/m3。
烧结使用的消石灰，一般要求含水小于15，CaO含量70左右，粒度要求小于3mm。
消石灰与生石灰的区别在于生石灰呈粒状，用水喷洒其上时，生石灰堆放热，而消石灰不放热。
5、蛇纹石蛇纹石属于酸性熔剂。
其化学式为3CaO2SiO22H2O。
在烧结过程中，同时带入CaO和SiO2两种造渣成分，有利于造块。
采用蛇纹石的主要目的一方面是形成更多的低熔点物质，有利于更多液相生成。
另一方面是调整烧结矿中的SiO2含量，控制烧结矿的碱度。
烧结原料,6、烧结对熔剂的品质要求
（1）有效成分含量高即碱性熔剂中碱性氧化物含量要高，而酸性氧化物要低。
酸性熔剂则相反。
评价熔剂品质的重要标准是：
根据烧结矿碱度要求，扣除和本身酸性氧化物所消耗的碱性成分，所剩于的碱性氧化物的含量而确定的。
（2）有害杂质P、S要低熔剂中的有害杂质要低，含硫一般为0.01-0.08，含磷为0.01-0.03。
（3）粒度和水份要求从有利于烧结过程中各种成分之间的化学反应速度，程度这一点来看，熔剂粒度越细越好，熔剂粒度粗，反应速度慢，生成的化合物不均匀程度大，甚至残留未反应的CaO，称为“白点”，对烧结矿强度有很坏的影响。
但是熔剂破碎过细，不仅提高生产成本，而且使烧结料透气性变化。
故熔剂粒度控制在0-3mm即可。
生石灰进厂不应含水，其他水分含量适宜。
7、熔剂的作用在烧结生产中加入熔剂，不仅可以改善烧结过程强化烧结提高烧结矿产量、质量，而且可以向高炉提供自熔性和高碱度的烧结矿。
烧结原料,五、烧结燃料1、烧结对燃料的品质要求烧结对固体燃料的要求是固定碳含量高，灰份、挥发分低、含硫量低，粒度要适宜。
2、燃料的作用燃料在烧结过程中主要起到发热剂和还原剂的作用，它对烧结过程及烧结矿产量、质量影响很大。
3、燃料的种类烧结厂常用的固体燃料有焦粉和无烟煤两种。
（1）焦粉烧结使用的焦粉是高炉用焦炭的筛下物以及焦化厂破碎产生的筛下物。
一般烧结厂入厂要求：
固定碳含量大于80，挥发分小于5，灰份小于15，水份小于10，进厂粒度要求小于25mm或40mm；
烧结生产使用粒度小于3mm。
（2）无烟煤烧结使用的是无烟煤,其挥发分低（小于2-8）；
氢氧含量少，约2-3;
固定碳含量高，一般为70-80，发热值为31300-33440kJ/kg；
呈灰黑色，光泽很强，水份含量低。
返回,烧结设备,一、烧结厂设备概况烧结设备可分为胶带运输设备、原料准备设备、混合料设备、烧结设备、冷却设备、整粒筛分设备及除尘等设备。
（1）原料准备设备主要包括：
对辊破碎机、四辊破碎机、振动筛以及胶带运输等设备。
（2）混合料设备主要包括圆筒混合机及洒水设备。
（3）烧结设备主要包括偏析布料设备、烧结机、抽风机、单辊破碎机等设备，是烧结关键设备。
（4）冷却设备主要有带式冷却机、环式冷却机等形式，起着冷却烧结矿的作用。
（5）整粒筛分设备主要包括冷矿振动筛、胶带运输机等设备。
以上各系统设备相互关联，缺一不可，共同发挥功效，完成整个烧结工艺过程，并能产生优质成品烧结矿。
烧结设备,二、烧结生产对设备的要求：
1、工艺适用性：
指按照产品的工艺要求，输出参数和保持输出参数的性能。
2、质量稳定性：
指工序处于标准化和稳定状态下所具有的满足产品质量要求的性能。
3、技术先进性：
指生产效率、物料和能源消耗、环境保护等方面的性能。
4、运行可靠性：
指随时间的推移，其技术状态劣化和功能下降影响完成加工工艺的情况。
5、机械化、自动化程度：
指生产全过程机械化、自动化装备水平和装备程度的高低。
烧结设备,三、设备介绍：
1、皮带运输设备胶带运输机是以胶带作牵引机构，同时又是承载构件，整个胶带支承在托辊上，并且绕过驱动滚筒和张紧滚筒，驱动滚筒利用摩擦带动胶带以完成物料的运输。
这些皮带负责作业区的原燃料的近厂，生产过程中的物料运输，以及成品烧结矿的出厂的运输任务。
烧结设备,2、原料准备设备配置燃料破碎设备燃料粗破碎机是采用对辊破碎机，大于10毫米的燃料经过对辊破碎之后再进入四辊破碎机破碎。
3、配料混合设备配置
（1）配料设备配置配料方式一般有重量配料法、容积配料法和化学成分配料法三种，各种配料方法有不同的配料设备。
宁钢430m2烧结机配料采用的是重量配料法，采用的设备配置是配料矿槽加圆盘、电子皮带秤。
配料矿槽共16个，根据存放的原料的不同容积大小各有不同。
（2）混合设备配置混合设备的作用是将匹配好的混合料混匀、润湿、制粒，达到成份均匀、水分适中、透气性良好的要求，以保证烧结过程顺利进行，为烧结矿产量、质量的提高创造条件。
宁钢烧结混合采用的是两次混合，选用的混合机是齿轮传动的圆筒混合机。
烧结设备,4、烧结系统设备配置
（1）烧结机烧结机是整个烧结生产中的核心部件。
适用于大型黑色冶金烧结厂的烧结作业。
它可将按一定比例均匀混合的精矿粉、富矿粉、高炉炉灰、轧钢皮、焦碳、熔剂和返矿进行燃烧，使其固结成为有较高含铁量、有足够强度、化学成分稳定、粒度均匀和还原性能良好的烧结矿，并部分消除矿石中所含的硫、砷等有害杂质。
烧结设备,烧结设备,1-铺底料装置2.原料给料装置3.头部链轮4.灰尘排出装置5.点火装置6.风箱7.台车8.骨架9.尾部链轮
（2）单齿辊破碎机单辊破碎机是用于烧结机机尾烧结矿破碎的设备，其用途主要是对烧结机台车下来的大块烧结矿进行破碎，便于筛分、整粒以及运输，另一个作用是缓冲大块烧结矿对下道工序设备的冲击，均衡烧结矿的分配。
烧结设备,5、冷却设备配置环冷机是将温度高达750850C的烧结矿冷却到150C以下，以便于用皮带机直接运送。
6、整粒筛分设备配置为了满足高炉对烧结矿一定粒度的生产要求，对烧结矿进行筛分整粒。
整粒筛分流程一般有三次筛分、四段筛分，整粒系统采用的是双系列三次筛分。
一、二次筛采用的是直线振动筛。
三次筛分采用的是椭圆等厚振动筛。
7、除尘设备配置烧结生产过程中产生的大量的含尘气体，如果不经过除尘器的净化是不能直接排放到空气中的，因此，烧结系统的环境除尘设备也是非常重要的。
烧结作业区主要配置了五台环境除尘器，其中烧结机机头、机尾均配置了大面积的电除尘器，而燃料破碎系统、配料系统和成平整粒系统是采用了布袋除尘器。
经过这些除尘器的除尘净化之后，烧结过程中产生的废气才能排放到大气中。
返回,烧结工艺流程,五、抽风烧结工艺流程1、烧结原料的准备
（1）含铁原料含铁量较高、粒度5mm的矿粉，铁精矿，返矿、高炉炉尘，轧钢皮，钢渣等。
一般要求含铁原料品位高，成分稳定，杂质少。
加入返矿目的：
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。
（2）熔剂要求熔剂中有效CaO含量高，杂质少，成分稳定，含水3左右，粒度小于3mm的占90以上。
烧结生产过程中配加熔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与烧结料中的氧化物及酸性脉石SiO2、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、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。
（3）燃料主要为焦粉和无烟煤。
对燃料的要求是固定碳含量高，灰分低，挥发分低，含硫低，成分稳定，含水小于10，粒度小于3mm的占95以上。
烧结工艺流程,2、配料与混合
（1）配料配料目的：
获得化学成分和物理性质稳定的烧结矿，满足高炉冶炼的要求。
常用的配料方法：
容积配料法和质量配料法。
容积配料法是基于物料堆积密度不变，原料的质量与体积成比例这一条件进行的。
准确性较差。
质量配料法是按原料的质量配料。
比容积法准确，便于实现自动化。
（2）混合混合目的：
使烧结料的成分均匀，水分合适，易于造球，从而获得粒度组成良好的烧结混合料，以保证烧结矿的质量和提高产量。
混合作业：
加水润湿、混匀和造球。
根据原料性质不同，可采用一次混合或二次混合两种流程。
一次混合的目的：
润湿与混匀，当加热返矿时还可使物料预热。
二次混合的目的：
继续混匀，造球，以改善烧结料层透气性。
用粒度100mm的富矿粉烧结时，因其粒度已经达到造球需要，采用一次混合，混合时间约50s。
使用细磨精矿粉烧结时，因粒度过细，料层透气性差，为改善透气性，必须在混合过程中造球，所以采用二次混合，混合时间一般不少于2.53min。
我国烧结厂大多采用二次混合。
烧结工艺流程,3、烧结生产烧结作业是烧结生产的中心环节，它包括布料、点火、烧结等主要工序。
（1）布料将铺底料、混合料铺在烧结机台车上的作业。
当采用铺底料工艺时，在布混合料之前，先铺一层粒度为1025mm，厚度为2025mm的小块烧结矿作为铺底料，其目的是保护炉箅，降低除尘负荷，延长风机转子寿命，减少或消除炉箅粘料。
铺完底料后，随之进行布料。
布料时要求混合料的粒度和化学成分等沿台车纵横方向均匀分布，并且有一定的松散性，表面平整。
目前采用较多的是圆辊布料机布料。
（2）点火点火操作是对台车上的料层表面进行点燃，并使之燃烧。
点火要求有足够的点火温度，适宜的高温保持时间，沿台车宽度点火均匀。
点火温度取决于烧结生成物的熔化温度。
常控制在125050。
点火时间通常4060s。
点火真空度46kPa。
点火深度为1020mm。
烧结工艺流程,（3）烧结准确控制烧结的风量、真空度、料层厚度、机速和烧结终点。
烧结风量：
平均每吨烧结矿需风量为3200m3，按烧结面积计算为（7090）m3（cm2min）。
真空度：
决定于风机能力、抽风系统阻力、料层透气性和漏风损失情况。
料层厚度：
合适的料层厚度应将高产和优质结合起来考虑。
国内一般采用料层厚度为250500mm。
机速：
合适的机速应保证烧结料在预定的烧结终点烧透烧好。
实际生产中，机速一般控制在1.54mmin为宜。
烧结终点的判断与控制：
控制烧结终点，即控制烧结过程全部完成时台车所处的位置。
中小型烧结机终点一般控制在倒数第二个风箱处，大型烧结机控制在倒数第三个风箱处。
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5层，各层中的反应变化情况如下图所示。
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。
然后后四层又相继消失，最终只剩烧结矿层。
烧结工艺流程,烧结矿层经高温点火后，烧结料中燃料燃烧放出大量热量，使料层中矿物产生熔融，随着燃烧层下移和冷空气的通过，生成的熔融液相被冷却而再结晶（10001100）凝固成网孔结构的烧结矿。
这层的主要变化是熔融物的凝固，伴随着结晶和析出新矿物，还有吸入的冷空气被预热，同时烧结矿被冷却，和空气接触时低价氧化物可能被再氧化。
燃烧层燃料在该层燃烧，温度高达13501600，使矿物软化熔融黏结成块。
该层除燃烧反应外，还发生固体物料的熔化、还原、氧化以及石灰石和硫化物的分解等反应。
预热层由燃烧层下来的高温废气，把下部混合料很快预热到着火温度，一般为400800。
此层内开始进行固相反应，结晶水及部分碳酸盐、硫酸盐分解，磁铁矿局部被氧化。
干燥层干燥层受预热层下来的废气加热，温度很快上升到100以上，混合料中的游离水大量蒸发，此层厚度一般为l030mm。
该层中料球被急剧加热，迅速干燥，易被破坏，恶化料层透气性。
过湿层从干燥层下来的热废气含有大量水分，料温低于水蒸气的露点温度时，废气中的水蒸气会重新凝结，使混合料中水分大量增加而形成过湿层。
此层水分过多，使料层透气性变坏，降低烧结速度。
烧结工艺流程,（4）烧结过程中的基本化学反应固体碳的燃烧反应固体碳燃烧反应为：
反应后生成C0和C02，还有部分剩余氧气，为其他反应提供了氧化还原
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