烧结工艺基础知识培训讲座PPT推荐.pptx

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原料进厂-按质接受验收（破碎）-配料-混合-布料-烧结-破碎-冷却-筛分-高炉,第二部分烧结生产工艺流程简介,烧结工艺流程图,烧结生产所用原料,含铁原料：

富矿粉（红矿、鑫特矿沫、鸿源矿）、铁精粉（磁选和浮选之后的精粉）、工业副产品（除尘灰、氧化皮）对含铁原料的要求：

由于含铁原料物理化学性质对烧结矿质量影响最大，所以要求含铁原料品位高、成分稳定、杂质少、脉石成分适宜造渣，粒度适宜。

精粉粒度-200目量80%。

富矿粉粒度要求：

8mm粒级85%。

工业副产品要求无杂物，含铁品位高。

SiO2含量对烧结矿产质量指标有一定的影响。

高硅烧结矿熔剂的配加量增加，使得烧结混合料制粒性能得到改善，烧结速度增加，同时烧结的粘结相数量提高，因此烧结矿成品率有所提高，烧结利用系数提高。

粘结相数量的提高有利于烧结矿强度的改善，烧结矿转鼓指数增加。

熔剂：

按其性质分为酸性、中性、碱性三类。

由于我国铁矿石脉石成分多为SiO2为主，所以通常采用含有CaO和MgO的碱性熔剂，常用的碱性熔剂由石灰石（CaCO3）、生石灰（CaO）、白云石（Ca.Mg（CO3）2）等冶金石灰活性度、生烧和过烧活性度是指冶金石灰水化的反应速度，即石灰水化后用4NHCL中和的毫升数。

生烧是指未分解的石灰石，其主要成分是CaCO3，不能被水化。

过烧是指石灰石在焙烧过程中，由于局部温度过高，而与硅酸盐互相熔融生成的硬块和消化很慢的石灰，不能再指定的时间内被水化。

对溶剂质量的要求：

有效成分高，酸性氧化物和硫、磷等有害杂质少，粒度和水分适宜。

溶剂粒度：

3mm粒级85%燃料烧结生产过程中使用的燃料分为点火燃料和烧结燃料。

点火燃料主要为气体燃料（高炉煤气、焦炉煤气），烧结燃料是指在料层中燃烧的固体燃料，常用的由碎焦（焦粉）和无烟煤等。

某些烧结原料中所含的C、S和FeO等物质，在烧结过程中也会氧化放热，成为辅助热源。

对烧结固体燃料的要求是：

固定碳高、灰分、挥发分、硫低。

燃料粒度：

3mm粒级85%,烧结生产过程烧结生产，首先按照炼铁生产质量要求，将各种原料按化学成分进行配料计算，然后在配料实准备配料。

配料方式是往运转的皮带上分层连续布料：

分层的各种原料经两次加水（内加水与外加水）混合后，布在烧结机台车上；

经抽风、点火，燃料燃烧开始进行烧结，在台车上完成全部烧结过程；

烧结矿在机尾排出，经破碎、冷却、筛分，获得成品烧结矿。

返矿返回混合料皮带参加二次烧结过程。

带式烧结是连续的生产过程，生产效率高，目前，最高台时产量达到50.81t/h。

配料配料就是指根据烧结矿质量指标要求和原料成分，将各种烧结料（含铁原料、溶剂、燃料）按一定比例进行组合。

配料的作用和意义：

提高烧结矿成分的稳定性对高炉顺行、对增铁节焦具有重大意义。

实践证明，烧结矿成分的波动将破坏高炉顺行。

例如，烧结矿含铁突然升高或者降低（及时波动1%2%）都会引起高炉炉温急剧下降或者升高。

炉温波动过大，会引起炉况失常并造成生铁成分不合格。

精心配料是获的优质烧结矿的前提。

适宜的原料配比可以生产出足够的性能良好的液相，适宜的燃料用量可以获得强度高、还原性能良好的烧结矿，适宜的烧结料透气性可以提高烧结矿产量。

配料过程中使用的化学元素和化合物名称TFe（铁品位）、SiO2（二氧化硅）、CaO（氧化钙）、MgO（氧化镁）、R（碱度）、Al2O3（三氧化二铝）、FeO（氧化亚铁）、S（硫）R=CaO/SiO2（二元碱度，冶金企业通常都是二元碱度）、R=（CaO+MgO）/（SiO2+Al2O3）（四元碱度）常用的配料设备：

圆盘给料机和电子皮带秤。

常用的配料方法：

容积配料法（基于物料具有一定的堆密度，借助给料设备对添加料的容积进行控制）、重量配料法（按原料的重量进行配料的一种方法，借助于电子皮带秤和定量给料自动调节系统来实现自动配料。

化学成分配料（借助于X射线荧光仪分析混合料化学组成，通过电子计算机控制混合料化学成分波动）,影响配料作业的因素1、物料水分的影响。

2、物理、化学性能的影响。

3、矿槽存料量的影响。

4、设备性能的影响。

5、操作不当带来的影响。

6、取样制样代表性的影响。

混合混合与造球的目的：

混合的主要目的是将配合好的料各组分仔细混匀，并适当的加水润湿，已得到水分、粒度及各种成分均匀分布的烧结料。

造球是为了改善烧结料的粒度组成，增加透气性，强化烧结过程，提高烧结矿的质量和产量。

混合料加水的目的：

混合料加水的目的是为了润湿混匀混合料，为制粒提供必要的条件，同时改善热交换条件导热性能（传递热量、氧量和溶质的作用）。

混合料的造球过程：

形成母球-母球长大-长大了的母球进一步紧密,抽风烧结过程抽风烧结过程是将铁矿粉、熔剂和燃料经适当处理，按一定比例加水混合，铺在烧结机上，然后从上部点火，下部抽风，自上而下进行烧结，得到烧结矿。

取一台车剖面分析，抽风烧结过程大致可分为五层，即烧结矿层、燃烧层、预热层、干燥层和过湿层。

这五层并不是截然分开的。

点火烧结开始，各层依次出现，一定时间后，各层又依次消失，而最终剩下烧结矿层。

烧结矿层该层温度在1100以下，在燃料燃烧放出大量热量的作用下，混合料中的脉石和部分铁矿物熔化造渣，因而出现熔融液相。

随着燃烧层的下移及冷空气的通过，物料温度逐渐下降，熔融液相被冷却凝固成多孔结构的烧结矿。

高温熔体在凝固过程中进行结晶，析出新矿物。

同时，抽入的冷空气被预热，烧结矿被冷却，与空气接触的低价氧化物可能被再氧化。

该层提供燃烧层需要全部热量的40%左右。

同时由于抽入的空气温度低，风速较快，烧结矿气孔壁变薄，则热交换条件越好，冷却速度越快，不利于液相的结晶，并增大了热应力，使烧结矿强度变坏。

燃烧层燃料被预热空气燃烧，产生13001500的高温，使烧结料局部熔化、造渣并进行还原、氧化，石灰石及硫化物的分解反应。

从燃料着火开始到燃烧完毕，需要一定时间。

故燃烧层有一定厚度，约1580mm。

燃烧层沿着高度下移的速度称为垂直烧结速度，一般为1040mm/min。

这一速度决定着烧结机的生产率。

其厚度主要取决于烧结料的物理化学特性，由于熔融物相对于空气阻力很大，所以，为强化烧结过程，人们总是设法减薄该层厚度。

预热层空气通过燃烧层参加反应后即携带一部分热量进入下部料层，使下部料层加热到燃料的着火温度（700），这一区域称为预热带。

这一带的温度大约为150-700，也就是说燃烧产物通过这一带时，将混合料加热到燃料的着火温度。

由于温度的不断升高，化合水和部分碳酸盐、硫化物、高价锰氧化物逐步分解。

在废弃中氧的作用下，部分磁铁矿可发生氧化反应。

在预热带只有气相与固相或固相之间的反应，没有液相的生成。

干燥层它借助于来自上层的燃烧产物带进的热量，使这一层的混合料水分蒸发。

这一带的温度大约为70-150。

由于水分剧烈的蒸发，在混合料中没有配加粘结剂时，混合料中强度差的小球就有可能遭到破坏。

过湿层：

从点火开始，烧结料中所含水分就开始蒸发转移到废气中，含水蒸汽的废气经过料层中的冷却部分，被冷却到低于露点，其中部分水汽发生冷凝，使这部分烧结料过湿，即超过原始水分。

由预热带带来的热废气在干燥带引起水分激烈蒸发，因此废气损失大部分显热。

这层有严重的过湿现象，这是由于在强大的气流和重力作用下，而烧结料水分比较高，烧结料的原始结构被破坏和料层中的水分向下机械转移，特别是那些湿容量较小的物料容易发生这种现象。

过湿层的形成将使料层透气性变坏。

为克服过湿作用对生产的影响，可采取提高混合料温度至露点温度以上的办法来解决。

水分在烧结过程中的行为和作用烧结料中的水分主要来源于矿石、熔剂、燃料带入的水、混合料混匀制粒时添加的水、空气中带入的水、燃料中碳氢化合物燃烧时产生的水以及混合料中矿物分解的化合水。

一、水分的蒸发过程水分在烧结过程中的蒸发可以分为以下几个阶段：

预热阶段当热气体与湿料接触时，在一段很短时间内，蒸发过程进行得较为缓慢，物料含水量没有多大变化，但物料温度却有了明显的升高，在这段期间内，热量主要消耗于预热混合料，直至传给物料的热量与用于汽化的热量之间达到平衡为止，这段时期通常称为“预热阶段”。

等速干燥阶段物料达到蒸发平衡的温度时，物料中的水分直线规律发生变化，水分以等速进行蒸发，这段时期通常称为“等速干燥阶段”，其特征在于物料表面上的蒸汽压可以认为等于纯液面上的蒸汽压，而与物料的湿度无关。

这个阶段持续到物料达到所谓“临界湿度”为止。

水分在烧结过程中的作用烧结料中含有一定的水分是保证烧结过程顺利进行，提高烧结矿质量必不可少的条件之一，水分在烧结过程中的作用可归结为以下几方面：

制粒作用烧结混合料加入适当的水分，由于水在混合料粒子间产生毛细力，在混合料的滚动过程中互相接触而靠紧，制成小球粒，以改善料层的透气性。

导热作用烧结料中的水分能够改善烧结料的导热性（水的导热系数为130-400kJ/m2.h.c，而矿石的导热系数为0.6kJ/m2.h.c），料层中的热交换条件十分良好，这就有利于使燃烧带限制在狭窄的范围内，减少了烧结过程中料层的阻力，同时保证了在燃料消耗较少的情况下获得必要的高温。

润滑作用水分子覆盖在矿粉颗粒表面，起类似润滑剂的作用，降低表面粗糙度，减少气流阻力。

助燃作用固体燃料在完全干燥的混合料中燃烧缓慢，因为根据CO和C的链式燃烧机理，要求火焰中有一定含量的OH-和H+根，所以混合料中适当加湿在一切情况下都是必要的。

不同烧结料的适宜水分含量也不同。

一般来说，物料粒度越细，比表面积越大，所需适宜水分越高。

此外，适宜的水分与原料类型关系很大，表面松散多孔的褐铁矿烧结时所需水量可达10-20%，而致密的磁铁矿烧结时适宜的水量为5-10%。

烧结料最适宜的水分，是使混合料达到最高的成球率或最大料层透气性来评定的。

最适宜的水分范围较小，超过0.5%时，对混合料的成球性即产生显著的影响。

水分在烧结过程中的弊端消耗热量从热平衡的观点看，1kg无烟煤的燃烧热值为27000kJ，而1kgH2O从液体转化为水蒸汽需要耗热2500kJ，两者近乎10：

1的比例，也就是说，当混合料水分超过适宜水分1%时，固体燃料配比理论上要增加0.1%。

对透气性的影响过湿层现象是影响透气性的最大因素，在烧结过程中水分由于受热开始蒸发，转移到废气中，热废气在穿过下层冷料时，由于存在着温度差，废气将大部分热量传给冷料，而自身温度不断下降，这样使得废气中的水蒸汽就开始在冷料表面冷凝，开始冷凝的温度就叫“露点”温度。

水蒸汽冷凝的结果使下层料的含水量增加。

当物料含水量超过物料原始水量时就称为过湿。

烧结过程中主要物理和化学变化过程燃烧和传热；

蒸发和冷凝；

氧化和还原；

分解和吸附；

熔化和结晶；

矿（渣）化和气体动力学等。

在某一层中可能同时进行几种反应，而一种反应又可能在几层中进行。

碳酸盐分解及矿化作用烧结料中的碳酸盐有CaCO3、MgCO3，如果用菱铁矿和菱锰矿烧结，则还有FeCO3和MnCO3。

生产熔剂性或高碱度烧结矿时，需加入大量CaCO3和一定的MgCO3。

它们的分解条件所示。

CaCO3的分解温度较其他碳酸盐高。

其分解反应为:

燃料燃烧与传热烧结料中固体碳的燃烧为形成粘结所必须的液相和进行各种反应提供了必要的条件（温度、气氛）。

烧结过程所需要的热量的8090%为燃料燃烧供给。

然而燃料在烧结混合料中所占比例很小，按重量计仅58%，按体积计约10%。

在碳量少，分布稀疏的条件下，要使燃料迅速而充分地燃烧，必须供给过量的空气，空气过剩系数达1.41.5或更高。

氧化、还原反应及有害杂质的去除铁氧化物的分解还原和氧化烧结过程宏观上是氧化性气氛，但在燃烧颗粒表面附近或燃料集中处，CO浓度极高，故也有局部还原性气氛。

即微观来看，在料层中既有氧化区也有还原区，因此对铁矿物同时存在着氧化、还原、分解等反应。

有害杂质的去除烧结过程可以部分去除矿石中硫、铅、锌、砷、氟、钾、钠等对高炉有害的物质，以改善烧结矿的质量和高炉冶炼过程。

这是铁矿烧结的一个突出优点。

（1）烧结去硫。

烧结可以去除大部分的硫。

以硫化物形态存在的硫可以去除90%以上，而硫酸盐的去硫率也可达8085%。

高炉要求入炉天然矿石（一极品）含S0.06%。

国家颁布标准规定入炉一级烧结矿含S0.08%。

烧结是处理高硫铁矿的一个有效途径。

铁矿石中的硫常以硫化物形态（FeS2）和硫酸盐（CaSO4、BaSO4等）的形式存在存在。

在低于1350时，以生成Fe2O3为主，在高于1350时，主要生成Fe3O4。

矿粉粒度大，扩散阻力增加，不利于去硫；

但若粒度过细，料层透气性不好，容易引起烧结过程不均，产生烧不透的生料，降低去硫率。

最佳去硫率的适宜矿粉粒度为06mm。

烧结去砷率一般可达50%以上。

若加入少量CaCl2可使去砷率达6070%，烧结去氟率一般只有1015%，有时可达40%，若在烧结料层中通入水气可使其生成HF，大大提高去氟率。

硫、砷、氟、以其有毒气体SO2、As2O3、HF等随废气排除，严重污染空气，危害生物和人体健康。

故一般烧结厂都建有高大的烟囱，以便将有害气体实行高空排放。

为根本解决问题，在排入烟囱之前，最好先进行化学处理和回收。

对一些含有碱金属钾、钠和铅、锌的矿石，可在烧结料中加入CaCl2，使其在烧结过程中相应生成易挥发的氯化物而去除和回收。

如加入23%CaCl2，可除去铅90%，去锌65%，加0.7%CaCl2去除钾、钠的脱碱率可达70%。

它们的去除都应妥善解决环境保护和廉价的氯化剂问题。

烧结矿宏观结构可分为三种微孔海绵状：

烧结温度适宜，粘度较大时，形成微孔海绵状结构，还原性好，强度高；

粗孔蜂窝状（大孔薄壁）：

燃料配比多，烧结温度高，液相生成多且粘度小时，形成粗孔蜂窝状结构，还原性与强度都差；

块状结构：

燃料配比更多，烧结温度过高时，产生过熔现象，结果形成板状结构，强度尚好，还原性差。

影响烧结矿还原性的因素烧结矿碱度：

随着碱度的增加，烧结混合料中熔剂的配加量增加，烧结混合料的制粒性能改善，混合料透气性得到提高，垂直烧结速度增加，烧结利用系数增加。

随着烧结矿碱度的增加，烧结矿成品率提高，强度改善主要是烧结矿的矿物组成和矿物结构发生较大变化，生成所希望的铁酸钙矿物的粘结相，铁酸钙具有良好的强度，所以烧结矿质量得到明显的改善,烧结燃料配加量,燃料增加，烧结热量充分，有利于烧结的固结，使得烧结矿成品率增加，利用系数提高；

但继续增加燃料，烧结温度过高，烧结速度下降，烧结时间延长，使得烧结利用系数下降。

随着配碳量的增加，烧结热量充足，烧结时液相增多，是烧结矿粘结牢固的原因。

燃料增加，烧结矿FeO增加，不利于烧结矿还原性的改善。

燃料比的变化导致了烧结矿的矿物组成和显微结构的变化，导致烧结矿的还原性也在变化。

较低燃料比有利于提高烧结矿的还原性，而较高的燃料比可能会降低烧结矿的还原性。

冷却烧结矿的方法l）在矿车中冷却：

在矿车中借空气的自然抽力冷却烧结矿，这种方法比较简单，但冷却效率低，冷却时间长，从850冷却到100需要3d以上时间。

因此需要大量矿车和很长的停放线，矿车烧坏量也比较大。

2）露天堆放、自然冷却：

这种方法冷却时间更长，一个1800t的矿堆冷却150需要6d时间；

另外占地面积大，经多次装卸和运输，破碎较严重。

3）在料仓中冷却：

在底部有百叶窗式通风孔的特制料仓中通过自然通风冷却，冷却效果比前两种方法好一些。

据国外试验，一个3800t的大料仓，由600冷却到100，只需1015h。

4）带式冷却机冷却：

烧结矿在矿车中通过鼓风机吹风冷却，由800冷却到100，只需1525分钟。

烧结生产经济技术指标1、利用系数和台时产量利用系数（t/（m2.h））=台时产量（t/h）/有效抽风面积（m2）利用系数（t/（m2.h））=总产量（t）/（总生产台时（h）*总有效抽风面积（m2）台时产量是一台烧结机一小时生产烧结矿产量利用系数是指一台烧结机每平方米有效抽风面积每小时的生产产量，是衡量烧结机生产效率的指标，与烧结机有效面积大小无关。

2、烧结矿日产量和烧结矿出矿率表示方法烧结矿日产量=当日原料配料总量（干基）（t）*该配料比的出矿率（%）烧结矿出矿率（%）=成品烧结矿产量（t）/原料配料总量（干基）（t）3、烧结机作业率设备作业率（%）=烧结机运转台时/日历台时*100%日历台时=台数*24*天数,4、烧结矿质量,烧结矿质量对高炉冶炼效果具有重大影响。

改善其质量是“精料”的主要内容之一。

对烧结矿质量的要求是：

品位高，强度好，成分稳定，还原性好，粒度均匀，粉末少，碱度适宜，有害杂质少。

一般要求与天然矿相同，仅讨论几个特殊问题:

1）强度和粒度烧结矿强度好，粒度均匀，可减少转运过程中和炉内产生的粉末，改善高炉料柱透气性，保证炉况顺行，从而导致焦比降低，产量提高。

烧结矿强度提高意味着烧结机产量（成品率）增加，同时大大减少了粉尘，改善烧结和炼铁厂的环境，改善设备工作条件，延长设备寿命,2）还原性烧结矿还原性好，有利于强化冶炼并相应减少还原剂消耗，从而降低焦比。

还原性的测定和表示方法亦未标准化。

目前还原性的测定方法较多，尚未统一标准。

而还原计算几乎都是依据还原过程中失去的氧量与试样在试验前的总氧量的比值来表示。

生产中多以还原过程中试验失重的方法来计算还原度。

还原过程中失去的氧越多，说明该烧结矿还原性越好。

由于试验的条件不同，所得还原度大小也不一样。

生产中习惯用烧结矿中的FeO含量表示还原性。

一般认为FeO升高，表明烧结矿中难还原的硅酸铁2FeOSiO2（还有钙铁橄榄石）多，烧结矿过熔而使结构致密，气孔率低，故还原性差。

反之，若FeO降低，则还原性好。

一般要求FeO应低于10%。

国外有低于5%的。

鞍钢新烧结厂烧结矿标准规定FeO含量8.51.5为合格品。

3）碱度烧结矿碱度一般用CaO/SiO2表示。

按照碱度的不同，烧结矿可分为三类：

凡烧结矿碱度（如0.9）低于炉渣碱度的称为酸性（或普通）烧结矿。

高炉使用这种烧结矿，尚须加入相当数量的石灰石才能达到预定炉渣碱度要求，通常高炉渣的碱度（CaO/SiO2）在1.0左右。

凡烧结矿碱度（1.01.4）等于或接近炉渣碱度的称为自熔性烧结矿。

高炉使用自熔性烧结矿一般可不加或少加石灰石。

烧结矿碱度（1.4）明显高于炉渣碱度的称为熔剂性烧结矿或高碱度（2.03.0）、超高碱度（3.04.0）烧结矿。

高炉使用这种烧结矿无须加石灰石。

由于它含CaO高，可起熔剂作用，因此往往要与酸性矿配合冶炼，以达到合适的炉渣碱度。

为了改善炉渣的流动性和稳定性，烧结矿中常含有一定量的MgO（如23%或更高），使渣中MgO含量达到78%或更高，促进高炉顺行。

在此情况下，烧结矿和炉渣的碱度应按CaO+MgO）/SiO2（三元碱度）来考虑。

4）烧结矿品位：

指其含铁量的高低，提高烧结矿含铁量是高炉精料的基本要求。

在评论烧结矿品位时，应考虑烧结矿所含碱性氧化物的数量，因为这关系到高炉冶炼时熔剂的用量。

所以为了便于比较，往往用扣除烧结矿中碱性氧化物的含量来计算烧结矿的含铁量。

（实践表明，品味增加1%，焦比降低2%，产量提升3%）5）烧结矿含硫及其他有害杂质愈低愈好,6）筛分指数,筛分指数表明烧结矿粉末含量的多少，此值愈小愈好，目前多数烧结厂尚未对该项指标进行考核，烧结矿的落下强度是表示烧结矿抗冲击能力的强度指标。

对烧结矿的粒度，要求均匀和尽可能将小于5mm的粉末筛尽。

烧结矿粒度的下限取决于高炉气体力学条件的改善；

而上限决定于还原过程改善的要求。

目前下限取为5mm，但有增大到8-10mm的趋势；

上限约50mm，但有缩小到30-40mm的趋势。

烧结矿的孔隙率影响其还原性和机械强度，希望烧结矿微孔多而封闭气孔少。

第三部分烧结生产技术,热风烧结由于抽入热风，料层受高温作用的时间较长和冷却速度缓慢，有利于液相的生成和液相数量的增加，有利于晶体的析出和长大，各种矿物结晶较完全；

减少急冷而引起的内应力，烧结矿结构均匀，从而烧结矿的强度提高。

热风烧结时，由于抽入的是热风，降低了空气密度，增加了抽风负荷，气流的含氧量也相对降低，使烧结速度受到一定影响，为此需采取改善混合料的透气性、适当增加真空度等措施加以弥补，以保持较高的生产率。

小球烧结小球烧结是近年来提出的一种强化烧结过程的措施，是把混合料全部制成上限为68mm、下限为1.52.0mm的小球进行烧结的方法。

与一般烧结的不同点在于基本上消灭了混合料中01.5mm的粉料，全部制成小球；

试验研究表明，小球烧结可以提高产量1050。

这主要是因为小球料粒度均匀，细粒部分少，强度好，料层内的通气孔较大而均匀，且不易被破坏，这不仅使原始料层的透气性好（较一般料高2735），而且使烧结过程中也能保持良好的透气性，有利于强化烧结过程。

厚料层烧结厚料层对垂直烧结速度的影响垂直烧结速度直接影响到烧结产量。

而影响垂直烧结速度的主要因素就是料层的透气性和通过料层的有效风量。

料层透气性包括点火前和烧结过程中的透气性。

前者与原料的特性、制粒效果、水分和粒度组成；

后者关键是最高温度水平及熔融层的厚度和过湿层的形成。

随着料层厚度的提高，通过料层的有效风量的阻力增加，原因有四：

空气通过料层的路径延长，压损增大；

由于重力作用，下部料被压紧，阻力增加；

由于过湿层影响，导致透气