铁矿粉烧结生产.docx

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铁矿粉烧结生产

铁矿粉烧结生产工艺及其节能降耗

姓名：

张二明单位：

第一烧结厂烧结二车间班级：

五班

摘要：

烧结生产工艺是指根据原料特性所选择的加工程序和烧结工艺制度。

它对烧结生产的产量和质量有着直接而重要的影响。

合理的烧结工艺应根据具体的原料条件和对产品质量的要求，按照烧结过程的内在规律，确定合适的生产工艺流程和操作制度，并充分利用现代科学技术成果，强化烧结生产过程，以保证在较低的管理费用和正确的操作条件下获得先进的技术经济指标，实现高产、优质、低耗的目的。

烧结生产工艺流程有原料的接受，贮存和中和，熔剂、燃料的破碎、筛分，配料，混合料的制备，烧结，烧结产成品的处理以及烧结过程的除尘等环节组成。

烧结能耗占钢铁能耗的10%左右。

烧结的能源主要消耗在原料配碳、点火用气体或液体燃料、抽风机耗电，以及水、蒸汽、压缩空气、氧气等供应环节。

我国将生产1t结矿所消耗的上述总能耗折算为标准煤，称为烧结工序能耗。

目前我国钢铁企业的烧结能耗还比较高，先进厂的工序能耗约为75kg/t先进水平（日本）高15——20kg/t，而我国大多数烧结厂的工序能耗为80——85kg/t.能耗高的原因是烧结机小，设备水平低，工艺落后；余热、余能回收利用率低。

由此可见，烧结工序节能的潜力是很大的。

关键词：

烧结法、带式烧结机、烧结新工艺、低温烧结、小球烧结、富氧点火、烧结混合料中燃料分加、热风烧结、厚料层烧结、余热发电、机头烟气脱硫。

烧结法是重要的造块方法之一。

所谓烧结，即是将各种粉状含铁原料，配入一定数量的燃料和溶剂，均匀混合制粒，然后放到烧结设备上点火烧结。

在燃料燃烧产生高温和一系列物理化学反应的作用下，混合料中部分易熔物质发生软化、融化，产生一定数量的液相，并润湿其他未融化的矿石颗粒，冷却后，液相将矿粉颗粒粘结成块，这个过程称为烧结，所得的块矿称为烧结矿。

烧结生产使用的主要设备为带式烧结机，它由烧结机体、布料设备、点火器和抽风除尘系统等设备组成，带式烧结机由许多台车组成，台车的数目有烧结机大小决定，台车密排在轨道上，形成一条长带，故称带式烧结机。

烧结料铺在底部有炉篦条并能透风的台车上进行烧结，下面用抽风机抽风。

烧结时台车在机头大星轮大带动下，沿着轨道连续循环运动，进行到机尾的半圆轨道时，台车倾翻，自动倒出烧结矿，然后靠自重沿下轨道滑到机头大星轮处，所以带式烧结机能连续生产。

带式烧结机的规格（大小）是按铺料烧结机的台车面积之和计算的，这一面积称为有效烧结面积，有效烧结面积越大，烧结生产的规模就越大。

烧结前，根据高炉冶炼对烧结矿的含铁量和碱度的要求，将各种烧结原料按一定的比例配合，在经两次混合的过程中适当加入水分，一次混合以混匀和调整水分为主，二次混合以预热（通蒸汽）和造球为主。

混合好后的烧结料，先用布料器在台车底部铺一层粒度较大的烧结矿（又称铺底料），然后将烧结料铺满台车，料层厚度一般为300——700MM。

烧结台车一边接受铺料，一边向前运行，当运行到点火器下方时，用煤气或重油点火（温度约为1100℃），同时在下面抽风，空气由料层表面吸入，遇混合料中的燃料进行燃烧，产生的高温（约1250——1350℃）使混合料局部熔化，生产熔融体，空气不断从料层表面吸入，穿过料层孔隙供给混合料中的燃料由上而下地逐层燃烧。

上层燃烧产生的高温熔融体被不断抽入的冷风冷却。

在凝固过程中，散料颗粒互相粘接成多孔的块状烧结矿。

当烧结台车运行到机尾弯道处时，混合料已完全烧结成烧结矿。

此时台车倾翻，将烧结矿卸下，经破碎机破碎和筛分设备过筛，筛上物就是成品。

烧结生产过程是复杂的物理化学反应过程，烧结作业是烧结生产的中心环节，它包括布料、点火、抽风及烧结终点的控制等主要的工序，其操作的好坏直接影响烧结矿的产量与质量。

烧结生产中要坚持“精心备料、稳定水碳、减少漏风、低碳厚料、烧透筛尽”的技术操作方针，严控“三点”温度（即点火温度、终点温度、总管废气温度），搞好五勤操作（勤检查、勤分析判断、勤联系、勤调整、勤清理），执行巡回检查。

布料操作：

布料是将铺底和混合料铺到烧结机台车上的操作。

混合料在烧结机台车上的分布是否均匀，直接关系到烧结过程料层透气性的好坏与烧结矿的常量、质量，它是烧结生产中的主要问题之一。

点火操作：

烧结点火有两个目的：

一是将台车表层混合料中的燃料点燃，并在抽风非作用下继续往下燃烧产生高温，使烧结过程得以正常进行，二是向烧结料层的表面补充一定热量，以利产生熔融液相而粘结成具有一定强度的烧结矿。

烧结作业：

在点火后直烧结终了的整个过程中，烧结料层不断发生变化。

为了烧结过程正常进行，获得良好的生产指标，对烧结风量、真空度、料层厚度、烧结机速度和烧结终点的准确控制是很重要的。

目前，国内外广泛采用的烧结设备是带式烧结机，随着高炉大型化，烧结设备也向大型化发展。

现在高炉生产技术经济指标之所以先进，最重要的一条是使用精料，烧结厂就是向高炉提供精料的“厨房”。

现代烧结生产已成为钢铁联合企业必不可少的重要一环，其作用可概括为如下几个方面：

（1）钢铁工业的迅速发展，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矿粉，以及富矿在破碎过程中产生的富矿粉，都需要经过造块处理，才能入高炉冶炼。

（2）通过造块过程，可以改进冶炼原料的物理化学性能，如孔隙率、粒度组成、机械强度，化学成分、还原性、膨胀性，低温还原粉化性、高温还原软化性等，从强化高炉冶炼过程，提高冶炼效果，是高炉高产、优质、低耗的主要技术措施。

（3）通过造块过程，可以去除原料中的部分有害元素，如硫、氟、钾、钠、铅、锌、砷等，并可回收利用。

（4）通过造块过程，可以利用工业生产中的副产品，如高炉炉尘、转炉炉尘、轧钢皮，硫酸渣等，变废为宝，合理利用资源，扩大原料来源，降低生产成本，净化环境。

目前，全世界烧结机年生产能力已超过10亿t。

我国钢铁工业中造富矿主要靠烧结法生产，占高炉用含铁炉料的90%以上。

在世界造块领域中，自20世纪70年代以来，由于追求更高的经济效益，烧结科学技术得到进一步深化，主要包括：

（1）加强烧结理论研究为更好满足冶炼要求，力求提高烧结矿产品质量额强化了烧结理论研究工作。

一方面探明和掌握造块工艺规律，提高单台烧结机产量；另一方面查明新的条件下造块机理，为冶炼提供优良烧结矿，如自熔性烧结矿、低温烧结、料层透气性与质量传递、烧结矿成矿机理等方面的理论研究。

（2）改进并寻找新烧结工艺为实践新的烧结理论，已被证实利用的工艺有：

改善原料中和（建立机械化合计算机控制的原料场）；改善原料准备工艺（添加生石灰或消石灰，焦粉分加，分层布料，强化制粒等）；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，偏析布料与保温）；强化烧结矿产品整粒等。

（3）强调环境保护和重视综合利用加强烟尘搜集和回收，重新返回到烧结料中利用，为此，对产生尘源点皆设置新型收尘设备；对热源和噪声采取隔离和防护措施，改善劳动条件等，其中烧结厂余热利用是当前重要课题。

（4）提高设备自动化和监控水平产品质量的稳定均一，与生产过程的自控和监控水平有关。

国内外已广泛采用了自动配料，对混合料水分、料层透气性与料层厚度、点火温度、烧结终点、烧结矿FeO含量都采用了自动监控装置。

随着钢铁工业的发展和科技的进步，高炉冶炼对烧结矿质量提出了更高要求：

良好的热态性能和冷强度，稳定适宜的化学组成。

近年来各烧结厂普遍采用了一些强化措施，如配加生石灰、强化混合制粒、安装松料器、提高抽风负压、厚料层低碳烧结及采用新型高效点火器等，使传统的烧结法在工艺技术和产品质量方面都达到了较高水平，但仍存在能耗高、产品质量差及对原料粒度范围适应性较小的缺点，为此，广大的造块工作者进行了大量研究工作，提出和开发了不少新工艺、新技术，其中低温烧结法、小球团烧结法、燃料分加最为人们关注。

低温烧结法

低温烧结法就是指在较低温度（1250——1300℃）下生产烧结矿的过程。

低温烧结法是目前烧结工艺中一项先进技术，它具有节能和改善烧结矿性能两大优点。

天津铁厂与北京钢铁研究总院采取合理配料、混合料整粒、缩小石灰石粒度、添加消石灰（或生石灰）、稳定混合料水分、强化造球、提高料层等一系列措施，减少燃料用量，实行低温烧结，取得了显著的节能效果。

烧结固体燃料消耗降低了7.84——8.88kg/t，节约15.2%~13.5%；烧结矿质量改善，高炉质量提高4%——9%，焦比降低6——15kg/t。

低温烧结的特点

（1）烧结温度低，高温持续时间长。

低温烧结法，就是以较低的烧结温度，使烧结混合料中部分矿粉起反应，产生一种强度好、还原性好的理想的矿——针状贴酸钙，并以此来粘接、包裹那些未起反应的残存矿石（或叫未熔矿石），使其生产一种钙铝硅铁固溶体。

当烧结温度为1250——1280℃时，有30%——40%的针状铁酸钙生成，成交织结构，强度最好；当烧结温度为1280——1300℃时有10%——30%的针状铁酸钙，针状铁酸钙下降，针状变板状，强度升高，还原性下降，所以适宜的烧结温度是低温烧结的关键。

其高温保持时间都在5——8在min，比熔融型烧结矿要长1——3min，这对针状铁酸钙的形成、发育十分有利。

（2）胶结相为针状铁酸钙。

低温烧结的主要胶结相是针状铁酸钙，其数量为30%——40%，而高温熔融烧结矿由于烧结温度高于1300℃以后，铁酸钙分解，数量大大降低。

（3）显微结构为交织残余结构。

低温烧结是部分熔化物去黏结部分未熔化矿物的工艺。

在国外，烧结料主要是赤铁矿粉，因此，其残余结构主要是赤铁矿，我国以磁铁块矿为主，因此，反应残余结构以磁铁矿为主，我国烧结矿的低温还原粉化指标比国外要低。

（4）要有适宜的碱度。

我国铁精粉矿绝大多数为酸性矿，为要获得针状铁酸钙，必须添加适量的石灰石等，使其达到一定的碱度，根据北钢院的研究，以符合磁精矿为主要原料的烧结矿，碱度1.5以上时，即有大量铁酸钙出现，但以碱度1.7——1.8强度为最好。

（5）要有合理的工艺操作制度。

如要重视原料整粒，加强混合制粒和合理的烧结制度。

小球烧结

小球烧结是将混合料制成一定粒度的小球（粒度上限一般为6——8mm，下限不小于1.5——2mm）后进行烧结。

烧结混合料中燃料分加

燃料分加就是将配入烧结混合料中的燃料分两次加入。

一部分燃料在配料室加入，与铁料、溶剂在一次混合机内混匀，再运送到二次混合机内造球；另一部分燃料在混合料基本成球后再加入，使之存在于料球表面，这种操作称为外配燃料。

这样做既可改善燃料的烧结条件，又可减少燃料与铁料接触还原而造成的燃料损失。

同时，由于燃料的密度小，在布料过程中可增加上层的燃料量而形成燃料的合理偏析。

在燃料分加时。

应根据混合料的性质，选择合适的内、外燃料配比。

富氧点火

富氧点火可使点火区表层烧结的固体燃料充分燃烧，减少固体燃烧消耗并增加炉膛内的氧化气氛，有利于烧结过程的氧化反应，改善烧结矿的机械强度。

提高生产率，进而达到节能与改善质量的目的。

热风烧结

烧结生产中由于布料偏析和自动蓄热作用，料层下部热量过剩温度较高，而料层上部热量不足，温度较低。

同时，上部因投入冷风急剧冷却，使烧结矿液相来不及结晶，形成大量玻璃质并产生圈套的内应力和裂纹，降低了表层烧结矿的强度。

厚料层烧结

在烧结过程中，料层自身蓄热能力随料层厚度的增加而增强。

随着烧结料层的增加，台车上部强度差的烧结矿比例相应降低，烧结矿产率提高。

因此减少烧结过程的配碳量，增强氧化性气氛，使料层中温度分布均匀，低价氧化物氧化放热量增加，高价氧化物分解吸热量减少，从而降低烧结矿Fe0含量，提高烧结矿的还原性。

因此，提高烧结料层可以起到降低烧结能耗，提高烧结矿产量，改善烧结矿冷强度和高温冶炼性能的作用，是烧结生产的发展趋势。

实践证明：

厚料层烧结是烧结生产节能降耗、改善冶金性能的有效途径之一。

烧结余热发电

在钢铁生产过程中，烧结工序的能耗约占总能耗的10%，仅次于炼铁工序，位居第二。

在烧结工序总能耗中，有近50%的热能以烧结机烟气和冷却机废气的显热形式排入大气。

由于烧结环冷机废气的温度不高，仅150——450℃，加上以前余热回收技术的局限，余热回收项目往往给人以“造价高，发电少，回收年限长”的印象，长期以来被人们忽略遗忘。

烧结余热发电是一项将烧结废气余热资源转变为电力的节能技术。

该技术不产生额外的废气、废渣、粉尘和其他有害气体，能够有效提高烧结工序的能源利用效率，促进钢铁企业实现节能降耗目标。

环冷机余热的回收，是通过环冷烟气低温余热锅炉回收烟气的低品味余热能源，结合低温余热发电技术，用余热锅炉的过热蒸汽来推动低参数的汽轮发电机组做功发电的最新成套技术;其与火力发电相比，不需要消耗一次能源，不产生额外的废气、废渣、粉尘和其它有害气体;它是当前工业企业节能和环保要求下的必然趋势和产物，具有充分利用低温废气、变废为宝、净化环境的多重意义。

具体来讲环冷余热回收的意义体现在如下几个方面:

    1）利用烧结环冷机烟气余热发电，部分代替来自电网的以化石燃料为能源的供电量，从而起到减少温室气体排放的效果;

    2）降低烧结工序能耗，促进资源节约，降低钢铁的单位产值的能耗，增加企业的效益;

    3）有利于企业可持续发展目标的实现，减少当地由常规火电厂带来的S02, NOX、粉尘之类的大气污染物，有助于改善当地的能源结构，提高能源安全。

烧结脱硫技术

目前，钢铁行业二氧化硫主要由烧结、球团烟气产生，烧结、球团烟气产生的二氧化硫占钢铁企业排放总量70%以上，个别企业达到90%左右（不含燃煤自备电厂产生的二氧化硫）。

据统计，2008年全国重点统计的钢铁企业二氧化硫排放量约110万t，其中烧结二氧化硫排放量约80万t。

目前，国内烧结烟气脱硫刚刚起步，湿法、干法并存。

而且只考虑脱除二氧化硫，不符合国际环保治理趋势。

虽然我国还处在工业化进程中，但国际社会不会允许我国再经历环保治理的四个阶段。

现在同时进行第二、三阶段的工作，甚至第四阶段的工作，如属于第二阶段的二氧化硫、氮氧化物治理；属于第三阶段的二氧化碳减排、履约行动；属于第四阶段的循环经济、清洁生产工作。

因此，根据烧结烟气成分复杂的特点，烧结烟气污染物综合脱除一体化集成技术是烧结烟气治理的必然方向。

2005年之前，我国还没有一台烧结机实施烟气脱硫技术。

近年来，随着环保要求的日趋严格，节能减排已成为当前宏观调控的重点。

环境保护部于2008年4月8日发布的中华人民共和国环境保护标准《清洁生产标准钢铁行业（烧结）》（HJ/T428-2008年）于8月1日实施。

迫于政策压力，钢铁企业才开始将其提上日程实施烧结烟气脱硫技术，但是又不得不面对巨大的技术风险和高额的投资、运行费用等问题。

　　二氧化硫是钢铁企业常见的污染物,烧结过程中排放的二氧化硫约占总排放量的60%以上。

由于国内尚无专项烧结烟气脱硫技术,因此烧结烟气脱硫项目被列为我国至2020年钢铁行业科技发展指南中的重点研发课题。

能源是人类社会赖以生存的物质基础，是经济和社会发展的重要源泉。

节约能源不仅能够产生巨大经济效益，而且从长远考虑社会效益更为显著。

同时面对当前严峻的钢铁市场大环境，节能降耗、降本增效，成为我国钢铁工业提高竞争力的重要措施。

据统计，烧结能耗占钢铁生产总能耗的10-15%，降低烧结工艺能耗是不可忽视的重要环节。

面对竞争日益激烈的市场环境和原材料的价格变化，只有走节能降耗、降本增效的路子才能提高企业竞争力。

近两年来，随着钢材市场的持续疲软，钢材价格始终徘徊在较低水平，而上游原材料的价格却在不断上涨，大多数钢铁企业效益滑坡。

为了扭转这种局面，各企业都在降低生产成本上下功夫，节能降耗、挖掘企业自身潜力、向内部要效益已成为所有企业组织生产的主要任务。

烧结工序能耗约占钢铁生产总能耗的10%，降低烧结工序能耗对于提高钢铁企业的经济效益具有重要意义。

烧结节能降耗工作下一步主要从以下方面做工作：

1、烧结新工艺的利用：

低温烧结法、小球团烧结法、燃料分加等可获得明显的节能降耗效果，烧结矿的各项质量指标与冶金性能指标都将得到改善。

2、烧结带冷余热回收工艺改造，实现蒸汽自给自足（或发电）,据统计，在烧结总能耗中，烧结机与冷却机废气带走的显热约占总能耗的40%-50%，因此，对余热进行回收利用成为烧结工序节能的重要一环。

同时，进一步降低了粉尘排放和环境温度，改善了职工的工作环境，拓展了烧结循环经济圈，实现了资源与环境协调发展。

近几年，天津铁厂、安阳钢铁厂等自主开发了烧结带冷（环冷）余热回收利用技术，使成品烧结矿在冷却过程中产生的废热加以回收利用，回收蒸汽可满足烧结厂生产所用蒸汽，成为公司发展循环经济、节能减排工作的一个亮点。

3、烧结机大型化发展

随着企业的发展，逐步淘汰落后产能，烧结机大型化是当今烧结技术发展的大趋势。

烧结机有效烧结面积小，相对产能较低、能耗偏高，不符合当今烧结发展的大潮流。

总之，烧结生产向大型化、自动化发展，提高设备自动化和监控水平使产品质量稳定均一，改进并寻找新烧结工艺，强调环境保护和重视综合利用加强烟尘搜集和回收，重新返回到烧结料中利用，为此，对产生尘源点皆设置新型收尘设备；对热源和噪声采取隔离和防护措施，改善劳动条件等。

同时面对当前严峻的钢铁市场大环境，节能降耗、降本增效，成为我国钢铁工业提高竞争力的重要措施。