烧结工艺培训教材Word文档格式.docx

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返矿具有多孔的结构，含低熔点化合物，有利于烧结过程液相的生成，提高烧结矿的强度，有利于烧结料粒度的组成，改善透气性，提高烧结矿质量。

因此，返矿的配加量、返矿质量的好坏，直接影响烧结生产过程的进行。

2、熔剂

（1）熔剂的分类

熔剂可分碱性熔剂、酸性熔剂和中性熔剂三类。

我国铁矿石的脉石多以SiO2为主，所以普遍使用碱性熔剂。

碱性熔剂即含CaO和MgO高的熔剂，常用的熔剂有：

石灰石（CaCO3）、生石灰（CaO）、消石灰（Ca（OH）2）和白云石（主要是CaCO3和MgCO3）。

（2）烧结对熔剂的要求

碱性氧化物含量要高；

S、P杂质要少；

酸性氧化物含量（SiO2+Al2O3）越低越好；

粒度和水分适宜。

（3）配加熔剂的目的

烧结生产过程中配加溶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与烧结块中的铁氧化合物等及酸性脉石SiO2及Al2O3等在高温作用下，生成低熔点的化合物，以改善烧结矿强度的冶金性和还原性；

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。

白灰也称生石灰，主要成分是CaO，其遇水即消化成消石灰（Ca（OH）2）后，在烧结料中起粘结剂的作用，增加了料的成球性，并提高了混合料成球后的强度，改善了烧结料的粒度组成，提高了料层的透气性。

其次，由于消石灰粒度极细，比表面积比消化前增大100倍左右，因此与混合料中其他成分能更好的接触，更快发生固液相反应，不仅加速烧结过程，而且防止游离CaO存在，而且它还可以均匀分布在烧结料中，有利于烧结过程化学反应的进行。

再次，白灰消化时放出的热量，可提高混合料料温。

但从另一方面来看，生石灰用量也不宜过多：

a.生石灰用量过多，烧结料会过分疏松，混合料堆密度下降，生球强度反而会变坏。

由于烧结速度过快，返矿率增加，产量降低。

另外，生石灰量过多，烧结料水分不易控制。

b.烧结前必须使生石灰全部消化，使用生石灰时必须相应增加混合前打水量，保证必要消化时间，使生石灰颗粒一般在一次混合机内松散开，绝大多数消化，生石灰粒度一般要小于3mm。

c.生石灰在配料前的运输和储运中，尽量避免受潮，以防止事先消化失去CaO的作用。

d.生石灰不宜长途运输和皮带转运，极易产生粉尘，恶化劳动条件。

（4）烧结料中加入石灰石对烧结矿质量的影响

a.CaO成分增加，其软化区间缩小，燃烧层厚度减薄，改善料层透气性。

b.石灰石中的细粉比精矿粘结性好，有利于混合料成球，而较粗的部分本身就具有良好的透气性，可以改善烧结料透气性。

c.烧结过程中石灰石分解，放出CO2，起疏松料层作用，大大改善料层透气性。

通过石灰石的加入，使垂直燃烧速度增加，产量提高。

d.石灰石的加入量也不宜过多，如石灰石量过多成球条件变坏，由于透气性变好，机速加快，矿物结晶不完全。

另外，CaO过多易形成正硅酸钙体系液相，导致冷却时风化碎裂，使烧结矿强度降低。

（5）用消石灰来代替石灰石的好处

a.消石灰粒度很细，亲水性强，而且有粘性，大大改善烧结料透气性，提高小球强度。

b.消石灰比表面积大，增加混合料最大湿容量，可使烧结料过湿层有较好的透气性。

c.含有消石灰胶体颗粒的小球，强度及热稳定性有所提高，保持混合料有较好透气性。

d.粒度细微的消石灰颗粒比粒度较粗石灰石颗粒更易生成低熔点化合物，液相流动好，凝结成块，从而降低燃料用量和燃烧带阻力。

但消石灰用量也不宜过多，过多的消石灰使烧结料过于松散，烧结矿脆性大，强度下降，成品率下降。

3、烧结矿碱度

（1）碱度的分类

碱度是烧结矿的碱性氧化物与酸性氧化物百分比含量比值。

二元碱度R=CaO/SiO2；

三元碱度R=（CaO＋MgO）/SiO2；

四元碱度R=（CaO＋MgO）/（SiO2＋Al2O3）

烧结矿按R分为三种：

普通烧结矿、自熔性烧结矿、高碱度烧结矿。

普通烧结矿又叫酸性烧结矿。

即烧结矿的碱度低于高炉炉渣的碱度，一般都小于1.0，这种烧结矿在入炉冶炼时需加入一定数量的熔剂。

自熔性烧结矿的碱度等于或稍高于高炉炉渣的碱度，一般为1.2~1.5左右，其烧结矿在入炉冶炼时不需另加熔剂。

高碱度烧结矿又叫熔剂性烧结矿，其碱度高于高炉炉渣的碱度，一般都大于1.5，其烧结矿在入炉冶炼时，可以代替部分或全部熔剂，可常与富矿或酸性烧结矿、酸性球团矿配合使用。

（2）高碱度烧结矿的特点

因现在普遍生产的是高碱度烧结矿，就其特点做一概述：

a.高碱度烧结矿强度高，稳定性好，粒度均匀，粉末少。

b.高碱度烧结矿具有良好的还原性，这是因为高碱度烧结矿是以易还原的铁酸钙为主要液相；

随碱度提高，烧结矿中FeO降低，还原性得到改善；

高碱度烧结矿处于还原性最好的结构状态。

其中的磁铁矿晶粒细小且密集，并被铁酸钙包裹或溶蚀。

c.高碱度烧结矿的软化开始温度和软化终了温度均有所下降。

d.高碱度烧结矿含硫量有所提高，这是因为烧结料中的CaO有吸硫作用，形成CaS留于烧结矿中。

（3）烧结中配加白云石的目的

烧结料中加入白云石主要是为了提高烧结矿MgO含量，从而提高烧结矿的质量（强度），并改善高炉炉渣的流动性。

4、影响烧结矿TFe高低和碱度高低的原因

（1）含铁原料品位不稳定

当品位高时，烧结矿的TFe升高，SiO2下降，CaO正常，R上升。

当品位低时，烧结矿的TFe降低，SiO2升高，CaO正常，R下降。

（2）熔剂下料量不稳定

下料量大，相当于配比高，SiO2稍低，烧结矿TFe下降，CaO上升，R上升；

下料量小，相当于配比低，SiO2稍高，烧结矿TFe上升，CaO下降，R下降。

（3）含铁原料下料量不稳定

下料量大，铁升高，SiO2稍高，CaO下降，R下降；

下料量小，铁下降，SiO2稍低，CaO上升，R上升。

（4）熔剂中CaO不稳定

CaO高时，SiO2变动不大，R上升；

CaO低时，SiO2变动不大，R下降。

（5）熔剂水分变化，相当于配比或下料量变化

水分大，SiO2稍高，铁上升，CaO下降，R下降；

水分小，SiO2稍低，铁下降，CaO上升，R上升。

（6）返矿对烧结的影响

返矿对烧结的好处：

a.利用返矿预热混合料；

b.返矿粒度较大，具有疏松多孔的结构，可以改善混合料粒度组成，提高烧结过程透气性；

c.返矿中含有已经烧结过的低熔点化合物，有利于烧结液相形成，提高烧结矿的强度；

d.返矿中较大的固体颗粒，不仅是造球的核心，而且在料层内起骨架作用，防止料层在抽风作用下过分压紧。

烧结对返矿的要求：

a.粒度适当数量适宜，一般在25%—40%之间，质量稳定，返矿过多，烧结料混匀与成球效果变差，透气性过好从而达不到所需的烧结温度，使烧结成型条件变坏，成品率下降，强度低，产量低。

b.返矿粒度的要求：

返矿粒度过大，冷却和润湿较困难，影响烧结料的造球，同时，由于烧结过程高温持续时间短，粗粒来不及熔化，达不到烧结的目的。

返矿粒度过小（0~1mm的比例增多），不仅降低烧结料的透气性，而且含有大量未烧透的生料，达不到促进低熔点液相生成的目的。

一般返矿中小于2mm的应在10%以下，粒度上限不超过10~15mm。

返矿对碱度的影响：

正常生产情况下，烧结矿R稳定，返矿R趋于正常，但烧结矿R波动时，返矿R也波动，配料中要考虑到返矿R的影响。

（7）除尘灰的影响：

我厂烧结除尘灰料细，亲水性差，不易混匀，除尘灰的加入破坏了混合料粒度组成，影响造球，影响烧结过程透气性，返矿量增大，产量降低，强度差，除尘灰成分波动大，不易掌握，影响R，FeO强度等。

根据考察，竖炉除尘灰粒度适宜，亲水性良好，加入烧结配料系统后，较烧结除尘灰效果良好。

降尘管的灰粗，影响不大，多管灰细，SiO2波动大，对R有影响。

（8）其他因素影响

a.原料成分波动，主要是来料成分中TFe、SiO2、CaO、H2O不稳定。

另外，料仓中料粒发生偏析，满仓时给料粒度细、量大，底仓时给料粒度粗、重量轻。

同时，化学成分也发生变化，各料要求梯形用料即出于此原因。

云石、灰石、燃料等如仓存量不够三分之一，再继续使用容易发生下料量波动，成分发生偏析，均会影响质量。

因此，要求生产组织必须保仓存，保仓存量三分之一以上，同时在低于三分之一时，岗位要加强测料，加大检查密度。

b.操作不稳定，特别在交接班时，由于三班操作不统一，造成料层、机速随时调整，使得返矿量、上料量和成分也随之波动，这都影响配料稳定性。

如料层变动、停料都会引起下料量波动，因此工艺要求，尽量减少变停料次数，配料室一般每班变料不得多于三次。

c.岗位操作、测料手法也不一致，跑盘时盘底粘料引起测料不准确。

d.设备的缺陷。

圆盘盘面加工安装不一致，料压不稳，都会引起下料量的波动。

e.取样的误差。

取样代表性不强或化验结果偏差造成配料工误解。

通过以上各方面的检查，将所得的情况综合分析，找出质量波动主要原因，进行综合分析调整。

f.配料计算误差

计算中选择化学成份与实际化学成份有一定误差。

化学成份选取上要有代表性，尤其是精矿、白灰等要看仓存、上料时间、估计何时用到等。

为了找出以上所列举因素的确切原因，要做仔细分析，检查对比以下项目。

①上班和本班的原料情况（着重化学成份变化趋势）。

②上班的操作，注意研究和检查烧结原料TFe，SiO2，CaO的波动趋势。

③验算配料比是否准确。

④检查下料量是否在允许波动范围内。

⑤正确分析烧结矿化验结果。

⑥运料系统是否混料、返矿质量好坏，加减料情况。

通过以上各方面的检查，将所得的情况综合分析，找出质量波动的主要原因，进行综合分析调整。

5、燃料的配加

（1）燃料在烧结中的作用

燃料的燃烧为烧结过程提供足够的热量，同时，由于燃料燃烧，局部产生还原性气氛，部分Fe3O4、Fe2O3被还原成FeO，因此，燃料在烧结中既起发热剂作用，又起还原剂作用。

（2）燃料的种类

烧结生产中使用的燃料分为点火燃料和烧结燃料两种。

烧结生产中使用的燃料按形态分为：

固体燃料、液体燃料和气体燃料三种。

点火燃料大多数用气体燃料（如煤气），也有用固体燃料（如煤粉、焦粉）和液体燃料（如重油）的。

烧结燃料主要是固体燃料，如焦粉、无烟煤（白煤）。

（3）烧结对固体燃料要求

烧结过程是在燃料燃烧产生的高温作用下进行的，而烧结温度的高低，燃料燃烧速度、燃烧带宽度和燃烧料层内的气氛、性质等影响烧结过程和产、质量的各种因素主要取决于燃料的质量、数量和粒度。

因此烧结用燃料必须合乎一定规格。

a.有一定燃烧性，燃烧性过高，高温保留时间短，易出现生料，燃烧性过低，燃料不能充分燃烧，烧结矿质量变差差。

b.含碳量（固定碳Tc）要高，灰分（Ac）要低，一般要求Tc＞75%，Ac＜15%。

c.挥发分及硫含量要低，一般要求挥发份Vc＜10%，硫（S）＜2.5%。

d.点火温度要高，一般保持在1050±

30℃。

e.粒度要适宜

最适宜的粒度为小于3mm占80~90%，但这是限于0.5~3mm粒级。

如小于0.5mm过多，也就是过粉碎，将不利于烧结过程，一般要求0~0.5mm＜35%。

（4）燃烧粒度对烧结影响

燃烧粒度过大，有以下几点坏处：

a.燃烧带变宽，影响透气性。

b.燃料分布不均，大颗粒周围过熔，而远处则不能很好烧结。

c.粗粒周围还原气氛强，而无燃料处空气得不到利用。

d.布料易产生自然偏析，大颗粒集中在下部，使烧结料层上、下部温差大，造成上部烧结矿强度差，下层过熔FeO含量高。

e.燃料粒度过小则燃烧速度过快，难以达到烧结所需温度，同时降低料层透气性，而且过小粒度的燃料有可能被气流抽走，增加燃料消耗，成本上升。

同时对降尘管、多管除尘器中的除尘灰成分有直接不利影响，间接影响配燃料的准确性。

f.最适宜的燃料粒度为0.5~3.0mm，但由于生产中难以消除0.5mm以下部分，因此通常要求燃料粒度为0~3mm。

（5）燃料用量对烧结的影响

燃料用量过少，达不到必要的烧结温度，烧结强度下降，燃料用量过多，还原气氛强，烧结矿过熔，FeO升高，还原性下降。

燃料用量影响垂直燃烧速度，从而影响产量。

燃料用量过高，则烧结温度高，燃烧带变宽，气流阻力增加，垂直烧结速度下降，产量降低。

燃料用量影响烧结矿含硫量，用量多则燃料带入硫量增加，并且料层内还原性气氛增强，恶化脱硫条件，烧结矿中含硫升高。

此外，燃料用量还影响烧结矿矿物组成及烧结矿的结构。

因此，适宜的燃料用量应保证烧结矿具有足够的强度和良好的还原性。

（6）燃料的配比计算

根据热平衡方程式，有：

C混×

Q混=C燃×

Q燃＋C返×

Q返＋C灰×

Q灰

Q燃=（C混×

Q混－C返×

Q返－C灰×

Q灰）/C燃

其中：

C燃、C返、C混、C灰分别为燃料、返矿、混合料含碳量

Q燃、Q返、Q混、C灰分别为燃料、返矿、混合料量

例：

精矿铁皮富矿粉除尘灰云石白灰返矿

配比%56.74522.57.830

水分%8.058.02.52.00.50.5

燃料Tc=76%，水分：

4.5%，返矿C=0.15%，求燃料比？

解：

Q混=56.7×

（1－8%）＋4×

（1－5%）＋5×

（1－8%）＋2×

（1－2.5%）＋2.5×

（1－2%）＋7.8×

（1－0.5%）＋30×

（1－0.5%）=102.575

根据生产实践，一般要求C混=3.5%

Q燃=（102.575×

3.5%－30×

0.15%）/[76×

（1－4.5%）]

=4.88%

注：

一般计算中，如C返较小，可略去不计。

（7）固体燃料化学成分与烧结生产的关系

固体燃料主要用固定碳、挥发份、灰份、水分等指标来衡量，这些成分对烧结的影响如下：

a.固定碳：

固定碳含量多少，决定燃料发热量高低，因为碳在氧化过程中放出热量，低质燃料固定碳含量少，放热也少，如果烧结过程使用这种燃料，势必使烧结料达不到所需温度，液相形成少，所获得的烧结矿强度差，生产率低，要使烧结时温度提高，只有增加燃料配用量，这样使烧结成本上升，能耗增加，同时会使烧结矿中液相增加，降低烧结矿含铁量。

b.挥发份：

挥发份高，将给抽风系统带来影响，这是因为挥发份含有沥青物质，在高温作用下，它随烟气通过低温料层或进入大烟道，挥发份会在温度较低的地方凝结下来，使料层透气性恶化或粘结在大烟道上或抽风机叶片上，从而影响烧结过程正常进行及抽风机转子寿命。

燃料中挥发份因其挥发温度不太高，通常在燃料着火前已挥发出去，不能在烧结中得到应用。

c.灰份：

固体燃料灰份含量越高，则其固定碳含量越低，使固体燃料消耗增加。

而灰份中主要成分是以酸性氧化物为主，灰份高，则酸性氧化物含量升高，使熔剂用量增加，烧结矿品位下降。

d.水分：

固体燃料水分一般要求＜10%，过高会引起配料不准，下料不均匀，影响烧结生产，也易造成燃耗增加。

e.硫含量：

硫含量高时，在烧结过程中会进入烧结矿中，影响烧结矿质量，随烟抽出的硫，因无脱硫设备，易造成环境污染。

6、烧结水分的来源与作用

（1）烧结水分的来源主要是矿石、熔剂、燃料，在转运处理过程中渗入的吸湿水，混合料混匀制粒时加入的水，燃料中碳氢化合物燃烧产物中的水汽，空气中带入的水蒸气，以及原料化合物中的结晶水。

（2）水分的作用

a.使混合料在混合机内靠毛细力的作用成球。

b.由于烧结料中水分的存在，改善了烧结料的导热性能，使烧结带控制在较窄的范围内。

c.水分降低了混合料颗粒表面的粗糙度，减少了空气阻力。

不同的烧结料有不同的适宜含水量。

物料粒度细，比表面积大的，所需要的水分也多，表面疏松和多孔质的褐铁矿比结构致密的磁铁矿需要的水分多。

磁铁矿和赤铁矿适宜的水分含量为6~9%，褐铁矿适宜的水分含量为20~30%。

考虑到烧结过程中上层水分转移到下层，使下部料层中的水分超过适宜含量，所以生产中选用的烧结料实际水分较适宜水分低1%。

7、混合加水制度

混合料加入水量按照“以一混为主，配料室为辅，二混适当补充、加足”的原则。

配料室加水是对返矿、熔剂预加水，改善混合料成球性能，二混水分控制在7.5±

0.2%或者更高一点，我厂因二混受场地限制，无法加长而起到应有的外滚煤和制粒的作用，所以暂时没有起用二混，导致球盘对混合料的加水没有二混作为补充，这就要求我们的岗位工要积极摸索经验，将水分控制在烧结机允许的最佳范围。

8、影响混合料混匀造球的因素

（1）原料性质的影响

a.物料的粘结性和结构

粘结性大的物料易于制粒，而混匀效果与此相反。

b.物料的粒度和粒度组成

粒度差别大，易产生偏析，难于混匀，也不易制粒。

我厂的原料配料和球盘工艺上对物料粒度要求控制在8mm以内。

c.物料的比重

混合料中各物料的比重相差太大，不利于混匀和制粒。

（2）加水润湿的方法和点位

我厂现有的加水点位分别是配料、一混、球盘，三处的加水装置都做了大幅度的改进，球盘加水现为双控雾化喷头，生产效果较好。

（3）混合料制粒过程中的运行轨迹

物料在滚筒中有一定的运行轨迹，进入正在转动的滚筒的混合料受筒壁的摩擦力和向心力的作用，在筒内不断的混合，造球盘中也是一样，运行轨迹主要应考虑混合料在筒内或盘内的运动区域。

（4）充填系数

是用来衡量混合料在滚筒或造球盘内的料量大小的参数，它主要受滚筒或圆盘倾斜角度及转速的共同影响。

9、小球烧结的基本内容

小球烧结工艺是当前烧结行业改善烧结混合料透气性、提高烧结机利用系数的有效途径。

该工艺的关键技术主要包括厚料层低温高氧化气氛烧结、高效圆筒混合机或圆盘造球机、二混或料仓蒸汽预热混合料、混合料提前加水润湿及改善混合机或圆盘造球机的加水方式、采用熔剂燃料分加和偏析布料等，生产低温型烧结矿。

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6~8mm、下限为1.5~2.0mm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0~1.5mm的粉料，全部制成小球；

与球团矿的不同点在于上限为6~8mm，没有大于8mm的大球，在烧结机上靠液相固结成烧结矿，而不是固结成球团矿。

由于需要把全部烧结料制成小球，因此必须强化造球过程，采用特殊的有机电解质润湿剂或对水和混合料进行磁场处理等办法，提高混合料的成球性能，并使用高效率的成球设备等。

试验研究表明，小球烧结可以提高产量10~50%。

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27~35%），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。

此外，小球烧结还有以下好处：

a.小球料的冷凝带和干燥带阻力较普通料小。

由于小球料透气性好，透过的风量大，废气中水气分压小，冷凝的水分减少。

同时由于小球料孔隙大，比表面积小，摩擦力小，有利于气流通过和水分蒸发，使干燥带厚度减小。

b.小球烧结的气流分布合理。

由于冷凝带和干燥带阻力减小，使烧结前期风量增加；

又由于小球料堆密度和粒度大，软化和熔融困难，易形成致密结构的烧结矿，使冷却带的阻力增加，因而烧结后期风量减少，这在一定程度上缓和了一般烧结过程中风量过分集中于后期的矛盾。

c.因为小球料具有良好的透气性，可在较小的负压和较厚的料层条件下获得比普通烧结料好得多的指标，有利于降低烧结矿成本。

d.由于小球料冷凝带含水少，阻力小，因此小球烧结有可能取消烧结料的预热。

小球烧结存在的问题是生产的烧结矿结构致密，冷却困难，同时对原料粒度要求也较严，精矿粉要细，－200目通过率要达到60%以上，目前进厂标准为50%，所以这个底限不能再降低。

三、配料计算

1、混合料成分计算：

（1）各种原料代入成分

干配比=湿配比×

（1－水分%）

TFe=干配比×

TFe%

SiO2=干配比×

SiO2%

CaO=干配比×

CaO%

MgO=干配比×

MgO%

残存=干配比×

（1－烧损%）

烧损即某种物料在烧结过程中氧化增重或二氧化碳、水等成分的散失。

（2）混合料成分计算

混合料成分为各种物料代入成分之和

残存=∑残存物料TFe=∑TFe量

SiO2=∑SiO2量CaO=∑CaO量

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