铁矿粉烧结生产工艺流程Word文档格式.docx
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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10～Omm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2．5～3min。
我国烧结厂大多采用二次混合。
◆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10～25mm，厚度为20～25mm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1250±
50℃。
点火时间通常40～60s。
点火真空度4～6kPa。
点火深度为10～20mm。
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（70～90）m3／（cm2．min）。
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250～500mm。
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1.5～4m／min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图2—5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。
图2-5烧结过程各层反应示意图
①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（1000—1100℃）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。
②燃烧层
燃料在该层燃烧，温度高达1350～1600℃，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。
③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400～800℃。
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。
④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l0～30mm。
实际上干燥层与预热层难以截然分开，可以统称为干燥预热层。
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。
⑤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。
烧结过程中的基本化学反应
①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气体和热量。
燃烧产生的废气成分取决于烧结的原料条件、燃料用量、还原和氧化反应的发展程度、以及抽过燃烧层的气体成分等因素。
②碳酸盐的分解和矿化作用
烧结料中的碳酸盐有CaC03、MgC03、FeC03、MnC03等，其中以CaC03为主。
在烧结条件下，CaC03在720℃左右开始分解，880℃时开始化学沸腾，其他碳酸盐相应的分解温度较低些。
碳酸钙分解产物Ca0能与烧结料中的其他矿物发生反应，生成新的化合物，这就是矿化作用。
反应式为：
CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2
CaCO3+Fe2O3=CaO·
Fe2O3+CO2
如果矿化作用不完全，将有残留的自由Ca0存在，在存放过程中，它将同大气中的水分进行消化作用：
CaO+H2O=Ca（OH）2
使烧结矿的体积膨胀而粉化。
③铁和锰氧化物的分解、还原和氧化
铁的氧化物在烧结条件下，温度高于l300℃时，Fe203可以分解：
Fe304在烧结条件下分解压很小，但在有Si02存在、温度大于1300℃时，也可能分解：
烧结矿的冷却与整粒
一、烧结矿冷却的目的和意义
烧结矿在烧结机上烧成后从机尾卸下时其温度大约在600～1000℃，对这样的赤热烧结矿，在现代化得烧结厂中，一般却要将其冷却到150℃以下，这是因为以下几个原因：
1、保护运输设备，使厂区配置紧凑。
如果烧结矿不冷却，运送赤热得烧结矿就需要使用较多得专用矿车来装载，当烧结配比不当、残碳较多时，烧结矿还会在专用得矿车中继续燃烧，致使矿车烧坏变形，而且使用矿车时还要有较长的铁路运输线，会使烧结厂与炼铁厂在配置上不得不拉得很远。
若将烧结矿冷却就可采用胶带机运输，使厂区配置紧凑，少占农田用地。
2、保护高炉炉顶设备及高炉矿槽。
烧结矿如不冷却贮存在高炉矿槽之中，会很快损坏高炉矿槽，致使有时要停止生产修补矿槽，影响作业率，降低产量。
使用不经过冷却得烧结矿，高炉炉顶温度高，为了保护炉顶设备，一般炉顶压力不敢提高。
而使用冷烧结矿，可以提高炉顶压力，对强化高炉冶炼、提高产质量有利，高炉的上料系统及炉顶设备不易损坏，使用寿命也大大提高了。
3、改善高炉、烧结厂的劳动条件。
由于烧结矿冷却后可以筛除粉末，冷烧结矿在由烧结厂到高炉矿槽以及高炉上料系统的一系列装卸运输运转过程所产生的污染环境的灰尘比热烧结矿大大减少，从而改善了劳动条件和环境卫生。
4、为烧结矿的整粒及分出铺底料创造了条件。
烧结矿不经过冷却，由于温度高，很难进行较彻底的破碎筛分以及分出烧结厂需要的铺底料。
烧结矿冷却到150℃以下，就可使用在常温下工作的破碎机，筛子及胶带运输机进行冷破碎，以及多次的筛分运输作业，较彻底地筛除粉末（5～0mm），分出铺底料（10～20mm）。
5、为实现高炉生产技术现代化创造条件。
现代化的高炉生产技术已发展到超高压炉顶操作，无料钟炉顶，胶带机炉顶上料，外燃式热风炉，炉内料位控制等等，所有这些都必须建立在烧结矿冷却及整粒分级的基础上，因而烧结矿如不冷却也无法实现高炉技术现代化。
二、烧结矿的冷却方法
烧结矿的冷却方法很多，从方法上来分，有自然冷却和强制通风冷却两类；
从冷却的地点和设备来分，有烧结机外冷却和烧结机上冷却两种。
1、烧结机外冷却，即烧结矿在烧结机上烧成之后卸出来，另外进行冷却，其方法有以下几种：
（1）在空气中自然冷却。
由于效率低、时间长、不能连续作业、环境条件差等原因，现在已不再采用。
（2）强制通风冷却。
热烧结矿在卸离烧结机后，经过筛分，除去粉末，然后在特制的冷却机中强制通风的办法使其冷却下来。
强制通风的方法有两种：
一种是抽风冷却，另一种是鼓风冷却。
采用强制通风的冷却机的种类很多，主要有鼓风或抽风带式冷却机、鼓风或抽风环式冷却机、盘式冷却机、格式冷却机、塔式振动冷却机、水平式振动冷却机等，使用效果较好的有鼓风或抽风带式冷却机、鼓风或抽风环式冷却机。
2、机上冷却。
机上冷却的方法是将烧结机延长，将烧结机的前段作为烧结段，后段作为冷却段，当台车上的混合料在烧结段已烧成为烧结矿后，台车继续前进，进入冷却段，通过抽风将热烧结矿冷却下来，冷却的空气是通过烧结饼的裂缝、孔隙以及冷却过程中因收缩而新产生的裂隙将烧结矿冷却下来，一般情况下烧结段与冷却段备有专用的风机。
三、烧结矿整粒的目的和意义
烧结矿的整粒，就是对烧结矿进行破碎、筛分、控制烧结矿上、下限粒度，并按需要进行粒度分级，以达到提高烧结矿质量的目的。
烧结机的铺底料也在筛分过程中分出。
经过整粒后的烧结矿粒度均匀、粉末少、强度高，对改善高炉冶炼指标有很大作用。
一般情况下，烧结矿整粒后保持在50～5mm（或60～5mm，对于小型高炉可保持在35～5mm）范围内，其中经整粒后的粉末含量（5～0mm），不超过5%。
烧结矿整粒可以达到以下目的：
1、使供给高炉的成品烧结矿粉末量降到最低限度。
在整粒过程中烧结矿要经过多次筛分，小于5mm粒级的粉末得到较彻底的筛除，一般情况下整粒后出厂的烧结矿小于5mm粒级含量小于5%，且由于经过破碎，没有大块，在运转过程中新生的小于5mm粒级不再增加。
小于5mm的粉末减少大大有利于高炉料柱透气性的改善，有利于高炉的顺行，从而使高炉节焦增产。
2、消除大块烧结矿，烧结矿各级含量趋于合理。
一般整粒流程中首先将烧结矿进行一次冷破碎，控制烧结矿的上限不大于50mm（或60mm），这样就消除了烧结矿中的过大块（100～150mm粒级），使成品烧结矿各级粒度趋于合理。
过大块烧结矿的存在使高炉布料产生偏析，不利于料柱透气性的均匀分布。
3、可得到满意的铺底料。
铺底料能起到保护炉箅子，使烧结料烧好烧透的作用。
4、使烧结矿强度提高。
整粒后大块烧结矿经破碎筛分及多次落差转运，已磨掉和筛除了大块中未粘结好的颗粒，因而出厂烧结矿的转鼓强度、筛分指数都有所提高。
烧结机的生产操作
烧结机的生产操作内容包括：
生产的工艺联系，设备的开停管理，点火温度的控制，混合料的水分、碳量的控制，料层厚度的选择和烧结机速度的控制，真空制度和烧结终点的控制。
这里着重介绍后三点的操作。
一、烧结机机速与料层高度
烧结机机速与料层高度对烧结过程和产质量有着直接的影响。
烧结机速度只允许在较窄的范围内调整。
它主要根据料层的垂直烧结速度来决定，目的在于保证烧结终点能在预定的地区完结。
所谓料层的垂直烧结速度就是在烧结过程中，混合料料层自上而下烧结，燃烧层厚度方向的移动速度，以毫米/分来表示。
料层厚度对烧结过程热利用及烧结矿成品率的影响是突出的。
料层太厚，料层阻力加大，水汽冷凝现象加剧，容易导致料层透气性变坏，从而降低垂直烧结速度。
薄料层烧结是可以提高烧结速度和机速。
但是因为强度差的表层烧结矿相对增加，成品率必然下降。
因此，适宜的料层高度应该根据优质、高产的原则统一考虑。
比如，原料条件，设备能力等。
当料层透气性好，抽风能力较强，可以考虑适当提高料层厚度或加快机速来提高烧结机的产量。
在实际生产操作上，一般不提倡用调整料层厚度的方法来控制烧结终点，而应采用改变机速的方法来控制烧结过程的进行。
只是在料层透气性发生较大的变化时，改变机速不能满足要求的情况下才采取改变料层厚度的方法。
而且为了稳定烧结操作，防止忽快忽慢的大幅度调整，要求调整间隔时间不能低于10分钟，每次机速调整的范围不能高于±
0.5米/分钟。
二、混合料水、碳含量的控制
烧结混合料的水、碳含量对烧结过程的变化起着非常重要的作用。
烧结过程是许多物理化学反应的综合过程。
影响混合料水、碳变化的因素很多，因而必须从生产过程中反映出来的现象进行分析判断。
混合料的水分大小与粒度组成、化学成分、亲水性以及季节气候条件有关，同时还与原料的配比，特别是生石灰、消石灰配比，混合料温度以及混合料的贮存时间等因素有着密切关系。
在混合料含水量相同的情况下，宏观现象是粒度大的表面看起来水分偏大，粒度小的则水分偏小。
亲水性强的物料，看起来水分不大，而实际上却水分较大，而亲水性差的物料看起来水分偏大，而实际水分不一定大。
混合料水分的变化除可以从机头直接取混合料观察外，机头机尾的仪表也都有反映。
一般水分过大时，圆辊布料机下料不畅，料层会自动减薄，布料机后面出现鳞片状，点火器火焰向外喷，点火料面有黑点，负压略有升高，机尾烧结矿层断面红火层变暗，强度变差。
若水分过小时，点火器火焰外喷，料面有浮灰，总管负压升高，机尾出现“花脸”、烧不透的现象，烧结矿孔小且发松疏散。
燃料用量的判断，可以直接从机尾料层断面来进行判断。
当燃料适宜时，断面正常，不发散，不溜台车，红、黑层分明没有火苗。
燃料多时，红层厚且发亮，有火苗，烧结矿成大孔薄壁结构，同时返矿量减少，粘台车严重。
燃料少时，红层薄而且断面红火层发暗，断面松散孔小，灰尘大，返矿量增多。
燃料粒度大时，局部过熔白亮，冒火苗，局部发黑松散，且粘台车。
从点火器来看：
燃料多时料面红的延续长，点火温度正常时，料面发亮过熔。
燃料少时，台车出点火器后料面发暗，很快变黑。
点火温度正常时，虽然表面有部分熔化，但上层烧不成块，一捅即碎。
从仪表来看：
燃料多时，总管负压升高，总管废气温度升高，机尾风箱温度也将上升。
燃料少时，温度下降，总管负压变化不大或略高。
总括来讲，经验表明，当水、碳适宜时，生产稳定，其表现为：
1、点火器的火焰均匀顺利地抽入料层，台车离开点火器后，料面红至4～5号风箱。
机尾断面整齐，气孔均匀，无夹生料，赤红部分占断面的1/2。
2、台车在机尾翻转时，烧结矿顺利卸下，不粘料。
3、机尾落下的烧结矿块度均匀，粉末少。
4、在不变动料层厚度的条件下，垂直烧结速度，大烟道及风箱的废气温度，真空度只在很窄的范围内波动，烧结终点稳定。
当水、碳的添加量不适宜时，烧结机看火工应该及时与混合机看水工或者配料室联系加减水或燃料，同时应该考虑到调整水或燃料的滞后过程，相应的采用增减料层，提、降点火温度，加、减机速进行调整。
三、烧结终点的控制
烧结终点表示烧结过程的结束，所以正确控制烧结终点是生产操作的重要环节。
一般判断终点的主要依据有：
1、仪表所反映的主管废气温度、负压，机尾末端三个风箱的温度、负压差。
2、机尾断面黑、红、厚、薄。
3、成品烧结矿和返矿的残碳量。
生产稳定时，烧结终点基本不变。
如果记器仪表反映主管负压升高，废气温度下降，这意味着终点后移。
反之，如负压下降，温度上升，意味着终点提前。
在烧结过程到达终点的风箱上时，料层的燃烧反应基本完毕，故该风箱废气温度最高，一般可达280～300℃以上。
它比前后相邻的风箱的废气温度要高25～40℃。
终点以后的风箱，由于上部台车的物料全部变成烧结矿层，透气性良好，再加上烧结机端部漏风的影响，故负压随之下降，与前一个风箱的差值在100毫米水柱左右。
主管废气温度不能太低。
否则，由于终点控制不当，会使烧结矿质量下降，同时也会使废气中蒸汽冷凝，导致风机叶片挂泥及废气中的SO2生成亚硫酸，腐蚀风机叶片，缩短了风机转子的使用寿命。
因而，一般规定主管废气温度为110～150℃。
烧结机布料与点火制度
1、烧结机布料
（1）对布料的要求
首先，布料应该使混合料在粒度、化学成分及水分等沿台车宽度均匀分布，保证混合料具有均一的透气性。
其次，应该保证料面平整，并有一定的松散性，防止产生堆积或压料现象。
但对于松散、堆比重小的烧结料，应该适当的压料。
再次，最理想的布料方法，应该使混合料沿料层高度的分布，是由上而下粒度变粗，含碳量逐渐减少，这样的布料有利于热的利用，并有利于改善料层的透气性和提高烧结矿的产质量（提高上部料层强度并使下层不致过熔）。
（2）布料方法
目前我国采用的布料方式有两种：
一种是圆辊给料机、反射板布料。
这种布料方法的优点是工艺流程简单，设备运转可靠，缺点是反射板经常粘料，引起布料偏析，不均匀。
目前新建厂都采用圆辊给料机与多辊布料器的工艺流程，用多辊布料器代替反射板，这样消除了粘料问题。
使用精矿粉烧结时要求较大的水分，反射板的粘结问题更为突出。
生产实践证明，多辊布料效果较好。
第二种是梭式布料器与圆辊给料机联合布料。
这种方法布料均匀，有利于强化烧结过程，提高烧结矿产质量。
对台车上混合料粒度的分布及碳素的分布检查表明：
当梭式布料器运转时，沿烧结机台车宽度方向上混合料粒度的分布比较均匀，效果较好；
当梭式布料器固定时，混合料粒度有较大的偏析，大矿槽布料效果最差。
（3）布料操作
一般烧结生产时，首先要在烧结机的台车炉篦上铺上一层较粗粒级的（10～25毫米）的烧结料。
这部分料被称做铺底料。
铺底料的作用：
①、减少篦条烧坏的比率。
在一般的情况下，篦条的消耗为每吨烧结矿0.03～0.1千克。
篦条的消耗对于烧结矿成本有一定的影响。
②、维持固定的有效抽风面积。
没有铺底料时，烧结料可能粘在篦条上从而减少抽风面积，被粘结部分的烧结料也烧不好，从而降低烧结机的产量并增加其返矿率。
有的厂为避免粘篦条，采取不烧透的办法，但这会影响烧结矿的产质量。
③、延长抽风机转子寿命，减轻除尘器负荷，提高烧结机的作业率。
在抽风烧结过程中，细小的矿粒随废气抽入风箱，经过大烟道，进入抽风机，加速转子叶片的磨损。
当使用全部精矿粉烧结时这种情况更为严重，有些厂不到几个星期抽风机就磨坏了。
铺底料后，部分细矿粉受阻，废气携带出的矿粉量大大减少，从而延长抽风机的寿命，相应地提高烧结机的作业率。
④、改善烧结操作条件，便于烧结自动控制。
生产实践证明：
不使用铺底料时，烧结机台车回车道下撒料多，要设专门清料装置。
采用铺底料后，台车篦条粘料基本消除，无需专门设清料装置，便于实现烧结机自动控制。
铺底料之后，紧接着就进行烧结混合料的布料。
布料时，应使混合料在粒度、化学成分及水分等沿台车宽度均匀分布，并且具有一定的松散性。
往烧结机上布料均匀与否，直接影响烧结矿的产质量，是烧结生产的基本要求。
2、点火制度
烧结过程是以在混合料表层的燃料点火开始的。
为了使混合料内燃料进行燃烧和使表层烧结料粘结成块，烧结料的点火必须满足：
a、有足够高的点火温度和点火强度。
b、适宜的高温保持时间。
c、沿台车方向点火均匀。
所以，点火操作也是烧结过程的基础，点火的好坏将直接影响烧结过程能否顺利进行以及表层烧结矿的强度。
点火温度过低，点火强度不足或者点火时间不够，将会促使料层表面欠熔，降低烧结矿的强度并产生大量返矿。
而点火温度过高或点火时间过长又会造成烧结料表面过熔形成硬壳影响空气通过，降低了料层的透气性，减慢料层垂直烧结速度，以致降低生产率。
所以必须根据原料条件确定混合料中水、碳含量，选择适当的点火设备和热工制度，以保证混合料的点火既有足够的热量又不使料面过熔。
例如，对液相生成温度较高的混合料，需较高的点火温度。
当混合料中水分少时，点火温度可以低些，水分大时，应提高点火温度。
而当含碳量高时，点火温度掌握下限，当煤气不足，点火温度不够，或者混合料水分过高，过低时，必须减慢机速，以延长点火时间。
点火时间一般为60秒。
点火温度，对于铁矿石烧结，一般介于1150～1300℃。
点火温度是由燃料发热值、燃料用量和过剩空气系数等因素所决定。
点火时的真空度应能调整。
过高的点火真空度，会使冷空气以点火器下部大量渗入而降低点火温度和料面点火不均匀，同时又会使料层压紧，降低料层透气性。
但是真空度过低，抽力不足，点火器的燃烧产物向外喷火不能全部抽入料层，造成热量损失，并降低台车使用寿命。
为了提高烧结矿质量，强化烧结过程，国内许多烧结厂延长了点火器，并增加保温炉，从而使料面点火更趋均匀，加强料层外部加热，使料层表面温度较高，热量比较充足。
因此提高了烧结矿表层的强度，改善了烧结矿粘结液相结晶过程。
混合与制粒
一、混合制粒的目的与方法
混合制粒的目的有三：
第一，将配料配好的各种物料以及后来加入的返矿进行混匀，得到质量比较均一的烧结料；
第二，在混合过程中加入烧结料所必须的水分，使烧结料为水所润湿；
第三，进行烧结料的造球，提高烧结料的透气性。
总之，通过混合得到化学成分均匀、粒度适宜、透气性良好的烧结料。
为了达到上述目的，将原料进行两次混合。
一次混合主要是将烧结料混匀，并起预热烧结料的作用。
二次混合主要是对已润湿混匀的烧结料进行造球并补加水分。
我国烧结厂一般都采用两次混合工艺。
二、影响物料混合及造球的因素
物料在混合机混匀程度和造球的质量与烧结料本身的性质、加水润湿的方法、混合制粒时间、混合机的充填率及添加物有关。
（1）原料性质的影响。
物料的
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