燒結(jié)理論及工藝要求

1、 1、初始階段，充分利用廢棄物 ，將其燒結(jié)成塊 回收利用。 2、充分利用貧礦資源，解決富礦缺少問題。隨 著鋼鐵工業(yè)的飛速發(fā)展，含鐵量高的礦石日漸 滿足不了煉鐵生產(chǎn)的需求，而含鐵量在30%左 右的礦產(chǎn)資源分布在世界各地。要利用這些貧 礦就要通過各種選礦手段將含鐵量收集起來。 形成含鐵量大于60%以上富礦粉，但是它并不 能直接冶煉，如何團成塊被提到日程上來，形 成人工造塊礦技術(shù)，燒結(jié)工業(yè)也就隨之不斷發(fā) 展，并形成一定的規(guī)模。 燒結(jié)可分為兩種燒結(jié)法。一是鼓風燒結(jié)，二是抽風燒結(jié)。 平地吹。就是將各種含鐵原料與燃料混勻后，在鼓風機的助 燃燃燒下最后形成一個燒結(jié)餅，經(jīng)過破碎篩分后入爐。 燒結(jié)盤。在平地吹的

2、基礎(chǔ)上，為了進一步提高生產(chǎn)率。減少 占地面積，發(fā)展了盤式燒結(jié)。鍋燒、箱燒、步進式燒結(jié)。 帶式燒結(jié)機。為了進一步提高生產(chǎn)率，保證連續(xù)生產(chǎn)燒結(jié)礦， 1911年美國布羅肯公司投產(chǎn)了第一臺帶式燒結(jié)機，它的面積 僅有7.76m2。34年世界上有了20.17m2、23.5m2、33.6m2、 燒結(jié)機投入生產(chǎn)，36年75m2、902燒結(jié)機誕生，到57年 以后最大的燒結(jié)機面積達到600m2(日本)。 目前我國大型燒結(jié)機分布較多。已成為智能化的生產(chǎn)工藝。 國內(nèi)大型燒結(jié)機很多，400m2、500m2、550m2等大型燒結(jié)機。 我公司燒結(jié)機2240m2，配套設(shè)備有抽風機13000M3/min 4臺； 單輥破碎機43

3、40m2臺； 除塵器280m24臺；布袋除塵器等共計4臺；配套風機4臺； 燃料破碎機對輥12002臺；四輥破碎機12002臺 配料設(shè)備圓盤給料機3000m27臺。另外值托給料設(shè)備26臺； 混合機4000m18000 mm 4臺； 環(huán)式冷卻機280m22臺；配套冷卻風機10臺； 皮帶輸送機大小共計62條；另外皮帶稱49臺；螺旋稱4臺 橢圓等厚振動 篩3800mm9960mm3臺； 脫硫塔設(shè)備4套；另外水泵以及消防設(shè)施； 燒 結(jié) 的 必 要 性 現(xiàn)代高爐生產(chǎn)對原料提出更加嚴格的要求精料方針。 資源環(huán)境受到制約，天然富礦少，經(jīng)過選礦后粒度細，不 適合在高爐填充冶煉。 通過造塊工藝，不僅可改善鐵礦石的

4、冶金性能。同時通過 造塊過程，可脫除某些雜質(zhì)，如：S、K、Na等。 造塊過程可利用冶金企業(yè)產(chǎn)生的大量粉塵和廢棄物，達到 資源高效利用的目的。 鐵礦粉造塊不是簡單地將細粒礦粉制成燒結(jié)礦、球團礦， 而是在造塊過程中采用一些技術(shù)，以生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的適合高 爐冶煉的原料。例如加入某些物質(zhì)以改善鐵礦組成，最常 用的是加入CaO或MgO以提高礦石堿度； 把鐵礦粉制成一種符合冶煉要求的單一原料是人們長期研 究的課題和追求的目標。 環(huán)保和回收 某些冶金工業(yè)粉狀產(chǎn)品及副產(chǎn)品，不適于下一步工序要求， 為了使用及保存方便，也常需要制塊操作；冶金工業(yè)中還有大 量固體廢棄物，為了保護環(huán)境及回收利用，將這些固體廢棄物 造塊也

5、是一常見工藝。如瓦斯灰、轉(zhuǎn)爐塵、氧化鐵皮、鋼渣等. 1）、自然堿度燒結(jié)礦1.0倍以下， 2）、自溶性燒結(jié)礦堿度在1.01.5倍。 3）、高堿度燒結(jié)礦，1.52.5倍。 4）、超高堿度燒結(jié)礦2.5倍以上?；蛘呓腥蹌?性燒結(jié)礦。 堿度在1.0以下時：燒結(jié)礦以玻璃相為主要黏結(jié) 相，鐵酸鈣基本上不存在。 堿度在1.01.7范圍內(nèi)黏結(jié)相是玻璃相與鐵酸 鈣、正硅酸鈣共存。 堿度大于1.8時黏結(jié)相以鐵酸鈣為主。 燒結(jié)過程的基本原理及燒結(jié)生產(chǎn)作用 燒結(jié)過程：將準備好的燒結(jié)混合料鋪在燒 結(jié)機上進行鋪地布料點火、由抽風機系統(tǒng) 通過對料層的抽風作用，使混合料中的燃 料燃燒，產(chǎn)生高溫使燒結(jié)物料局部軟化或 溶化，發(fā)生一

6、系列物理化學反應(yīng)，生成一 定液相。隨料層溫度降低，液相冷卻而凝 固成塊狀燒結(jié)礦，這就是燒結(jié)過程的基本 原理。 燒結(jié)生產(chǎn)的作用，就是將各種細粒鐵精粉、 富礦粉、含鐵工業(yè)副產(chǎn)品及熔劑，在燒結(jié) 過程中抽風機燃燒的作用下，使其成為燒 結(jié)礦。 而且在很大程度上保證燒結(jié)礦的強度好、 粒度均勻、粉未少、還原性能好，成份穩(wěn) 定的燒結(jié)礦提供給高爐。 現(xiàn)代燒結(jié)生產(chǎn)是抽風燒結(jié)過程，即將鐵礦粉、熔 劑、燃料、代用品及返礦按一定比例配成燒結(jié)混合料， 添加適量的水分，經(jīng)過混合和制粒后鋪到燒結(jié)機臺車上， 在一定負壓下點火，在強制抽風的作用下，料層內(nèi)的燃 料自上至下燃燒，產(chǎn)生熱量，混合料在高溫作用下發(fā)生 一系列的物理、化學變

7、化，部分散料熔化生成液相，冷 卻后粘結(jié)周圍物料，最終固結(jié)生成燒結(jié)礦。燒結(jié)是液相 粘結(jié)的固結(jié)過程。 燒結(jié)生產(chǎn)工藝流程是根據(jù)高爐冶煉對燒結(jié)的物理性能和化 學成份的要求制定的，各廠的工藝根據(jù)本廠的條件各有不 同，但大體可分為8個工序系統(tǒng)。 （一）、受料工序系統(tǒng)：各種物料通過運輸工具堆入料場 （二）原料準備工序系統(tǒng)：包括含鐵原料的中和、燃料的 破碎、溶劑的破碎和篩分，其任務(wù)是為配料工序準備好符 合生產(chǎn)要求的原料、熔劑、和燃料。 （三）、配料工序系統(tǒng)：包括配料簡單礦槽、圓盤給料機、 稱量設(shè)備等。根據(jù)規(guī)定的燒結(jié)礦化學成份和使用的原料種 類，通過計算，各種料按計算的配比配制成混合料。 （四）、混合造球工序系

8、統(tǒng) ： 一次混合、二次混 合或小球造球盤，其任務(wù)是加水、潤濕混合料， 再用一次混合機將混合料混勻，二次混合機加水 造球。一次混合加水90%，二次混合加水10%。 (五)、燒結(jié)工序系統(tǒng)：鋪底料、布料、點火、燒結(jié)， 主要任務(wù)是將混合料燒結(jié)成合格的燒結(jié)礦。 (六)、抽風工序 系統(tǒng)：風機、風箱、集塵管、除 塵器、抽風機、煙囪。 (七)、成品處理工序 系統(tǒng)：熱破碎、熱篩分、冷 卻、整粒、冷篩分及成品運輸。 (八)、環(huán)保除塵工序系統(tǒng)：主要是電除塵、旋風除 塵、布袋除塵等，將生產(chǎn)工藝過程中的粉塵收集 處理，粉塵再燒結(jié)。 利用系數(shù)：燒結(jié)機每平方米有效面積每1小時的生產(chǎn)的產(chǎn)量稱為 利用系數(shù)。是衡量燒結(jié)機生產(chǎn)效率

9、的指標。 利用系數(shù)= = 二、燒結(jié)機作業(yè)率。作業(yè)率是設(shè)備運行工作狀況的一種表示方 法，以運轉(zhuǎn)時間占設(shè)備日歷時間的百分數(shù)。 燒結(jié)機作業(yè)率= 100% 總產(chǎn)量（t） 總生產(chǎn)時間（h）總有效面積（ m2 ） 運轉(zhuǎn)時間（ h ） 日歷時間（ h ） 臺時產(chǎn)量（t/h） 有效面積（m2） 三、產(chǎn)品綜合合格率： 四、燒結(jié)礦堿度 燒結(jié)礦堿度分為二元堿度和三元堿度四元堿度。 R2= R3= R4= 單位（倍） 五、全鐵、TFe 為比較燒結(jié)礦的綜合含鐵量，引出全鐵（TFe）的概述， TFe 時扣除燒結(jié)礦中CaO和MgO的量。 CaO+MgO SiO2 總產(chǎn)量-未驗品量-試驗品量 總產(chǎn)量-未驗品量-試驗品量-出格

10、品量 產(chǎn)品合格率= CaO SiO2 CaO+MgO SiO2+Al2O3 總產(chǎn)量-未驗品量-試驗品量 TFe= 100% 燒結(jié)礦強度：以轉(zhuǎn)鼓指數(shù)表示大于6.3%部分小于5mm部 分來確定燒結(jié)礦強度的好壞。75、77、78、79、80 轉(zhuǎn)鼓指數(shù)=入鼓總量-小于小于5mm部分/入鼓總量100% 復習題： 1、什么是燒結(jié)？ 2、本公司的燒結(jié)工藝流程（簡述）？ 3、燒結(jié)礦的發(fā)展經(jīng)歷那幾個階段？ 4、燒結(jié)礦原料的特點有哪些？ 5、燒結(jié)工藝主要技術(shù)指標有哪些？ 燒結(jié)礦化學含鐵量Fe 100-（CaO+MgO） 燒結(jié)原然料主要包括： 1、含鐵原料 2、熔劑 3、工業(yè)副產(chǎn)品 4、燃料等 礦物種類：磁鐵礦、赤

11、鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦。 按粒度分類：精礦粉、富礦粉。 按品位分類：富礦、貧礦。 國內(nèi)鐵礦石分布國內(nèi)鐵礦石分布 主要分布地區(qū)：主要分布地區(qū)： 東北鞍山地區(qū)東北鞍山地區(qū)：儲量：儲量100100億噸；包括東、西鞍山，億噸；包括東、西鞍山， 齊大山等貧礦和本溪地區(qū)的部分齊大山等貧礦和本溪地區(qū)的部分 富礦。富礦。 四川攀西地區(qū)四川攀西地區(qū)：儲量：儲量8080億噸，釩鈦磁鐵礦為主；億噸，釩鈦磁鐵礦為主； 河北冀東地區(qū)河北冀東地區(qū): :儲量數(shù)十億噸，貧磁鐵礦；儲量數(shù)十億噸，貧磁鐵礦； 西北地區(qū)：西北地區(qū)：( (包頭、甘肅鏡鐵山包頭、甘肅鏡鐵山) )：復合礦；：復合礦； 華東及中南地區(qū)華東及中南地區(qū)：梅山、大

12、冶、廣東大寶山等：梅山、大冶、廣東大寶山等 我國鐵礦特點我國鐵礦特點 A. A. 儲量相對較少，現(xiàn)在近儲量相對較少，現(xiàn)在近70%70%依靠進口；依靠進口； B. B. 以貧礦為主，采礦、選礦成本較高以貧礦為主，采礦、選礦成本較高 C. C. 多共生礦，選礦難度大；多共生礦，選礦難度大； D. D. 復合礦儲量較大，尤其是包頭白云地區(qū)和攀西地區(qū)，復復合礦儲量較大，尤其是包頭白云地區(qū)和攀西地區(qū)，復 合礦中其它金屬的價值遠高于鐵的價值。合礦中其它金屬的價值遠高于鐵的價值。 1、精礦 ：鐵精礦是通過貧的礦石粗破、中破、細破、麼 礦，使粒度達到10.074mm或更細。經(jīng)磁選、浮選等 多 種選礦方法去除脈

13、石所獲產(chǎn)物。我們使用的鐵精粉 主要是通過磁選產(chǎn)生的。 磁鐵礦（Fe3O4）：有金屬光澤，有磁性，理論含鐵 量72.4%。其晶體為八面體，組織結(jié)構(gòu)致密堅硬，一般 為塊狀或粒狀。表面顏色為銀灰或黑色，條痕為黑色。 磁鐵礦的特點; 礦物致密，在燒結(jié)過程中，由于受 氧化作用要放出一定的熱量。所以該礦粉在溫度不高和 燃料用量較少的情況下。即可得到還原性和強度好的燒 結(jié)礦。 磁鐵富礦粉（Fe3O4）：是高品位的磁鐵礦破碎后的 篩下物，它粒度較粗；較致密，成球性差，軟化和軟容 溫度范圍較窄，一般屬于難燒結(jié)的富礦粉。 磁性率=Teo/TFe100%,磁性率=42.8%為純磁鐵鐵礦。 磁性率28.6%為磁鐵礦：

14、磁性率=28.6%-14.3%為半假相 磁鐵礦； 磁性率14.3%為假相磁鐵礦； 2、赤鐵礦（Fe2O3）赤鐵礦只有用浮選的方法但是 生產(chǎn)成本高，且不易燒結(jié)，故很少使用。 主要存在形態(tài)為不含水的三氧化二鐵Fe2O3 ， 密度4.8-5.3，硬度不一，完整晶型赤鐵礦硬度 為5.5-6，理論含鐵量為70%。 赤鐵礦的特點：晶型組織多種多樣，從非常致 密到松軟的粉狀，片狀組織表面具有金屬光澤， 平滑如鏡為鏡鐵礦，條痕色為褐紅色。它在燒 結(jié)料中成球性比較好，但是它的軟溶溫度較高， 但是在高堿度燒結(jié)礦中，F(xiàn)e2O3和熔劑中的CaO和 MgO發(fā)生化學反應(yīng)，降低熔點，易于燒結(jié)。 3、褐鐵礦（nFe2O3mH

15、2O） 褐鐵礦是含有大量的結(jié)晶水的礦石，顏色 為褐紅色， 結(jié)構(gòu)松散，堆比重小，孔隙度大，燒損大。 燒結(jié)過程中燃料消耗大，形成大蜂窩式結(jié) 構(gòu)，強度不好。使用此礦粉時因考慮合理 搭配使用，避免造成燒結(jié)礦質(zhì)量下降。 4、菱鐵礦（FeCO3）: 含鐵的碳酸鹽 FeCO3，理論含鐵量為48.2%，它的 燒結(jié)性能和磁鐵礦相似，礦相結(jié)構(gòu)中往往與其它 金屬的碳酸鹽共生。常見的碳酸鹽堅硬、致密， 密度為3.9，硬度為3.5-4，在空氣和水的作用下， 易轉(zhuǎn)變?yōu)楹骤F礦。這種褐鐵礦覆蓋在菱鐵礦表面。 顏色為灰色帶黃褐色。菱鐵礦經(jīng)過焙燒，分解出 CO2氣體，含鐵量即提高，礦石也變得疏松多孔， 易破碎，還原性好。其含S低

16、，含P較高 燒結(jié)對鐵礦粉的要求： 含鐵品位高、脈石含量少適宜造渣、有害雜質(zhì)地低、 成分穩(wěn)定和粒度適宜。 品位：含鐵量，包括鐵礦物和脈石礦物的含鐵總和。越 高越好。 有害雜質(zhì)：S、P、Pb、As、堿金屬等。越少越好。 粒度：精礦粉：不宜太細或0.15-0. 3mm。 富礦粉：8mm 80%; 無煙煤粉：C固75%; 2、要求灰分低?；曳值脑黾訉⒔档蜔Y(jié)礦的品位。 焦粉13%煤粉均15% 3、要求揮發(fā)分少。 揮發(fā)分的增加將惡化燒結(jié)料層透氣性，降 低燒結(jié)礦產(chǎn)量。同時粘附在風機轉(zhuǎn)子上，降低風機壽命。而且影 響除塵效果。 焦粉和煤粉均0.30.3時，針狀向板狀發(fā)展。時，針狀向板狀發(fā)展。 燃燒層移動后，被

17、熔化的物質(zhì)溫度下降，液 相放出能量而結(jié)晶或變成玻璃體。如果在冷凝過 程中放出了幾乎所有多余能量，則液相全部轉(zhuǎn)變 為結(jié)晶體析出。而在實際燒結(jié)過程中，冷卻速度 很快，有相當?shù)臐撃軄聿患搬尫哦N藏在里面， 從而使不少硅酸鹽以玻璃體形態(tài)存在于燒結(jié)礦中， 其數(shù)量的多少取決于冷卻速度的快慢程度。 在燒結(jié)過程中并非全部燒結(jié)料都熔化為液相， 有些原料，特別是粒度大的，往往來不及熔化， 它們被周圍的液相粘結(jié)起來，冷凝后成為多孔的 燒結(jié)礦。 結(jié)晶過程高熔點的鐵氧化物(Fe304、Fe2O3，)在冷卻時首先 析出；其次，它們周圍是低熔點化合物和共晶混合物析出，質(zhì)點 從液態(tài)的無序排列過渡到固態(tài)的有序排列，體系自由能降

18、低到趨 于穩(wěn)定狀態(tài)。由于冷卻速度快，結(jié)晶能力差的礦物就以非晶質(zhì) (亦稱玻璃相)存在。 冷凝結(jié)晶形式冷凝結(jié)晶形式 結(jié)晶。液相冷卻降溫至某一礦物的熔點時，其成分達到過飽和， 質(zhì)點相互靠近吸弓I形成線晶、線晶靠近成為面晶，面晶重疊成 為晶芽，以晶芽為基地，該礦的質(zhì)點呈有序排列，晶體逐漸長大 形成。這是液相結(jié)晶析出過程。 再結(jié)晶。在原有礦物晶體的基礎(chǔ)上，細小晶粒聚合成粗大晶粒。 這是固相晶粒的聚合長大過程。 重結(jié)晶。溫度和液相濃度變化使已結(jié)晶的固相物質(zhì)部分熔入液 相中以后，再重新結(jié)晶出新的固相物質(zhì)。這是舊固相通過固一液 轉(zhuǎn)變后形成新固相的過程。 影響冷凝結(jié)晶因素 溫度。同種物質(zhì)的晶體在不同溫度下生長，

19、所具之形態(tài)是有差別的，因為結(jié)晶 速度不同。 析出的晶體和雜質(zhì)。由于結(jié)晶開始溫度和結(jié)晶能力、生長速度的不同，后析出 的晶體形狀受先析出晶體和雜質(zhì)的干擾，晶體外形可分為： 自形晶 結(jié)晶時自范性得到滿足，以自身固有的晶形和晶格常數(shù)析出長大。 半身形晶 結(jié)晶能力尚可，自范性部分得到滿足，部分晶面完好。 他形晶 溫度低而結(jié)晶能力差的晶體析出時，自范性得不到滿足，受先析 出晶體和雜質(zhì)的阻礙而表現(xiàn)形狀不規(guī)整，無良好晶面。 結(jié)晶速度。結(jié)晶速度大，則結(jié)晶晶芽增多，初生的晶體較細小，很快生長成 針狀、棒狀、樹枝狀的自形晶。反之，晶體多數(shù)成為粗大的粒狀半自形晶或 他形晶。當結(jié)晶速度極小時，因冷卻速度大而來不及結(jié)晶，

20、易凝結(jié)成玻璃相。 液相粘度。粘度很大時，質(zhì)點擴散的速度很慢，晶面生長所需的質(zhì)點供應(yīng)不 足，因而晶體生長很慢，甚至停止生長。但是晶體的棱和角，則可以接受多 方面的擴散物質(zhì)而生長較快，造成晶體棱角突出、中心凹陷的所謂“骸狀 晶”。 燒結(jié)礦的礦物組成主要有赤鐵礦、磁鐵礦、鐵橄欖石、 鈣鐵橄欖石、硅酸鈣、鐵酸鈣和玻璃相等，如果燒結(jié)礦含有較高 的MgO、Al2O3，則燒結(jié)礦會含有尖晶石、鎂橄欖石、輝石和黃長 石等礦物。高堿度燒結(jié)礦的礦物組成主要是赤鐵礦、磁鐵礦、鐵 酸鈣、硅酸鈣和少量的玻璃相。 燒結(jié)礦的礦物結(jié)構(gòu)一般系指在顯微鏡下礦物組成的形狀、大小和它們相互 結(jié)合排列的關(guān)系。隨著生產(chǎn)工藝條件的變化，不同燒結(jié)礦在顯微結(jié)構(gòu)上也有 明顯的差異。以下是常見的燒結(jié)礦顯微結(jié)構(gòu)： (1)粒狀結(jié)構(gòu)：它是由燒結(jié)礦中先結(jié)晶出的自形晶、半自形晶或他形晶的磁鐵礦 與粘結(jié)相礦物晶粒相互組成的。 (2)斑狀結(jié)構(gòu)：它是由磁鐵礦斑狀晶體與較細粒的粘結(jié)相礦物相互結(jié)合而成的。 (3)骸狀結(jié)構(gòu)：它指的是在燒結(jié)礦中早期結(jié)晶的磁鐵礦晶體中，有粘結(jié)礦物充填 于其內(nèi)，而仍大致保持磁鐵礦原來的結(jié)晶外形和邊緣部分，形成骸晶狀結(jié)構(gòu)。 (4)丹點狀的共晶結(jié)構(gòu)：它指的是燒結(jié)礦中磁鐵礦呈圓點狀存在于橄欖石晶