燒結(jié)生產(chǎn)工藝介紹

1、燒結(jié)生產(chǎn)工藝介紹1、燒結(jié)基本概論（1）、什么叫燒結(jié)燒結(jié)是為高爐冶煉提供“精料”的一種加工方法，是 利用精礦或礦粉制成塊狀臺(tái)煉原料的一個(gè)過(guò)程。其過(guò)程的實(shí)質(zhì)是將準(zhǔn)備好的各種原料（精 礦、礦粉、燃料、溶劑、返礦及含鐵生產(chǎn)廢料等），按一定比例經(jīng)過(guò)配料，混合與制粒， 得到符合要求的燒結(jié)料，燒結(jié)料經(jīng)點(diǎn)火借助碳的燃燒和鐵礦物的氧化而產(chǎn)生高溫，使燒結(jié)料 中的部分組份軟化和熔化，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成一定數(shù)量的液相，冷卻時(shí)相互粘結(jié)成塊。其 過(guò)程的產(chǎn)品叫燒結(jié)礦。燒結(jié)礦按堿度R （CaO/SiO2）可分為：普通燒結(jié)礦即酸性燒結(jié)礦（R小于1.0）、自焰性燒結(jié)礦（R=1.01.5）、高堿度燒結(jié)礦（R大于1.5）。（2）、燒結(jié)

2、生產(chǎn)的意義及發(fā)展歷史燒結(jié)生產(chǎn)為高爐臺(tái)煉提供良好臺(tái)金性能的燒結(jié)礦，與天 然礦相比，燒結(jié)礦粒度合適，還原性和軟化性好，成份穩(wěn)定，造渣性好，可大大改善高爐 的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。燒結(jié)生產(chǎn)可充分利用貧礦自然資源，從而推動(dòng)鋼鐵工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。燒 結(jié)生產(chǎn)可以利用高爐、轉(zhuǎn)爐爐塵、軋鋼皮等工業(yè)“廢棄”物，變廢為寶。燒結(jié)過(guò)程可去除 80%90%的硫及氟、砷等有害雜質(zhì)。目前世界上使用最廣泛的是連續(xù)生產(chǎn)的抽風(fēng)帶式燒結(jié) 機(jī)。自1911年第一臺(tái)燒結(jié)機(jī)在美國(guó)布魯肯公司投產(chǎn)以來(lái)，出現(xiàn)了 36.6m2 （1934年）、 75 m2 （1936 年）、255 m2 （1960 年）、302 m2 （1969 年）、600 m2 （

3、1975年）、1000 m2的燒結(jié)機(jī)，燒結(jié)機(jī)的裝備水平朝大型化、高自動(dòng)化及計(jì)算機(jī)綜合控制方向發(fā) 展?，F(xiàn)在我國(guó)已有13、18、24、36、50、75、90、130、450 m2等規(guī)格的燒結(jié)機(jī)，燒結(jié)礦用量占高爐鐵礦石用量的 80%以上。（3）、燒結(jié)生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及燒結(jié)礦質(zhì)量指標(biāo)、燒結(jié)生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)2、利用系數(shù)燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)是指單位時(shí)間每平方米有效燒結(jié)面積的生產(chǎn)量。設(shè)：Q為燒 結(jié)機(jī)成品燒結(jié)礦臺(tái)時(shí)產(chǎn)量，F(xiàn)為燒結(jié)機(jī)有效燒結(jié)面積，則利用系數(shù)=Q/F，t/ （ m2?h）b、臺(tái)時(shí)產(chǎn)量臺(tái)時(shí)產(chǎn)量是指每臺(tái)燒結(jié)機(jī)在單位時(shí)間生產(chǎn)的燒結(jié)礦數(shù)量。臺(tái)時(shí)產(chǎn)量=燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)總量/燒結(jié)機(jī)實(shí)際運(yùn)行時(shí)間，t/ （h?臺(tái)）c、成品率

4、成品率=成品礦/混合料x(chóng)100%d、燒成率燒成率=（成品礦+返礦）/混合料x(chóng)100% e、作業(yè)率=設(shè)備年開(kāi)動(dòng)小時(shí)總計(jì)/年日歷天數(shù)x24 x100%、燒結(jié)礦的質(zhì)量指標(biāo)a、燒結(jié)礦的化學(xué)性質(zhì)指標(biāo)主要有燒結(jié)礦的全鐵品位及鐵品位穩(wěn)定率；燒結(jié)礦的堿度（即燒 結(jié)礦中CaO/SiO2的比值）及堿度穩(wěn)定率；燒結(jié)礦的還原度，其測(cè)定方法是取38mm級(jí) 的試樣50 100g,放入立式管爐，在氮?dú)庵屑訜岬竭€原溫度，直到質(zhì)量不變?yōu)橹?，?后按下式計(jì)算：還原度=（G1G2） /G1 X100%，其中G1為還原前試樣質(zhì)量，G2為 還原后試樣質(zhì)量。生產(chǎn)中常用燒結(jié)礦中FeO含量作為衡量燒結(jié)礦還原性的參考指標(biāo)。b、 燒結(jié)礦的理性質(zhì)

5、指標(biāo)主要有燒結(jié)礦的冷轉(zhuǎn)鼓指數(shù)（%），之為衡量燒結(jié)礦在常溫下抗磨剝 和抗沖擊能力的指標(biāo)；篩分指數(shù)（%），之為衡量燒結(jié)礦粉末含量多少的指標(biāo)；燒結(jié)礦的 粒度組成，要求粒度均勻，小于5mm的含量少，燒結(jié)礦粒度的下限取決于高爐氣體力學(xué) 條件的改善，而粒度的上限決定于還原過(guò)程改善的要求，目前下限取5mm，但有增大到810mm的趨勢(shì)，上限取50mm，但有縮小到30 40mm的動(dòng)向；燒結(jié)礦 的熱還原粉化率，之為燒結(jié)礦在高溫還原條件下的機(jī)械強(qiáng)度，這一指標(biāo)更能說(shuō)明燒結(jié)礦在高 溫還原條件的耐磨耐壓性能，對(duì)高爐冶煉有重要的指導(dǎo)意義。2、燒結(jié)生產(chǎn)原料及質(zhì)量要求燒結(jié)生產(chǎn)使用原料主要有：鐵精礦、粉礦、熔劑、燃料等（1）、鐵

6、精礦、粉礦鐵精礦、粉礦都是用天然原礦石經(jīng)過(guò)破碎、磁選或篩選加工而成，其主 要成分是鐵和氧的化合物。根據(jù)礦石中鐵和氧的比例及結(jié)晶水的多少可分為：磁鐵礦、赤 鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦等。、磁鐵礦其化學(xué)式為：Fe3O4，理論含鐵量72.4%，含氧量27.6%。磁鐵礦有磁性， 顏色為灰色或黑色，由于其結(jié)晶結(jié)構(gòu)致密，所以還原性比其它鐵礦差。磁鐵礦的熔融溫 度為：1500-1580Co、赤鐵礦俗稱“紅礦”，是無(wú)水氧化鐵礦石，化學(xué)式為：Fe2O3,理論含鐵量為： 70%，色澤為赤褐色到暗紅色，由于其硫、磷含量低，還原性較磁鐵礦好，是優(yōu)良原料。赤鐵礦的焰融溫度為：1580-1640Co、褐鐵礦 是一種含結(jié)晶水(一

7、般含10-15%)的Fe2O3,理論含鐵量為：52.3- 66.3%,顏色為淺褐色、深褐色或黑色，硫、磷、砷等有害雜質(zhì)一般多。、菱鐵礦為碳酸鹽鐵礦石，化學(xué)式為FeCO3，理論含鐵量48.2%，顏色為灰色、淺黃 色、褐色。、鐵精礦、礦粉的質(zhì)量要求是鐵品位要高(大于63%)，脈石中SiO2含量要低、AI2O3適當(dāng)，且成分波動(dòng)范圍要小，硫、磷、鉛、鋅、砷及堿金屬等有害雜質(zhì)要低，粒度要適宜，燒結(jié)性能要好。含較多CaO、MgO的鐵礦，具有較高的冶金價(jià)值。(3)、熔劑在燒結(jié)過(guò)程中加入熔劑的目的是為了向高爐提供自熔性或高堿度燒結(jié)礦。同 時(shí)改善原料的燒結(jié)性能，強(qiáng)化燒結(jié)過(guò)程和改善燒結(jié)礦的冶金性能。燒結(jié)使用熔劑按

8、其性質(zhì)分 為酸性(橄欖石、石英等)、中性(Al2O3)和堿性熔劑三類。由于我國(guó)鐵礦石的脈石大多以 SiO2為主，所以普遍需使用堿性熔劑，如：石灰石CaCO3、消石灰Ca(OH)2、生石灰 (CaO)和白云石CaMg(CO3)2、菱鎂石MgCO3等。對(duì)熔劑質(zhì)量的要求是：有效成分含量高，硫、磷等有害雜質(zhì)少，粒度適宜。對(duì)堿性熔劑即要求：(CaO+MgO)含量要高，SiO2含量要低(小于3.5%)，粒度在3- 0mm。、燃料在燒結(jié)過(guò)程中起發(fā)熱劑或兼有還原劑的作用，燒結(jié)使用的固體燃料為無(wú)煙煤和焦粉，質(zhì)量要求是：固定碳要高，灰份、揮發(fā)份要低，粒度適宜(一般小于3 mm 要求大于95%)。3、燒結(jié)生產(chǎn)工藝流

9、程燒結(jié)生產(chǎn)工藝流程如圖4-7所示由上圖可知，燒結(jié)生產(chǎn)工藝流程是：將準(zhǔn)備好的精礦、礦粉、燃料、熔劑、返礦及含鐵廢 料等，按一定的比例配料，送到混合機(jī)混合和造球?；旌狭嫌刹剂掀麂伒綗Y(jié)臺(tái)車上點(diǎn)火燒 結(jié)。燒成的燒結(jié)礦經(jīng)破碎、篩分、冷卻送往高爐。4、我公司燒結(jié)生產(chǎn)主要設(shè)備、原料準(zhǔn)備工序、龍門(mén)卸車機(jī)一臺(tái)，卸車能力190 230m3/h。主要完成火車皮進(jìn) 燒結(jié)原料的卸車。、橋式抓斗起重機(jī)三臺(tái)，起重量10噸，抓斗容積2 m3，起重高度13m。主要完成燒結(jié) 所需各種原料的抓運(yùn)。、四輥破碎機(jī)一臺(tái)，型號(hào)：4PG900700，生產(chǎn)能力：1618t/h。主要完成燒結(jié)固 體燃料的破碎。、配料礦槽12個(gè)，每個(gè)有效容積47

10、 m3,主要完成配料原料的儲(chǔ)存。、燒結(jié)工序、敞開(kāi)式套筒圓盤(pán)給料機(jī)12臺(tái)，圓盤(pán)直徑：小1700mm，轉(zhuǎn)速：07.5轉(zhuǎn)/分，生產(chǎn)能力 25m3 /h。、螺旋生石灰消配器2臺(tái)，螺旋直徑：600mm，螺距：480mm，長(zhǎng)度：2600mm。、附著式混凝土振動(dòng)器12臺(tái)，型號(hào)：B15，頻率：2850(1/min)。、熱返礦料倉(cāng) 三個(gè)，容積：8 m3、一次混合機(jī)1臺(tái)，滾筒規(guī)格：30009000mm，滾筒轉(zhuǎn)速：8.71(1/min)，滾筒傾角：1.1,生產(chǎn)能力：200t/h。、二次混合機(jī)2臺(tái)，2號(hào)滾筒規(guī)格：30009000mm，滾筒轉(zhuǎn)速：6.73(1/min)，滾筒 傾角：0.78,生產(chǎn)能力：200t/h； 3

11、號(hào)滾筒規(guī)格：300012000mm，滾筒轉(zhuǎn)速： 6.74(1/min)，滾筒傾角：1,生產(chǎn)能力：200t/h。、混合料礦槽3個(gè)，容積：15 m3。、帶式燒結(jié)機(jī)3臺(tái)，有效面積：28 m2/臺(tái)，有效長(zhǎng)度：20.25;臺(tái)車規(guī)格：1400X 750mm，欄板高度：600mm ；臺(tái)車運(yùn)行速度：0.258-2.58m/min。、圓輥給料機(jī)3臺(tái)，規(guī)格：650X1400mm,轉(zhuǎn)速：7.5-15（1/min）。、風(fēng)箱9個(gè)冶。11、 煤氣點(diǎn)火器3臺(tái)，點(diǎn)火面積2.8 m2；燒嘴形式：高效預(yù)混式；燒嘴數(shù)量：14個(gè)/臺(tái)；點(diǎn)火段爐膛正常溫度：1000-1050度。12、 點(diǎn)火助燃風(fēng)機(jī)3臺(tái)，型號(hào)：9-19-5.6A-3右9

12、0,壓力：9217Pa，風(fēng)量：2262 - 3317 m3/h。13、 單輥破碎機(jī)3臺(tái)，規(guī)格：1100X1860mm，破碎能力：140t/h。主要完成燒結(jié)礦的破碎。14、熱礦振動(dòng)篩SZK1545 （前）3臺(tái)，SZK1345 （后）三臺(tái)，給料溫度小于800 度。15、 帶式冷卻機(jī)3臺(tái)，有效冷卻面積：4225 m2，冷卻能力：42t/h，燒結(jié)礦耗風(fēng)量： 9643 m3/t。16、抽風(fēng)機(jī)3臺(tái)，型號(hào)：D2800-11,能力2800 m3/分5、燒結(jié)生產(chǎn)原理及物理化學(xué)反應(yīng)（1）、燒結(jié)生產(chǎn)原理帶式燒結(jié)機(jī)的抽風(fēng)燒結(jié)過(guò)程是自上而下進(jìn)行的，根據(jù)沿料層高度溫度 變化的情況可分為五層，（如圖4-8）所示。布料、點(diǎn)火

13、開(kāi)始后，由上而下依此出現(xiàn)燒結(jié) 礦層、燃燒層、預(yù)熱層、干燥層和過(guò)濕層，后四層又相繼消失，最后只剩下燒結(jié)礦層。圖4-8燒結(jié)過(guò)程各層反應(yīng)示意圖、燒結(jié)礦層借助點(diǎn)火器的高溫作用和被吸如的空氣，料層表面上的燃料著火燃燒 并放出大量熱量，料層中產(chǎn)生一定量的熔融物。隨著燃燒反應(yīng)的進(jìn)行，最上層的燃料首先燃 燒完畢，燃燒層下移，而上部已形成的熔融物，在吸入的冷空氣的冷卻作用下凝固成多孔結(jié)構(gòu)的燒結(jié)礦。隨著燃燒層的逐漸下移，燒結(jié)礦層不斷擴(kuò)大。由于燒結(jié)礦層的透氣性變好，下 部風(fēng)箱的負(fù)壓降低。燒結(jié)礦層的主要變化是高溫熔融物凝固成燒結(jié)礦，并結(jié)晶和析出新的礦 物。吸入的空氣被預(yù)熱，燒結(jié)礦被冷卻，燒結(jié)礦中的低價(jià)氧化物和空氣接觸

14、被氧化。、燃燒層燒結(jié)料層中的固體燃料在燒結(jié)層內(nèi)燃燒，使此處料溫達(dá)到1350一1600C，許多反應(yīng)激烈進(jìn)行，一切礦物軟化熔融，使礦粉粘結(jié)成塊。由于生成液相，增加對(duì) 空氣穿透的阻力，料層透氣性變壞，故應(yīng)盡量減薄這一層厚度。燃燒層厚度一般在15一 50mm。燃燒層內(nèi)還發(fā)生固體物料的熔化、還原、氧化以及石灰石、硫化物的分解等反應(yīng)。、預(yù)熱層從燃燒層下來(lái)的高溫廢氣，把下部混合料很快預(yù)熱到著火溫度，溫度范圍一般 為400800C。此層內(nèi)開(kāi)始進(jìn)行固相反應(yīng)，結(jié)晶水及部分碳酸鹽、硫酸鹽分解，在廢氣中 氧的作用下，部分磁鐵礦可發(fā)生氧化。此層只有氣相與固相。、干燥層從預(yù)熱層下來(lái)的熱廢氣把此層料加熱，溫度很快上升到10

15、0C以上，混合 料中的游離水大量蒸發(fā)。此層厚度約1030mm。實(shí)際上干燥層和預(yù)熱層難以分開(kāi)，可 統(tǒng)稱為干燥預(yù)熱層。該層中料球被急劇加熱，迅速干燥，易被破壞，惡化料層透氣性。、過(guò)濕層從干燥層中下來(lái)的熱廢氣中含有大量水份，到下部料層被冷卻到水蒸氣的露點(diǎn) 以下時(shí)，廢氣中的水蒸氣即重新凝結(jié)成水，使混合料中的水份大量增加，形成過(guò)濕層。過(guò) 濕層對(duì)燒結(jié)過(guò)程影響很大，因?yàn)榛旌狭虾^(guò)多，嚴(yán)重降低料層透氣性，降低燒結(jié)速度。 所以必須采取適當(dāng)措施減少或消除過(guò)濕現(xiàn)象。(2)、燒結(jié)過(guò)程中的物理化學(xué)變化燒結(jié)過(guò)程是許多物理和化學(xué)變化總和。其中有：燃料 燃燒和熱交換；水份的蒸發(fā)和凝結(jié)；碳酸鹽的分解及礦化作用；有害雜質(zhì)的去除

16、；氧化和 還原；液相生成和固結(jié)成型以及氣體動(dòng)力學(xué)等過(guò)程。在燒結(jié)料層的某一層中可能進(jìn)行一種或 幾種反應(yīng)，某一反應(yīng)又可能同時(shí)在幾層中進(jìn)行。、固體碳的燃燒初級(jí)反應(yīng)：C+O2=CO2 2C+ O2=2CO二次反應(yīng)：CO2+C=2CO 2CO+ O2=2CO2H2O+C=CO+ H2H2O+C=2 H2+CO2、碳酸鹽的分解燒結(jié)料中常見(jiàn)的碳酸鹽有：FeCO3、MnCO3、CaC O3、MgCO3等，在燒結(jié)料層加熱到一定的溫度條件下分解，其反應(yīng)通式為：MeCO3=MeO+CO 2 f、鐵氧化物的氧化與還原鐵氧化物的還原：3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2Fe3O4+CO=3FeO+CO2 f鐵氧化物

17、的氧化：2Fe3O4+1/2O2=3Fe2O33FeO+1/2O2=Fe3O4、燒結(jié)過(guò)程可去除大部分硫及部分氟和 砷，去硫化學(xué)反應(yīng)如下：2FeS+51/2O2= Fe2O3 +4SO2+1668900kJ3FeS2+8O2=Fe3O4+6SO2+2380238KjFeS2=FeS+S 77916kJ2FeS+31/2O2= Fe2O3+2SO2+1230961kJ3FeS+5O2=Fe3O4+3SO2+1723329KJS+O2=SO2+29688KJSO2+1/2O2=SO3CaSO4=CaO+SO2+1/2O2BaSO4=BaO+SO2+1/2O2CaSO4+Fe2O3=CaOFe2O3+

18、SO2+1/2O2BaSO4=BaOSiO2+SO2+1/2O2、燒結(jié)過(guò)程中的固相反應(yīng)固相反應(yīng)在礦粉燒結(jié)中占有很 重要的地位。固相反應(yīng)是指燒結(jié)混合料礦物成分之間在液相生成之前以固態(tài)進(jìn)行的反應(yīng)。由 于通過(guò)固相反應(yīng)形成了原始燒結(jié)礦所沒(méi)有的低熔點(diǎn)化合物，為燒結(jié)過(guò)程產(chǎn)生液相創(chuàng)造了條件，而液相是燒結(jié)過(guò)程中使礦粉成塊和使 燒結(jié)礦具有一定強(qiáng)度的主要條件。固相反應(yīng)的機(jī)理是離子擴(kuò)散。隨著燒結(jié)溫度的升高，固體表面晶格的一些離子的運(yùn)動(dòng)激烈起 來(lái)，溫度越高，就越容易取得進(jìn)行位移所需要的能量（活化能），當(dāng)這些離子具有足夠能 量時(shí)就可以向附近的固體表面擴(kuò)散。這種固體間的離子擴(kuò)散就導(dǎo)致了固相反應(yīng)的發(fā)生。燒結(jié)所用的精礦和焰劑是一些很細(xì)的物質(zhì)，比表面積達(dá)1500- 2000cm 2/g，破碎到這樣 細(xì)的顆粒，必然使這些固體晶體受到極大的破壞，具有極大的表面自由能，因而質(zhì)點(diǎn)處于活 化狀態(tài)，它們都力圖奪取鄰近固體晶格的質(zhì)點(diǎn)來(lái)使自己變成活性較低的穩(wěn)定晶體，因而呈現(xiàn) 出強(qiáng)烈的位移作用，形成新的化合物。（3）、燒結(jié)礦的礦物組成燒結(jié)礦是一種由多種礦物組成的復(fù)合體，因燒結(jié)原料的礦物成分 和操作條件不同而異。非自熔性