铁矿粉烧结生产工艺流程

铁矿粉烧结生产工艺流程1.烧结的概念将各种粉状含铁原料，配入适量的燃料和熔剂，加入适量的水，经混合和造球后在烧结设备上使物料发生一系列物理化学变化，将矿粉颗粒黏结成块的过程。2.烧结生产的工艺流程目前生产上广泛采用带式抽风烧结机生产烧结矿。烧结生产的工艺流程如图2—4所示。主要包括烧结料的准备，配料与混合，烧结和产品处理等工序。图2-4抽风烧结工艺流程◆烧结原料的准备①含铁原料含铁量较高、粒度5mm的矿粉，铁精矿，高炉炉尘，轧钢皮，钢渣等。一般要求含铁原料品位高，成分稳定，杂质少。②熔剂要求熔剂中有效CaO含量高，杂质少，成分稳定，含水3％左右，粒度小于3mm的占90％以上。在烧结料中加入一定量的白云石，使烧结矿含有适当的MgO，对烧结过程有良好的作用，可以提高烧结矿的质量。③燃料主要为焦粉和无烟煤。对燃料的要求是固定碳含量高，灰分低，挥发分低，含硫低，成分稳定，含水小于10％，粒度小于3mm的占95％以上。对入厂烧结原料的一般要求见表2—2。表2-2入厂烧结原料一般要求◆配料与混合①配料配料目的：获得化学成分和物理性质稳定的烧结矿，满足高炉冶炼的要求。常用的配料方法：容积配料法和质量配料法。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+CO2CaCO3+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，