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烧结工艺及原理第一部分烧结概论第二部分烧结工艺第三部分烧结原理第四部分结语第一部分烧结概论一、造块为了保证供给高炉的原料中铁含量均匀，并且保证高炉的透气性，需要把选矿工艺产出的铁精粉制成块状原料。并且除去部分有害元素（硫S、磷P、砷As等）。铁矿粉造块目前主要有两种方法：烧结法和球团法。两种方法所获得的块矿分别为烧结矿和球团矿。二、烧结的定义烧结是为高炉冶炼提供“精料”的一种加工方法，是利用铁精粉等含铁原料制成块状熟料的过程。其过程实质是：将准备好的各种物料（含铁原料、熔剂、燃料、返矿等）按一定比例组成混合料，配以适量水分，经混匀及造球后铺在烧结设备上，在负压条件下进行点火抽风等操作，借助碳的燃烧和铁氧化物的氧化而产生高温，使混合料中的部分组织软化或熔化，发生一系列物理化学反应，产生一定数量的液相并润湿其它未熔化的颗粒，冷却后粘结成块，这个过程称为烧结，所得到的块状物体叫烧结矿。三、烧结的作用现代高炉生产技术经济指标之所以在不断提高，其中重要的一点就是使用“精料”。烧结工序就是为高炉提供精料的“厨房”。现代烧结生产已成为钢铁企业必不可少的重要环节，其作用可概括为以下三个方面：1、随着钢铁工业的发展，要求日益扩大对贫矿和多种金属共生复合矿的利用，这些矿石经选矿处理后得到的铁精粉，以及富矿在破碎过程中产生的富矿粉，不能直接入炉冶炼，都需要通过人工方法将这些基础原料加工成块状的人造富矿（烧结矿及球团矿）供高炉使用。2、通过烧结过程，可以为高炉提供化学成份稳定、强度高、粒度均匀、还原性能好、冶金性能高的优质炉料。从而强化高炉冶炼过程，提高冶炼效果，是高炉优质、高产、低耗、长寿的主要技术保证。3、通过烧结过程，可以去除原料中的部分有害元素，如硫、氟、钾、钠、铅、锌、砷等。同时，还可以充分利用工业生产中的副产品，如高炉除尘灰、氧化铁皮、钢渣、红泥等，将返矿纳入物料循环，扩大原料来源，变废为宝，合理利用资源，降低生产成本。四、烧结经济指标台时产量：是指1台烧结机1小时的产量，该指标体现了烧结机生产能力的大小。台时产量=烧结机生产总量/烧结机实际运行时间单位：吨/台·时烧结机作业率：是衡量设备工作状态的指标，以设备运转时间占日历时间的百分数表示。作业率=运转时间/日历时间·100%利用系数：烧结机每平方米有效面积每1小时的生产的产量称为利用系数。是衡量烧结机生产效率的指标。利用系数=烧结机台时产量/烧结机有效抽风面积单位：吨/米2·时返矿率：烧结矿经筛分，筛上为成品烧结矿，筛下为返矿，筛下返矿占烧结矿总产量的百分率为返矿率。返矿率=筛下返矿量/烧结矿总产量·100%第二部分烧结工艺一、总工艺流程二、原料准备工序三、配料工序四、混合造球工序五、烧结工序六、冷却工序一、烧结总工艺流程烧结生产过程就是根据高炉生产的需求，将细粒的含铁原料、熔剂、燃料等进行配料、混合造球、铺料点火、抽风烧结，而后降温固结，经破碎筛分、冷却整粒后得到成品烧结矿的过程。大体可分为7个工序环节。（1）原料储存及准备工序：包括含铁原料的入垛、燃料的破碎、熔剂的破碎和筛分，其任务是为配料工序准备好符合生产要求的混合料、熔剂、和燃料。（2）配料工序：包括配料矿仓或矿槽、圆盘给料机、称量设备等。根据规定的烧结矿化学成份和使用的原料种类，通过计算，将各种料按计算的配比配制成混合料。（3）混合造球工序：该工序通常包含一混、二混两个部分。一次混合的任务是混合料的混匀和加水湿润，二次混合的任务是造球制粒。一次混合加水80%，二次混合加水20%。（4）烧结机工序：分为铺底料、布料、点火、烧结等操作，主要任务是将混合物料烧结制成合格的烧结矿。（5）抽风工序：包括风机、风箱、集尘管、除尘器、抽风机、烟囱等设备。（6）成品处理工序：包含热破碎、冷却、冷筛分及成品运输等小的环节。（7）环保除尘工序：常见工艺有机械除尘、电除尘、旋风除尘、布袋除尘等，将生产过程中产生的粉尘进行收集处理，减少环境污染。我公司烧结厂采取电除尘工艺。二、原料准备烧结混合料的组成主要来源于以下四个部分：铁矿粉、熔剂、燃料、副产品辅料（返矿除尘灰红泥氧化铁皮钢渣等）烧结对铁矿粉的要求：1.含铁品味高，包括铁矿物和脉石矿物的含铁总和，越高越好。2.酸性氧化物（SiO2、Al2O3）含量低，碱性氧化物CaO和MgO含量高。3.成分稳定和粒度适宜。4.S、P、Pb、As、Zn等有害杂质越少越好。1、含铁原料----铁精粉烧结生产使用的主要含铁原料是铁精粉，铁精粉是通过贫矿矿石粗破、中破、细破、磨矿，使粒度达到1mm以下。经磁选、浮选等多种选矿方法去除脉石等杂质所获得的产物。自然界中含铁矿物很多，可被利用的只有20余种，其中主要是磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿和菱铁矿四种类型。磁铁矿磁铁矿外表颜色和条痕均为黑色，俗称黑矿。其化学式为Fe3O4，也可看作Fe2O3•FeO，其中Fe2O3为69％，FeO为31％，理论含铁量为72.4％。有金属光泽，具有强磁性，晶体呈八面体，组织结构致密坚硬，一般为块状或粒状，难于破碎和还原。这种矿石有时含有TiO2及V2O5。通常用磁选法得到品位稍高的磁选精矿，我们所使用的国内精粉，多属于此类。磁性率=Teo/TFe×100%,磁性率=42.8%为纯磁铁铁矿；磁性率28.6%为磁铁矿；磁性率=28.6%-14.3%为半假相磁铁矿；磁性率14.3%为假相磁铁矿。磁铁矿的特点：在烧结过程中，由于受氧化作用要放出一定的热量。所以该矿粉在温度不高和燃料用量较少的情况下，即可得到还原性和强度好的烧结矿。赤铁矿赤铁矿仅有弱磁性，颜色及条痕色为红色或暗红色，俗称红矿。其化学式为Fe2O3，主要存在形态为不含水的三氧化二铁，密度4.8-5.3，硬度不一，完整晶型赤铁矿硬度为5.5-6，理论含铁量为70%。赤铁矿在自然界中常形成巨大矿床，从埋藏量和开采量来说，都是冶金工业生产的主要矿石，我国所进口的国外富矿粉，多属于此类。赤铁矿的特点：晶型组织多种多样，从非常致密到松软的粉状，片状组织表面具有金属光泽。它的软溶温度较高，在烧结料中成球性比较好，在生产高碱度烧结矿时，Fe2O3和熔剂中的CaO和MgO发生化学反应，降低熔点，易于烧结。褐铁矿褐铁矿化学式为nFe2O3•mH2O，是含有大量的结晶水的矿石。自然界中褐铁矿绝大部分是以2Fe2O3•3H2O的形式存在，一般含铁量在37～54％，焙烧后可析出结晶水。其外表颜色为黄褐色，条痕为褐色，无磁性。褐铁矿的特点：含有害杂质硫、磷、砷较高，密度小，结构松散，孔隙度大，烧损大，烧结过程中燃料消耗大，形成大蜂窝式结构，强度不好。故此使用该矿粉时应考虑合理搭配使用，避免造成烧结矿质量下降。菱铁矿菱铁矿为碳酸盐铁矿石，化学式为FeCO3，理论含铁量为48.2％，CO2为37.9％。外表颜色为灰色和褐色，风化后变为深褐色，条痕为灰色或绿色。具有玻璃光泽，密度3.8，硬度3.5～4.0，无磁性，含硫低，含磷较高，脉石中含碱性氧化物。菱铁矿的特点：烧结性能和磁铁矿相似，矿相结构中往往与其它金属的碳酸盐共生。经过焙烧后，分解出CO2气体，含铁量显著增加，矿石也变得疏松多孔，易破碎，还原性好。2、熔剂熔剂按其性质可分为酸性熔剂、中性熔剂和碱性熔剂三类。由于国产铁矿石内含的脉石多数是酸性氧化物，所以我国烧结厂普遍使用碱性熔剂。我公司烧结厂也不例外，使用的熔剂主要有生石灰、高镁粉、轻烧白云石等。2.1熔剂分类：a、酸性熔剂：有效成分当中SiO2含量高的熔剂橄榄石—(Mg，Fe)2SiO蛇纹石—化学成分通式为A6[Si4O10]（OH）8，A主要为Mg2+，Fe2+石英石—SiO2b、中性熔剂：含Al2O3的熔剂。c、碱性熔剂：含有CaO和MgO等碱性物质的熔剂。石灰石--CaCO3，纯石灰石含CaO：56％，CO2：44％；生石灰—CaO消化后变成Ca(OH)2即平时常说的白灰；消石灰—Ca（OH）2；白云石—[Ca.Mg（CO3）2](理论上CaO含量30.4%,CO2含量47.9%,MgO2含量1.7%)；菱镁石—MgCO3；生镁粉—是菱镁石经过破碎加工后的产物，主要化学成份是MgCO3，纯菱镁石理论上含MgO：47.6%，外表呈白黄色；高镁粉—由菱镁石焙烧而来，主要成分是MgO；轻烧白云石—以白云石为原料在1000℃左右煅烧而成。2.2烧结过程配加熔剂目的:a、混合料中加入碱性熔剂，可以使得烧结矿熔剂化，将炼铁需要的部分熔剂在高炉内的化学反应转移到烧结过程中，可以强化高炉冶炼、改善高炉造渣过程和降低焦比。同时改善烧结性能，强化烧结过程和改善透气性，提高烧结矿的产质量指标。b、熔剂中的CaO和MgO与烧结矿中的铁氧化物等及SiO2等在高温作用下，生成低熔点化合物，改善烧结矿强度和还原性。c、熔剂中的生石灰遇水后，发生消化反应生成消石灰，并放出热量可以提高料温，减少烧结过程的过湿现象。d、通过调整含镁熔的配加量，可以合理控制烧结矿中MgO的含量，从而达到调剂高炉炉渣良好流动性的目的。2.3碱性熔剂特点:a、生石灰要求有一定活性度，避免生烧和过烧。用量及粒度选择要适宜，过多或过细的生石灰使烧结料层过分疏松，混合料堆密度下降，造球强度降低，输送过程中易摔打破碎，造成透气性变差，影响烧结产量。过少或粒度过粗的熔剂反应慢，反应不充分，甚至会残留白点，破坏烧结强度。b、为提高造球强度，一般在烧结反应前提前将生石灰进行消化，使用生石灰时必须在混合前打水，保证必要的消化时间。c、消石灰粒度较细，与粒度较粗的石灰石颗粒相比更易生成低熔点化合物，液相流动好，从而降低燃料用量和燃烧带的阻力。但过量的消石灰易使烧结料过于疏松，烧结脆性大，强度下降，成品率降低。3、燃料燃料是烧结过程的主要热量来源，分为气体燃料、液体燃料和固体燃料。气体燃料：气体燃料主要来源有高炉煤气和焦炉煤气，煤气作用是用来点火并向烧结料上层提供热量。我公司烧结厂使用的是焦炉煤气。固体燃料：主要种类是焦粉和无烟煤粉，起发热剂和还原剂的作用，烧结过程所需热量主要由固体燃料的燃烧来提供，对烧结过程的控制及烧结矿产质量影响很大。3.1固体燃料的要求:a、要求固定碳含量高：固定炭是发热体，固定炭越高越好；b、要求灰分低：灰分的增加将降低烧结矿的品位；c、要求挥发分少：挥发分的增加将恶化烧结料层透气性，降低烧结矿产量。同时粘附在风机转子上，影响除尘效果，降低风机寿命；d、硫、磷等有杂质的含量少。3.2固体燃料粒度的影响a、燃料粒度过大时影响：燃料在料层中分布不均匀，大颗粒燃料周围融化的很厉害，燃料颗粒远处物料不能很好的液相形成。燃烧带变宽，烧结料层透气性变坏。同时布料时如产生偏析现象，大颗粒集中在下部，烧结料层上下温差大，上层强度差，下层过熔，粘台车。b、燃料粒度过小时影响：燃料粒度过小，烧结燃烧速度过快，难以达到所需要的烧结温度，同时恶化了烧结料层的透气性，并且过小粒度的燃料有可能被气流带走。4、副产品辅料高炉除尘灰：从高炉煤气系统中回收的高炉瓦斯灰，主要由矿粉、焦粉组成，含铁：30～55％，含碳：8～20％。做为烧结原料，在回收残铁的同时，还能降低烧结煤耗，从而降低生产成本。转炉除尘灰：从转炉的炉气中经除尘器回收的含铁原料，含铁量较高，并含有钢渣和石灰粉末。氧化铁皮：轧钢过程中剥落下来的轧钢皮，含铁60～75％，有害杂质少，密度大，可以有效提高烧结矿的品位，降低烧结煤耗，是很好的烧结原料。红泥：炼钢转炉的烟尘，含铁量较低，但含有部分的CaO和MgO。钢渣：炼钢的副产品，钢渣中碱性物质多，含铁量较低，同样也含有部分CaO和MgO。在烧结料中配少量的红泥和钢渣能可以代替部分熔剂，增加烧结的液相，改善烧结矿的质量提高烧结矿的结成率。三、配料工序从工艺流程上，配料操作通常分为一次配料和二次配料。一次配料：由于含铁原料品种多，且波动大，为了提高配料精度、减少成分波动而对含铁原料进行的预配料，也就是第一节里提到的原料准备工序。二次配料：在一次配料的基础上，进行配加燃料、熔剂和辅料的过程为二次配料。本节内容中主要介绍二次配料。1、配料定义和意义配料的定