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1、采用烧结方法后，上述要求几乎能全部达到。贫矿经过选矿后所得到的细粒精矿，天然富矿在开采过程中和破碎分级过程中所产生的粉矿，都必须经过烧结成块才能进入高炉。含碳酸盐和结晶水较多的矿石，经过破碎后进行烧结，可以除去挥发分而使铁富集。某些难还原的矿石，或还原期间容易破碎或体积膨胀的矿石，经过烧结可以变成还原性良好和热稳定性高的炉料。铁矿石中的某些有害元素，如硫、氟、钾、钠、铅、锌、砷等，都可以在烧结过程中大部分去除或回收利用。通过烧结过程。可以利用工业生产中的副产品，如高炉炉尘、转炉炉尘、轧钢皮、硫酸渣等，使其变废为宝，合理利用资源，降低生产成本，并可净化环境。生产实践表明，高炉使用烧结矿和球团矿之

2、后，高炉冶炼可以达到高产、优质、低耗、长寿的目的。二、烧结技术的发展及现状烧结生产起源于英国和德国。大约在1870年，这些国家就开始使用烧结锅，用来处理矿山开采、冶金化工、化工厂等的废弃物。1892年美国也出现了烧结锅。世界钢铁工业第一台带式烧结机于1910年在美国投入生产。这台烧结机的面积为8.325（1.07m7.78m），当时用于处理高炉炉尘，每天生产烧结矿140t。它的出现引起了烧结生产的重大变革，从此带式烧结机得到了广泛的应用。我国铁矿资源十分丰富。由于历史原因，建国前钢铁工业十分落后，烧结生产更为落后，1926年3月在鞍山建成四台21.63（1.067m20.269m）带式烧结机，

3、日产量1200t。1935年，1937年又相继建成四台50烧结机，每年烧结产量达19万t。建国后，我国烧结工业有了很大的发展，1952年鞍钢从苏联引进75烧结设备和技术，这套在当时具有国际先进水平的设备，对新中国的烧结工业起到了示范作用。随着我国钢铁工业的不断发展，一些钢铁公司的烧结厂相继建成投产。目前国内已拥有13、18、24、36、50、75、90、130、182、265、450等规格的带式烧结机。年生产能力已超过1亿t。目前广泛采用带式抽风烧结机，因为它的生产率高、原料适应性强、机械化程度高、劳动条件好并便于大型化、自动化，世界上有90%以上的烧结矿是用这种方法产生的。间歇式抽风烧结机具

4、有投资少，见效快、易掌握和就地取材等优点，但生产率低、劳动条件差，一些中小型企业采用这种方法。三、烧结生产工艺流程及技术经济指标选择烧结工艺流程时，要考虑原料的性质和准备情况，混料的条件和次数，点火所用燃料和点火条件，烧结时合适的真空度，烧结矿的处理和运输的贮存情况，以及环境保护等因素。上述各点是互相关联的，要进行多方案比较，以保证技术上先进可靠，经济上合理可行。烧结生产工艺流程一般由烧结原料的准备、配料、混合料制备、烧结作业和烧结产品处理等环节组成。根据对烧结产品处理方式的不同，又可分为热矿流程和冷矿流程。目前较为先进的烧结生产工艺流程如图1-1所示。随着原料条件、对产品要求和生产规模的不同

5、，工艺流程会有所差异，但加强原料的准备处理和混合料的制备，重视烧结过程控制和加强成品矿的整粒则是共同的要求。抽风烧结生产程序是：将经过必要准备处理（破碎、混匀和预配料）的烧结原料（包括燃料、熔剂及含铁原料）运至配料室，按一定比例进行配料，然后再配入一部分返矿，并送到混合机进行加水润湿、混匀、制粒，便得到可以烧结的混合料。混合料由布料器铺到烧结台车上进行点火烧结。烧结过程是靠抽风机从上向下抽进的空气，燃烧混合料层中的燃料，自上而下，不断进行。烧结中产生的废气经除尘器除尘后，由风机抽入烟囱，排入大气。烧成的烧结矿，经单齿辊破碎机破碎后筛分，筛上物为成品热烧结矿送往高炉，筛下物为返矿，返矿配入混合料

6、重新烧结。在生产冷烧结矿的流程中，经破碎筛分后的热烧结矿再经冷却机冷却，通过二次筛分筛去粉末便得到冷的烧结矿。烧结技术经济指标主要包括：烧结机生产能力指标、烧结矿品质指标及成本等。利用系数t/（h）：是指烧结机每平方米有效抽风面积一小时的产量。它用烧结机台时产量和有效抽风面积的比值来表示。利用系数=Q/F式中 Q烧结机台时产量，t/h； F烧结机有效抽风面积，。烧结机台时产量：是指一台烧结机一小时的产量，这个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烧结机产量q（t/h）：q=60KCBL=60KBHV式中 K烧结矿产出系数（50%70%），K=K1K2K3；

7、K1混合料的干料率，K1=（单位体积中干混合料质量/单位体积中湿混合料质量）100%；K2干混合料的烧成率，K2=（烧成烧结矿的质量/进行烧结的干混合料的质量）K3烧结矿的成品率，K3=成品矿/（成品矿+返矿） 烧结矿体积密度（堆密度），取值范围为1.51.9t/m3；C垂直烧结速度，m/min； B烧结机宽度，m； L烧结机长度，m； H烧结料层高度，m； V烧结台车移动速度，m/min。一期132烧结机利用系数1.45t/（h）；二期180烧结机利用系数1.35t/（h）烧结机作业率：是衡量设备工作状态的指标，用设备运转时间占日历时间的百分数表示，其计算公式如下：作业率=（运转台时/日历台

8、时）100%运转台时是按台计算的设备运转时间。日历台时是一个常数，它与台数、时间有关。日历台时=台数24日历天数事故率：是衡量综合管理水平的指标，用事故停机时间占日历时间的百分数表示：事故率=（事故台时/日历台时）烧结矿品质指标：烧结矿的化学成分、物理性能和冶金性能符合YB/T421-2005标准的烧结矿叫烧结矿的合格品，不符合该标准的烧结矿叫出格品或叫次品。转鼓指数（国际转鼓指数）指转鼓后大于6.3mm的烧结矿质量占转鼓装入量的百分数。抗磨指数、筛分指数的测定按GB8209规定。低温还原粉化指数的测定按GB/T13242规定。还原度指数的测定按GB/T13241规定。生产成本：是指生产1t烧

9、结矿所需的费用。它由原料费和加工费两部分构成。原料费：主要是含铁原料和熔剂。加工费：辅助材料费（燃料、水、动力、炉箅、胶带等）、工人工资、车间经费（设备折旧、维修等）。工序能耗：是指生产1t烧结矿生产和生活（指厂内）所用的全部煤、焦炭、煤气、重油、电、水、蒸汽、压缩空气、氧气等折合标准煤的量（Kg/t）。第二节 矿物、矿石和岩石的基本概念一、矿物矿物是地壳中天然的物理化学作用和生物作用所产生的天然元素或天然化合物，它们具有均一的化学成分和内部结构，具有一定的物理性质和化学性质。地壳中天然元素极少（如自然金Au、自然铜Cu等），绝大多数是天然化合物（如黄铁铜FeS2、黄铜矿CuFeS2等）。矿物

10、在自然界中多数以固态存在，少数呈胶体（如蛋白石SiO2nH2O）、液体（如水银Hg）及气体（如硫化氢H2S）。矿石和岩石都是矿物的集合体，它可由单一矿物或多种矿物组成。矿石是在现有的技术经济条件下能以工业规模从中提取金属、金属化合物或有用矿物的物质总称。铁元素在地壳中约占5%的数量，地球上无天然金属状态的铁，而是以氧化物、硫化物等矿物存在于地壳中，常见含铁矿物储量较大的有磁铁矿（Fe3O4）、赤铁矿（Fe2O3）、褐铁矿（2Fe2O33H2O）、菱铁矿（FeCO3）及黄铁矿（FeS2）。在矿石中用来提取金属或金属化合物的矿物称为有用矿物，而那些不含有用矿物或含量过少，不宜以工业规模进行加工提炼

11、的矿物称为脉石矿物，通常在矿石处理过程中被废弃掉。二、矿物的形态自然界矿物的形态是多种多样的，这是由于矿物的化学成分、内部结晶构造以及生产环境不同所造成的。矿物的形态可分为单体形态和集合体形态，矿物呈单体形态出现较少，通常以集合体形态出现。常见的集合体形态有：葡萄状集合体：有许多圆球状矿物集聚而成，形似葡萄，如硬锰矿。鲕状集合体：有许多像鱼子一样的颗粒集聚而成，如鲕状赤铁矿。肾状集合体：由放射状晶群密集而成的外表光滑如肾脏的块体，如肾赤铁矿。豆状集合体：由大小像豆状的球形颗粒聚集而成，如铬铁矿粒状集合体。致密块状集合体：由极细小的矿物颗粒组成的致密块体。针状及柱形集合体：由细长状的矿物组成。土

12、状、粉末状集合体：由均匀而细小的物质组成的疏松块体，外形与土壤相似。叶片状集合体：由许多片状晶体所组成的集合体。结合状集合体：球形或瘤形的矿物聚集体。树枝状集合体：形如树枝的矿物聚集体。三、矿物的物理性质由于不同的矿物具有不同的化学成分和内部构造，因此不同的矿物必然反映出各种不同的物理性质。根据这些不同矿物的性质来鉴定矿物。1.矿物的光学性质矿物的光学性质是矿物对光线的吸收、折射和反射所表现的各种性质。（1）颜色：矿物有各种各样的颜色，这是由于矿物的组成部分含有某种色素离子（即有颜色的化学元素）所引起的。如色素离子Fe2+为绿色，Fe3+为褐色或红色。当矿物中含有杂质时，由于杂质的影响，矿物的

13、颜色也会改变。（2）条痕：矿物的条痕就是矿物粉末的颜色。矿物的颜色常有变化，但矿物的条痕则较为固定。如赤铁矿的条痕色是铁黑色，赤铁矿的条痕色是砖红色。矿物的条痕也是可靠的鉴定矿物的方法之一。（3）光泽：光线投到矿物表面时，一部分光被折射和吸收，而另一部分则从其表面反射出来，这种反射光就构成了矿物的光泽。根据光泽的强弱可分为：金属光泽：光泽较强，像新的金属制品那样光亮，如自然金、方铅矿。半金属光泽：较金属光泽弱，像用久了的金属制品那样，如赤铁矿、赤铁矿。非金属光泽：反光的能力很弱，具有此种光泽的矿物多为透明和半透明矿物，如云母、金刚石。（4）透明度：矿物透光的能力叫透明度，根据矿物透光的能力不同

14、可分为：透明矿物：能允许绝大部分光线通过，隔之可以清晰地透视另一物体，如水晶、萤石。半透明矿物：光可以部分通过，但隔之不能透视另一物体，如闪锌矿、砷砂。不透明矿物：光不能透过，如赤铁矿。2.矿物的力学性质矿物在外力作用下所呈现的性质称为矿物的力学性质。（1）解理与断口：矿物被敲打后，如果沿着一定方向有规则地裂开成光滑平面的性质叫解理，另外也有一些矿物敲打后呈无规则的裂开，叫断口。（2）硬度：矿物的软硬程度叫硬度。（3）密度：矿物的质量与其体积的比值。（4）韧性：受压轧、切割、捶击、弯曲或拉引等外力作用时，矿物所呈现的抵抗性能，叫做矿物的韧性。3.矿物的磁学性质矿物的磁性是矿物可被磁铁吸引或排斥

15、的性质。绝大多数磁性物质与其中的铁、钴锰、铬等元素有关。按磁性来说，一般矿物可分为两类，一类称为顺磁性矿物，即能为磁石所吸引；一类为抗磁性矿物，能为磁石所排斥，如自然银。矿物磁性的强弱以磁化系数的大小来表示，按磁化系数大小可将矿物分以下四类：（1）强磁性矿物：磁化系数大于3000106，此类矿物在较弱的磁场中容易与其他矿物分离（磁场为7296KA/m），如磁铁矿，磁黄铁矿。（2）中磁性矿物：磁化系数为3001063000106，要选此类矿物磁场需要128320 KA/m，如假象赤铁矿。（3）弱磁性矿物：磁化系数低于25106300106，选此类矿物磁场需要高至1280 KA/m，如赤铁矿、褐铁

16、矿、菱铁矿（4）非磁性矿物：106，如石英、方解石、萤石。利用矿物的磁性不仅可以鉴定矿物，还可以进行磁力选矿和磁力探矿。4.矿物的膨胀性和润湿性（1）膨胀性：指矿物受热后体积长大的性质，如石英。（2）润湿性：指矿物能被液体所润湿的性质，易被水润湿的称亲水性矿物，如方解石、石英；不易被水润湿的称疏水性矿物，如自然硫。第三节 含铁矿石的种类及作用一、铁矿石烧结生产使用部分富铁矿粉，不宜直接使用贫铁矿石，但贫铁矿石是选取精矿粉的原料，因此，铁矿石的种类、品质对烧结生产十分重要。自然界中含铁矿物很多，但能利用的只有20余种。其中主要是磁铁矿石、赤铁矿石、褐铁矿石和菱铁矿石四种类型。1.磁铁矿石磁铁矿石

17、俗称黑矿，含有的主要矿物为磁铁矿，其化学式为Fe3O4，也可以看作FeOFe2O3，其中Fe2O3为69%，FeO为31%，理论含铁量为72.4%。磁铁矿石具有强磁性，晶体成八面体，组织结构致密坚硬，它的外颜色和条痕色均为黑色，半金属光泽，密度4.95.2t/m3，硬度5.56.5，无解理。脉石主要成分为石英、硅酸盐、碳酸盐，还原性差，含有害杂质磷、硫较高。这种矿石有时含有TiO2及V2O5组成复合矿石，分别称钛磁铁矿和钒钛磁铁矿。在自然界中纯磁铁矿很少，常常由于地表氧化作用使部分磁铁矿转变为半假象赤铁矿和假象赤铁矿。所谓假象赤铁矿，就是磁铁矿（Fe3O4）氧化成赤铁矿（Fe2O3），但它仍保

18、留原来磁铁矿外形，所以叫假象赤铁矿。为衡量铁矿的氧化程度，通常用磁性率来表示，即用（Fe/FeO）（%）比值（磁性率）来分类：（Fe全）/（FeO）=72.4%/31%=2.33 为纯磁铁矿矿石 7.0 为假象赤铁矿矿石式中（Fe全）矿石中全铁含量，%；（FeO）矿石中FeO含量，%。一般开采出来的磁铁矿石含铁量为30%60%，当含铁量大于45%，粒度大于10mm，可供炼铁厂使用，粒度小于10mm的做烧结原料。当含铁量低于45%，或有害杂质含量超过规定时，必须经过选矿处理。通常采用磁选法，所得到的高品位磁选精矿，是烧结矿的主要原料。2.赤铁矿赤铁矿俗称红矿，为无水氧化铁矿石，化学式为Fe2O3

19、，理论含铁量70%，这种矿石在自然界中常成巨大矿床，从埋藏量和开采量来说，它都是工业生产的主要矿石品种。赤铁矿的组织结构是多种多样的，由非常致密的结晶组织到很松散的粉状，赤铁矿根据其外表形态及物理性质的不同可分为以下几种：晶形多为片状和板状。片状表现有金属光泽，明亮如镜的叫镜矿石。外表呈细小片状的叫云母赤铁矿。红色粉末状，没有光泽的叫红土状赤铁矿。外表形状像鱼子、一粒一粒粘在一起的集合体，称为鱼子状、鲕状、肾状赤铁矿。结晶的赤铁矿外表颜色为钢灰色和铁黑色，其他为暗红色，但条痕均为暗红色。赤铁矿有原生的、也有再生的，再生的赤铁矿是磁铁矿经过氧化后失去磁性，但仍保存着磁铁矿结晶形状的假象赤铁矿。在

20、假象赤铁矿中经常含有一些残余的磁铁矿，有时赤铁矿中也含有一些赤铁矿的风化产物，如褐铁矿（2Fe2O33H2O）。赤铁矿具有半金属光泽，密度为4.85.3t/m3，硬度则不一样，结晶赤铁矿硬度5.56.0，土状和粉末状赤铁矿硬度很低，无解理，仅有弱磁性，较磁铁矿易还原和破碎。赤铁矿石有害杂质硫、磷、砷较磁铁矿石、褐铁矿石少，冶金性能也比它们优越。赤铁矿主要脉石分别为SiO2、Al2O3、CaO、MgO等。赤铁矿石在自然界中大量存在，但纯净的较少，常与磁铁矿、褐铁矿共生。实际开采出来的赤铁矿石含量在40%60%，含铁量大于40%，粒度小于10mm的粉矿作为烧结原料。一般来说，当含铁量小于40%或含

21、有杂质过多时，须经选矿处理。一般采用重选法、磁化焙烧-磁选法、浮选法或采用联合流程来处理，处理后获得的高品位赤铁精矿作为烧结原料。3.褐铁矿褐铁矿是含水氧化铁矿石，是由其他矿石风化后生成的，在自然界中分布很广，但埋藏量大的并不多见，其化学式为nFe2O3mH2O（n=13，m=14），从分子式中可以看出铁氧化的水化程度，也就是说与氧化铁成化合状态存在的结晶水的数量是不同的。按结晶水含量及生成情况和外形的不同，有以下各类：水赤铁矿2Fe2O3H2O针赤铁矿Fe2O3水针铁矿3Fe2O34H2O褐铁矿2Fe2O33H2O黄针铁矿Fe2O32H2O自然界中褐铁矿绝大部分含铁矿物以2Fe2O33H2O

22、的形式存在。褐铁矿的富矿很少，一般含铁量在37%54%，含有害杂质硫、磷砷较高，其结构松软、密度较小、吸水强，焙烧后可去掉游离水和结晶水，矿石的气孔率增加，从而大大提高了矿石的还原性，同时去掉水分，相应的提高了矿石的含铁量。褐铁矿石的矿物常成葡萄状、肾状和钟乳状集合体，其外表颜色为黄褐色和黑色，密度为3.14.2t/m3，硬度14，无磁性，脉石主要为黏土和石英等。褐铁矿含铁量低于35%时，需进行选矿。目前主要采用重力选矿和磁化焙烧-磁选法。4.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%，其矿物形态有结晶及集合体两种，结晶者为菱面体，集合体常随其形成条件不同而异，由内

23、生成作用的多为结晶粒状；外生成作用形成的为隐晶状、放射状的球形结核或鳞状集合体。外表颜色为灰色和褐色，风化后变为深褐色，条痕为灰色或淡绿色，具有玻璃光泽，密度3.8t/m3，硬度3.54.0，无磁性，含硫低，但含磷高，脉石含碱性氧化物。自然界中有工业开采价值的菱铁矿比上述三种矿石都少，其含铁量在30%40%。但经焙烧后，因分解放出CO2，使其含铁量提高，矿石也变得多孔而易破碎，还原性好。二、铁矿石的评价决定铁矿石品质的因素，主要是它的化学成分、物理性质和冶金性能等。1.含铁量（矿石品位）矿石含铁量的高低，是评价铁矿石品质的主要指标。它决定了矿石的开采价值和冶金价值。含铁量高，可以提高高炉产量和

24、降低吨铁燃料消耗；含铁量低，生产率下降并增加燃料消耗。因此，铁矿石的含铁量愈高愈好。2.脉石成分脉石中的SiO2、Al2O3叫酸性脉石，CaO、MgO叫碱性脉石，绝大多数矿石的脉石是酸性脉石。当矿石中（CaOMgO）/（SiO2Al2O3）的比值（称矿石碱度）接近高炉渣碱度时，叫做自熔性矿石。因此，矿石中CaO含量多，冶金价值高；相反，SiO2含量高，矿石的冶金价值下降。适当的MgO含量有利于提高烧结矿品质和改善炉渣的流动性，但过高会降低其脱硫能力和炉渣流动性。Al2O3在高炉渣中为酸性氧化物，渣中浓度超过18%22%时，炉渣难熔，流动性差。因此，矿石中Al2O3要加以控制，一般矿石中SiO2

25、/ Al2O3的比值不小于23。3.有害杂质含量铁矿石中常见有害杂质硫、磷、砷以及铅、锌、钾、钠、铜、氟等。硫在钢铁中以FeS形态存在于晶粒接触面上，熔点低（1193），当钢被加热到11501200时，被熔化，使钢材沿晶粒界面形成裂纹，即所谓“热脆性”。烧结和炼铁过程中可除去部分硫。磷和铁结合成化合物Fe3P，此化合物与形成二元共晶的Fe3P-Fe，聚集于晶界周围减弱晶粒的结合力，使钢材在冷却时发生所谓“冷脆性”，烧结和炼铁都不能除去磷。砷在铁矿石中常以硫化物即毒砂（FeAsS）等形态存在，它能降低钢的机械性能和焊接性能。烧结过程只能除去小部分，它在高炉还原后溶于铁水中。铜在铁砂中主要以黄铜矿

26、（FeCu2）等形态存在。烧结过程中不能除去铜，高炉冶炼过程铜全部还原到生铁中。钢中含少量的铜可以改善钢的抗腐蚀性能，但含量超过0.3%时会降低其焊接性能并产生“热脆”现象。铅在铁矿中常以方铅矿PbS形态存在，普通烧结过程不能除去铅，高炉冶炼中铅易还原并不溶于生铁中，沉在铁水下面，渗入炉底砖缝起破坏作用。冶炼含铅矿石的高炉易结瘤。锌在铁矿石中常以闪锌矿（ZnS）形态存在，普通烧结过程不能去锌，高炉冶炼中，锌易还原并且不溶于生铁中，易挥发、破坏炉衬、导致结瘤，甚至堵塞管道。钾和钠在铁矿石中常以铝硅酸盐（钾钠长石KAlSi3O8-Na（AlSi3O8）等形态存在，钾钠在高炉冶炼中易还原、易挥发、破

27、坏炉衬导致结瘤，烧结过程中可以除去部分钾钠。铁矿石中有害杂质含量愈少愈好。4.矿石的还原性铁矿石的还原性是指矿石被还原性气体CO或H2还原的难易程度，还原性愈高的矿石愈易还原。矿石的还原性与矿物组成、结构致密程度、粒度及气孔率有关。磁铁矿难还原，赤铁矿易还原，人造富矿的还原性比天然矿石好。5.矿石的软化性铁矿石的软化是指矿石软化温度和矿石软化区间两个方面.软化温度是指矿石在一定的荷重下加热开始变形的温度；软化温度区间是指矿石开始软化到软化终了的温度范围。对高炉冶炼来讲，矿石软化温度高、软化区间窄，则矿石软化性能好。6.矿石的粒度、强度及气孔度矿石强度高，粒度均匀大小适中、气孔度高则高炉料柱透气

28、性好，矿石易还原。矿石的气孔度分体积气孔度和面积气孔度，体积气孔度是矿石中气孔所占体积相当于矿石总体积的百分比，面积气孔度是单位矿石体积内气孔表面的绝对值。气孔分开口和闭口两种。7.各项指标稳定性高炉冶炼、烧结生产都要求有一个相对稳定的原料条件。不但要有足够数量，还要求原料的理化性能相对稳定。特别是矿石的含铁量、脉石成分和数量、有害杂质等指标的波动，都会影响生产过程正常进行和产品品质的波动。三、铁精矿粉铁精矿粉是选矿厂的最终产品。铁精矿粉含铁量高、有害杂质少、粒度细，是我国烧结矿生产的主要含铁原料。1.铁精矿粉的含铁量铁精矿粉的含铁量是衡量铁精矿粉品质的主要指标。精矿粉含铁量愈高，生产出的烧结矿含铁量也高，经济价值就愈高，铁精矿粉含铁量一般为60%68%，当然愈高愈好。精矿脉石矿物SiO2应尽量低，Al2O3/ SiO2应控制在0.10.3，CaO和MgO含量高一点，经济价值高；有害杂质P、S、As、Pb、Zn、Cu、K、Na、F等愈少愈好；精矿还原性能和熔化性能要好。2.铁精矿粉的粒度精矿粒度很细，小于200目的占60%以上，精矿粒度粗细与矿石的晶粒大小有关，与磨矿工艺有关。精矿粒度除用网目表示外，还经常用比表面积表示。所谓比表面积是指单位质量或单位体积精矿粉所具有的表面积，单位为cm2/g或cm2/cm3。3.铁