烧结工艺.docx

1、烧结工艺烧结基础知识| 一、烧结基础知识1、烧结的含义 将含铁粉状料或细粒料进行高温加热，在不完全熔化的条件下烧结成块的过程。铁矿粉烧结是一种人造富矿的过程。2、烧结的方法 （1）鼓风烧结：烧结锅，平地吹；（2）抽风烧结：a：连续式：带式烧结机和环式烧结机等；b：间歇式：固定式烧结机，如盘式烧结机和箱式烧结机；移动式烧结机，如步进式烧结机； （3）在烟气中烧结：回转窑烧结和悬浮烧结。3、烧结生产的工艺流程一般包括：原燃料的接受、贮存，溶剂、燃料的准备，配料，混合，制粒，布料，点火烧结，热矿破碎，热矿筛分，热矿冷却，冷矿筛分，铺底料、成品烧结矿及返矿的贮存、运输等工艺环节（见附件图1-1）。 机

2、上冷却工艺不包括热矿破碎和热矿筛分。 现代烧结工艺流程不再使用热矿工艺，应使用冷矿工艺。在冷矿工艺中，宜推广具有铺底料系统的流程。4、烧结厂主要技术经济指标 烧结厂的主要技术经济指标包括利用系数、作业率、质量合格率、原材料消耗定额等。 1、利用系数 每台烧结机每平方米有效抽风面积（m2）每小时（h）的生产量（t）称烧结机利用系数，单位为t/（m2*h）。它用台时产量与烧结机有效抽风面积的比值表示： 利用系数=台时产量（t/h）/有效抽风面积（m2） =总产量（t）/总生产台时（t） 总有效面积（m2） 台时产量是一台烧结机一小时的生产量，通常以总产量与运转的总台时之比值表示。这个指标体现烧结机

3、生产能力的大小，它与烧结机有效面积的大小无关。 利用系数是衡量烧结机生产效率的指标，它与烧结机有效面积的大小无关。 2、烧结机作业率 作业率是设备工作状况的一种表示方法，以运转时间占设备日历时间的百分数表示： 设备作业率=运转台时/日历台时 100% 日历台时是个常数，每台烧结机一天的日历台时即为24台时。它与台数、时间有关。 日历台时=台数 24 天数 事故率是指内部事故时间与运转时间的比值，以百分数表示： 事故率=事故台时/运转台时 100% 设备完好率是衡量设备良好状况的指标。按照完好设备的标准，进行定期检查。设备完好率是全厂完好设备的台数与设备总台数的比值，用百分数表示： 设备完好率=

4、完好设备台数/设备总台数 100% 3、质量合格率 烧结矿的化学成分和物理性能符合原冶金部YB/T421-92标准要求的叫烧结矿合格品，不符合的烧结矿叫出格品（见附件表1-1）。 根据部颁标准的规定，实际生产检验过程及工艺试验中出现的一部分未检验品和试验品，不参加质量合格率的计算。因此： 质量合格率=（总产量-未验品量-试验品量-出格品量）/（总产量-未验品量-试验品量） 100% 质量合格率是衡量烧结矿质量好坏的综合指标。 烧结矿合格品、一级品或出格品的判定根据其物理化学性能的检验结果而定，主要包括烧结矿全铁（TFe）、氧化亚铁（FeO）、硫（S）含量、碱度（CaO/SiO2）、转鼓指数（6

5、.3mm）、粉末（、烧结矿的原料、燃料、材料消耗定额生产一吨烧结矿所消耗的原料、燃料、动力、材料等的数量叫消耗定额，包括含铁原料、熔剂料、燃料、煤气、重油、水、电、炉蓖条、胶带、破碎机锤头、润滑油、蒸气等。 5、生产成本与加工费生产成本是指生产一吨烧结矿所需的费用，由原料费及加工费两部分构成。加工费是指生产一吨烧结矿所需的加工费用（不包括原料费）。它包括辅助材料费（如燃料、润滑油、胶带、炉蓖条、水、动力费等），工人工资，车间经费（包括设备折旧费、维修费等）。 6、劳动生产率劳动生产率是指每人每年生产烧结矿的吨数。这个指标反映工厂的管理水平和生产技术水平，它又称全员劳动生产率（全员包括工人和干部

6、）。另外，还有工人劳动生产率，即每个工人每年生产烧结矿的吨数。原料及其准备| 第一章 含铁原料球团所用的含铁原料除极个别厂家或特殊生产工艺外，几乎全部采用各种类型的铁精矿。现代球团厂使用的铁精矿有磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、混合精矿等。精矿生产是由选矿厂根据矿石不同特性采取不同选矿方法制取的。第一节 铁矿石及其性质铁在自然界（地壳）分布很广，但由于铁很容易与其它元素化合而成各种铁矿物（化合物）存在，所以地壳层很少有天然纯铁存在。我们所说的铁矿石是指在现代技术条件下能冶炼出铁来而又在经济上合算的铁矿物。铁矿石是由一种或几种含铁矿物和脉石组成，其中还夹带一些杂质。脉石亦是由一种或几种矿物（化合物）组成

7、。含铁矿物和脉石都叫矿物，都是具有一定的化学组成和结晶构造的化合物。一、铁矿石的种类及其特性自然界含铁矿物很多，已被人们认识的就有300多种，但现阶段用作炼铁原料的还只有二十几种，其中最主要的是磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿和菱铁矿四种类型。（一）磁铁矿磁铁矿主要含铁矿物为四氧化三铁，其化学分子式为Fe3O4。理论含铁量为72.4%，外表颜色通常为炭黑色或略带有浅兰的黑色，有金属光泽，条痕（在表面不平的白瓷板上划道时板上出现的颜色）黑色。俗称青矿。这种矿石最突出的特点是具有磁性，这也是它名称的由来。磁铁矿一般很坚硬，组织致密，还原性能差。一般磁铁矿的硬度在5.56.5之间，比重在4.65.2之间。自然

8、界这种矿石分布很广，贮量丰富。 然而，地壳表层纯磁铁矿却很少见，因为磁铁矿是铁的非高价氧化物，所以遇氧或水要继续氧化。由于氧化作用使部分磁铁矿被氧化成赤铁矿，但仍保持磁铁矿的结晶形态，这种矿石我们称它为假象赤铁矿和半假象赤铁矿。通常我们用下面的方法，即为铁矿石中的全铁（TFe）与氧化亚铁（FeO）的比值来划分，对纯磁铁矿其理论值为2.34，比值越大说明铁矿石氧化程度越高。当TFe/FeO 7为假象赤铁矿这里应当指出的是，这种划分只适用于由单一的磁铁矿和赤铁矿组成的铁矿床。如果矿石中含有硅酸铁（FeO SiO2）、硫化铁（FeS）和碳酸铁（FeCO3）等，由于其中的FeO（或Fe+）不具磁性，如

9、比较时把它们也计算在FeO内就会出现假象。另外，有的磁铁矿还含有钛（TiO2）和钒（V2O5）的氧化物，我们把它们分别叫做钛磁铁矿、钒磁铁矿或钒钛磁铁矿。也有和黄铁矿（FeS）共生的则叫做磁黄铁矿。（二）赤铁矿赤铁矿是指不含结晶水的三氧化二铁，其化学分子式为Fe2O3（三氧化二铁）。纯赤铁矿理论含铁量为70%。它外表颜色从红到浅灰，有时为黑色，条痕暗红色。俗称“红矿”。赤铁矿结晶组织不一，从非常致密到很分散很松软的粉状，因而硬度也不一，前者一般为5.56.5之间，后者则很低。一般较磁铁矿易还原。比重为4.85.3之间。 赤铁矿在自然界中贮量丰富，但纯净的赤铁矿较少，常与磁铁矿、褐铁矿等共生。（

10、三）褐铁矿褐铁矿是含结晶水的三氧化二铁，化学式可用mFe2O3 nH2O表示。它实际上是由针铁矿（Fe2O3 H2O）、水针铁矿（2Fe2O3 H2O）、氢氧化铁和泥质物的混合物所组成。自然界中褐铁矿绝大部分以2Fe2O3 3H2O形态存在。按结晶水含量不同，褐铁矿又可分为水赤铁矿、针赤铁矿、褐铁矿等。 褐铁矿是由其它铁矿石风化而成，因此其结构比较松软，比重小，含水量大。褐铁矿由于含结晶水量不同而有不同颜色，由黄褐色至深褐色或黑灰色。条痕黄褐色。褐铁矿的结晶水干燥时很容易除掉，褐铁矿的（脱水后的褐铁矿）气孔很多，容易还原。但由于褐铁矿硬度小（14）结构疏松，粉末多，一般都得经过造块后方才适合高

11、炉冶炼。（四）菱铁矿 菱铁矿是一种铁的碳酸盐，其化学分子式为FeCO3（碳酸铁），理论含铁量为48.2%，含FeO为62.1%，CO2为37.9%。自然界中常见的是坚硬致密的菱铁矿，外表颜色为灰色和黄褐色，比重3.8，硬度3.54之间，无磁性。菱铁矿在氧和水的作用下易风化成褐铁矿。覆盖在其表层。菱铁矿常夹杂有镁、锰和钙等碳酸盐。菱铁矿一般含铁量不高（3040%），但经焙烧后，因分解放出CO2含铁量显著增加，矿石也变得多孔，成为还原性良好的矿石。二、铁矿石的评价 铁矿石质量的主要指标是化学成分和冶金性能。最适宜于冶炼的矿石应该是： 1、矿石成分稳定，并且有高的含铁量和低的脉石量，有害杂质少。 2

12、、粒度均匀，并且有良好的还原性、较高的软化温度和机械强度、良好的矿物组成。 主要指标有：（一）含铁量 含铁量是评价铁矿石最主要的质量指标。工业上使用过的铁矿石含铁量范围大约在2370%之间，通常要求矿石中含铁量不少于50%才可以直接用于高炉冶炼。根据矿石中实际含铁量与理论含铁量之比将铁矿石分为三级。A=矿石中实际含铁量%/矿石中理论含铁量% 100% 当A=8590时为一级铁矿石； A=7585时为二级铁矿石； A 75%时为三级铁矿石。 直接入炉的铁矿石其含铁量一般均为理论含铁量的7090%。（二）脉石 铁矿石中的脉石成分主要为SiO2、Al2O3、CaO和MgO等。在脉石中碱性氧化物（Ca

13、O、MgO）与酸性氧化物（SiO2、Al2O3）的比值（自然碱度）由很大意义，如果这一比值接近（高炉）炉渣碱度，在冶炼时可以不加（或稍加）溶剂，则这种矿石叫做自熔性矿石，它能给冶炼带来较好的经济效益。（三）杂质（除脉石外） 铁矿石中的杂质很多，根据其对冶炼过程及其对产品质量的影响又可分为有害的与无害的两类。 1、有害杂质（元素） 常见和最主要的有害杂质有：硫、磷、砷、钾、钠、氟等。 （1）硫 硫在矿石中主要以黄铁矿（FeS2）存在，也有以黄铜矿（FeS CuS）或硫酸盐（CaSO42H2OBaSO4）状态存在。冶炼时硫部分被还原进入生铁，钢铁中含硫在其热加工时易产生“热脆”。高炉冶炼时虽然可以

14、脱硫，但却要多消耗焦碳（提高炉温）和石灰石（提高炉渣碱度），以至提高生产成本，因此入炉铁矿石要求含硫应 0.15%。 （2）磷 磷在矿石中一般以磷灰石（3CaOP2O5）状态存在，也有以蓝铁矿（3FeOAs3O5）状态存在。磷在高炉中全部被还原并大部分进入生铁。含磷多的钢铁在低温加工时易破裂，即所谓“冷脆”。 （3）砷 砷在一般铁矿石中很少，但在褐铁矿中比较常见，它以毒砂（FeAs2S）或其它氧化物（As2O3、As3O5）的形态存在，砷在冶炼时大部分进入生铁，当钢中砷含量超过0.1%时会使钢冷脆冷脆，并影响钢的焊接性能。 （4）钾、钠 常存在于霓石、钠闪石、云石之中。它们的最大危害性是降低铁

15、矿石的软化点，常常因此造成高炉结瘤。含钾、钠高的矿石往往容易影响高炉冶炼的顺行。 2、有益元素（杂质） 铁矿石中有些元素对冶炼过程不一定带来好处，但是它们却往往能改善产品的某些性能，象这些元素我们称它为有益元素。这类元素常见的有：锰、镍、铬、钒、钛等。（四）化学性质（冶金性质） （1）还原性 还原性系指铁的氧化物为还原气体（CO、H2）还原时所表现出来的各种物理化学特性。还原性是评价铁矿石冶炼性质的一个十分重要的指标，它在很大程度上决定了生铁的质量和高炉的生产技术经济指标。还原性的影响因素很多，主要有矿物的生成和结晶构造，脉石的含量与分布，矿石的物理性能（如粒度、强度、气孔率等）及矿石的热性能

16、（如软化温度、热强度、化学稳定性等）。 （2）软化性能 软化温度是指矿石在一定荷重下受热而开始变形的温度。从开始软化到软化终了的温度范围则叫软化区间。 矿石的软化性能对高炉料柱的透气性影响很大。矿石的软化温度高，软化温度区间窄，则高炉内不会过早地形成初渣，同时其半熔化区域也小，因而高炉料柱的透气性也好。（五)物理性质 包括矿石粒度、机械强度、气孔率等。 矿石的物理性质直接影响矿石的冶炼价值。例如：坚硬的矿石，气孔很少，在炉内还原困难，焦比高，松软的矿石，气孔很多，在炉内容易被料压挤和摩擦成粉末，阻碍煤气流通，对高炉操作也不利。因此对粒度、强度和气孔率要有合适的要求。就其粒度而言，坚硬难还原的矿

17、石粒度应小一些，通常840mm；易还原的矿石粒度可适当大些，通常为1050mm，特别多孔、易碎的矿石不宜直接入炉而应经人工加工造块后再入炉。烧结原料的准备及加工处理| 三、烧结原料的准备及加工处理一、烧结原料及其特性 烧结用的原料有铁矿石、锰矿石、溶剂、燃料及工业废弃物。1、铁矿石 在地壳中含铁矿物种类很多，凡能在现代技术条件下较为经济地提出含铁矿物的岩石称之为铁矿石。根据铁矿石的主要含铁矿物可以把铁矿石分为磁铁矿石、赤铁矿石、褐铁矿石和菱铁矿石等四种类型。 、磁铁矿石 磁铁矿石主要的化学成分为Fe3O4，理论含铁量为72.4%。磁铁矿也可看作FeO Fe2O3，磁铁矿的晶体多成八面体，它的组

18、成结构比较致密坚硬，一般成块状或粒状。它的外表颜色为钢灰色和黑灰色，条痕色为黑色。 磁铁矿的密度为4.95.2克/厘米3，硬度为5.56.5，它具有金属光泽但较暗，并有磁性，因此比其它类型铁矿石易于分选。 磁铁矿的脉石主要为石英，各种硅酸盐（如绿泥石等）于碳酸盐，有时还含有少量粘土。此外由于矿石中含有黄铁矿及磷灰石，有时有闪锌矿黄铜矿，所以一般磁铁矿含硫、磷均高，并且含有锌和铜。 含钛和钒较多的磁铁矿叫钛磁铁矿和钒钛磁铁矿。 地表层的磁铁矿由于氧化作用部分被氧化成赤铁矿，但仍保持磁铁矿的结晶形态，这种矿石叫假象赤铁矿或半假象赤铁矿。根据磁铁矿和假象赤铁矿在矿石中含量不同，一般用磁性率，即FeO

19、/TFe的百分率来分类： 磁性率=FeO/TFe 100% 式中：FeO矿石中全铁含量，%； TFe矿石中氧化铁含量，%。 磁性率=42.8%为纯磁铁矿； 磁性率 28.6%为磁铁矿； 磁性率=28.6%14.3%为半假象赤铁矿； 磁性率 3.5）、褐铁矿及镜铁矿都不能用磁性率来衡量。 磁铁矿结晶结构很致密，所以它的还原性比其它铁矿差。 、赤铁矿石 主要的含铁矿物为赤铁矿，化学式为Fe2O3，含铁70%，含氧30%。它的结晶外形为片状和板状集合体，片状表面有金属光泽，明亮如镜的叫镜铁矿；细小片状的叫云母状赤铁矿；红土状赤铁矿（铁赭石）系红色粉末，没有光泽。此外还有胶体沉积形成的鲕状、豆状和肾状

20、等集合体。结晶的赤铁矿外表颜色为钢灰色和铁黑色，其它为暗红色，但条痕色均为暗红色。 赤铁矿的物理组织结构相差很悬殊，由非常致密的结晶到很松散的粉末。结晶的赤铁矿硬度达到5.56，土状及粉状则硬度很低，赤铁矿的比重为4.85.3。 在赤铁矿中往往含有18%的残余磁铁矿以及部分风化而生成的褐铁矿，脉石常常为石英质。一般含硫、磷低，因此可用来冶炼低磷贝氏铁。赤铁矿还原性好。 、褐铁矿石 主要含铁矿物为含水的Fe2O3，它的化学组成可用mFe2O3 nH2O来表示。根据含结晶水的不同，褐铁矿可分为以下五种类型： 水赤铁矿（2Fe2O3H2O）：含5.23%的结晶水，66.1%铁； 针铁矿（Fe2O3H

21、2O）：含10.11%的结晶水，62.9%铁； 褐铁矿（2Fe2O33H2O）：含14.39%的结晶水，60.0%铁； 黄针铁矿（Fe2O32H2O）：含18.37%的结晶水，57.2%铁； 黄赭石（2Fe2O33H2O）：含25.23%的结晶水，52.2%铁。 自然界的褐铁矿大部分以2Fe2O33H2O形态存在。褐铁矿的密度为3.04.2克/厘米3，硬度14。由于褐铁矿是其它铁矿风化后生成的，所以质地松软、密度小、含水大。因此不宜直接入炉，必须经过焙烧或造块。 自然界中褐铁矿的富矿很少，一般含铁3755%。由于褐铁矿多存在于水成岩中，所以脉石多为可溶性的碳酸盐、磷酸盐、硫酸盐等盐类溶解后留下

22、的矿物，或者在矿床生成时从混浊状沉积下来的泥土、铝土矿等。因而褐铁矿的硫、磷、砷等有害元素的含量一般较高。 、菱铁矿石 主要含铁矿物为菱铁矿，其化学式为FeCO3。菱铁矿含Fe48.2%，FeO62.1%，CO237.9%。自然界中常见的一种是坚硬的菱铁矿，其外表颜色为带黄褐色褐灰色，风化后变为深褐色。条痕色为灰色或带黄色。玻璃光泽，密度为3.9克/厘米3，硬度为3 .54。 菱铁矿露出地表面部分，很容易风化成褐铁矿。在自然界中分布较广的为粘土质菱铁矿，它是沉积于泥沙中的矿床，夹杂不少泥土与泥沙。有时还和泥碳状的物质共生而呈黑色。被称为碳质铁矿。 菱铁矿常夹杂有镁、锰、钙等碳酸盐，这些碳酸盐的

23、结晶体都是同一类型的菱面体。菱铁矿石一般含铁Fe3040%。经过焙烧后，其含铁量显著增加，矿石也变得多孔，易破碎，其还原性也好。 2、锰矿石 锰矿石是用来制造锰烧结矿供高炉冶炼锰铁得原料。有时在铁矿烧结配料中加入少量锰矿粉，其目的使高炉炉渣的MnO含量达到610%，以降低炉渣的粘度，提高炉渣的流动性。锰矿粉对于提高烧结的产量及质量也是有利的。但锰矿的价格比较贵，因此在一般情况下烧结不配加锰矿粉。自然界蕴藏着很丰富的锰矿资源，但在目前技术条件下可供开采的锰矿却为数不多。主要有软锰矿、硬锰矿、水锰矿、褐锰矿及菱锰矿。混合与制粒| 五 混合与制粒 一、混合制粒的目的与方法 混合制粒的目的有三：第一，

24、将配料配好的各种物料以及后来加入的返矿进行混匀，得到质量比较均一的烧结料；第二，在混合过程中加入烧结料所必须的水分，使烧结料为水所润湿；第三，进行烧结料的造球，提高烧结料的透气性。总之，通过混合得到化学成分均匀、粒度适宜、透气性良好的烧结料。为了达到上述目的，将原料进行两次混合。一次混合主要是将烧结料混匀，并起预热烧结料的作用。二次混合主要是对已润湿混匀的烧结料进行造球并补加水分。我国烧结厂一般都采用两次混合工艺。 二、影响物料混合及造球的因素 物料在混合机混匀程度和造球的质量与烧结料本身的性质、加水润湿的方法、混合制粒时间、混合机的充填率及添加物有关。 （1）原料性质的影响。物料的密度：混合

25、料中各组分之间比重相差太大，是不利于混匀和制粒的。物料的粘结性：粘结性大的物料易于制粒。一般来说，铁矿石中赤铁矿、褐铁矿比磁铁矿易于制粒。但对于混匀的影响却恰好相反。 物料的粒度和粒度组成：粒度差别大，易产生偏析，对于混匀不利，也不易制粒。因此，对于细精矿烧结，配加一定数量的返矿作为制粒核心。返矿的粒度上限最好控制在56mm，这对于混匀和制粒都有利。如果是富矿粉烧结，国外对作为核心颗粒、粘附颗粒和介于上述两者之间的中间颗粒的比例亦有一定要求，以保证最佳制粒效果。另外，在粒度相同的情况下，多棱角和形状不规则的物料比圆滑的物料易于制粒，且制粒小球强度高。 （2）加水润湿方法及地点。混合料的水分对烧

26、结过程有重要的影响。a、通过水的表面张力，使混合料小颗粒成球，从而改善料柱透气性；b、被润湿的矿石表面对空气摩擦阻力较小，也有利于提高透气性。 随着水分的增加，混合料的透气性增大，从而提高生产率。一般达到最佳值后又下降，直到泥浆界限，致使空气不能再通过混合料。 加水方式是提高制粒效果的重要措施之一。一次混合的目的在于混匀，应在沿混合机长度方向均匀加水，加水量占总水量的80%90%。二次混合的主要作用是强化制粒，加水量仅为10%20%。分段加水法能有效提高二次混合作业的制粒效果，通常在给料端用喷射流使料形成球核，继而用高压雾状水，加速小球长大，距排料端1m左右停止加水，小球粒紧密坚固。 （3）混

27、合制粒时间。为了保证烧结料的混匀核制粒效果，混合过程应有足够的时间。混合时间与混合机的长度、转速和倾角有关。增加混合机长度，可以延长混合制粒时间，有利于混匀和制粒。混合机的转速决定着物料在圆筒内的运动状态。转速太小，筒体所产生的离心力作用较小，物料难以达到一定高度，形成堆积状态，所以混合制粒效果都低但转速过大，则筒体产生的离心力作用过大，使物料紧贴于筒壁上，致使物料完全失去混匀和制粒作用。混合机的倾角决定物料在机内停留时间，倾角越大，物料混合时间越短，故其混匀和制粒效果越差。圆筒混合机用于一次混合时，其倾角应小于2.0 ，用于二次混合时，其倾角不小于1.5 。 （4）混合机的充填率。充填率是以

28、混合料在圆筒中所占体积来表示的。充填率过小时，产量低，且物料相互间作用力小，对混合制粒不利，充填率过大，在混合时间不变时，能提高产量，但由于料层增厚，物料运动受到限制和破坏，对混匀制粒不利。一般认为一次混合机的充填率为15%左右，而二次混合比一次混合的充填率要低些。 （5）添加物。生产实践表明，往烧结料中添加生石灰、消石灰、皂土等，能有效地提高烧结混合料的制粒效果，改善料层透气性。 三、混合料水分的测量方法 混合料水分的测量方法通常是在混合机的出口处以人工检查或采用自动测水装置测量烧结料最后的水分。 人工检查采用烘干法及观察法。烘干法将烧结料取出，称500克，放在烘箱内加热到110烘干，再称其料量，失去的量即水分数量。 水分=500克 烘干后量（克）/500克 100% 观察法是凭经验用眼睛检验料的外部特征，水分适当时有以下现象： 1、手紧握料后能保