烧结生产.doc

1绪论
1.1烧结矿、球团矿在钢铁工业中的地位和作用（4）
1.2烧结生产发展简况
烧结技术发展的四大举措
1.3烧结方法分类
鼓风烧结、抽风烧结、带式烧结
1.4烧结场生产技术经济指标
1.4.1烧结机利用系数
1.4.2烧结机台时产量
1.4.3成品率
1.4.4烧结机作业率
1.4.5烧结矿合格率
1.4.6生产成本
1.4.7工序能耗
本章复习
2烧结原料
2.1含铁原料
2.1.1铁矿石
2.1.1.1磁铁矿
2.1.1.2赤铁矿
2.1.1.3褐铁矿
2.1.1.4菱铁矿
2.1.2其他含铁原料
2.1.2.1高炉炉尘
2.1.2.2氧气转炉炉尘和钢渣
2.1.2.3轧钢皮
2.1.2.4硫酸渣
2.2熔剂
2.2.1熔剂的作用
2.2.2熔剂的种类
2.2.2.1石灰石
2.2.2.2白云石和菱镁石
2.2.2.3生石灰
2.2.2.4消石灰
2.3燃料
2.3.1点火燃料
2.3.2烧结原料
2.3.2.1无烟煤
2.3.2.2碎焦粉
本章复习
3烧结对原材料的要求
3.1对含铁原料的质量要求
3.1.1含铁量
3.1.2脉石成分及含量
3.1.3有害杂质
3.1.4铁精矿粉的粒度
3.1.5成分稳定
3.1.6铁精矿粉的烧结性能
3.2对熔剂的质量要求
①有效含量高，②有害杂质S、P少，③粒度、水分均匀，④成分稳定。
3.2.1有效熔剂性高
定义：CaO+Mg高，SiO2+Al2O3低。
3.2.2有害杂质硫、磷的限度
3.2.3粒度和水分
3.3对燃料的质量要求
3.3.1化学成分
3.3.2粒度
本章复习
4烧结基本原理
4.1抽风烧结过程概述
4.1.1烧结矿层
4.1.2燃烧层
4.1.3预热层
4.1.4干燥层
4.1.5过湿层
4.2烧结过程燃料与热交换
4.2.1烧结过程料层中碳燃烧特点
4.2.1.1烧结过程中固定碳的燃烧是在碳量少和分布稀疏的情况下进行的
4.2.1.2燃烧速度快、燃烧层温度高、燃烧带较窄
4.2.1.3料层中既存在氧化区有存在还原区，主要是氧化区
4.2.1.4燃烧反应处于扩散速度范围
4.2.2烧结料层中温度分布
4.2.2.1烧结料层中的温度分布特点和热交换
4.2.2.2高温区对烧结过程中的影响
4.2.2.3影响高温区的因素
A影响高温区移动速度的因素
B影响高温区温度和厚度的因素
4.3烧结过程中水分的蒸发、分解、冷凝
4.3.1烧结料层中水分的来源和作用
A制粒作用
B导热作用
C润滑作用
D助燃作用
4.3.2水分的蒸发和结晶水的分解
4.3.3水蒸气的冷凝
4.3.4防止烧结料层过湿的主要措施
4.3.1.1提高烧结混合料的原始温度
4.3.4.2提高烧结混合料的湿容量
4.3.4.3降低废气中的含水量
4.4碳酸盐分解及氧化钙的矿化作用
4.4.1烧结料层中常见的碳酸盐
4.4.2碳酸盐的分解（吸热）
4.4.3氧化钙的矿化作用
4.4.3.1氧化钙的矿化作用对烧结矿质量的影响
4.4.3.2影响氧化钙矿化程度的因素
4.5烧结过程中铁、锰氧化物的分解还原与氧化
4.5.1铁氧化物的分解
4.5.2铁氧化物的还原
4.5.3铁氧化物的氧化
4.5.4锰氧化物的分解与还原
4.6烧结过程中硫及其他有害杂质的去除
4.6.1 硫的去除
4.6.1.1 FeS2中硫的去除
4.6.1.2有机硫的去除
4.6.1.3硫酸盐中硫的去除
4.6.1.4沿料层高度硫的再分布
4.6.1.5影响烧结去硫的因素
A燃料用量
B矿粉粒度及性质
C烧结矿碱度和添加物的性质
D返矿的数量
E操作因素
4.6.2氟的去除
4.6.3钾钠的去除
4.6.4 砷、铅、锌的去除
4.7烧结过程中的固相反应
4.7.1 固相反应机理
4.7.2 固相反应的条件和特点
4.7.2.1固相反应的条件
4.7.2.2固相反应的特点
4.7.3烧结料中常见的固相反应及反应产物
4.7.3.1赤铁矿的烧结（熔剂性与非熔剂性）
4.7.3.1磁铁矿的烧结（熔剂性与非熔剂性）
4.8烧结过程中液相的生成与冷却结晶
4.8.1液相生成在烧结过程中的作用（7）
4.8.2影响液相生成量的因素（4）
4.8.3烧结过程的主要液相
4.8.3.1铁-氧体系
4.8.3.2硅酸铁体系
4.8.3.3硅酸钙体系
4.8.3.4铁酸钙体系
4.8.3.5钙铁橄榄石体系
4.8.3.6钙镁橄榄石体系
4.8.3.7铁钙铝硅酸盐体系
4.8.4液相冷却结晶
4.8.4.1冷却
4.8.4.2凝固与结晶
4.9烧结料层中的气流运动
4.9.1透气性的表示方法
4.9.2透气性的变化
4.9.3改善烧结料层透气性的主要措施
4.9.3.1加强烧结料准备
A改进原料粒度和组成
a配加富矿粉、返矿
b加强二次混合机的制粒作用，提高烧结料粒度，改善其组成
B适宜的混合料水分
C添加物的作用
4.9.3.2增加通过烧结料层的有效风量
4.10烧结矿的矿物组成、结构及其对质量的影响
4.10.1烧结矿的矿物组成
4.10.2烧结矿的结构
宏观结构（3）
微观结构（6）
4.11烧结矿质量评价及其检验方法
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。
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。
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。
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+CO2
CaCO3+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。

4.11.1
本章复习dc