烧结初步设计工艺.doc

烧结工艺
2.1 烧结生产规模
根据国内现有烧结厂小球烧结生产经验，大型烧结机利用系数为～1.60t/(m2·h)，本烧结机作业率为90.4%（即330d/a），则烧结机面积为：
S=1.0×228x104/(1.6×24×330)
=180m2
选取烧结机面积为2台90 m2，年产量：
Q=2×90×24×330×1.6
=228.1万t
2台90 m2烧结机总平面布置图见附图（05122设烧—1）。
2.2 工作制度及产品方案
2.2.1 工作制度
烧结车间为连续工作制度，每天三班，每班8小时，烧结车间主机年工作日为330天，计7920小时，作业率为90.4%。
2.2.2 生产能力
设计能力为2台90m2烧结机，利用系数1.6t/（m2·h），年产冷烧结矿228.1万t。设备能力、物料消耗按利用系数1.9t/（m2·h）设计。
2.2.3 产品方案
产品为温度＜120℃的冷烧结矿，粒度5～150mm，＜5mm含量＜5%，碱度1.8倍。烧结矿主要化学成分见表2–1。
烧结矿主要化学成分 表2–1
成分
TFE
FeO
CaO
SiO2
MgO
S
P
CaO/SiO2
%
57.0
8.00
9.18
5.1
2.00
0.018
0.051
1.8
2.3 原、燃料
2.3.1 含铁原料
含铁原料以进口矿粉为主，地方精矿粉为辅。各种铁料通过汽车直接运至原料场，混匀后运至烧结配料室。
2.3.2 熔剂
熔剂使用白云石和生石灰。白云石、生石灰由汽车用料罐将合格粒度的生石灰(3～0mm)运到配料室下，气力输送至配料矿槽内；
2.3.3 燃料
固体燃料采用高炉返回的碎焦或无烟煤。≤25mm固体燃料用汽车运到燃料受矿槽，经燃料破碎室进行破碎，3～0mm合格的产品由胶带机运至配料室燃料矿槽。
点火用气体燃料为高炉煤气，发热值～3.34MJ/m3，车间接点压力6.0kPa，点火能耗167MJ/t。
2.4 工艺流程及物料平衡
2.4.1 工艺流程
工艺流程是从原料入车间到成品烧结矿输出，包括燃料受矿槽、燃料破碎、配料、混合、制粒、烧结、冷却、整粒筛分及成品运输等工艺过程。
工艺流程见图2—1。
2.4.2 物料平衡
根据生产碱度为1.8倍的烧结矿计算出的物料平衡见表2—2（1台量）。

物料平衡 表2—2
烧
结
前
烧
结
后
项 目
t/h
%
项 目
t/h
%
铁精矿
296.07
55.43
烧结矿
320
59.91
燃 料
15.92
2.98
返 矿
112
20.97
生石灰
25.59
4.79
灰 尘
15.12
2.83
白云石
31.99
5.99
烧 损
87.01
16.29
返 矿
112.11
20.99

灰 尘
15.06
2.82

水
37.39
7.00

合计
534.13
100.00

534.13
100.00
2.4.3 车间组成
本车间由下列生产单元组成：燃料受矿槽、燃料破碎室、配料室、混合室、制粒室、烧结室、带冷筛分室、成品运输系统、转运站、通廊。
2.4.3.1燃料破碎室
本车间设三个系列燃料破碎，燃料破碎采用串联式开路破碎。
主要设备：Φ750×700对辊破碎机、Φ900×700四辊破碎机各3台。
2.4.3.2配料室
配料室采用单列布置。共设12个配料矿槽，其中：混匀矿槽4个、燃料2个、生石灰2个、白云石2个、烧结返矿2个。
各种物料运至配料室采用的设备及方式如下：
混匀矿由原料厂经皮带机运至配料室混匀矿槽内。
生石灰、白云石由汽车用料罐将合格粒度的生石灰(3~0mm)运到配料室下，气力输送至配料矿槽内。
返矿采用皮带机运输至配料室返矿槽内。
燃料经细破碎后经皮带机运至配料室燃料矿槽内。
采用自动重量配料，配料设备有下列几种方式：
混匀矿：采用Φ2500调速圆盘给料机及B=1000定量给料机；
返矿：采用B=1000自动配料机；
燃料：采用B=800自动配料机；
生石灰：采用B=800自动配料机、生石灰配消器。
2.4.3.3 混合室
设置1台Φ3.2×13.0m圆筒混合机，转速7.0r/min，安装角度2.5°，混合时间2.267。集合料经加水润湿混匀后，由胶带机运至制粒室。
主要设备有1台Φ3.2×13.0m圆筒混合机。
2.4.3.4制粒室
从混合室来的混合料在制粒室通过卸料器分到两个矿槽中，每个矿槽下通过Φ3200圆盘给料机给到B=800的自动重量给料机上，组成闭路循环控制，将混合料给到2台Φ3.6×13.0m圆筒制粒机中，制粒机转速7r/min，安装角度1.3°，混合时间5.3min。圆筒制粒机排料由胶带机运往主厂房。
主要设备有2台Φ3.6×16.0m圆筒制粒机、Φ3200圆盘给料机、B=800自动重量给料机。
2.4.3.5 烧结室
从圆筒制粒机出来的混合料经 B=1000，L=7000梭式布料器给入混合料矿槽，经过圆辊给料机及辊式布料器将混合料均匀地布在烧结机上。混合料矿槽设料位检测。
烧结机有效面积90m2，台车宽2.75m，边板高700mm，料层厚度650～680mm。烧结混合料经均质烧结点火器二次连续低温点火后进行抽风烧结，烧结饼经Φ1.8×3.0m单辊破碎机破碎至150~0mm，给入120m2带式冷却机进行鼓风冷却。鼓风带冷机有效面积120m2，台车宽3.0，栏板高1.45m，料层厚1.40m。带冷机配4台离心通风机，每台风量为160800m3/h，全风压力为3297Pa。正常生产时可以开3台备用1台。
烧结室降尘管排灰采用B=65 0皮带机运输，直接配到H-1集合料胶带上，运往混合室进行混合。
2.4.3.6带冷机及筛分室
设有2台120m2带冷机和2台3.0×9.0m高效椭圆振动筛。
冷却后的烧结饼由带冷机直接送入3.0×9.0m振动筛进行筛分作业，筛出0～5mm冷返矿，返回配料室的冷返矿槽循环配料。筛上＞5mm成品直接给到成品胶带机上，送往成品矿仓。
2.4.3.7成品矿仓
内设成品矿仓7个，其中1个为落地矿仓，仓下口设电液动腭式闸门。6个为高炉直送料仓,仓下设电振给料机给料，成品烧结矿经皮带机运至原有高炉上料皮带机。
2.5 工艺流程特点
1) 采用实用先进的均质烧结技术即采用二次连续低温点火器和全屏阻流器，使用低热值的高炉煤气或混合煤气。
2）取消热振筛，改善机尾环境，减少除尘点，降低厂房高度，节省投资。
3）燃料制备系统采用2台Φ900×700mm四辊破碎机组成的开路破碎系统，保证燃料粒度3～0mm≥85%，以降低烧结燃耗。
4）采用自动重量配料。各种原料均自行组成闭环定量调节，再通过总给定系统与逻辑控制系统，组成自动重量配料系统。其特点是设备运行平稳、可靠，配料误差为±1.5%，使烧结矿合格率、一级品率均有较大幅度提高，同时可减少烧结生产固体燃耗，降低高炉焦比。
5）采用小球烧结工艺，随着酒泉钢铁公司小球团烧结工艺的出现，碱性小球团烧结亦蓬勃发展起来。实践证明，小球烧结工艺有利于烧结机厚料层生产及操作，不仅提高烧结矿产量、质量，而且可以降低烧结矿FeO含量，烧结机利用系数提高10～20%。
6）采用厚料层烧结。由于烧结机密封的改善及主抽风机负压的提高及采用圆筒制粒机、均质烧结二次连续低温点火等工艺，都为厚料层烧结创造了有利条件。本次设计烧结机台车栏板高700mm，料层厚度可达680mm以上，厚料层烧结将降低燃耗及烧结矿中FeO含量。
7）烧结矿冷却采用鼓风带式冷却机，其结构简单，操作维修量小。
8）简单、实用、可靠的烧结矿整粒流程。
①冷矿工艺；
②采用高效椭圆振动筛筛分工艺。整粒系统筛分效率高，布置简单、紧凑，便于维护检修、节省投资。
9）机尾采用高效电除尘器，除尘效率＞99%。
10）机头采用高效多管除尘器，除尘效率＞98%。

2.6 主要设备选择
2.6.1混合机
混合机规格Ф3.2×13m，转速7.0rpm，N=355kW，安装角度2.5°，混合料量为576t/h，最大处理量为684t/h。
（1）混合时间
t= L效/（π•D效•n·tgβ） …………………… ①
式中：
t—混合时间；分
L效—混合机有效长度；m L效=12.5m
D效—混合机有效直径；m D效=D-0.1
n—混合机转速；rpm n=7.0rpm
tgβ—tgβ≈sinβ=sinα/sinφ
α—混合机安装角度；α=2.5°
φ—物料安息角；一般φ=35°
代入①式中
t=12.5/(3.14×3.1×7×sin2.5°/ sin35°) =2.414 min。
（2）填充率
φ=Qmax•t/（0.471•r•L效•D效2） …………………… ②
式中：φ—填充率；
Qmax—混合机最大处理量；t/h
r—混合料堆比重；t/m3，r=1.7±0.1t/m3
φ=576×2.414/（0.471×1.7×12.5×3.12）=14.46%。
2.6.2 圆筒制粒机
制粒机规格Ф3.6×16m，转速要求变频调速，安装角度1.3°，混合料量为576t/h，最大处理量为684t/h。
（1）转速确定
n=(0.3～0.45) ×42.3/(D效)1/2 =6.69～10.03 rpm。
取n=7.0 rpm。
（2）制粒时间
t= L效/（π•D效•n·tgβ） …………………… ③
式中：
t—制粒时间；分
L效—制粒机有效长度；m L效=15.5m
D效—制粒机有效直径；m D效=D-0.1
n—制粒机转速；rpm n=7.0rpm
tgβ—tgβ≈sinβ=sinα/sinφ
α—制粒机安装角度；α=1.3°
φ—物料安息角；一般φ=35°
代入③式中
t=15.5/(3.14×3.5×7.0×sin1.3°/ sin35°)=5.094 min。
（3）填充率
φ=Qmax•t/（0.471•r•L效•D效2） …………………… ④
式中：φ—填充率；
Qmax—制粒机最大处理量；t/h
r—混合料堆比重；t/m3，r=1.7±0.1t/m3
φ=288×5.094/（0.471×1.7×15.5×3.52）=9.65%。

综上所述，制粒机参数如下：规格3.6×16.0m，转速7.0 rpm，安装角度1.3°，制粒机制粒时间5.094min，填充率9.65%，混合+制粒时间=2.414+5.094=7.508min。以上设备参数选择均符合试验和实际生产经验。
2.6.3 烧结机
烧结机有效面积90m2，台车宽度2.75m，台车栏板700mm，单位面积风量（工况）88.89 m3/(m2·min)，风箱负压15500 Pa，烧结机运行速度0.8～2.4 m/min。
2.6.4 带式冷却机
预选有效面积120 m2带冷机，台车宽3.0m，栏板高1.45m，处理量：263t/h。
（1） 配套冷却风机的选择
取q=2200 Nm3/t-s
Q标=q·Qmax=2200×263=578600 N m3/h。
Qsc= Q标/（A效×60）=578600/(120×60)=80.36 N m3/(m2·min)。 P=1275×h×(Qsc/60)1.67 =1275×1.4×(80.36/60)1.67 =2908 Pa
管道阻力损失约500 Pa。
P=2908+500=3408Pa
Q工况=(293/273)×Q标=521819 m3/h
4台风机时：Q单= Q工况/4 =130455 m3/h
选取G4-73-12No.20D Q=143510 m3/h，P=3333 Pa。
带冷机散料用皮带机运输进入冷矿振动筛。
2.6.5 冷矿振动筛
本工程烧结矿分级只用高效椭圆振动筛处理<5mm的冷返矿。筛子处理量：263t/h。
筛子面积A=Q/(8.5×1.55×1.32×0.4×1.0×0.85×1.4×1.7)=18.69m2
根据以上情况选3.0m×7.5m高效椭圆振动筛一台。
2.7烧结工艺特点
2.7.1 采用小球烧结工艺
小球烧结与普通烧结比较具有许多优点，主要是碱度范围大，可以全部使用铁精矿，固体燃耗降低10～20%、产量提高5～15%、产品质量好，FeO约可降低2%，还原性能好。
（1）圆筒造球机
烧结设计中采用φ3.6×16m圆筒造球机，+3mm达到85%，而且小球达到了一定的强度标准，能抵抗转运过程中的挤压、碰撞、布到台车上在重力与抽风负压作用下不破碎。同时应用了包括自动控制加水量及雾化加水在内的圆筒造球机生产小球的专有技术。
（2）特殊的布料系统
小球法混合料粒度比较均匀，滚动性能好，布料时容易偏析，大粒度容易偏析在台车两侧与底部，因为煤粉粒度为3～0mm，按体积计算，外滚煤粉只占混合料量的5%左右，不可能都滚在小球团的表面而是大部分分散在混合料中，普通布料小粒级料（含煤粉）会偏析在台车上部与中部（横向方面），煤粉偏析对小球团烧结不利，加上两侧边缘效应，热量保持时间短，底部煤粉偏少，自动蓄热也弥补不了底层热量的不足，因此两侧与底层烧结相对较差，实践证明小球烧结布料应相对均匀，而垂直方向需采取适当的偏析布料措施，适当增高上层燃料含量，采用多辊布料器布料解决了以上问题。
（3）台车设计，减少边缘效应的影响
小球烧结边缘效应甚于普通烧结，因透气性好，孔隙度大，烧结横向收缩拉缝造成的。此次设计了新型栏板，带圆弧形的锯齿状，上部向两边外侧形成张角，设盲箅条，增大边侧阻力，有效地减少了边缘效应的影响。台车端部除两侧需加工外,中部内凹1～2mm, 增大了烧结机抽风面积约4%。
2.7.2 燃料制备
系统采用3台Φ900×700mm四辊破碎机，保证燃料粒度3～0mm≥85%，以降低烧结燃耗。
2.7.3采用自动重量配料。
各种原料均自行组成闭环定量调节，再通过总给定系统与逻辑控制系统，组成自动重量配料系统。其特点是设备运行平稳、可靠，配料误差为±1.5%，使烧结矿合格率、一级品率均有较大幅度提高，同时可减少烧结生产固体燃耗，降低高炉焦比。
2.7.4采用厚料层烧结。
由于烧结机密封的改善及主抽风机负压的提高及采用圆筒制粒机等工艺，都为厚料层烧结创造了有利条件。本次设计烧结机台车边板高700mm，料层厚度可达650~680mm，厚料层烧结将降低燃耗及烧结矿中FeO含量。
2.7.5 取消热振筛
改善机尾环境减少除尘点，降低厂房标高节省投资。
2.8.6烧结矿冷却采用鼓风带式冷却机
其结构简单，操作维修量小。
2.8.7采用简单、实用、可靠的烧结矿整粒流程
采用高效椭圆振动筛为冷矿筛分，筛分系统布置简单、紧凑，便于维护检修、节省投资。

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