原料处理第一篇原料准备.doc

第二章 原料处理
第一节：原料处理的概述
1 原料处理的定义
在钢铁厂中所谓原料处理，就是指从接受船舶、火车、卡车等输送来的原材料及燃料开始，在料场贮存，同时按照使用这些原材料的用户要求，对其粒度等物理性质进行加工调整、管理，直到将合格的产品及时输送给各生产用户，这一作业工程的总称。这里原料和燃料主要有铁矿石类、煤类及付原料类，生产用户主要是炼铁厂、炼钢厂、轧钢厂、发电厂等。原料处理对于Corex炉来说要顺利、持续的生产，并获得好的技术经济指标，除了设备条件外，能否获得稳定的高质量的原材料是关键，原料是基础，有其特殊的重要性。
同高炉一样，Corex炉对原料处理的要求，归纳起来有以下几点：
①稳——供料要稳定（有必要的贮备）成分，粒度性能要稳定、均一。
②高——品味要高，有害杂质要少。
③净——粉末要少，尽可能把入炉料中的粉末筛出去，以改善炉内透气习性。
④匀——粒度要均匀，条件允许的粒度范围要小一些。
2 原料处理工程的概念
浦钢原料处理工程由原料输入设备、料场、堆取料设备、筛分设备、以及在这些设备间输送物料的胶带运输机组成。
组成炼铁厂原料车间的主要作业，是将各种原燃料从船上用卸船机卸料，然后通过胶带输送机运输，接着由堆料机将其堆积到原料场的给定位置的输入作业，再将堆积在料场的原燃料，由取料机取出，通过胶带输送机供给corex炉的各个料槽。
3 原料车间供料的主要生产用户
根据浦钢搬迁罗泾工程的规划：
3.1炼铁车间
一期：COREX C-3000炉1座
二期：COREX C-3000炉2座；直接还原炉1座
生产能力：
一期：铁水150万吨/年；水渣 62万吨/年
二期：铁水300万吨/年；海绵铁90万吨/年；水渣122万吨/年
3.2炼钢石灰车间
710m3套筒竖窑1座
生产能力：石灰17.5万吨/年
4 原料来源
4.1含铁原料
按照Corex工艺对含铁原料的质量要求，本工程含铁原料设计选用CVRD球团矿、南非Sishen块矿以及少量粉矿，配矿比为球团矿50.4%、块矿39.6%、粉矿10%，质量要求详见下表：
COREX®中已使用的矿石以及球矿的参考列表：
印度： Karinagur 块矿, IHG 块矿, Ramu Mineral块矿,
NMDC 块矿, Essar球团矿、Kudhremukh球团矿、Mandovi球团矿、Jindal球团矿
澳大利亚： Mt. Newman 块矿
南非： Sishen 块矿, Thabazimbi 块矿
智利： Algarrobo球团矿
巴西： CVRD球团矿
瑞典： LKAB球团矿
秘鲁： Peru球团矿
巴林： GIIC球团矿
4.2煤、焦
按照Corex工艺对煤的质量要求，本工程设计选用的煤按三种考虑。
产 地
品 种
山西大同
块煤
山东兴隆庄
块煤
宁夏太西
块煤
宝钢
筛下小块焦
原料场送来的原煤首先经过湿煤筛分，其中≥20mm的煤直接送矿槽，按煤种装入煤日料仓，＜20mm的煤送煤干燥系统。干燥前煤的水分≤10%，干燥后的煤的水分≤5%。
干燥后的煤经筛分，其中≥5mm直接送矿槽按煤种装入煤仓，＜5mm的送煤压块系统。三种粉煤按一定比例配煤后混合，进行压块，制成的煤压块送料槽煤压块仓。
COREX®中已使用的煤的参考列表：
澳大利亚： Mount Thorley, South Blackwater, Coalex, Ensham, Bays
Water, Shell, Gunnadeh
南非： Van Dijksdrift, Douglas, Delmas, Grootegeluk, Optimum
中国： 大同
4.3 本工程设计选用的石灰石、白云石、硅石由国内供应。
产 地
品 种
江苏船山
石灰石矿
江苏幕府山
白云石矿
浙江萧山
硅石矿
随着生产的发展，浦钢的原燃料来源将会更加广泛。
第二节 原料概况
1 铁矿石
铁是组成地壳重要的元素之一，在地壳中它占有各种元素总量的5.1%，因此，大部分地壳的岩石都有铁。在目前的技术水平下能冶炼出生铁，且在经济上是有利的岩石，我们称它为铁矿石。
铁矿石是一种或几种含铁矿物和脉石组成。脉石矿物在工业上没有提炼价值。通常在矿石加工处理过程中被废弃。
脉石矿物主要是石英，各种硅酸盐和铝硅酸盐矿物，其他还有少量硫酸盐和碳酸盐矿物。绝大多数矿石的脉石是酸性的。
1.1 选矿
选矿方法有磁选法（包括焙烧磁选）、重选法、浮选法以及上述三种方法的联合使用。
1.2 磁选精矿
磁选精矿是使用磁性率≥28.6%的贫磁铁矿石，或使用焙烧还原的贫赤铁矿石作为原矿，主要采用磁选法利用磁性原理把磁铁矿物富集起来的精矿产品。
1.3 重选精矿
重选精矿一般是使贫假赤铁矿等弱磁性铁矿石作为原料，利用铁矿物和脉石矿物比重上的差异，把铁矿物富集起来的精矿，这种方法称重选法，一般在水中进行。
1.4浮选精矿
浮选精矿一般是用贫赤铁矿或假象赤铁矿石作原料，在矿浆中加入适量浮选药剂。在浮选槽中进行强烈的搅拌，充气产生泡沫，难以被水润湿的铁矿物颗粒吸附泡沫而上升被括出，槽外富集起来的精矿，这种方法称为浮选法。
1.5 铁矿石的分类及特征
现在已经利用作为炼铁原料的铁矿中有二十多种含铁矿物，根据这些主要含铁矿物的性质，铁矿石通常可分成磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿四种类型。其理化特征如下页表：

铁矿石的分类及特征
各类铁矿石名称
含铁矿物的名称及化学成分
矿物中的物理含铁量%
矿石比重（吨/米3）
颜色
条痕
磁铁矿（碱性氧化物铁矿）
磁性氧化铁矿Fe3O4
72.4
5.2
黑色或灰色有时光亮
黑色
赤铁矿（无水氧化物铁矿石）
赤铁矿
Fe2O3
70
4.9~5.3
红色至淡灰色甚至黑色
红色
褐铁矿（含水氧化铁矿石）
水赤铁矿
2Fe2O3·H2O
66.19
4.0~5.0
黄褐色暗褐色至绒黑色
黄褐色
针赤铁矿
Fe2O3·H2O
62.10
4.0~4.5
水针赤铁矿
3Fe2O3·4H2O
60.9
3.0~4.4
褐铁矿
2Fe2O3·3H2O
60.0
3.0~4.2
黄针铁矿
Fe2O3·2H2O
57.2
3.0~4.0
黄喑石
Fe2O3。3H2O
52.2
2.5~4.0
菱铁矿
碳酸铁
FeCO3
48.2
3.8
灰色带黄褐色
灰色或带黄色
1.6 铁矿石质量的评价
铁矿石是Corex生产最主要的原料，铁矿石的质量直接影响Corex冶炼的进程和技术经济指标。
1.6.1 矿石品位
矿石品位指的是铁矿石含铁的量。矿石中的铁分降低，脉石的数量增加，石灰石的用量和渣量也随之升高，而且渣量增加的倍数要大于铁分降低的倍数，一般认为Tfe增加一倍，SiO2下降4倍，对于碱性氧化物（CaO）含量较高的矿石，具有很高的冶炼价值。
1.6.2 脉石的化学成分
脉石的化学成分对矿石的冶炼价值影响很大。矿石中的SiO2 含量愈低愈好。SiO2多，消耗的石灰石量和生成的渣量愈大，引起焦比升高和产量下降。矿石中的CaO/ SiO2 =碱度，矿石的碱度愈高，冶炼加入石灰石量愈少。适量的MgO能改善炉渣的流动性和增加其稳定性，所以一般炉渣中保持6~8%的MgO有利于Corex冶炼操作，MgO过高又会降低其脱硫能力和流重力性。Al2O3在Corex炉渣中为中性氧化物，渣中浓度超过22~25%以上时，渣难溶而不易流动。因此矿石中的Al2O3要加以控制，一般矿石中的SiO2/ Al2O3＜2~3。
1.6.3有害杂质和有益元素的含量
有害杂质通常是S、P（硫、磷），但个别情况下还有铅（Pb）锌（Zn）、砷（As）、铜（Cu）有时为害，有时为益，所谓有害、有益的概念是相对的，随着科学技术日益发展，可以变害为益。
1.6.4矿石的强度和粒度组成
矿石的强度和力度组成对Corex冶炼的影响很大。
粉末多——料柱的透气性不好，炉况不顺，煤气能量利用不好。
粒度过粗——还原速度降低，焦比升高。
1.6.5矿石的还原性
矿石的还原性好，有利于降低焦比。
磁铁矿——结构致密，最难还原。
褐铁矿——结构疏松，最易还原。
赤铁矿——还原性居中。
1.6.6矿石化学成分的稳定性
矿石化学成分波动会引起炉温、炉渣碱度和生铁质量的波动，从而破坏炉况顺利，并使焦比升高，产量降低。
2 副原料及其他
2.1石灰石
石灰石的主要矿物成分是CaCO3，纯石灰石含CaO为56%，CO2为44%，但是在实际上，还含有SiO2，Fe2O3，MgO、Al2O3、P2O5等另外根据：其结晶粒度的大小分为致密质、结晶质两种，在钢铁生产中使用的是致密质石灰石。
石灰石成分比例
成分

品种
Tfe
FeO
CaO
MgO
SiO2
Al2O3
S
P
烧损
石灰石
无
无
54.18
0.18
0.88
0.29
0.047
0.041
43.79
2.2、白云石
白云石的主要成分是CaCO3和MgCO3，理论含量CaO为30.4%，MgO为21.9%，CO2为47.7%。
硅石成分比例

成分

品种
Tfe
FeO
CaO
MgO
SiO2
Al2O3
S
P
烧损
硅石
无
无
31.41
19.59
1.75
0.51
0.021
0.091
44.99
2.3 硅石
根据硅石的外观和用途，在实用上可以分为白硅石，软硅石，炉材硅石。其主要用途是：白硅石用于光学、硅晶体和硅铁。
软硅石用作炉材用的硅耐火砖的原料等。特别是最近，炼铁用的造渣剂和炉材硅石的一部分（不能用作硅耐火原料的）以及软硅石的需要的增长趋势。
成分品种
Tfe
FeO
CaO
MgO
SiO2
Al2O3
S
P
Cu
Mn
Cu
TiO2
白云石
1.15
0.590
0.010
0.20
94.3
2.21
0.008
0.017
44.99
0.050
0.001
0.060
3 原料品种代码
3.1什么叫品种代码
用数字和符号来表示原料品种，达到简单明了，使人一看就明白、计算机能识别的形式。
3.2原料品种代码的组成

序号
1
2
3
4
名称
品种码
产地码
性状码
批号码
位数
1
1~3
0~2
0~3
3.3代码内容
目前尚未确定。第三节 原料处理用主要设备
原料处理系统的概念是指由原燃料输入设备、料场、取出设备及这些设备间进行原料输送的胶带机构成的全过程，其主体作业是由船舶、卡车运来的原燃料（铁矿石、煤等）。经胶带机用堆料机堆积到料场的指定位置的输入作业以及在料场堆积的铁矿石、煤或副原料，用取料机取出运往各用户。
原料处理的主要设备描述：
1 胶带运输机
胶带运输机是一种连续运输机械，用于水平方向或较小的坡度运送散碎物料或小体积的成品件。这种设备具有结构简单，维修方便，运量大，运距远等优点，并且容易实现运输自动化，用途十分广泛。
2 胶带
运输带是带式运输机的主要部件。它在运输机中起承载和牵引的作用。目前无论国内还是国外使用最为广泛的是橡胶运输带，经过实践经验证明，它是一种比较理想的运输带，相比钢带，其造价相对便宜。
3 料斗、溜槽、称量装置
4.胶带运输机辅助装置：
①胶带机带面除水装置
②胶带清扫器
③胶带防跑偏、翻转装置
④打滑监测器
⑤金属探测器及自动去除装置
5 取制样装置
6 堆料机、取料机、堆取（合一）料机
第四节 操业管理
操业管理是指根据计划组织生产、管理生产并创造一定条件谋求目标值的实现。原料场的生产属间歇性作业并受外界因素和各用户生产变动的影响，缺乏连续性和规律性，给正常操业管理管理带来较大困难。
1 筛分作业
1.1粒度管理基准
品种
粒度范围/mm
块矿
10~25
球团矿
8~16
石灰石
10~25
白云石
10~25
硅石
4~20
块煤
5~50
煤压块
6.3~60
筛下焦
8~25
1.2筛网尺寸
筛网
筛孔尺寸/mm
矿石
8
煤一次
20
煤二次
5
1.3筛分效率
1.3.1筛分能力和效率 筛分效率有各种定义。假设原料、筛下物和筛上物的重量分别为F、P、R，其中真正的筛下粉级重量比例分别为f、p、r，则筛分效率n可用下式计算。
na= P/Ff =（f-r）/f（p-r）
nb= pP/Ff =筛下收得率= p（f-r）/f（p-r）
nc=（1-r）R/（1-f）F=筛上收得率=（1-r）（p-f）/（1-f）（p-r）
nd=筛下收得率+筛上收得率-1=（f-r）（p-f）/ f（1-f）（p-r）
nd虽然是合理的，但在实际上经常应用na和nb。
筛分能力和筛分效率有密切的关系。如筛分效率下降，则能力上升。影响筛分能力的因素很多，其中之一是粒度分布。粒度为筛孔尺寸0.7~1.5倍的颗粒（难筛颗粒）对筛分能力影响最大。比它大的颗粒能迅速滑过筛面，比它小的颗粒容易通过筛面，对筛分能力没有多少影响。
1.3.2筛分效率的计算实例
为了从以下粒度分布的矿石中除去8毫米以下的矿石，将这种矿石加到筛孔尺寸为8毫米的振动筛上，分析筛上物和筛下物的粒度分布如下表所示。
粒度（mm）
原料%
筛上%
筛下%
30~20
9.5
13.3

20~10
34.8
48.3

10~8
32.7
35.1
26.4
8~5
7.0
2.5
18.6
5~3
4.7
0.8
14.6
3~1
3.1

11.1
-1
8.2

29.3
在这种情况下的筛分效率可以这样求得：
已知：原料、筛上及筛下物中8毫米以下的分别为23%（f），3.3%（r）及73.6%（p）。
因此：na= P/Ff =（f-r）/f（p-r）=（0.23-0.033）/0.23*（0.736-0.033）=1.22
这种效率是假设筛下物中没有比筛孔大的颗粒时（P=1）的筛下物收得率，在这种情况下是不合适的。
nb= pP/Ff =筛下收得率= p（f-r）/f（p-r）= p na=0.736*1.22=0.898
nc=（1-r）R/（1-f）F=筛上收得率=（1-r）（p-f）/（1-f）（p-r）
=（1-0.033）（0.736-0.23）/（1-0.23）*（0.736-0.033）=0.904
nd=筛下收得率+筛上收得率-1=0.898+0.904-1=0.802
1.3.3筛子供料量
筛子供料量必须在取样分析筛上物、筛下物后再决定。一般可按下述情况管理供料量以保持充分的筛分效率。
——从筛子受入端算起，在3/4长度的筛面处、原料层厚度约为筛孔大小的2倍。
——在筛子的排出端，通过筛网上的原料层应隐约可见筛网的网线。当原料条件差、筛粉状态不佳时，应及时调整排料量减少供给量。
1.3.4筛网更换管理：
在下列情况下需更换筛网
——筛网破损较严重；
——暂未破碎但估计无法使用到下次整修日时；
——筛下粉中+10mm部分超过质量基准时。
下表为大致更换周期（宝钢经验）

一次筛
二次筛
更换周期/天
30~60
40~90
10~15
说明：更换周期是指筛网安装至更换装上的时间段。筛网破损应比该更换周期早10~20%。
2 槽位管理
属原料CPU控制的原料槽位管理，应以原料部门为主，COREX炉、石灰窑等部门配合。
2.1原料部门应按目标值严格控制各料槽槽位正常情况下不得低于下限值。
2.2原料中控定时向用户控制室报告槽位。
2.3槽位检测应在料位测定仪监测基础上，定时由专人进行目测，并作好相应记录与迅速报原料中控。
2.4用户接班后即把本班料批、配比、大致使用量报原料控制室；临时变更配比应即使通知对方。
2.5设备故障或事故情况下，为保槽位，非计划使用落地料，应由生产技术部门下达指令，夜间或节假日应由用户现场负责人员决定，并报厂值班人员确认。
2.6品种因满槽或事故混料，应用卡车排出。