《工业生产工艺之烧结小结》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工业生产工艺之烧结小结（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、工业生产工艺之烧结小结一 相关概念 烧结是粉末或粉末压坯加热到低于其中基本成分的熔点的温度，然后以一定的方法和速度冷却到室温的过程。烧结的结果是粉末颗粒之间发生粘结，烧结体的强度增加，把粉末颗粒的聚集体变成为晶粒的聚结体，从而获得所需的物理、机械性能的制品或材料。烧结工艺是指根据原料特性所选择的加工程序和烧结工艺制度。它对烧结生产的产量和质量有着直接而重要的影响。本工艺按照烧结过程的内在规律选择了合适的工艺流程和操作制度，利用现代科学技术成果，强化烧结生产过程，能够获得先进的技术经济指标，保证实现高产、优质、低耗。本生产工艺流程有原料的接受，兑灰，拌合，筛分破碎及溶剂燃料的破碎筛分，配料，混料
2、，点火，抽风烧结，抽风冷却，破碎筛分，除尘等环节组成。二我国烧结球团现状人造块矿分为烧结矿和球团矿两类。烧结适用于粒度较半H的富矿粉造块，球|圳则适合粒度极细的铁精矿成型。烧结矿足我国高炉炼铁使用的最主要的含铁原料，约占炉料结构7080。球团矿作为酸性炉料，是合理炉料结构的重要组成部分，与高碱度烧结矿搭配可发挥高碱度烧结矿的优越性。一、我国烧结球团生产现状进入新世纪以来，随着钢铁工业的快速发展，我国烧结球团行业也随之快速发展，无论足红烧结球团产肇、质最，还是在工艺和技术裟备方面都取得了长足的进步，自动化水平也大大提高。1产量高速增长20002008年问，我国生铁产最从131亿t增加至467亿t
3、，净增336亿t，年增长率为176；烧结矿产量从168亿t增加至555亿t，净增387亿t，年增长率162；球团矿产最从1427万t增加至10l亿t，净增8637万t，年增长率282。近年来全国生铁、烧结矿和球团矿产量见图1。2设备大型化我国烧结不仅在数量上增长迅猛，在技术装备水平上也有一个大匕跃。1985年，宝钢从日本引进的450m2烧结机投产，显示了诸多的优势，烧结矿质量好、能耗低，劳动生产率和自动化水平高，便于生产管理和环境保护，技术经济指标达到了囤际先进水平。19852008年的23年间，我国新建和改造了一大批大犁烧结机，截至目前我国已投产的烧结机中，有47台300495m2大型烧结机
4、，面积达17770m2，平均单机面积378m2。2008年全国共有竖炉123座，生产能力5609万t；带式焙烧机2台，生产能力350万t；链箅机一回转窑59条，生产能力7380万t；球团矿总生产能力13339万t。继首钢开发成功链箅机一回转窑采用煤粉作燃料之后，链箅机一回转窑球团发展较快，年生产能力120万t有35条生产线，总生产能力6190万t；而其中年生产能力200万t有16条生产线，总生产能力3870万t。3烧结技术经济指标改善20002008年我国大中型企业烧结主要技术指标如下：我国烧结日历作业率和从业人员劳动生产率逐年稳步提升，烧结矿强度和合格率越来越高，固体燃料消耗和工序能耗逐年下
5、降，利用系数和碱度趋于稳定，这说明我国烧结矿的质量变好，而能耗指标逐年下降。二、烧结、球团存在的主要差距我国烧结球团虽然在装备大型化、技术进步、节能减排等方而取得的显著的成绩，但由于不同地区、不同企业发展不平衡，处于多层次、不IJ技术装备水平并存的发展阶段。烧结球团整体水平与国际先进水平相比仍存在差距。1我围钢铁企业由于生产集中度低，布局分散，烧结机与高炉基本采用一对一配置，而中小高炉所占比重过高，导致配备了大量不符合产业政策准入条件的烧结机(小于180m2)。另外，竖炉球团座数和产能仍占较高比例。2我国烧结机台数众多，重点企业统计单位烧结机平均面积123m2(在统计范围外存在为数不少的能耗高
6、、环保条件差的小型带式烧结机、步进式和环式烧结机)。日本烧结机平均而积超过300mz(日本全国生产25台烧结机中有12台烧结面积在4001112以上)。我国由于历史原因，烧结机单体面积小，装备水平低，总图布置紧张，给节能环保等技术采用带来困难。3我国炼铁主要为高炉冶炼，高炉炉料结构以烧结矿为主(一般所占配比7080)，炉料结构虽与日本、韩国的炉料结构相似，但日本、韩国原料主要从澳大利亚、巴西等进口优质富矿粉作原料，我国烧结需配备一半左右国产铁精粉。欧盟和美国等由于原料条件和环保原因，逐步取消烧结系统，球团配比较高，烧结也采用进口优质富矿粉作原料，烧结机设备趋于大型化。4我国原料条件由于受市场供
7、应、价格、运输等冈素影响，不得不采用一些品质下降的低价矿、含多组分难冶炼铁矿粉，与进口优质富矿粉相比含铁品位低，含硫量高，给后续污染物的处理带来巨大的压力。5我国球团多数布置在厂区内，且存为数众多的竖炉，在矿山建设的链箅机一回转窑以煤粉作燃料。而国外球团矿主要布置在矿山或铁矿石出口港，已基本淘汰竖炉，以带式焙烧机和链箅机一回转窑生产球团矿，燃料为天然气或重油，生产规模一般在300万ta以上。三烧结生产工艺流程1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24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。1.抽风烧结工艺流程【1】烧结原料的准备含铁原料含铁量
8、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。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。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。2.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
9、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10Omm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
10、采用二次混合，混合时间一般不少于253min。我国烧结厂大多采用二次混合。3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1025mm，厚度为2025mm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
11、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125050。点火时间通常4060s。点火真空度46kPa。点火深度为1020mm。【3】烧结控制烧结的风量、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(7090)m3/(cm2min)。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250500mm。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1.54m/min为宜。烧结终点
12、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 一般可分为5层，各层中的反应变化情况如图25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。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(10001100)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。燃烧
13、层燃料在该层燃烧，温度高达13501600，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。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400800。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。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l030mm。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。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
14、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。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+CO2CaCO3+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。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
