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1、,宝钢股份炼铁厂,宝钢烧结工艺简介与环境保护,4 宝钢烧结工序的环境保护,3 宝钢烧结生产工艺,2 宝钢烧结概况,1 烧结知识简介,主要内容,1 烧结知识简介,一 烧结知识简介 1.1高炉工艺的需求 1.2铁矿粉造块方法 1.3烧结的定义 1.4现代烧结生产的特点,1.1高炉工艺的需求 随着钢铁工业的发展，对铁矿石的要求量日益增多。然而可直接入炉冶炼的富矿越来越少，必须大量开采和使用贫矿资源。贫矿直接入炉冶炼会使高炉生产指标恶化，经济效益变差。因此，贫矿通过选矿处理，选出高铁份的精矿。精矿和富矿在开采和加工过程中产生的粉矿，需造块后才能用于高炉炼铁。,1 烧结知识简介,1.2铁矿粉造块方法 铁
2、矿粉造块方法，目前主要有烧结和球团两种。经过造块而得到的烧结矿和球团矿冶金性能大为改善，给高炉生产带来巨大的经济效益，为钢铁工业的发展奠定了坚实的物质基础。球团矿生产需要粒度很细的粉矿或精矿，并需用气体或液体燃料进行焙烧，原料条件要求比较高。烧结法对原料的适应性很强，不仅可以用粒度较粗的富矿粉和精矿生产烧结矿，同时还可以处理工业含铁废弃物。,1 烧结知识简介,1.3烧结的定义 烧结就是将铁矿粉、溶剂和燃料并添加适宜的水分后进行均匀混合，借助燃料产生的高温，使烧结料中的组成成分熔化或软化，发生化学物理反应和生成一定量的液相，冷却后互相粘结成块的过程。 烧结过程所得的多孔块状产品叫烧结矿。,1 烧
3、结知识简介,1.4现代烧结生产的特点 现代烧结生产的特点在连续作业，大体上分为原料准备和烧结两个部分。烧结主作业线是从配料开始，包括配料、混料、烧结、冷却及成品烧结矿整粒几个主要环节，作业线长达数百米。在烧结机上进行的烧结过程持续时间不长，在几十分钟内完成点火、燃料燃烧、传热和各种液相生成及冷却和再结晶过程。烧结机大型化有利于提高生产率和降低单位成本。,1 烧结知识简介,2 宝钢烧结概况,二 宝钢烧结概况 2.1宝钢烧结的基本情况 2.2宝钢烧结的地理位置 2.3宝钢烧结的人员配置,2.1宝钢烧结的基本情况 宝钢股份炼铁厂烧结分厂现有三台鲁奇-日立式烧结机，1DL参照日本新日铁大分厂2号烧结机
4、全套引进，2DL、3DL则立足国产，部分设备引进，具有设备可靠、自动化水平高的特点。三台烧结机原设计有效烧结面积均为450m2，分别于85年8月、91年6月和98年4月投产。为提高烧结矿产量，1、2、3号烧结机分别于2005年3月、2004年9月和2003年10月进行了横向扩容改造，目前三台烧结机的有效烧结面积均为495 m2。,2 宝钢烧结概况,一期烧结最初的三电控制系统为中央集中控制模式，分别由日本横河电机的I系列单元组合仪表、YODIC-1000过程控制计算机、日本三菱电机的MLPIAC-50可编程控制器构成，代表了70年代末世界先进水平。 二烧结三电控制系统则是第一代的集散型控制系统，
5、部分功能已经下放到L1，由日本三菱的MACTUS-620 综合仪表控制系统、 MELCOM 350-50/1000计算机构成，为80年代末世界领先水平。,2 宝钢烧结概况,三烧结已经上升到第三代集散型控制系统，为Honeywell的TDC3000X系统，所有过程控制全部下放L1，初步实现三电一体化，达到90年代末世界领先水平。 在2002年5月，进行了一烧结三电改造，2004年9月进行了二烧结三电改造，该两项改造从系统架构、组态编程到调试投产全部由宝钢自己独立完成。目前，宝钢三台烧结机的过程控制系统全部统一为Honeywell的集散型控制系统。,2 宝钢烧结概况,2.2宝钢烧结的地理位置,2
6、宝钢烧结概况,2 宝钢烧结概况,2.3宝钢烧结的人员配置,三 宝钢烧结生产工艺,3 烧结生产工艺,3.1 烧结工序概况 3.2 烧结生产工艺流程图 3.3 烧结生产工艺流程简介 3.4 烧结成矿机理 3.5 烧结生产控制 3.6 烧结主要设备,烧结分厂隶属于宝钢股份直属炼铁厂，共有3台450m2的大型烧结机，年产优质烧结矿1700万吨。目前烧结工序多项技术经济指标已经跨入世界一流的行列，并在低价矿使用、厚料层烧结、低硅高铁份烧结及以煤代焦等方面形成了自己的核心技术秘密，为宝钢股份本部生产的核心工序4座4000m3级的特大型高炉的稳定高效运行提供了可靠保证。,3 烧结生产工艺,3.1 烧结工序概
7、况,宝钢三台烧结机的投产时间如下：,3 烧结生产工艺,3.1 烧结工序概况,3.2 烧结生产工艺流程图,3 烧结生产工艺,3.3.1 配料和混料 从贮矿槽将各种原料按一定配比且通过槽下定量给料装置(CFW)排出，送圆筒混合机进行混匀和造球。通常，一次混合机主要作用是混匀，二次混合机主要作用是造球。,3 烧结生产工艺,3.3 烧结生产工艺流程简介,3.3.2 台车铺底料和布料 混合料由皮带机运送到烧结的混合料槽，由成品整粒系统向铺底料槽供铺底料。布料时，先在台车篦条上铺一层3050mm厚的铺底料，然后再由圆辊给料机将混合料均匀地布在台车上，并用整厚板来刮平料面。台车在连续不断地运行中，从机头开始
8、铺底料和布料，然后经点火炉点火进行烧结。,3 烧结生产工艺,3.3 烧结生产工艺流程简介,3 烧结生产工艺,3.3 烧结生产工艺流程简介,3.3.3 点火炉点火 布好混合料的台车经过点火炉下时，点火炉使用煤气烧嘴燃烧，将混合料上层所含的燃料点燃，点火后的混合料层由下方风箱将空气抽入，维持料层中的固体燃料燃烧。为了防止刚出点火炉的料层急剧吸入冷空气，表面骤冷而使烧结矿质量恶化，以及防止料层上部热量不足，宝钢烧结机还设置了保温炉段，以改善表面烧结矿质量。,3 烧结生产工艺,3.3.4 在台车上进行烧结 台车下面的风箱通过风箱支管与主排风管（大烟道）相连。主排风管有分离粉尘的功能，粉尘由主排风管下的
9、双层阀排放到皮带运输机上运出。混合料经点火炉点火后，装有混合料的台车在风箱上运行，空气被抽入料层，被点燃的焦粉向下继续燃烧，烧结过程连续进行，最后混合料形成烧结饼在机尾卸下。,3 烧结生产工艺,3.3 烧结生产工艺流程简介,3.3.5 烧结矿冷却 烧结台车到达机尾时，燃烧带也相应到达台车上料层的底部，这时台车上的混合料已全部变成了烧结饼，并因台车在机尾处倾翻而被卸落。烧结饼经过单辊破碎机破碎后，进入环式冷却机，以冷却到不烧损下道工序运输胶带的温度，即低于150。为了综合利用余热，宝钢将冷却机排出的废气余热加以回收。余热回收利用途径有三种：（1）作点火炉煤气燃烧的助燃空气；（2）热风烧结；（3）
10、通过余热锅炉生产低压蒸汽。,3 烧结生产工艺,3.3 烧结生产工艺流程简介,3.3.6 成品烧结矿处理 冷却后的烧结矿经一次破碎和四次筛分，分为成品烧结矿、铺底料和返矿。成品烧结矿粒度为550mm，其中一部分1020mm的作铺底料，小于5mm的为返矿，返回到配料储矿槽，重新参加配料。,3 烧结生产工艺,3.3 烧结生产工艺流程简介,3.3.7 烟囱和烟道 烟道用于将烧结过程产生的废气从风箱引至烟囱，考虑到废气脱硫，宝钢烧结机设有两个烟道。为了提高排放废气的扩散程度，减少环境污染，三台烧结机的烟囱高度均达200m。,3 烧结生产工艺,3.3 烧结生产工艺流程简介,3.3.8 除尘器 烧结废气中含
11、粉尘约0.20.7g/m3，从环境保护和防止抽风机叶片磨损考虑，设置了除尘器。宝钢烧结机主排气系统除尘采用宽间距高电压ESCS型电除尘器，使厂区环境得到净化。除主排气系统外，烧结厂内各主要扬尘点（如烧结机排矿部、成品整粒系统等）采用了EP型电除尘器和布袋除尘器，使工作环境进一步得到改善。,3 烧结生产工艺,3.3 烧结生产工艺流程简介,3.3.9 焦粉处理设备 作为烧结固体燃料的焦粉是利用高炉筛下焦（25mm），经磨碎后得到的。焦粉粒度的适宜范围与原料性质有关，一般控制在0.53mm范围内，平均粒度目标值一般为1.01.8mm。,3 烧结生产工艺,3.3 烧结生产工艺流程简介,3.3.10 计
12、量检测和控制设备 烧结厂计量检测装置有定量给料装置（配料）、风箱压力计、废气温度计、煤气流量计和主排风机风量计、负压计和温度计、混合料中子水分计、矿槽料位计等等。通过这些计量和检测装置及仪表来实现烧结生产过程的自动化。烧结厂的自动控制设备（主要为定制控制）以稳定原料成分和性质为目标，自动控制包括配料控制、矿槽料位控制、添加水控制、料层厚度控制、点火温度控制、烧结机机速控制等等。,3 烧结生产工艺,3.3 烧结生产工艺流程简介,铁矿粉烧结过程中，矿石中的酸性氧化物与碱性氧化物在800左右开始通过固相反应生成低熔点化合物。随着温度进一步升高，这些低熔点化合物逐渐熔化形成液相，且扩散至整个烧结体，形
13、成立体“网状交织结构”，将未熔矿粉粘结起来，冷却后形成烧结矿。概括来说，烧结矿的成矿过程主要包括固相反应、液相生成、结晶和冷却几个步骤。,3 烧结生产工艺,3.4 烧结成矿机理,3.4.1 固相反应 烧结过程的固相反应是烧结生产过程中的一个重要物理化学变化，它能促进烧结料中易熔矿物的形成，并加快液相生成的速度。 从结构化学的角度分析，铁矿石的矿物晶体常具有结构上的缺陷，即“晶格空位”，矿石粒度越细越是如此，为降低矿石的表面化学能，“晶格空位”有位移的倾向，即其在温度升高时，一旦获得足够的活化能，就能扩散到与之临近的晶体内进行化学反应，这种固体间质点的扩散过程，就导致了固相反应的发生。,3 烧结
14、生产工艺,3.4 烧结成矿机理,3.4.1 固相反应 铁矿粉烧结过程中，主要矿物成分是CaO、Fe2O3、SiO2、Fe3O4、MgO、Al2O3等，这些矿物颗粒间必然互相接触，在烧结升温过程中，固相就发生化学反应。下表是烧结料中各种矿物成分发生固相反应的开始温度。,3 烧结生产工艺,3.4 烧结成矿机理,3 烧结生产工艺,3.4 烧结成矿机理,3.4.1 固相反应 由于烧结时间较短，燃烧带保持时间通常约23分钟，固相反应产物虽不能决定烧结矿的最终矿物成分，但能形成原始烧结料中所没有的新物质，在温度继续升高时，就成为液相形成的先导，使液相生成的温度大为降低。因此固相反应的类型与最初生成的固相反
15、应产物对烧结过程具有重要作用。,3 烧结生产工艺,3.4 烧结成矿机理,3.4.1 固相反应 影响固相反应速度的因素主要有： （1）固相反应速度随原始物料分散度提高而加快，因为分散度越高，粒度越细，晶格的活化能越高，且矿石颗粒间的接触界面越大。 （2）升高烧结温度和延长高温过程时间均有助于提高固相反应速度。,3 烧结生产工艺,3.4 烧结成矿机理,3.4.2 液相生成 烧结过程中液相生成及冷凝是烧结矿固结成型的基础，液相组成性质和数量决定烧结矿的矿物成分和显微结构，同时也在很大程度上决定了烧结矿的产质量。 在烧结过程中，由于烧结料的组成成分多，颗粒又互相紧密接触，当加热到一定温度时，各成分间开
16、始发生固相反应，在生成的新化合物之间、原有烧结料各成分之间，以及新生化合物和原成分之间存在低熔点物质，使得在较低的温度下就生成液相，开始熔融。下表为烧结料中所特有的化合物与混合物的熔化温度。,3 烧结生产工艺,3.4 烧结成矿机理,3 烧结生产工艺,3.4 烧结成矿机理,3.4.2 液相生成 影响烧结过程液相生成量的因素主要包括：（1）烧结温度；（2）烧结矿碱度；（3）烧结气氛；（4）混合料化学成分等。,3 烧结生产工艺,3.4 烧结成矿机理,3.4.3 结晶和冷却 烧结液相冷却降温至某一矿物的熔点时，其成分过饱和，质点相互靠拢吸引形成线晶，线晶靠拢形成面晶，面晶重叠成为晶芽，以晶芽为基地，该矿物的质点有序排列，逐渐形成晶体。这是直接从液相中结晶的过程，其它结晶过程还包括再结晶和重结晶。,3 烧结生产工艺,3.4 烧结成矿机理,3.4.3 结晶与冷却 结晶过程除与结晶温度、先析出的晶体和杂质、液相粘度和结晶速度有关外，还与冷却过程密不可分。如果冷却速度过快，结晶能力差的矿物就以非晶质体（硬化液体，俗称玻璃相）存在，在冷却过程中，由于冷却速度不
