高炉炼铁原料

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1、 2.2.高炉炼铁原料高炉炼铁原料2.1 2.1 铁矿石和燃料铁矿石和燃料2.2 2.2 铁矿粉烧结铁矿粉烧结2.3 2.3 铁矿粉团球铁矿粉团球2021/6/161炼铁所需的原燃料有：炼铁所需的原燃料有： 铁矿石（天然富块矿、人造块矿）、熔剂铁矿石（天然富块矿、人造块矿）、熔剂（石灰石、白云石）、焦炭、煤粉（石灰石、白云石）、焦炭、煤粉。 高温热风高温热风 在风口前氧化燃料中的碳，在风口前氧化燃料中的碳，产生热量和还原性气体。产生热量和还原性气体。 冶炼冶炼1 1吨生铁，约需铁矿石吨生铁，约需铁矿石1.61.62.02.0( (消耗消耗量与那些因素有关量与那些因素有关?).?). 需要需要1

2、200M1200M3 3的空气。的空气。2.1 2.1 铁矿石和燃料铁矿石和燃料2021/6/162 2.1.1 铁矿石铁矿石2.1.1.1 .1 铁矿石的分类及特性铁矿石的分类及特性1 1、铁矿石和脉石的概念：、铁矿石和脉石的概念： 铁矿石是在目前技术条件下能经济合理地提铁矿石是在目前技术条件下能经济合理地提取其中有用矿物的岩石。取其中有用矿物的岩石。 铁矿石中的矿物可分为有用矿物和脉石两类。铁矿石中的矿物可分为有用矿物和脉石两类。脉石矿物是在目前还不能利用的矿物，并且总脉石矿物是在目前还不能利用的矿物，并且总是与有用矿物伴生。是与有用矿物伴生。2021/6/1632 2、铁矿石分类及其特征

3、铁矿石分类及其特征 铁矿石以主要含铁矿物化学组成来命名。铁矿石以主要含铁矿物化学组成来命名。（1 1）赤铁矿赤铁矿 又称红矿又称红矿, ,它是无水氧化铁矿石，其它是无水氧化铁矿石，其化学式化学式为为FeFe2 2O O3 3，理论含铁量为，理论含铁量为70%70%。 2021/6/164赤铁矿赤铁矿（主要成分（主要成分Fe2O3）磁铁矿磁铁矿（主要成分（主要成分Fe3O4） 2021/6/165特点：特点： 1 1）自然界储量最多，含铁量一般为）自然界储量最多，含铁量一般为50%60%； 2 2）S S 、 P P低，质软、易碎、易还原；低，质软、易碎、易还原； 3 3）赤铁矿具有半金属光泽，

4、仅有弱磁性，脉）赤铁矿具有半金属光泽，仅有弱磁性，脉石多为硅酸盐。石多为硅酸盐。 （2 2）磁铁矿磁铁矿 主要含铁矿物，其主要含铁矿物，其化学式化学式FeFe3 3O O4 4，理论含铁，理论含铁量量72.4%72.4%。2021/6/166 2 2）磁铁矿具有强磁性，晶体通常成八面体，铁黑）磁铁矿具有强磁性，晶体通常成八面体，铁黑色，有金属光泽，脉石主要为硅酸盐。色，有金属光泽，脉石主要为硅酸盐。 3 3）坚硬致密还原性差。）坚硬致密还原性差。特点：特点： 1 1） 由于地表氧化作用使部分磁铁矿氧化成半假象由于地表氧化作用使部分磁铁矿氧化成半假象赤铁矿和假象赤铁矿，但仍保留原磁铁矿结晶结构。

5、一赤铁矿和假象赤铁矿，但仍保留原磁铁矿结晶结构。一般以般以FeFe全全/ / FeOFeO（矿石中（矿石中FeOFeO含量，含量，% %）的比值来分类：）的比值来分类： 比值比值2.332.33为纯磁铁矿矿石；为纯磁铁矿矿石； 3.5 7 7为假象赤铁矿矿石。为假象赤铁矿矿石。2021/6/167（3 3）褐铁矿褐铁矿 由其它矿石风化后生成的，自然界中分布由其它矿石风化后生成的，自然界中分布很广。其化学式为：很广。其化学式为： n Fe2O3mH2O（n=13,m=14）大部分以大部分以2 2FeFe2 2O O3 33H3H2 2O O形式存在。形式存在。 2021/6/168 硫铁矿（主要

6、成分硫铁矿（主要成分FeS2） 褐铁矿（主要成分褐铁矿（主要成分2Fe2O33H2O）2021/6/169特点：特点： 1 1）含铁量为）含铁量为373755%55%，吸水性很强；，吸水性很强； 2 2）焙烧可去除结晶水，矿石气孔率和含铁）焙烧可去除结晶水，矿石气孔率和含铁量增加，矿石还原性好；量增加，矿石还原性好； 3 3）呈浅褐色、深褐色或黑色，脉石常为砂）呈浅褐色、深褐色或黑色，脉石常为砂质粘土。质粘土。2021/6/1610（4 4）菱铁矿菱铁矿 为碳酸盐铁矿石，为碳酸盐铁矿石，化学式为化学式为FeCOFeCO3 3，理论含铁，理论含铁量量48.2%48.2%。 特点：特点： 1 1）

7、含含铁铁量量不不高高，焙焙烧烧分分解解COCO2 2后后，含含铁铁量量提提高高，还原性好；还原性好； 2 2）S S 、P P低低； 3 3）呈呈灰灰色色、浅浅黄黄色色及及褐褐色色，风风化化后后变变为为深深褐褐色，具有玻璃光泽，脉石常含碱性氧化物。色，具有玻璃光泽，脉石常含碱性氧化物。 2021/6/1611铁矿石铁矿石理论理论含铁量含铁量 (%)贫富界限实际品贫富界限实际品位位 (%)中国铁矿石最低工业开中国铁矿石最低工业开采品位采品位 （%）赤铁矿（赤铁矿（Fe2O3）70493035磁铁矿（磁铁矿（Fe3O4）72.450.6830菱铁矿（菱铁矿（FeCO3）48.333.7425褐铁矿

8、褐铁矿（2Fe2O33H2O）55.266.138.6446.27302021/6/16122.1.1.2 .2 铁矿石的质量评价铁矿石的质量评价1 1、化学成分：、化学成分： （1 1）矿石品位）矿石品位 矿石品位即矿石含铁量矿石品位即矿石含铁量，目前矿石品位的，目前矿石品位的工业开采不低于工业开采不低于25%25%。 品位高并可直接入炉冶炼的铁矿石称为富品位高并可直接入炉冶炼的铁矿石称为富矿，品位低于理论品位矿，品位低于理论品位70%70%为贫矿，为贫矿，贫矿需经贫矿需经磨矿、选矿、造块等加工处理才能入炉。磨矿、选矿、造块等加工处理才能入炉。 矿石品位每提高矿石品位每提高1%,1%,可降低

9、焦比可降低焦比2%,2%,提高产提高产量量3%3%。 2021/6/1613（2 2）脉石）脉石 铁铁矿矿石石中中除除铁铁氧氧化化物物外外，其其余余成成分分称称为为脉石，主要包括：脉石，主要包括：酸性氧化物酸性氧化物SiOSiO2 2；碱性氧化物碱性氧化物CaOCaO及及MgOMgO；中性氧化物中性氧化物AlAl2 2O O3 3、T TiOiO2 2。 铁矿石中主要含酸性和中性氧化物。铁矿石中主要含酸性和中性氧化物。 冶炼中为了改善炉渣冶金性能，常要消耗相当冶炼中为了改善炉渣冶金性能，常要消耗相当数量的石灰石数量的石灰石( (CaCOCaCO3 3) )等碱性氧化物。所有含有碱等碱性氧化物。

10、所有含有碱性脉石的矿物相对价值要高性脉石的矿物相对价值要高. . 2021/6/1614（3 3）有益元素：指对钢材质量有改善或可提取）有益元素：指对钢材质量有改善或可提取的元素。如的元素。如MnMn、CrCr、CoCo、NiNi、V V、TiTi等。等。 这些元素可部分被还原进入生铁，并能改善这些元素可部分被还原进入生铁，并能改善钢铁材料的性能。钢铁材料的性能。 当这些有益元素达到一定含量时，如当这些有益元素达到一定含量时，如W(Mn)5W(Mn)5、W(Cr)0.6W(Cr)0.6、W(Co)0.03W(Co)0.03、W(Ni)0.2W(Ni)0.2、W(V)0.1W(V)0.1即可视为

11、复合矿石，其经济价值即可视为复合矿石，其经济价值很大，是宝贵的矿石资源。很大，是宝贵的矿石资源。2021/6/1615（4 4）有害元素的含量）有害元素的含量 矿矿石石中中主主要要有有害害元元素素有有：S S、P P、CuCu、As,As,另另外还有外还有:K:K、NaNa、PbPb、ZnZn。 1 1）S S 硫硫使使钢钢材材产产生生热热脆脆性性, ,在在高高炉炉炼炼铁铁过过程程中中， S S可去除可去除90%90%以上，但脱以上，但脱S S消耗焦炭，降低产量。消耗焦炭，降低产量。 对对于于高高S S矿矿石石可可以以通通过过选选矿矿、焙焙烧烧等等方方法法处处理理，降低原料含降低原料含S S量

12、。量。2021/6/1616 2 2）P P 磷磷使使钢钢材材具具有有冷冷脆脆性性, ,但但含含磷磷铁铁水水流流动动性性、充充填填性性好好, ,对对制制造造复复杂杂铸铸件件或或改改善善导导电电性性能能有有利，铝电解用于制作阳极。利，铝电解用于制作阳极。 在在选选矿矿和和铁铁矿矿粉粉烧烧结结过过程程中中不不易易除除去去，在在炼铁过程中炼铁过程中P P全部还原进入生铁全部还原进入生铁。 控控制制生生铁铁含含P P量量的的唯唯一一途途径径是是控控制制原原料料的的含磷量。含磷量。2021/6/1617 3 3）PbPb PbPb易易还还原原，不不溶溶于于铁铁水水，密密度度大大(11.34(11.34g

13、/cmg/cm3 3) )，熔熔点点327 327 ，沸沸点点15201520，要要求求铁铁矿矿石石中中含含PbPb不不超超过过0.1%0.1%。 4 4）Zn Zn ZnZn易易还还原原，还还原原后后易易挥挥发发，且且不不溶溶于于生生铁铁；要要求求铁矿石含铁矿石含ZnZn不应超过不应超过0.2%0.2%。 Pb Pb、ZnZn在高炉内对炉料、炉衬起破坏作用。在高炉内对炉料、炉衬起破坏作用。2021/6/16182021/6/16195 5）钾和钠：以碳酸盐及硅酸盐形态存在。）钾和钠：以碳酸盐及硅酸盐形态存在。在高炉中下部被还原成钾、钠氧化物或单质，在高炉中下部被还原成钾、钠氧化物或单质，对炉

14、衬构成侵蚀性破坏，并且恶化原燃料质对炉衬构成侵蚀性破坏，并且恶化原燃料质量。量。 一般要求矿石中一般要求矿石中W W（K K2 2O ONaNa2 2O O）0.1%0.1%0.6%0.6%。碱负荷低于。碱负荷低于3 35kg/t5kg/t铁为宜。铁为宜。2021/6/1620 其危害表现在： a.与炉衬作用生成钾霞石（K2OAl2O32SiO2）等，体积膨胀40，从而破坏炉衬，缩短高炉寿命； b.与炉衬作用生成低熔点化合物，使炉料粘结在炉墙上，导致炉瘤的形成； c.与焦炭中的石墨反应，生成插入式化合物CK8、CNa8，体积膨胀很大，破坏焦炭的高温温度，使高炉下部料柱透气性变坏； d.能增大焦

15、炭的反应性，扩大直接还原区； e.使烧结矿和球团矿的软化温度降低，低温还原粉化率升高，并导致球团矿的恶性膨胀。2021/6/1621 2 2、矿石粒度和气孔率矿石粒度和气孔率 矿石粒度矿石粒度料柱透气性、传热和传质条件料柱透气性、传热和传质条件高高炉顺行和还原过程炉顺行和还原过程 粒度过大粒度过大，与煤气接触面积小，扩散半径大，与煤气接触面积小，扩散半径大，块矿中心部分不易加热和还原，煤气利用变差，焦块矿中心部分不易加热和还原，煤气利用变差，焦比升高。比升高。 粒度过小粒度过小，特别是粉末较多时，会使煤气流上，特别是粉末较多时，会使煤气流上升的阻力增大，有碍高炉顺行，使产量降低。升的阻力增大，

16、有碍高炉顺行，使产量降低。 2021/6/1622 确定矿石粒度，必须兼顾高炉气体力学、传热传确定矿石粒度，必须兼顾高炉气体力学、传热传质两方面的因素，力求粒度均匀，尽量减少粉末含量。质两方面的因素，力求粒度均匀，尽量减少粉末含量。 适宜的矿石粒度与矿石的还原性、机械强度及高适宜的矿石粒度与矿石的还原性、机械强度及高炉大小等因素有关。炉大小等因素有关。表表2-1 2-1 中国高炉入炉矿石粒度中国高炉入炉矿石粒度高炉类型高炉类型矿石还原性矿石还原性粒度粒度/ /分级粒度分级粒度/ /大型高炉大型高炉难还原难还原易还原易还原8 840408 850508 82020，202040408 82525

17、，25255050中型高炉中型高炉难还原难还原易还原易还原8 830308 840408 81515，151530308 82020，20204040小型高炉小型高炉252535352021/6/1623 矿石气孔率：矿石中孔隙所占体积与它的总体积矿石气孔率：矿石中孔隙所占体积与它的总体积的百分比。的百分比。 气孔率越高，透气性越好，与煤气接触的表面积气孔率越高，透气性越好，与煤气接触的表面积越大，越有利于还原。开口气孔对还原有利。越大，越有利于还原。开口气孔对还原有利。 2021/6/16243 3、冶金性能、冶金性能 （1 1）矿石的还原性）矿石的还原性 还原性是指铁矿石被气体还原剂还原性

18、是指铁矿石被气体还原剂COCO或或H H2 2还还原的难易程度。原的难易程度。 矿石的还原性与其矿物结构，特别是开矿石的还原性与其矿物结构，特别是开口的微气孔率及气孔的分布状态有关。口的微气孔率及气孔的分布状态有关。 铁矿石的还原难易程度：磁铁矿铁矿石的还原难易程度：磁铁矿赤铁赤铁矿矿褐铁矿、菱铁矿褐铁矿、菱铁矿高碱度烧结矿、球团高碱度烧结矿、球团矿矿 2021/6/1625（2 2）矿石的软熔性）矿石的软熔性矿石软熔性能：包括矿石的软化性能和熔滴性能。矿石软熔性能：包括矿石的软化性能和熔滴性能。软化性：包括软化温度和软化温度区间。软化性：包括软化温度和软化温度区间。软化温度：矿石在一定的荷重

19、下加热开始变软的软化温度：矿石在一定的荷重下加热开始变软的温度。温度。软化温度区间：矿石从开始软化到软化终了的温软化温度区间：矿石从开始软化到软化终了的温度区间。度区间。熔滴性：矿石开始熔化到开始滴落的温度及温度熔滴性：矿石开始熔化到开始滴落的温度及温度区间。区间。 2021/6/16262.1.1.3 2.1.1.3 铁矿石的准备处理铁矿石的准备处理 1 1、富铁矿、富铁矿 （1 1）粒粒度度88mmmm的的富富矿矿粉粉，送送往往烧烧结结厂厂烧烧结结造块；粒度造块；粒度8 8mmmm 的块矿可以直接入炉冶炼；的块矿可以直接入炉冶炼； （2 2）含含S S高高的的矿矿石石破破碎碎到到86060

20、mmmm的焦炭的焦炭5050kgkg，以，以2525r/minr/min，旋转，旋转4 4minmin，停转后将鼓内全部试样，以，停转后将鼓内全部试样，以40 mm40 mm及及10mm10mm的圆孔筛的圆孔筛对试样进行处理。对试样进行处理。 大于大于4040mmmm的焦炭质量分数（记为的焦炭质量分数（记为M M40 40 ）为抗冲击指标；）为抗冲击指标； 而小于而小于1010mmmm（记为（记为M M1010 ）为耐磨性能指标。）为耐磨性能指标。2021/6/1644MK-8型米库姆转鼓机型米库姆转鼓机 2021/6/1645（4 4）反应后强度（）反应后强度（CSRCSR） 焦炭反应性及反

21、应后强度的测定，按国标焦炭反应性及反应后强度的测定，按国标(GB(GBT4000-l996)T4000-l996) 进行。按要求取焦炭试样，进行。按要求取焦炭试样，置于反应器中，在置于反应器中，在10001000土土55时与二氧化碳反时与二氧化碳反应应2h2h后，以焦炭质量损失的百分数表示焦碳后，以焦炭质量损失的百分数表示焦碳反应性反应性(CRI(CRI) )。反应后焦炭，经。反应后焦炭，经I I型转鼓试型转鼓试验后，用大于验后，用大于10mm10mm粒级焦炭占反应后焦炭的粒级焦炭占反应后焦炭的质量百分数，表示反应后强度质量百分数，表示反应后强度(CSR(CSR) )。2021/6/16462

22、021/6/16473 3、冶炼对焦炭要求、冶炼对焦炭要求（1 1）应具有较高的强度）应具有较高的强度。 类焦类焦M M4040 80.0 80.0 M M1010 8.08.0。（2 2）固定碳含量要高、灰分含量低。）固定碳含量要高、灰分含量低。一般干焦一般干焦含（质量分数）含（质量分数）85%85%左右的固定碳，左右的固定碳，13%13%左右的灰分，左右的灰分，其余为挥发分及硫。其余为挥发分及硫。 实践证明：焦炭灰分增加实践证明：焦炭灰分增加1%1%，焦比升高，焦比升高2%2%，产量下，产量下降降3%3%。 尤其对于尤其对于1000M1000M3 3以上的高炉，更应注重焦炭质量。以上的高炉

23、，更应注重焦炭质量。2021/6/1648（3 3）良好的高温性能）良好的高温性能 具具有有较较低低的的反反应应性性，反反应应性性不不高高于于30%30%，反反应后强度大于应后强度大于60%60%。（4 4）含硫低，含水率低且稳定）含硫低，含水率低且稳定。2021/6/16492.1.3.2 2.1.3.2 喷吹燃料喷吹燃料 1 1、高炉喷吹煤粉意义：、高炉喷吹煤粉意义：（1 1）代替部分昂贵焦炭；）代替部分昂贵焦炭；（2 2）充分利用资源，保护环境。）充分利用资源，保护环境。（3 3）改善冶炼经济技术指标。）改善冶炼经济技术指标。 世界先进高炉喷煤量已达250Kg/t250Kg/t，中国宝钢

24、最高超过260Kg/t260Kg/t，目前实际生产中为：200-200-230Kg/t230Kg/t， 20092009年全国高炉平均喷煤达到年全国高炉平均喷煤达到145Kg/t145Kg/t。 从从20062006年起，我国已成为炼焦煤的进口国年起，我国已成为炼焦煤的进口国。2021/6/1650 2 2、对煤粉的质量要求：、对煤粉的质量要求：（1 1）灰分含量低，固定碳量高，灰分不）灰分含量低，固定碳量高，灰分不大于大于15%15%；（2 2）含硫量低，要求小于）含硫量低，要求小于0.7%0.7%；（3 3）可磨性好；）可磨性好；2021/6/16513 3 、喷吹、喷吹废弃塑料废弃塑料

25、从高炉风口喷入废弃塑料，保护环境，节约从高炉风口喷入废弃塑料，保护环境，节约能源。能源。图图2-22-22021/6/1652 2.2 2.2 烧结矿烧结矿2.2.1 2.2.1 烧结意义以及烧结矿质量指标烧结意义以及烧结矿质量指标2021/6/16532.2.1.1 2.2.1.1 铁矿粉铁矿粉烧结意义烧结意义作为充填床式反应器的高炉，要求入炉矿石的粒度大于5mm除了天然块矿外，一般铁矿粉的粒度小于5mm铁矿粉造块工艺烧结矿球团矿2021/6/1654u在烧结矿生产中，加入在烧结矿生产中，加入CaOCaO、MgOMgO，可以改，可以改善烧结矿善烧结矿的冶金性能。的冶金性能。u在球团矿生产中，

26、加入在球团矿生产中，加入MgOMgO，可以改善球团矿，可以改善球团矿的软熔性能。的软熔性能。u在烧结、球团的造块过程，可脱除矿石中的有在烧结、球团的造块过程，可脱除矿石中的有害杂质，如：害杂质，如：S S、K K、NaNa。u造块过程可以消化冶金企业产生的大量粉尘和造块过程可以消化冶金企业产生的大量粉尘和烟尘，起到综合利用和保护环境的作用。烟尘，起到综合利用和保护环境的作用。2021/6/1655表表2-2 高炉除尘灰（瓦斯灰）化学成分高炉除尘灰（瓦斯灰）化学成分（%）（）（30kg/t）编号编号TFeFeOSiO2 Al2O3 CaOMgOMnOSPC1 2 341.5 33.4 38.82

27、10.10 8.48 9.712.62 10.6 9.561.25 0.63 3.2811.27 6.6 8.131.7 2.95 1.470.19 2.18 0.400.21 0.33 0.360.013 0.043 0.05812.96 19.00 20.482021/6/1656表表2-3 轧钢皮化学成分（轧钢皮化学成分（%）（占钢材总量的）（占钢材总量的23%）名名 称称TFeFeOSiO2 CaOMgOS加工铁皮加工铁皮 沉淀池铁皮沉淀池铁皮72.4 65.7350 48.41.45 6.481.52 1.090.5 1.210.097 0.042021/6/16572.2.1.2

28、2.2.1.2 人造富矿的质量检验人人造富矿的质量检验内容造富矿的质量检验内容 物理性能物理性能粒度和粒度组成粒度和粒度组成及筛分指数及筛分指数采用采用ISO4701标准标准转鼓强度及抗磨强度转鼓强度及抗磨强度采用采用GB820987标准标准球团矿抗压强度球团矿抗压强度采用采用GB/T1420193标准标准化学成分分析化学成分分析TFe、FeO、CaO、SiO2、MgO、Al2O3、S、P等GB670386标准冶金性能冶金性能900还原性还原性采用采用GB/T1324191标准标准500低温还原粉化性能低温还原粉化性能采用采用GB/T1324291标准标准球团矿还原膨胀性采用球团矿还原膨胀性采

29、用GB/T1324091标准标准荷重软化性能荷重软化性能（无标准）（无标准）荷重熔滴性能荷重熔滴性能（无标准）（无标准）2021/6/16581 1、转鼓强度、转鼓强度 转鼓强度是评价烧结矿抗冲击和耐磨性能的一项重转鼓强度是评价烧结矿抗冲击和耐磨性能的一项重要指标。目前世界各国的测定方法尚不统一。中国标准要指标。目前世界各国的测定方法尚不统一。中国标准GB3209GB32098787方法为：方法为： 测定容器测定容器1000500mm1000500mm，内侧有两块成，内侧有两块成180180的提的提升板升板, ,装料装料15kg15kg，转速，转速25(r/min)25(r/min)，转，转2

30、00200转，鼓后采用机转，鼓后采用机械摇动筛，筛孔为械摇动筛，筛孔为6.36.3mm6.36.3mm，往复，往复3030次，以次，以6.3mm6.3mm的的粒级表示转鼓强度。粒级表示转鼓强度。2021/6/1659 图图2 23 3 转鼓试验机基本尺寸示意图转鼓试验机基本尺寸示意图1 1计数器；计数器；2 2卸料口盖板；卸料口盖板；3 3提升板提升板2021/6/16602 2、还原性、还原性 烧结矿还原性模拟炉料在高炉上部的条件，中国国烧结矿还原性模拟炉料在高炉上部的条件，中国国家标准家标准GBl3241GBl32419191： (1)(1)试验条件试验条件 反应罐：反应罐： 内内75mm

31、75mm 试试 样：粒度样：粒度10.010.012.5mm12.5mm，500g;500g; 还原气体：还原气体：CO/NCO/N2 230/7030/70； 还原温度：还原温度：9001090010； 气体流量：气体流量：15Nl/min15Nl/min； 还原时间：还原时间：180min180min。2021/6/1661图图2-4 2-4 还原管和还原炉的示意图还原管和还原炉的示意图1 1还原炉；还原炉；2 2还原管；还原管；3 3电热元件；电热元件；4 4多孔板；多孔板；5 5 试祥；试祥；6 6高高A1A12 2O O3 3球；球；7 7煤气孔入口；煤气孔入口；8 8煤气出口；煤气

32、出口；9 9热电偶热电偶 2021/6/1662 3.3.低温还原粉化性低温还原粉化性 铁矿石进入高炉炉身上部大约在铁矿石进入高炉炉身上部大约在500500600600的低温区的低温区时，由于热冲击及铁矿石中时，由于热冲击及铁矿石中FeFe2 2O O3 3还原还原(Fe(Fe2 2O O3 3FeFe3 3O O4 4FeO)FeO)发生晶形转变等因素，导致块状含铁物料的粉化。低温还发生晶形转变等因素，导致块状含铁物料的粉化。低温还原粉化性的测定，就是模拟高炉上部条件进行的。原粉化性的测定，就是模拟高炉上部条件进行的。 低温还原粉化性能测定依据低温还原粉化性能测定依据GBl3242GBl32

33、429191，为铁矿石静，为铁矿石静态还原后使用冷转鼓的低温粉化试验方法。还原粉化性用态还原后使用冷转鼓的低温粉化试验方法。还原粉化性用RDIRDI表示：表示： 还原强度指数还原强度指数：RDIRDI+6.3+6.3 还原粉化指数还原粉化指数：RDIRDI+3.15+3.152021/6/1663试验条件试验条件 还原试验：还原试验： 反应罐：反应罐：75mm75mm 试试 样：粒度样：粒度10.010.012.5mm12.5mm，500g500g； 还原气体：还原气体：COCO：COCO2 2：N N2 22020：2020：6060； 气体流量：气体流量：15Nl/min15Nl/min；

34、 还原温度：还原温度：5001050010； 还原时间：还原时间：60min60min； 转鼓试验：转鼓试验： 转转 鼓：鼓：130200mm130200mm； 转转 速：速：30r/min30r/min； 时时 间：间：10min10min。2021/6/1664产品烧结矿，按碱度可分为三类产品烧结矿，按碱度可分为三类: : 酸性烧结矿酸性烧结矿 1.40(1.40(高碱度烧结矿高碱度烧结矿R=1.80R=1.802.4),2.4),可以提供富余的可以提供富余的CaOCaO。2021/6/1665烧结矿的质量标准目前烧结矿质量已超过上述标准，如转鼓指数平均在目前烧结矿质量已超过上述标准，如转

35、鼓指数平均在7575以上。以上。 级别级别2021/6/16662.2.2 烧结过程及主要反应烧结过程及主要反应2.2.2.12.2.2.1烧结工艺流程烧结工艺流程将将矿矿粉粉、燃燃料料、熔熔剂剂按按一一定定的的比比例例组组成成混混合合料料，配配以以适适量量水水分分，经经混混合合、造造球球（3838mmmm）后后。铺铺于于烧烧结结机机台台车车上上，在在一一定定负负压压下下点点火火、经经高高温温将将矿矿粉粉烧烧结结成成块块，经经破破碎碎、筛筛分分后后，粒粒度度合合适适的的成成品品送送往往高高炉炉。筛筛下物返回工序。下物返回工序。2021/6/16672021/6/16682021/6/16692

36、021/6/1670 1 1、配料的要求与方法配料的要求与方法 （1 1）目的：）目的：矿粉、燃料、熔剂严格按一定的重量矿粉、燃料、熔剂严格按一定的重量比例，组成混合料，比例，组成混合料，使烧结矿的物理性能和化学成分使烧结矿的物理性能和化学成分稳定，符合冶炼要求，同时使烧结料具有良好透气性稳定，符合冶炼要求，同时使烧结料具有良好透气性以获得较高的烧结生产率。以获得较高的烧结生产率。 （2 2）对烧结混合料的要求：）对烧结混合料的要求： 我国：我国：TFe0.5TFe0.50.10.1，CaO/SiOCaO/SiO2 20.050.050.100.10； 日本：日本：TFe0.3TFe0.30.

37、40.4，CaO/SiOCaO/SiO2 20.030.032021/6/16712 2、混合的目的和要求混合的目的和要求 目的：一是混合料中的各组分混匀；二是加水润湿目的：一是混合料中的各组分混匀；二是加水润湿和制粒。造球粒度在和制粒。造球粒度在38mmmm间占间占80%80%以上，小于以上，小于3mm3mm或或大于大于8mm8mm不超过不超过2020% %。 一次混合的主要任务是加水润湿和混匀，使混合料一次混合的主要任务是加水润湿和混匀，使混合料中的水分、粒度及物料中各组分均匀分布。中的水分、粒度及物料中各组分均匀分布。 二次混合除有继续混匀的作用外，主要任务是制粒，二次混合除有继续混匀的

38、作用外，主要任务是制粒，同时还可通入蒸汽预热混合料，提高料温。同时还可通入蒸汽预热混合料，提高料温。 少数企业采用三次混合，主要是进行外裹煤粉。少数企业采用三次混合，主要是进行外裹煤粉。为强化制粒，两次混匀制粒时间不少于为强化制粒，两次混匀制粒时间不少于6 6分钟。分钟。2021/6/16722021/6/16733 3、布料要求与方法布料要求与方法 （1 1）铺底料）铺底料 在烧结台车的篦条上铺在烧结台车的篦条上铺101025mm25mm的烧结矿。然后再在其上布烧结混的烧结矿。然后再在其上布烧结混合料。合料。 为什么要铺底料为什么要铺底料, ,主要作用是什么主要作用是什么? ?2021/6/

39、1674铺底料的主要作用：铺底料的主要作用： 可防止烧结时燃烧带的高温与篦条直接接可防止烧结时燃烧带的高温与篦条直接接触，保护篦条延长使用寿命，而且还可以防止烧触，保护篦条延长使用寿命，而且还可以防止烧结矿粘篦条；结矿粘篦条； 过滤层作用，减少烟气中的灰尘含量，延过滤层作用，减少烟气中的灰尘含量，延长风机转子使用寿命；长风机转子使用寿命； 保持有效抽风面积，使气流分布均匀。保持有效抽风面积，使气流分布均匀。 2021/6/16752021/6/16762021/6/1677（2 2）烧结料布料要求：）烧结料布料要求：1 1）粒度、化学成分及）粒度、化学成分及水分等沿台车横向分布水分等沿台车横向

40、分布均匀；均匀；2 2）粒度、燃料沿纵向）粒度、燃料沿纵向合理偏析，从上到下平合理偏析，从上到下平均粒度逐渐增大，燃料均粒度逐渐增大，燃料含量逐渐减小；含量逐渐减小；3 3）料层有一定松散性，）料层有一定松散性，表面应平整。表面应平整。图图2 25 5 烧结布料装置烧结布料装置 2021/6/1678透气棒或松料器透气棒或松料器2021/6/16794 4、点火操作、点火操作 （1 1）目的：使固体燃料着火燃烧；同时使表层混合料）目的：使固体燃料着火燃烧；同时使表层混合料烧结。烧结。 （2 2）要求）要求： 1 1）有足够高的点火温度，有足够高的点火温度，10501050左右；左右； 2 2）

41、有一定的点火时间；）有一定的点火时间； 3 3）适宜的点火负压；点火抽风负压为烧结负压的）适宜的点火负压；点火抽风负压为烧结负压的5060%，即即60008000PaPa，点火负压太低，不易点火，点火负压太低，不易点火，将燃烧层往下引，负压过高，会破坏料层的原始透气性。将燃烧层往下引，负压过高，会破坏料层的原始透气性。 4 4）点火烟气中氧含量充足；）点火烟气中氧含量充足； 5 5）沿台车宽度方向点火要均匀。）沿台车宽度方向点火要均匀。 2021/6/16802021/6/16812021/6/16825 5、烧结过程的判断、烧结过程的判断 （1 1）点火温度）点火温度 点火温度是否适宜，可从

42、点火料面状况判点火温度是否适宜，可从点火料面状况判断：断： 1)1)点火温度过高（或点火时间过长），料层点火温度过高（或点火时间过长），料层表面过熔，呈现气泡；表面过熔，呈现气泡； 2)2)点火温度过低（或点火时间过短），料层点火温度过低（或点火时间过短），料层表面呈棕褐色或有花痕，出现浮灰表面呈棕褐色或有花痕，出现浮灰; ; 点火温度正常的特征：料层表面呈亮黑色，点火温度正常的特征：料层表面呈亮黑色，表面已熔结成坚实的烧结矿。表面已熔结成坚实的烧结矿。 2021/6/16832021/6/1684（2 2）混合料水分）混合料水分 在烧结过程中，混合料水分发生变化在烧结过程中，混合料水分发生变

43、化, ,将影将影响料层透气性：响料层透气性： 1) 1)负压突增，透气性变差，造成点火器火负压突增，透气性变差，造成点火器火焰不往下抽，而向四周喷射；焰不往下抽，而向四周喷射； 2) 2)料表面出现未烧结的粉末，机尾烧结矿料表面出现未烧结的粉末，机尾烧结矿层有夹生料；层有夹生料； 3) 3)废气温度降低；废气温度降低； 4) 4)机尾烧结矿断面出现机尾烧结矿断面出现“花脸花脸”。 2021/6/1685（3 3）混和料含碳量）混和料含碳量 燃料过多，台车移出点火器后，烧结矿表面保燃料过多，台车移出点火器后，烧结矿表面保持红色；最后风箱和主管温度高出正常水平；垂持红色；最后风箱和主管温度高出正常

44、水平；垂直烧结速度降低，燃烧层达不到铺底料层；机尾直烧结速度降低，燃烧层达不到铺底料层；机尾卸矿时矿层断面冒火苗，断面熔化厉害，烧结矿卸矿时矿层断面冒火苗，断面熔化厉害，烧结矿有大孔。有大孔。 燃料过少，点火器处料面发暗，很快变黑，机燃料过少，点火器处料面发暗，很快变黑，机尾红层薄且发暗，断面疏松，烧结矿灰尘大，返尾红层薄且发暗，断面疏松，烧结矿灰尘大，返矿多，废气温度下降，负压变化不大。矿多，废气温度下降，负压变化不大。 2021/6/1686（4 4）烧结终点）烧结终点 烧结终点，就是烧结过程全部完成时台车所处的位置。烧结终点，就是烧结过程全部完成时台车所处的位置。烧结机的终点一般控制在倒

45、数第二个风箱。烧结机的终点一般控制在倒数第二个风箱。 1 1）根据机尾末端三个风箱及总管的废气温度、负压水）根据机尾末端三个风箱及总管的废气温度、负压水平来判断。通常第二个风箱较前后风箱高平来判断。通常第二个风箱较前后风箱高2040; ;总管总管负压持续下降，最后一个风箱负压与倒数第二个接近。负压持续下降，最后一个风箱负压与倒数第二个接近。 如：如：135135m m2 2烧结机烧结机1414号风箱温度为号风箱温度为2 26060，较，较1313号及号及1515号风箱高号风箱高2040，则，则1414号风箱位置为烧结终点。号风箱位置为烧结终点。 2 2）机尾矿层断面；）机尾矿层断面； 3 3）

46、成品和返矿的残碳。）成品和返矿的残碳。2021/6/16872021/6/1688（5 5）烧结工艺的基本参数）烧结工艺的基本参数点火温度控制在点火温度控制在95095011501150，一般一般3060秒秒；料层高度为料层高度为600600750mm750mm；抽风负压为抽风负压为100001000016000Pa16000Pa；烧结温度为烧结温度为1150115013501350；机速机速1.51.5-2.5m/min-2.5m/min；垂直烧结速度一般为垂直烧结速度一般为1515-25mm/min-25mm/min。2021/6/1689136 6、烧结过程烧结过程 取一台车剖面分析取一

47、台车剖面分析,抽风烧结过程大致可分为五层抽风烧结过程大致可分为五层,即即: （1 1）烧结矿层烧结矿层上冷下热，约上冷下热，约404050 mm50 mm为脆性层为脆性层(T(T低低, ,急冷急冷) )，主要反应是液相凝固、矿物结晶。随着烧结过程的，主要反应是液相凝固、矿物结晶。随着烧结过程的进行，该层逐渐增厚，抽入空气通过烧结矿层被预热，而进行，该层逐渐增厚，抽入空气通过烧结矿层被预热，而烧结矿层则被冷却。烧结矿层则被冷却。 （2 2）燃烧层燃烧层即烧结层，厚度约为即烧结层，厚度约为151550mm50mm，温度为，温度为11501350，主要反应为碳的燃烧反应和液相形成；，主要反应为碳的燃

48、烧反应和液相形成；2021/6/169013 （3 3）预热、干燥层预热、干燥层厚度为厚度为202040mm40mm，特点是热交，特点是热交换剧烈，温度快速下降，主要反应为水分蒸发、结晶换剧烈，温度快速下降，主要反应为水分蒸发、结晶水及石灰石分解、矿石氧化还原及固相反应；水及石灰石分解、矿石氧化还原及固相反应； （4 4）冷料层冷料层即过湿层，上层带入的水分由于温度即过湿层，上层带入的水分由于温度低而凝结，过多的重力水使混合料小球被破坏影响料低而凝结，过多的重力水使混合料小球被破坏影响料层透气性；层透气性； （5 5）辅底料层辅底料层为保护烧结机炉蓖子不因燃烧带下为保护烧结机炉蓖子不因燃烧带下

49、移而烧坏。移而烧坏。2021/6/16912021/6/1692烧结机台车纵向剖面示意图2021/6/16937 7、烧结矿的冷却烧结矿的冷却 将炽热的烧结矿将炽热的烧结矿(700(700800)800)冷却至冷却至l00l00150150，意义，意义 ： 1 1）便于整粒；）便于整粒； 2 2）冷矿可用胶带机运输；）冷矿可用胶带机运输； 3 3）适应提高炉顶压力，延长烧结矿仓和高炉炉顶设备）适应提高炉顶压力，延长烧结矿仓和高炉炉顶设备的寿命；的寿命； 4 4）有利于冷却废气的余热利用；）有利于冷却废气的余热利用； 5 5）有利于改善烧结厂和冶炼厂的厂区环境。）有利于改善烧结厂和冶炼厂的厂区环

50、境。 烧结矿的冷却方式主要有鼓风冷却、抽风冷却和机上烧结矿的冷却方式主要有鼓风冷却、抽风冷却和机上冷却几种。冷却几种。 2021/6/16948 8、筛分和整粒、筛分和整粒 烧成的烧结矿，经冷却、破碎，筛分整粒后送往高烧成的烧结矿，经冷却、破碎，筛分整粒后送往高炉。筛下物称为返矿，返矿配入混合料重新烧结。炉。筛下物称为返矿，返矿配入混合料重新烧结。2021/6/1695烧结过程主要反应有：烧结过程主要反应有： 燃料的燃烧、固体物料的分解燃料的燃烧、固体物料的分解 、水分的、水分的蒸发与冷凝、铁氧化物的还原与氧化、有害蒸发与冷凝、铁氧化物的还原与氧化、有害杂质的去除、固相反应、液相的形成和冷凝杂

51、质的去除、固相反应、液相的形成和冷凝结晶。结晶。2021/6/16962.2.2.2 2.2.2.2 燃料的燃烧燃料的燃烧 烧结料层中固体燃料在燃烧层中燃烧，放出大烧结料层中固体燃料在燃烧层中燃烧，放出大量的热产生高温并形成一定的还原（或氧化）气氛，量的热产生高温并形成一定的还原（或氧化）气氛，为其它物理化学反应提供了必要条件。烧结过程中，为其它物理化学反应提供了必要条件。烧结过程中，固体燃料燃烧所提供的热量占烧结总需热量的固体燃料燃烧所提供的热量占烧结总需热量的80809090（蒸汽、氧化还原反应）。（蒸汽、氧化还原反应）。 然而，燃料在烧结混合料中所占的比例很小，然而，燃料在烧结混合料中所

52、占的比例很小，按重量计仅为按重量计仅为3 35%5%，体积在，体积在10%10%左右。要使燃料迅左右。要使燃料迅速燃烧，需供给过量的空气，空气过剩系数达速燃烧，需供给过量的空气，空气过剩系数达1.41.41.51.5。2021/6/1697 燃料的燃烧并不是烧结过程的主要热源，相燃料的燃烧并不是烧结过程的主要热源，相当部分的热量（约占全部热量的当部分的热量（约占全部热量的40%40%）是靠上部灼）是靠上部灼热的烧结矿层将抽入的空气预热提供的。热的烧结矿层将抽入的空气预热提供的。 热烧结矿相当于热烧结矿相当于 “蓄热室蓄热室”，随着烧结矿层，随着烧结矿层的增厚，烧结自动蓄热量增加，燃烧层温度逐渐

53、升的增厚，烧结自动蓄热量增加，燃烧层温度逐渐升高。由于混合料上下层所获得的热量不同，燃烧层高。由于混合料上下层所获得的热量不同，燃烧层温度不同，导致烧结矿质量不均。布料时混合料中温度不同，导致烧结矿质量不均。布料时混合料中含碳沿料层高度应逐渐减少。含碳沿料层高度应逐渐减少。 “自蓄热作用自蓄热作用”是厚料层烧结技术的理论基础。是厚料层烧结技术的理论基础。2021/6/16981 1、 固体燃料燃烧热力学固体燃料燃烧热力学 烧结料中燃料所含的固体碳在温度达烧结料中燃料所含的固体碳在温度达700700以上即以上即着火燃烧，反应：着火燃烧，反应： 2C2CO O2 22CO 2CO （1 1） C

54、CO O2 2COCO2 2 （2 2） 2CO2COO O2 22CO2CO2 2 （3 3） COCO2 2C C2CO 2CO （4 4） 在烧结过程中，反应（在烧结过程中，反应（2 2）、（）、（3 3）易于发生，在高）易于发生，在高温区，碳的周围，有利于反应（温区，碳的周围，有利于反应（1 1）、（）、（4 4）的进行。因）的进行。因此，烧结废气中含有此，烧结废气中含有COCO2 2、COCO以及因空气过量残留的以及因空气过量残留的O O2 2，不参与反应的不参与反应的N N2 2。2021/6/1699 2 2、固体燃料燃烧动力学、固体燃料燃烧动力学 燃料燃烧速度主要取决于燃料的反

55、应性、粒燃料燃烧速度主要取决于燃料的反应性、粒度、气体氧含量和流速（料层透气性）以及温度度、气体氧含量和流速（料层透气性）以及温度等因素。等因素。 在烧结过程中，固体燃料呈分散状分布在料层在烧结过程中，固体燃料呈分散状分布在料层中，固体碳的燃烧属非均相反应。反应过程由产中，固体碳的燃烧属非均相反应。反应过程由产物、反应物的扩散和碳氧化学反应等五个环节组物、反应物的扩散和碳氧化学反应等五个环节组成，反应速度受制于最慢的环节。成，反应速度受制于最慢的环节。 2021/6/16100 烧结过程中，由于混合料中碳量低，氧量充烧结过程中，由于混合料中碳量低，氧量充足，燃料着火点低，燃烧速度较快，在点火后

56、不足，燃料着火点低，燃烧速度较快，在点火后不到一分钟，燃烧层温度就升高到到一分钟，燃烧层温度就升高到1200120013501350，故燃烧反应速度受反应物和产物的扩散速度所，故燃烧反应速度受反应物和产物的扩散速度所控制，而温度影响不大。控制，而温度影响不大。 因此，一切能够增加扩散速度的因素，如减小因此，一切能够增加扩散速度的因素，如减小燃料粒度、增加气流速度（改善料层透气性、增燃料粒度、增加气流速度（改善料层透气性、增加风量）和气流中的氧含量，都能提高燃烧反应加风量）和气流中的氧含量，都能提高燃烧反应速度，强化烧结过程。速度，强化烧结过程。 2021/6/161013 3、固体燃料特性及用

57、量对烧结过程的影响、固体燃料特性及用量对烧结过程的影响（1 1）固体燃料的粒度）固体燃料的粒度 烧结所用固体燃料的粒度，与混合料中各组分的特性烧结所用固体燃料的粒度，与混合料中各组分的特性有关。一般：有关。一般： 燃料粒度小于燃料粒度小于0.5mm0.5mm时，难以在自身周围建立起成块的时，难以在自身周围建立起成块的烧结矿，并且在气流作用下，易从上层吹到下层。粒度太烧结矿，并且在气流作用下，易从上层吹到下层。粒度太大，燃烧带变厚，混合料受热不均匀。大，燃烧带变厚，混合料受热不均匀。 生产实践证明，生产实践证明，1 13mm3mm间的燃料粒度是最适宜的，超间的燃料粒度是最适宜的，超过过3mm3m

58、m或小于或小于lmmlmm的比例不应大于的比例不应大于20%20%。2021/6/16102（2 2）固体燃料的种类）固体燃料的种类 无烟煤与焦粉相比孔隙率小得多，相同重量无烟煤与焦粉相比孔隙率小得多，相同重量在混合料中的体积就较小，无烟煤颗粒之间距离在混合料中的体积就较小，无烟煤颗粒之间距离增大，使烧结矿质量恶化。同时无烟煤反应性较增大，使烧结矿质量恶化。同时无烟煤反应性较差，因而导致垂直烧结速度下降。差，因而导致垂直烧结速度下降。 要保证烧结矿的产质量，使用无烟煤代替焦要保证烧结矿的产质量，使用无烟煤代替焦粉时，要适当增加固体燃料的用量和适当降低其粉时，要适当增加固体燃料的用量和适当降低其

59、平均粒度，与此同时还应设法改善料层透气性。平均粒度，与此同时还应设法改善料层透气性。 2021/6/16103 若采用挥发分较高的煤若采用挥发分较高的煤(10(104040) )，因，因为挥发物在为挥发物在150150700700温度下的预热带就从煤温度下的预热带就从煤中分解出来，不可能燃烧而进入废气，危及和中分解出来，不可能燃烧而进入废气，危及和妨害整个抽风系统的正常工作。妨害整个抽风系统的正常工作。 因此焦粉和无烟煤中的挥发分含量，不应因此焦粉和无烟煤中的挥发分含量，不应超过超过5 5。 2021/6/16104 （3 3）固体燃料的用量）固体燃料的用量 适宜的燃料用量应保证烧结矿具有足够

60、的强度和良适宜的燃料用量应保证烧结矿具有足够的强度和良好的还原性。好的还原性。 对于对于磁铁矿烧结，由于磁铁矿烧结，由于FeFe3 3O O4 4氧化放热，需求的燃料氧化放热，需求的燃料用量小些；用量小些； 赤铁矿则缺乏氧化时的热收入，故燃料用量要高些；赤铁矿则缺乏氧化时的热收入，故燃料用量要高些； 菱铁矿和褐铁矿则因碳酸盐和结晶水的分解需要消菱铁矿和褐铁矿则因碳酸盐和结晶水的分解需要消耗热量，则要求更高的燃料用量。耗热量，则要求更高的燃料用量。 具体的矿石原料适宜的燃料用量需由试验确定。具体的矿石原料适宜的燃料用量需由试验确定。2021/6/161052.2.2.32.2.2.3水分的蒸发与

61、冷凝水分的蒸发与冷凝1 1、烧结料中的水分主要来源、烧结料中的水分主要来源 a.a.物料原始含水物料原始含水; ; b. b.制粒添加的水制粒添加的水; ; c. c.褐铁矿等的化合水褐铁矿等的化合水; ;2 2、水分在烧结过程中的作用、水分在烧结过程中的作用 （1 1）制粒作用）制粒作用 由于水在混合料粒子间产生毛细力，在混合料的滚动由于水在混合料粒子间产生毛细力，在混合料的滚动过程中互相接触而靠紧，加速制成小球粒。过程中互相接触而靠紧，加速制成小球粒。2021/6/16106 （2 2）导热作用）导热作用 由于烧结料中有水分存在，改善了烧结混合由于烧结料中有水分存在，改善了烧结混合料的导热

62、性，料的导热性，有利于减小燃烧带厚度。有利于减小燃烧带厚度。 （3 3）润滑作用）润滑作用 水分子覆盖在矿粉颗粒表面，起类似润滑剂水分子覆盖在矿粉颗粒表面，起类似润滑剂的作用，降低表面粗糙度，减少气流阻力。的作用，降低表面粗糙度，减少气流阻力。 2021/6/161073 3、水分的蒸发、水分的蒸发（1 1）水分蒸发的条件）水分蒸发的条件 气相中水蒸汽的气相中水蒸汽的实际分压实际分压P P实实小于该条件下的饱和蒸小于该条件下的饱和蒸汽压汽压P P0 0。 由于吸附水具有较大的分子结合力，所以干燥层终由于吸附水具有较大的分子结合力，所以干燥层终了温度在了温度在150150左右左右 。 混合料中结

63、晶水去除温度大于混合料中结晶水去除温度大于250250。结晶水分解。结晶水分解要吸热，因此在要吸热，因此在使用含结晶水的铁矿粉烧结时，要考使用含结晶水的铁矿粉烧结时，要考虑适当增加燃料用量。虑适当增加燃料用量。 2021/6/161084 4、水汽的冷凝、水汽的冷凝 水分蒸发并转移到废气中，使废气的水汽分压水分蒸发并转移到废气中，使废气的水汽分压P P实实不不断升高；废气在穿过下层冷料时由于热交换的结果温度断升高；废气在穿过下层冷料时由于热交换的结果温度不断降低。不断降低。 P P实实= =P P0 0 时，水分停止蒸发。时，水分停止蒸发。 P P实实 P P0 0时，废气中的水汽开始在冷料表

64、面上冷凝。时，废气中的水汽开始在冷料表面上冷凝。导导致烧结料层中部分物料超过原始水分，而形成所谓致烧结料层中部分物料超过原始水分，而形成所谓“过过湿带湿带”。 湿空气中的水汽开始在料面冷凝的温度称为湿空气中的水汽开始在料面冷凝的温度称为“露点露点”，一般烧结废气的露点约为，一般烧结废气的露点约为6060左右。左右。2021/6/161095 5、水汽冷凝对烧结过程的影响、水汽冷凝对烧结过程的影响 （1 1）冷凝下来的水分充塞在混合料颗粒）冷凝下来的水分充塞在混合料颗粒之间，使气流通过的阻力增加；之间，使气流通过的阻力增加； （2 2）过湿现象使料层下部已造好的小球）过湿现象使料层下部已造好的小

65、球遭受破坏，阻碍气体通过。遭受破坏，阻碍气体通过。2021/6/16110防止烧结料层过湿的主要措施防止烧结料层过湿的主要措施（1 1） 提高烧结混合料的原始温度：提高烧结混合料的原始温度： a.a.热返矿预热混合料热返矿预热混合料; ; b. b.蒸汽预热混合料蒸汽预热混合料; ; c. c.生石灰预热混合料生石灰预热混合料（2 2）提高烧结混合料的湿容量；）提高烧结混合料的湿容量；（3 3）降低废气中的含水量。）降低废气中的含水量。2021/6/161112.2.2.4 2.2.2.4 固体物料的分解固体物料的分解 1 1、碳酸盐的分解、碳酸盐的分解 碳酸盐分解反应的通式可写为：碳酸盐分解

66、反应的通式可写为： MeCOMeCO3 3 MeO MeO COCO2 2 不同碳酸盐的稳定性顺序为：不同碳酸盐的稳定性顺序为：ZnCOZnCO3 3MnCOMnCO3 3PbCOPbCO3 3FeCOFeCO3 3MgCOMgCO3 3CaCOCaCO3 3NaNa2 2COCO3 3； 烧结中常见碳酸盐的开始分解和沸腾分解温度如下：烧结中常见碳酸盐的开始分解和沸腾分解温度如下： CaCOCaCO3 3：开始分解温度为：开始分解温度为530530，沸腾分解温度，沸腾分解温度910910； MgCOMgCO3 3：开始分解温度为：开始分解温度为320320，沸腾分解温度，沸腾分解温度68068

67、0； FeCOFeCO3 3：开始分解温度为：开始分解温度为230230，沸腾分解温度，沸腾分解温度400400。 一般在烧结预热带即可完成，石灰石的分解，主要在燃烧一般在烧结预热带即可完成，石灰石的分解，主要在燃烧带进行。带进行。2021/6/16112 在烧结过程中在烧结过程中CaCOCaCO3 3分解为分解为CaOCaO后，必须与后，必须与SiOSiO2 2、FeFe2 2O O3 3等进行化合反应，称为等进行化合反应，称为CaOCaO的矿化。如果烧结矿中有游离的矿化。如果烧结矿中有游离的的CaOCaO存在存在( (俗称白点俗称白点) )，则遇水消化，体积增大一倍，烧，则遇水消化，体积增

68、大一倍，烧结矿会因内应力而粉碎。结矿会因内应力而粉碎。 氧化钙的矿化度用下式表示：氧化钙的矿化度用下式表示：K KH H=( CaO=( CaO总总- CaO- CaO游游- CaO- CaO残残)/ CaO)/ CaO总总100%100% 降低石灰石粒度降低石灰石粒度, ,严格控制在严格控制在3mm3mm以内，提高烧结温度以内，提高烧结温度或降低烧结矿碱度均可提高或降低烧结矿碱度均可提高CaOCaO的矿化度。的矿化度。 2021/6/16113 铁氧化物的分解是逐级进行的，铁氧化物的分解是逐级进行的，在在570570以上：以上： 6Fe 6Fe2 2O O3 34Fe4Fe3 3O O4 4

69、+O+O2 2 2Fe 2Fe3 3O O4 46FeO+O6FeO+O2 2 2FeO 2FeO2Fe+O2Fe+O2 2在在570570以下：以下： 6Fe 6Fe2 2O O3 34Fe4Fe3 3O O4 4+O+O2 2 1/2Fe 1/2Fe3 3O O4 43/2Fe+O3/2Fe+O2 2 2 2、铁氧化物的分解、铁氧化物的分解 FeOFeO和和FeFe3 3O O4 4在烧结温度下分解压非常小，在烧结条件下在烧结温度下分解压非常小，在烧结条件下不可能分解。不可能分解。 2021/6/16114 FeFe2 2O O3 3在大气中开始分解温度为在大气中开始分解温度为138313

70、83，在烧结过程中，在烧结过程中，负压在负压在10kPa10kPa以上，气体总压力不到以上，气体总压力不到90kPa90kPa，并且燃烧废，并且燃烧废气中氧分压较小，气中氧分压较小，FeFe2 2O O3 3在低于在低于13831383分解是可能的。反分解是可能的。反应：应： 3 3FeFe2 2O O3 3=2Fe=2Fe3 3O O4 4+1/2O+1/2O2 2 由于在低于由于在低于13001300时，时，FeFe2 2O O3 3已被还原或矿化，所以已被还原或矿化，所以FeFe2 2O O3 3实际分解率很小。实际分解率很小。 2021/6/161152.2.2.52.2.2.5铁氧化

71、物的还原与氧化铁氧化物的还原与氧化 烧结过程总体而言是氧化性气氛，但由于烧结料烧结过程总体而言是氧化性气氛，但由于烧结料中碳分布的偏析和气体组成分布的不均匀性，存在局中碳分布的偏析和气体组成分布的不均匀性，存在局部还原性气氛，部还原性气氛，1 1、 FeFe2 2O O3 3的还原的还原 在在550550-600-600时，进行反应：时，进行反应：3 3FeFe2 2O O3 3CO=2FeCO=2Fe3 3O O4 4COCO2 2 当有当有CaOCaO存在时，在存在时，在500500600 600 温度下，温度下，CaOCaO与与FeFe2 2O O3 3反应生成铁酸一钙反应生成铁酸一钙C

72、aOFeCaOFe2 2O O3 3，它比自由的，它比自由的FeFe2 2O O3 3还还原困难原困难 。2021/6/16116 2 2、FeFe3 3O O4 4的还原的还原 在在900 900 以上，可进行反应：以上，可进行反应：FeFe3 3O O4 4CO =3FeO+COCO =3FeO+CO2 2 有有SiOSiO2 2存在时，生成铁橄榄石，有利于反应：存在时，生成铁橄榄石，有利于反应：2 2FeFe3 3O O4 4 +3SiO +3SiO2 22 2CO =3(2FeOSiOCO =3(2FeOSiO2 2）+2CO+2CO2 2 的进行，的进行，有有CaOCaO存在时，则阻

73、止存在时，则阻止2 2FeOSiOFeOSiO2 2( (或或FeFe2 2SiOSiO4 4) )的生成。的生成。 3 3、FeOFeO的还原的还原 在烧结气氛条件下，在烧结气氛条件下，FeOFeO被被COCO还原的可能性很小。还原的可能性很小。 2021/6/16117 4 4、铁氧化物的氧化、铁氧化物的氧化 烧结过程氧化和还原反应进行的程度，可根据烧结烧结过程氧化和还原反应进行的程度，可根据烧结前后物料的氧化度来分析。前后物料的氧化度来分析。 氧化度氧化度 : :烧结矿中与铁结合的实际氧量与全部铁以烧结矿中与铁结合的实际氧量与全部铁以FeFe2 2O O3 3形态结合时的氧量之比。形态结

74、合时的氧量之比。其计算式为：其计算式为： 11w(Few(FeFeOFeO)/3w(TFe)100)/3w(TFe)100 式中：式中：w(Few(FeFeOFeO) )烧结矿中以烧结矿中以FeOFeO形态存在的铁量，；形态存在的铁量，； w(TFe)w(TFe)烧结矿中的全部铁量，烧结矿中的全部铁量， ；2021/6/16118 由上式可见，在烧结矿品位相同的情况下，烧结矿由上式可见，在烧结矿品位相同的情况下，烧结矿中中FeOFeO含量越低，其氧化度越高，还原性越好。含量越低，其氧化度越高，还原性越好。 影响烧结矿氧化度的主要因素：影响烧结矿氧化度的主要因素： （1 1）燃料用量；）燃料用量

75、； （2 2）烧结矿碱度；）烧结矿碱度； （3 3）燃料及矿粉粒度。）燃料及矿粉粒度。 2021/6/161192.2.2.62.2.2.6有害杂质的去除有害杂质的去除 烧结过程可部分去除矿石中硫、铅、锌、砷等。烧结过程可部分去除矿石中硫、铅、锌、砷等。1 1、烧结过程脱硫、烧结过程脱硫 铁矿石中的铁矿石中的S S以硫化物和硫酸盐形式存在，焦粉中以硫化物和硫酸盐形式存在，焦粉中S S以单质形式存在。以单质形式存在。烧结过程可以去除烧结过程可以去除90%90%左右的硫左右的硫, ,硫均硫均被氧化成二氧化硫随烟气排出被氧化成二氧化硫随烟气排出, ,影响烧结脱硫的因素有：影响烧结脱硫的因素有： 1

76、1）矿粉粒度及性质；）矿粉粒度及性质； 2 2）烧结矿碱度和添加物的性质；）烧结矿碱度和添加物的性质； 3 3）燃料用量和性质；）燃料用量和性质； 2021/6/161202 2、铅、锌、碱金属等杂质的去除、铅、锌、碱金属等杂质的去除 铁铁矿矿石石中中含含有有的的铅铅、锌锌矿矿物物为为方方铅铅矿矿（PbSPbS）和和闪闪锌锌矿（矿（ZnSZnS）。）。 只只有有当当ZnOZnO还还原原成成金金属属锌锌以以后后，才才能能挥挥发发，而而烧烧结结料料中中的的低低碳碳含含量量是是难难以以满满足足还还原原条条件件，因因此此烧烧结结过过程程去去锌锌不不易。铅的去除，一般是不可能的。易。铅的去除，一般是不可

77、能的。 对对一一些些含含碱碱金金属属、铅铅、锌锌、铜铜较较高高的的原原料料，可可配配入入CaClCaCl2 2，可可提提高高有有害害元元素素的的挥挥发发率率, ,但但应应注注意意设设备备的的腐腐蚀蚀和和环境污染问题。环境污染问题。 砷砷的的脱脱除除需需要要适适当当的的氧氧化化气气氛氛，砷砷被被氧氧化化成成AsAs2 2O O3 3才才能能去除去除, ,脱砷率不超过脱砷率不超过50%50%。 2021/6/161212.2.3 2.2.3 烧结矿固结机理烧结矿固结机理 2.2.3.12.2.3.1固相反应固相反应 固相反应是指烧结混合料矿物成分之间在液相生成固相反应是指烧结混合料矿物成分之间在液

78、相生成之前以固体状态进行的反应。之前以固体状态进行的反应。 固相反应形成低熔点化合物，为烧结过程产生液相固相反应形成低熔点化合物，为烧结过程产生液相创造了条件。创造了条件。 因此，固相反应的进行直接影响烧结矿的质量。因此，固相反应的进行直接影响烧结矿的质量。 2021/6/16122 在高温下一些离子获得了进行位移所需要的能量在高温下一些离子获得了进行位移所需要的能量（活化能），它们向附近的固体表面扩散。这种固体（活化能），它们向附近的固体表面扩散。这种固体间的离子扩散过程就导致了固相间反应的发生。间的离子扩散过程就导致了固相间反应的发生。 1 1、反应条件：、反应条件： （1 1）固相比表面

79、积大，晶格不完整；）固相比表面积大，晶格不完整； （2 2）超过离子脱离离子键束缚的临界温度。）超过离子脱离离子键束缚的临界温度。 临界温度是固相反应开始的温度。临界温度是固相反应开始的温度。各种盐类的临界各种盐类的临界温度为其熔化温度（绝对温度）的温度为其熔化温度（绝对温度）的0.570.57倍，金属为倍，金属为0.30.3- -0.40.4倍，硅酸盐为倍，硅酸盐为0.80.8-0.9-0.9倍。倍。 2021/6/161232 2、固相反应特点固相反应特点 （1 1）反应温度远低于固相反应物的熔点或它们的低共熔点，但只局限）反应温度远低于固相反应物的熔点或它们的低共熔点，但只局限于颗粒间接

80、触区域，于颗粒间接触区域，为放热反应为放热反应； 如如:CaO:CaOSiOSiO2 2的反应开始温度为的反应开始温度为600600，FeFe3 3O O4 4SiOSiO2 2的反应开始温度为的反应开始温度为950950； （2 2）温度高有利于固相反应的进行；）温度高有利于固相反应的进行； （3 3）固相反应受化学组成的影响，）固相反应受化学组成的影响，例如：例如：FeFe3 3O O4 4不与不与CaOCaO发生固相反应，发生固相反应， FeFe2 2O O3 3不与不与SiOSiO2 2发生固相反应，发生固相反应，固相反应虽不能形成有效的固相连接，但为液相的生成打下了基础。固相反应虽不

81、能形成有效的固相连接，但为液相的生成打下了基础。2021/6/16124 如：如：CaOCaO与与SiOSiO2 2的混合物在的混合物在10001000以下发生固相反应，无论哪种化以下发生固相反应，无论哪种化合物过剩，在相接触的界面反应结果最初产物均为：合物过剩，在相接触的界面反应结果最初产物均为： 最初产物：总是最初产物：总是2 2CaOSiOCaOSiO2 2（正硅酸钙）（正硅酸钙）； 中间产物：中间产物：2 2CaOSiOCaOSiO2 2与与CaOCaO的接触处形成的接触处形成3 3CaOSiOCaOSiO2 2（硅酸三钙）；（硅酸三钙）； 2 2CaOSiOCaOSiO2 2与与Si

82、OSiO2 2的接触处形成的接触处形成3 3CaO2SiOCaO2SiO2 2（硅钙石）和（硅钙石）和CaOSiOCaOSiO2 2 （硅（硅灰石）灰石） 若若CaOCaO与与SiOSiO2 2比例相同则最终产物为：比例相同则最终产物为：CaOSiOCaOSiO2 2（硅灰石）（硅灰石）2021/6/161252.2.3.22.2.3.2基本液相体系与液相形成基本液相体系与液相形成 1 1、硅酸铁体系（、硅酸铁体系（FeOFeOSiOSiO2 2） FeOFeOSiOSiO2 2体系液相是低碱度（体系液相是低碱度（R R 1.25)烧结矿的烧结矿的主要粘结相，主要粘结相，从相图可知：从相图可知

83、： 1 1）SiOSiO2 2与与FeOFeO生成铁橄榄石（生成铁橄榄石（2 2FeOSiOFeOSiO2 2），熔点），熔点12051205； 2 2） 铁橄榄石又可与铁橄榄石又可与FeOFeO和和SiOSiO2 2分别组成两个共晶体：分别组成两个共晶体： 2FeOSiO2FeOSiO2 2SiOSiO2 2，（，（62%FeO+38%SiO62%FeO+38%SiO2 2），熔点），熔点11781178， 2 2FeOSiOFeOSiO2 2FeO FeO ，（，（76%FeO+24%SiO76%FeO+24%SiO2 2），熔点），熔点11771177 3 3） 铁橄榄石还可以与铁橄榄石

84、还可以与FeFe3 3O O4 4组成共晶体，共晶成分为组成共晶体，共晶成分为17%17%FeFe3 3O O4 4+83% FeOSiO+83% FeOSiO2 2，熔点，熔点11421142。 1212学时结束点学时结束点2021/6/16126图图2 26 62021/6/16127 形成的共晶体比铁橄榄石熔点还低，因而它在烧形成的共晶体比铁橄榄石熔点还低，因而它在烧结过程中首先形成液相。随物料中结过程中首先形成液相。随物料中Fe3O4逐渐溶入液相，逐渐溶入液相，液相的熔点升高。当液相达到影线部分时，大部分液相的熔点升高。当液相达到影线部分时，大部分Fe3O4（70%左右）熔入液相中。左

85、右）熔入液相中。 当高温的液相冷却时，首先析出磁铁矿晶体，随当高温的液相冷却时，首先析出磁铁矿晶体，随着温度下降，液相中铁橄榄石成分不断增加，以铁橄着温度下降，液相中铁橄榄石成分不断增加，以铁橄榄石占主要成分的液相最后凝固在磁铁矿晶体周围，榄石占主要成分的液相最后凝固在磁铁矿晶体周围，形成粒状结构。形成粒状结构。 这个体系是生产低碱度烧结矿的主要粘结相这个体系是生产低碱度烧结矿的主要粘结相,其生其生成条件是必须有足够数量的成条件是必须有足够数量的FeO和和SiO2，要求较高的配，要求较高的配碳量。碳量。 2021/6/16128图图2 27 72021/6/161292 2、 CaO-Fe2O

86、3体系液相体系液相 高碱度烧高碱度烧结矿的主要粘结相结矿的主要粘结相铁酸半钙铁酸半钙CaO2Fe2O3铁酸一钙铁酸一钙CaOFe2O3铁酸二钙铁酸二钙2CaOFe2O3在在11551226稳定稳定；异分熔点异分熔点1215；熔点熔点1449；CaOFe2O3与与CaO2Fe2O3形成该系熔点最低的共晶混合物形成该系熔点最低的共晶混合物（12051205）该体系的特点：该体系的特点：无需高温，燃料消耗少；无需高温，燃料消耗少；矿物强度及还原性均好；矿物强度及还原性均好；铁酸钙理论（低温烧结理论）铁酸钙理论（低温烧结理论）2021/6/16130图图2 28 82021/6/161313 3、硅酸

87、钙体系、硅酸钙体系C C2 2S S（CaO-SiOCaO-SiO2 2） 生生产产熔熔剂剂性性烧烧结结矿矿时时产产生生CaO-SiOCaO-SiO2 2体体系系的的化化合合物，主要有：物，主要有： （1 1）硅灰石（）硅灰石（CaOSiOCaOSiO2 2）熔点熔点15441544； （2 2）硅钙石（）硅钙石（3 3CaO2SiOCaO2SiO2 2）熔点熔点1464 1464 ； （3 3）正硅酸钙（）正硅酸钙（2 2CaOSiOCaOSiO2 2）熔点熔点21302130； （4 4）硅酸三钙（）硅酸三钙（3 3CaOSiOCaOSiO2 2）熔点熔点20702070；2021/6/1

88、6132 共晶体有：共晶体有：SiOSiO2 2+CaOSiO+CaOSiO2 2熔点熔点14361436； CaOSiO CaOSiO2 2+3CaO+3CaO2 2SiOSiO2 2熔点熔点14601460； 2 2CaOSiOCaOSiO2 2+CaO+CaO熔点熔点20502050。 这个体系的熔化温度都很高，不可能成为主要粘结相。这个体系的熔化温度都很高，不可能成为主要粘结相。 但但但但2CaOSiO2CaOSiO2CaOSiO2CaOSiO2 2 2 2 能与能与能与能与2FeOSiO2FeOSiO2FeOSiO2FeOSiO2 2 2 2 形成低熔点固溶体（钙铁橄形成低熔点固溶体

89、（钙铁橄形成低熔点固溶体（钙铁橄形成低熔点固溶体（钙铁橄榄石），熔点在榄石），熔点在榄石），熔点在榄石），熔点在1170117011701170 1206120612061206之间，因而在烧结温度下能形之间，因而在烧结温度下能形之间，因而在烧结温度下能形之间，因而在烧结温度下能形成液相，冷却时成液相，冷却时成液相，冷却时成液相，冷却时2CaOSiO2CaOSiO2CaOSiO2CaOSiO2 2 2 2 从共晶混合物中析出。从共晶混合物中析出。从共晶混合物中析出。从共晶混合物中析出。 若正硅酸钙在液相结晶时单独析出，或被其它粘结相若正硅酸钙在液相结晶时单独析出，或被其它粘结相若正硅酸钙在液相

90、结晶时单独析出，或被其它粘结相若正硅酸钙在液相结晶时单独析出，或被其它粘结相包裹，将对烧结矿产生十分有害的影响。包裹，将对烧结矿产生十分有害的影响。包裹，将对烧结矿产生十分有害的影响。包裹，将对烧结矿产生十分有害的影响。2021/6/16133图图2 29 92021/6/16134表表2-5 2-5 烧结料固相反应形成的低熔点化合物及共晶混合物烧结料固相反应形成的低熔点化合物及共晶混合物 体体 系系 液相特性液相特性 熔化温度熔化温度SiOSiO2 2FeOFeO2FeO2FeOSiOSiO2 212051205SiOSiO2 2FeOFeO2FeO2FeOSiOSiO2 2SiOSiO2

91、2共晶混合物共晶混合物11781178SiOSiO2 2FeOFeO2FeO2FeOSiOSiO2 2FeOFeO共晶混合物共晶混合物11771177FeFe3 3O O4 42FeO2FeOSiOSiO2 22FeO2FeOSiOSiO2 2FeFe3 3O O4 4共晶混合物共晶混合物11421142MnOMnOSiOSiO2 22MnO2MnOSiOSiO2 2 异分熔化点异分熔化点13231323MnOMnOMnMn2 2O O3 3SiOSiO2 2MnOMnOMnMn2 2O O3 32FeO2FeOSiOSiO2 2共晶混合物共晶混合物130313032FeO2FeOSiOSiO

92、2 22CaO2CaOSiOSiO2 2钙铁橄榄石钙铁橄榄石CaOCaOx xFeOFeO2 2x xSiOSiO2 2 x x0.190.1911501150CaOCaOFeFe2 2O O3 3CaOCaOFeFe2 2O O3 3液相液相2CaO2CaOFeFe2 2O O3 3( (异分熔化点异分熔化点) )12161216CaOCaOFeFe2 2O O3 3CaOCaOFeFe2 2O O3 3CaOCaO2Fe2Fe2 2O O3 3共晶混合物共晶混合物120512052CaO2CaOSiOSiO2 2FeOFeO2CaO2CaOSiOSiO2 2FeOFeO共晶混合物共晶混合物

93、12801280FeOFeOFeFe2 2O O3 3CaOCaO(18% CaO+82% FeO)(18% CaO+82% FeO)2CaO2CaOFeFe2 2O O3 3固熔体共晶混固熔体共晶混合物合物11401140FeFe3 3O O4 4FeFe2 2O O3 3CaOCaOFeFe2 2O O3 3FeFe3 3O O4 4CaOCaOFeFe2 2O O3 3；FeFe3 3O O4 42CaO2CaOFeFe2 2O O3 311801180FeFe2 2O O3 3CaOCaOSiOSiO2 22CaO2CaOSiOSiO2 2CaOCaOFeFe2 2O O3 3CaOC

94、aO2Fe2Fe2 2O O3 3 ( (共晶混合物共晶混合物) )119211922021/6/16135 由于烧结原料粒度较粗，微观结构不均匀，而且反由于烧结原料粒度较粗，微观结构不均匀，而且反应时间短，从应时间短，从500500加热到加热到13501350通常不大于通常不大于3min3min。因此，。因此，反应体系为不均匀体系，液相反应达不到平衡状态，反应体系为不均匀体系，液相反应达不到平衡状态，液相液相形成过程如下：形成过程如下：（1 1）初生液相：固相反应所生成的的低熔点化合物处，）初生液相：固相反应所生成的的低熔点化合物处，随着温度升高出现初期液相。随着温度升高出现初期液相。（2

95、2）低熔点化合物加速形成：由于温度升高和初期液）低熔点化合物加速形成：由于温度升高和初期液相的促进作用，烧结料中高熔点矿物溶入液相，加速低熔相的促进作用，烧结料中高熔点矿物溶入液相，加速低熔点化合物的形成。点化合物的形成。 4 4、 液相的形成液相的形成2021/6/16136 (3)(3)液相反应：液相中的成分在高温下进行氧化还液相反应：液相中的成分在高温下进行氧化还原反应，液相产生气泡，推动原反应，液相产生气泡，推动碳粒到气流中燃烧碳粒到气流中燃烧，提，提高液相温度。高液相温度。 (4)(4)液相同化：通过液相的流动、传热，使烧结过液相同化：通过液相的流动、传热，使烧结过程程温度和成分均匀

96、化温度和成分均匀化。 2021/6/161375 5、液相形成在烧结过程中的作用：、液相形成在烧结过程中的作用： (1)(1)液相是烧结矿的粘结相，将未熔的固体液相是烧结矿的粘结相，将未熔的固体颗粒粘结成块，使其冷凝后具有强度；颗粒粘结成块，使其冷凝后具有强度； (2)(2)液相具有一定的流动性，可进行流动传液相具有一定的流动性，可进行流动传热，使高温熔融带的温度和成分均匀；热，使高温熔融带的温度和成分均匀； (3)(3)液相保证固体燃料完全燃烧；液相保证固体燃料完全燃烧； 2021/6/16138 (4)(4)从液相中形成并析出烧结料中所没有的从液相中形成并析出烧结料中所没有的新生矿物，有利

97、于改善烧结矿的强度和还原性。新生矿物，有利于改善烧结矿的强度和还原性。 液相生成量应适当，一般液相生成量应适当，一般303050%50%，保留部，保留部分固体颗粒，以保证高温燃烧带的透气性。要分固体颗粒，以保证高温燃烧带的透气性。要求形成的液相粘度低和具有良好的润湿性。求形成的液相粘度低和具有良好的润湿性。 2021/6/161392.2.3.32.2.3.3液相的冷凝与结晶液相的冷凝与结晶 液相冷却实际上是一个再结晶过程液相冷却实际上是一个再结晶过程, ,所形成的矿物组所形成的矿物组成及其结构对烧结矿质量有重要影响。成及其结构对烧结矿质量有重要影响。 在液相冷却时，高熔点的铁氧化物在液相冷却

98、时，高熔点的铁氧化物(Fe(Fe3 3O O4 4、FeFe2 2O O3 3) )、 2CaO2CaOSiOSiO2 2 首先析出；其次，它们周围是低熔点化合物首先析出；其次，它们周围是低熔点化合物和共晶混合物析出。由于冷却速度快，一般上层和共晶混合物析出。由于冷却速度快，一般上层120120130130minmin，下层为，下层为40405050minmin，结晶能力差的矿物，结晶能力差的矿物以非晶质以非晶质( (玻璃相玻璃相) )存在。在矿物组成和结构形成过程中存在。在矿物组成和结构形成过程中伴随着内应力的产生。伴随着内应力的产生。 最终形成疏松多孔、略有塑性的烧结矿层，最终形成疏松多孔

99、、略有塑性的烧结矿层，2021/6/16140液相生成量是烧结料固结的基础液相生成量是烧结料固结的基础冷凝固结冷凝固结液相放出能量液相放出能量冷却速度快冷却速度快玻璃体析出玻璃体析出熔化物的冷凝成为未熔物之间的粘结剂，把烧结料熔化物的冷凝成为未熔物之间的粘结剂，把烧结料粘结成多孔状的烧结体粘结成多孔状的烧结体完成烧结过程完成烧结过程冷却速度慢冷却速度慢结晶体析出结晶体析出2021/6/16141正硅酸钙（正硅酸钙（C C2 2S S）造成烧结矿粉化的原因）造成烧结矿粉化的原因正硅酸钙（正硅酸钙（C2S）造成烧）造成烧结矿粉化的原因结矿粉化的原因在烧结矿冷却过程中在烧结矿冷却过程中C2S C2S

100、，体积膨胀约，体积膨胀约12； C2S C2S，体积膨胀约，体积膨胀约10。晶形稳定区及密度（晶形稳定区及密度（g/cm3） C2S 21301438 3.07 C2S 1438705 3.31C2S 705505 3.28C2S 505以下以下 2.972021/6/16142硅酸钙存在的四种微观结构硅酸钙存在的四种微观结构变形体变形体稳定范围稳定范围晶系晶系密度（密度（g/cm3）-C2S（高温型）（高温型）21301438六方六方3.07(1500) -C2S（中温型）（中温型）1438850斜方斜方3.31(700)-C2S（亚稳型）（亚稳型）1.0)1.0)、硅灰、硅灰石石(CaO(

101、CaOSiOSiO2 2碱度碱度1.01.01.2)1.2)、硅酸三钙、硅酸三钙(3CaO(3CaOSiOSiO2 2高碱度高碱度生成生成) )。2021/6/16145 2.2. 矿物结构矿物结构（1 1）宏观结构）宏观结构 粗孔蜂窝状结构粗孔蜂窝状结构。有熔融的光滑表面，由于。有熔融的光滑表面，由于燃料用量大，液相生成量多。燃料用量大，液相生成量多。 微孔海绵状结构微孔海绵状结构。燃料用量适量，液相量为。燃料用量适量，液相量为4 40%0%左右，这种结构强度高，还原性好。左右，这种结构强度高，还原性好。 松散状结构松散状结构。燃料用量低、液相数量少，烧。燃料用量低、液相数量少，烧结料颗粒仅

102、点接触粘结，故烧结矿强度低。结料颗粒仅点接触粘结，故烧结矿强度低。2021/6/16146（2 2）微观结构）微观结构 粒状结构。粒状结构。烧结矿中含铁矿物晶粒与粘结烧结矿中含铁矿物晶粒与粘结相矿物晶粒互相结合成粒状结构，分布均匀。相矿物晶粒互相结合成粒状结构，分布均匀。 斑状结构。斑状结构。烧结矿中含铁矿物呈斑晶状与烧结矿中含铁矿物呈斑晶状与细粒的粘结相矿物或玻璃相相互结合成斑状结构。细粒的粘结相矿物或玻璃相相互结合成斑状结构。 骸晶结构。骸晶结构。早期结晶的含铁矿物晶粒发育早期结晶的含铁矿物晶粒发育不完善，只形成骸晶骨架，其内部常为硅酸盐粘不完善，只形成骸晶骨架，其内部常为硅酸盐粘结相。结

103、相。 2021/6/16147 丹点状的共晶结构。丹点状的共晶结构。含铁矿物呈圆点状分含铁矿物呈圆点状分布于粘结相矿物中，例如布于粘结相矿物中，例如FeFe3 3O O4 4CFSCFS共晶部分共晶部分形成的结构。形成的结构。 熔融结构。熔融结构。含铁矿物被粘结相所熔融。成含铁矿物被粘结相所熔融。成它形晶。例如高碱度烧结矿中的它形晶。例如高碱度烧结矿中的FeFe2 2O O3 3被被CFCF熔融，熔融，含铁矿物与粘结相接触密切，强度较好。含铁矿物与粘结相接触密切，强度较好。 交织结构。交织结构。含铁矿物与粘结相矿物彼此发含铁矿物与粘结相矿物彼此发展或者交织构成，此种结构的烧结矿强度最好。展或者

104、交织构成，此种结构的烧结矿强度最好。2021/6/161483、影响烧结矿矿相组成与结构的因素、影响烧结矿矿相组成与结构的因素影响因素影响因素SiO2Al2O3含量含量MgO含量含量矿粉的种矿粉的种类、粒度类、粒度组成、矿组成、矿点火温度、料点火温度、料层厚度、布料层厚度、布料方式、冷却速方式、冷却速度等度等碱碱度度烧结混烧结混合料的合料的配碳量配碳量原料自身原料自身的特性及的特性及配矿方案配矿方案烧结生产烧结生产的工艺、的工艺、技术参数技术参数物组成等物组成等烧结矿质量及产量烧结矿质量及产量2021/6/161494 4、烧结矿的矿物组成和结构对其质量的影响、烧结矿的矿物组成和结构对其质量的

105、影响 1 1） 对机械强度的影响对机械强度的影响各种矿物成分自身的强度（具有加和性）各种矿物成分自身的强度（具有加和性） ；烧结矿冷凝结晶的内应力烧结矿冷凝结晶的内应力 ；烧结矿中气孔的大小和分布烧结矿中气孔的大小和分布 ；烧结矿组织的均匀度。烧结矿组织的均匀度。 2 2） 对还原性的影响对还原性的影响 各组成矿物的自身还原性各组成矿物的自身还原性 ；气孔率、气孔大小与性质气孔率、气孔大小与性质 ；矿物晶粒的大小和晶格能的高低矿物晶粒的大小和晶格能的高低 。2021/6/16150表2-6 烧结矿中主要矿物的机械强度与还原性2021/6/16151由上表可看出：由上表可看出：（1 1）磁铁矿，

106、赤铁矿，铁酸一钙，铁橄榄石有较高强）磁铁矿，赤铁矿，铁酸一钙，铁橄榄石有较高强度，其次为钙铁橄榄石及铁酸二钙，最差的是玻璃相。度，其次为钙铁橄榄石及铁酸二钙，最差的是玻璃相。（2 2）赤铁矿、磁铁矿和铁酸一钙容易还原，）赤铁矿、磁铁矿和铁酸一钙容易还原， 铁酸二钙铁酸二钙还原性较差，玻璃体，钙铁橄榄石，特别是铁橄还原性较差，玻璃体，钙铁橄榄石，特别是铁橄 钙铁钙铁橄榄石难以还原。橄榄石难以还原。（3 3）烧结矿中以强度好的组分为主要粘结相，烧结矿）烧结矿中以强度好的组分为主要粘结相，烧结矿的强度就好。以还原性好的组分为主要粘结相，且气孔的强度就好。以还原性好的组分为主要粘结相，且气孔率高，晶粒

107、嵌布松弛、裂纹多的烧结矿易还原。率高，晶粒嵌布松弛、裂纹多的烧结矿易还原。2021/6/16152烧结过程主要反应烧结过程主要反应燃烧反应燃烧反应分解反应分解反应水分蒸发与冷水分蒸发与冷凝反应凝反应还原与再氧还原与再氧化反应化反应气化反应气化反应为烧结过为烧结过程提供热量程提供热量和温度。和温度。 C的完全燃烧的完全燃烧占主导地位占主导地位局部区域局部区域可为还原性可为还原性气氛。气氛。燃烧反应燃烧反应速度由扩散所速度由扩散所决定决定, ,并决定并决定燃烧带厚度。燃烧带厚度。燃料粒度燃料粒度和量是决定和量是决定烧结质量的烧结质量的重要因素重要因素结晶水分结晶水分解需要耗热解需要耗热碳酸盐中碳酸

108、盐中石灰石分解相石灰石分解相对需要更高的对需要更高的温度。温度。烧结过程烧结过程中石灰石的有中石灰石的有效分解时间不效分解时间不足足2分钟分钟 少量少量Fe2O3在燃烧带可以在燃烧带可以分解成分解成Fe3O4制粒需加制粒需加水进行。水进行。精矿粉精矿粉8 8富矿粉富矿粉5 5烧结过程烧结过程水分蒸发快水分蒸发快，故干燥带，故干燥带很薄。很薄。废气中的废气中的水蒸气在温水蒸气在温度下降后，度下降后，冷凝析出水冷凝析出水分，造成烧分，造成烧结料层下部结料层下部的过湿现象的过湿现象烧结过程既烧结过程既有还原反应，有还原反应，又有氧化反应又有氧化反应。烧结过程的烧结过程的目的不在于还目的不在于还原铁氧

109、化物，原铁氧化物，相反还要限制相反还要限制还原反应的进还原反应的进行。行。2FeOSiO2、CaOFeOSiO2 的的再还原性差，再还原性差，高炉不欢迎。高炉不欢迎。S 的氧化性的氧化性气化可使烧结气化可使烧结过程脱硫率达过程脱硫率达到到80以上。以上。K、Na、Zn的还原气化，的还原气化，在烧结过程只在烧结过程只占少量。占少量。用用CaCl2进行进行氯化气化，可氯化气化，可脱除原料中的脱除原料中的有害元素，但有害元素，但有有设备腐蚀问设备腐蚀问题。题。C+O2=CO2（易）2C+O2=2COC+CO2=2CO2CO+O2=2CO2（易）碳酸盐分解CaCO3=CaO+CO2MgCO3=MgO+

110、CO22FeCO3+1/2O2=Fe2O3+CO2高价氧化物分解6Fe2O3=4Fe3O4+O2氧化气化例如，S+O2=SO2还原气化例如，2K2O+C=4K+CO2卤化气化例如，CaCl2+MeO =MeCl2+CaO2021/6/16153 固相反应固相反应生成低熔点物质的临界温度生成低熔点物质的临界温度 金属：金属： (0.3-0.4)T熔熔 盐类：盐类： 0.57T熔熔 硅酸盐：硅酸盐：(0.8-0.9) T熔熔为液相生成创造条件为液相生成创造条件 液相生成FeO-SiO2系液相系液相11751205非自熔性烧结矿的非自熔性烧结矿的主要粘结相主要粘结相CaO-SiO2-FeO系液相系液

111、相10731217自熔性烧结矿自熔性烧结矿的主要粘结相的主要粘结相CaO-SiO2系液相系液相14501540低碳、高碱度烧低碳、高碱度烧结矿的形成的物相结矿的形成的物相CaO-Fe2O3系液相系液相12051449高碱度烧结矿高碱度烧结矿的主要粘结相的主要粘结相条件：条件： 比表面积比表面积大，大， 晶格不完整；晶格不完整；超过离子脱离离子超过离子脱离离子键束缚的临界温度。键束缚的临界温度。 2021/6/16154 （1）烧结机利用系数烧结机利用系数t/(mt/(m2 2 h)h) ： 式式中中： P-P-烧烧结结机机台台时时产产量量，A=B*L,A=B*L,带带式式烧烧结结机机抽抽风风面

112、面积积，m m2 2, , 用用来来表表示示烧烧结结机机大大小小，式式中中L L为为烧烧结结机机有有效效抽抽风风长长度度，B B为为烧烧结结机机台台车车宽宽度度；d-d-垂垂直直烧烧结结速速度度，m/minm/min；r-r-烧结料的堆积密度，烧结料的堆积密度，t/mt/m3 3；K-K-烧结机的成品率，烧结机的成品率，% %。 在在原原料料、设设备备条条件件一一定定，利利用用系系数数与与d d成成正正比比，而而d d主主要取决于料层透气性。要取决于料层透气性。 2.2.4 2.2.4 强化烧结过程（提高产量）分析强化烧结过程（提高产量）分析2.2.4.12.2.4.1烧结生产指标烧结生产指标

113、2021/6/16155（2 2）能耗（）能耗（ kgkg标煤标煤/ /吨）吨） 是指一段时间内，烧结生产系统，辅助生产系统，是指一段时间内，烧结生产系统，辅助生产系统，为烧结生产服务的附属系统，所消耗的各种能源的实为烧结生产服务的附属系统，所消耗的各种能源的实物消耗量，扣除回收利用能源，并折算成标煤（物消耗量，扣除回收利用能源，并折算成标煤（29330 29330 kJ/tkJ/t）与该段时间内烧结产量之比值。）与该段时间内烧结产量之比值。2021/6/16156面积面积m m2 2机速机速m/m/minmin烧结烧结负压负压PaPa料层料层高度高度mmmm垂速垂速mm/mm/minmin利

114、用系利用系数数t/(m2h)转鼓指转鼓指数数+6.3 +6.3 mmmm工序能工序能耗耗kgkg标煤标煤/ /吨吨宝钢宝钢4504502.222.22132801328065365318.818.81.2171.21781.7681.7660.1460.14鞍钢鞍钢2652652.972.97111901119058258219.2719.271.2701.27078.4978.4970.270.2武钢武钢4354351.651.65142911429163063022.7422.741.1981.19878.1578.1565.8565.85 表表2-7 2-7 中国重点企业烧结工艺主要技术

115、指标中国重点企业烧结工艺主要技术指标2021/6/16157烧结过程的气体力学现象烧结过程的气体力学现象Voice公式描述公式描述P 透气性指数透气性指数Q 抽风量抽风量A 抽风面积抽风面积h 料层高度料层高度p 料层压差料层压差n 系数系数Ergun公式描述公式描述P 透气性指数透气性指数 形状系数形状系数d 颗粒直径颗粒直径 料层孔隙率料层孔隙率 气体密度气体密度 Q/A分析分析h、p不变不变 Q/A与与P成一次方关系，即：欲提高单位面积风成一次方关系，即：欲提高单位面积风量，即提高产量量，即提高产量 ，需改善料层透气性。，需改善料层透气性。P、h不变不变 Q/A与（与（p）成正比关系，即

116、：欲提高产量，可）成正比关系，即：欲提高产量，可提高抽风负压。提高抽风负压。P、p不变不变 Q/A与料层高度与料层高度h成反比，即：透气性和负压不变成反比，即：透气性和负压不变时，增加料层厚度会导致产时，增加料层厚度会导致产量下降。量下降。透气性指数透气性指数P与烧结料粒径与烧结料粒径d成正比，与料层孔隙率成正比，与料层孔隙率成正比。成正比。2.2.4.2 2.2.4.2 烧烧结过程气体结过程气体力学和传热力学和传热现象现象1 1、烧结料层、烧结料层透气性透气性2021/6/16158（1）烧结料层中各层阻力损失的变化烧结料层中各层阻力损失的变化 a a烧结矿层；烧结矿层；b b燃烧层；燃烧层

117、；c c预热、干燥层；预热、干燥层；d d湿料层）湿料层）2021/6/16159t （）p （mmH 2 O）（2 2）烧结过程中不同料层厚度负压的变化情况）烧结过程中不同料层厚度负压的变化情况0600300150012009001800051015202530 （min）060030012009001500z3z2pz1图中图中: :料层料层 Z1 Z2 Z3, Z1 Z2 Z3,随着过湿层的消失和烧结矿层的增厚随着过湿层的消失和烧结矿层的增厚, ,负压逐渐降低负压逐渐降低. .2021/6/16160（3）二元粒度混合时的孔隙度变化）二元粒度混合时的孔隙度变化dk 细粒级直径细粒级直径d

118、g 粗粒级直径粗粒级直径Vk 细粒级量细粒级量 V V 总量总量2021/6/16161（4）改善烧结料层透气性的对策）改善烧结料层透气性的对策改善烧结料层透气性的对策改善烧结料层透气性的对策 提高提高 料层孔隙度料层孔隙度强化制粒强化制粒配天然矿配天然矿合适的粒度分布合适的粒度分布合适的布料方式合适的布料方式 合适的合适的原料粒度原料粒度d 有有 利利 于于Pd不利不利 于烧于烧结反应的进行结反应的进行控制粒度差控制粒度差控制控制燃烧带宽度燃烧带宽度配配C量要合适量要合适燃料粒度要合适燃料粒度要合适提高燃料燃烧性提高燃料燃烧性消除消除湿料层湿料层严格控制严格控制烧结原料的水分烧结原料的水分提

119、高烧结料的提高烧结料的料温（蒸气预料温（蒸气预热等）热等）冷冷 态态热热 态态2021/6/161622 2、烧结过程的传热现象、烧结过程的传热现象（1 1）烧结过程的传热特点）烧结过程的传热特点 烧结过程的总速度取决于燃烧速度（指单位时间烧结过程的总速度取决于燃烧速度（指单位时间内碳与氧反应所消耗碳的重量）和传热速度（指气内碳与氧反应所消耗碳的重量）和传热速度（指气固相间的热交换速度）两者之间的最慢者。固相间的热交换速度）两者之间的最慢者。 在低燃料量条件下，在低燃料量条件下，氧量充足，燃料着火点低，氧量充足，燃料着火点低，燃烧速度较快，燃烧速度较快，烧结速度取决于传热速度，在燃料量烧结速度

120、取决于传热速度，在燃料量较高条件下，则烧结速度取决于燃烧速度。较高条件下，则烧结速度取决于燃烧速度。 2021/6/16163 由上式可见由上式可见, ,增加气流速度增加气流速度, ,改善料层透气性改善料层透气性, ,可使传可使传热速度增加，高温区下移加速。热速度增加，高温区下移加速。 在烧结过程中最终两种速度在烧结过程中最终两种速度 “同步同步”进行进行”。且烧。且烧结料层各层的推进速度会受最慢者限制而最终协调一致。结料层各层的推进速度会受最慢者限制而最终协调一致。 由于烧结过程配由于烧结过程配C C量不高，按重量计在量不高，按重量计在3 35%5%间。间。烧结过程取决于传热速度，而传热以对

121、流传热为主，烧结过程取决于传热速度，而传热以对流传热为主，所以传热速度主要取决于：气流速度、气体和物料的所以传热速度主要取决于：气流速度、气体和物料的热容量热容量, ,根据热平衡推导传热速度根据热平衡推导传热速度W W为为: :。 2021/6/16164（2 2）同一料层温度的变化：）同一料层温度的变化：1 1）当热风达到某一料层时，假定料层为室温的含水料）当热风达到某一料层时，假定料层为室温的含水料层，这时，料温逐渐上升至露点温度，水分蒸发，温度不层，这时，料温逐渐上升至露点温度，水分蒸发，温度不变；变；2 2）水分蒸发完后，料温继续上升，由于烧结料的热容）水分蒸发完后，料温继续上升，由于

122、烧结料的热容量较小，温度上升很快，到量较小，温度上升很快，到700700左右，燃料着火，料温左右，燃料着火，料温迅速升高。迅速升高。3 3）由于料温与热风温差的降低，矿化反应、物料部分）由于料温与热风温差的降低，矿化反应、物料部分熔化吸热，温度上升速度降低，料温缓慢升高达到最高温熔化吸热，温度上升速度降低，料温缓慢升高达到最高温度。度。4 4）燃烧结束，料层温度开始降低，冷却之初，温差较）燃烧结束，料层温度开始降低，冷却之初，温差较大，降温较快，随着温差的减小，降温速度变缓。大，降温较快，随着温差的减小，降温速度变缓。2021/6/16165 2.2.4.3 2.2.4.3 强化烧结措施强化烧

123、结措施 1 1、混合料预热、混合料预热 目的：防止水分的冷凝，改善实际料层的目的：防止水分的冷凝，改善实际料层的热态透气性。热态透气性。 手段：加（热）返矿，加生石灰，加热水，手段：加（热）返矿，加生石灰，加热水，通热蒸气。通热蒸气。 通热蒸气地点：圆筒混料制粒机、布料前通热蒸气地点：圆筒混料制粒机、布料前的混合料槽。的混合料槽。2021/6/161662 2、以生石灰代替部分石灰石、以生石灰代替部分石灰石作用：作用：a.a.生石灰消化成极细的生石灰消化成极细的Ca(OH)Ca(OH)2 2胶凝体胶凝体改善改善混合料混合料制粒性制粒性；b.b.在干燥后仍能保持混合料小球的强度在干燥后仍能保持混

124、合料小球的强度改善烧改善烧结料结料透气性透气性；c.c.在过湿层可吸收水分在过湿层可吸收水分改善过湿层的改善过湿层的透气性透气性；d.d.生石灰与水反应可生成热量提高料温生石灰与水反应可生成热量提高料温抑制抑制 烧结料层的烧结料层的过湿现象过湿现象。效果：效果：1 1生石灰生石灰 产量产量6%6%； 2021/6/161673 3、热风烧结、热风烧结 热风烧结是在烧结机点火器后面，装上热风热风烧结是在烧结机点火器后面，装上热风罩，往料层表面供给热废气或热空气来进行烧结罩，往料层表面供给热废气或热空气来进行烧结的一种新工艺。的一种新工艺。 （1 1）热风来源）热风来源 1 1）煤气燃烧的热废气；

125、）煤气燃烧的热废气； 2 2）烧结机尾部风箱或冷却机的热废气；）烧结机尾部风箱或冷却机的热废气； 3 3）热风炉预热空气。）热风炉预热空气。2021/6/16168（2 2）效果：）效果： 增加料层上部供热量；增加料层上部供热量； 减慢烧结矿表层的冷却强度；减慢烧结矿表层的冷却强度； 提高硅酸盐结晶度；提高硅酸盐结晶度； 减少固体燃料用量，降低减少固体燃料用量，降低FeOFeO量。量。2021/6/16169 4 4、强化混合料制粒、强化混合料制粒. . 延长混合造球的时间（一混延长混合造球的时间（一混2 2分钟，二混制粒不分钟，二混制粒不少于少于4 4分钟）；分钟）；. . 改进混料筒的结构

126、，提高制粒效果；改进混料筒的结构，提高制粒效果；. . 使用有机添加剂，改善制粒效率；使用有机添加剂，改善制粒效率；. . 自动控制混料的加水量；自动控制混料的加水量；. . 园盘造球机预制粒（粒度上限为园盘造球机预制粒（粒度上限为6 68mm8mm），）， （HPSHPS法、即小球烧结法，法、即小球烧结法，2.91t/m2.91t/m2 2.h.h，一般烧结法，一般烧结法1.3-1.5 t/m1.3-1.5 t/m2 2.h.h）2021/6/16170 5 5、改进烧结机布料系统改进烧结机布料系统目的：保证合理的料层分布，改善料层透气性。目的：保证合理的料层分布，改善料层透气性。手段：手段

127、：a. a. 计算机动态控制给料，保持混合料槽计算机动态控制给料，保持混合料槽有稳定的料位；有稳定的料位；b. b. 保持混合料槽与圆辊给料机保持混合料槽与圆辊给料机的相对位置，防止混合料自然落料；的相对位置，防止混合料自然落料；c. c. 实现实实现实际烧结料层厚度的自动控制；际烧结料层厚度的自动控制；d. d. 设置偏析布料设置偏析布料装置，装置，主要有：反射板、多辊布料器、条筛溜主要有：反射板、多辊布料器、条筛溜槽布料、反吹风偏析布料等。槽布料、反吹风偏析布料等。2021/6/161716 6、小球烧结法小球烧结法（1 1）概念概念 将烧结混合料用圆盘造球机预先制成一定将烧结混合料用圆盘

128、造球机预先制成一定粒度的小球（粒度上限为粒度的小球（粒度上限为6 68mm8mm），然后使小），然后使小球外裹部分燃料，最后铺在烧结台车上进行烧球外裹部分燃料，最后铺在烧结台车上进行烧结的造块新工艺。结的造块新工艺。 小球烧结法的主要效果是提高产量，能小球烧结法的主要效果是提高产量，能耗指标和产品质量也有改善。耗指标和产品质量也有改善。 小球烧结的产品仍属于烧结矿。小球烧结的产品仍属于烧结矿。2021/6/16172（2 2）小球烧结法效果）小球烧结法效果 由日本钢管公司（由日本钢管公司（NKKNKK）开发，于）开发，于19881988年年在日本福山在日本福山550M550M2 2烧结机上投产

129、，年产烧结机上投产，年产600600万万吨小球烧结矿。吨小球烧结矿。 利用系数大幅度提高，达利用系数大幅度提高，达2.91t/m2.91t/m2 2.h.h； 成品率由成品率由8080上升至上升至8585以上；以上； FeO4FeO4，还原度由，还原度由6565提高到提高到8080； 烧结燃耗下降烧结燃耗下降2020，电耗下降，电耗下降3030；2021/6/16173（3 3）小球烧结法工艺流程）小球烧结法工艺流程2021/6/161742.2.5 2.2.5 烧结新工艺新技术烧结新工艺新技术2.2.5.1 提高烧结矿还原性提高烧结矿还原性 烧烧结矿的还原性结矿的还原性烧结矿含铁品位烧结矿含

130、铁品位烧结矿的组成矿物烧结矿的组成矿物烧结矿的显微结构烧结矿的显微结构硅酸盐脉石少，硅酸盐脉石少，还原性还原性赤铁矿赤铁矿铁酸钙铁酸钙磁铁矿磁铁矿钙铁橄榄石钙铁橄榄石铁橄榄石铁橄榄石还还原原性性提提高高气孔率大、晶粒小气孔率大、晶粒小、晶粒间的硅酸盐、晶粒间的硅酸盐包裹体包裹体时，还原时，还原性性主攻目标主攻目标提高烧结矿碱提高烧结矿碱度度R1.82.2低温烧结技术低温烧结技术受资源影响受资源影响受原料条件、烧结受原料条件、烧结矿强度条件制约矿强度条件制约2021/6/16175主攻目标主攻目标改善烧结矿物组成改善烧结矿物组成赤铁矿赤铁矿 Fe2O3磁铁矿磁铁矿 Fe3O4氧化性气氛氧化性气氛

131、保持保持Fe2O3高碱度下铁酸高碱度下铁酸钙生成钙生成氧化性气氛氧化性气氛Fe2O3生成生成高碱度下高碱度下铁铁酸钙生成酸钙生成还原性气氛强还原性气氛强FeO生成生成钙铁橄榄石钙铁橄榄石铁橄榄石铁橄榄石还原性还原性还原性还原性2021/6/16176冷态强度冷态强度热态强度热态强度转鼓强度转鼓强度抗磨指数抗磨指数筛分指数筛分指数 粘结相粘结相数量数量 残余残余 CaO内应力内应力矿物矿物自身自身强度强度 结晶结晶 程度程度热应力热应力相应力相应力表面与中表面与中心的温差引心的温差引起起矿物的不矿物的不同热膨胀引同热膨胀引起起正正 硅硅 酸酸 钙钙( 2 CaOSiO2)的多晶转变的多晶转变引起

132、引起还原条件还原条件下，下，400600铁铁 氧氧 化化物因还原发物因还原发生晶格转变生晶格转变造成烧结矿造成烧结矿粉化粉化在炉内高在炉内高于于 800 1000 后后，矿石出，矿石出现软化熔现软化熔融，使烧融，使烧结矿失去结矿失去强度强度低温还原低温还原粉化性能粉化性能软化性能软化性能烧结矿强度烧结矿强度2.2.5.2 2.2.5.2 提高烧结矿强度提高烧结矿强度2021/6/16177降低热应力降低热应力烧结矿的热处理烧结矿的热处理烧结矿的热处理烧结矿的热处理对已烧完并部分冷却的烧结矿，用对已烧完并部分冷却的烧结矿，用1000左左右的热风施行再加热处理（右的热风施行再加热处理（12min）

133、减小烧结矿中的热应力减小烧结矿中的热应力改善结晶程度，减少玻璃体改善结晶程度，减少玻璃体烧结矿软化烧结矿软化温度得以提温度得以提高高孔隙率增大孔隙率增大， 还还 原原 性性2021/6/161782.2.5.3 2.2.5.3 高铁低硅烧结高铁低硅烧结 低硅烧结矿，一般指烧结矿中低硅烧结矿，一般指烧结矿中SiOSiO2 2含量小于含量小于5%5%，优点：，优点： a.a.提高品位，减少冶炼渣量；提高品位，减少冶炼渣量； b.b.改善烧结矿冶金性能，尤其是软化温度升高，软熔改善烧结矿冶金性能，尤其是软化温度升高，软熔区间变窄。区间变窄。 技术措施：技术措施： a.a.由于由于SiOSiO2 2降

134、低，粘接相减少，要相应提高碱度，增降低，粘接相减少，要相应提高碱度，增加铁酸钙粘接相；加铁酸钙粘接相； b.b.强化制粒，提高生石灰配比，有利于铁酸钙矿物的强化制粒，提高生石灰配比，有利于铁酸钙矿物的形成；形成； c. c.提高原料品位，减少提高原料品位，减少SiOSiO2 2带入量。带入量。2021/6/161792.2.5.42.2.5.4 降低烧结过程能耗降低烧结过程能耗 1 1、厚料层烧结、厚料层烧结 （1 1）厚料层烧结的理论基础厚料层烧结的理论基础 烧结过程有自动蓄热作用料层高度为烧结过程有自动蓄热作用料层高度为8080220mm220mm时，自动蓄热率为时，自动蓄热率为35354

135、545；料层高度为；料层高度为400mm400mm时，自动蓄热率为时，自动蓄热率为6565。 烧结自动蓄热作用，为降低固体燃料提供了烧结自动蓄热作用，为降低固体燃料提供了可能，也为低温烧结技术创造了有利条件。可能，也为低温烧结技术创造了有利条件。2021/6/16180（2 2）厚料层烧结的效果厚料层烧结的效果 1 1）改善烧结矿强度，提高成品率。）改善烧结矿强度，提高成品率。强度低的表层烧结矿相对减少。强度低的表层烧结矿相对减少。高温保持时间长，矿物结晶充分，结构改善。高温保持时间长，矿物结晶充分，结构改善。 2 2）节省固体燃耗，降低总热耗（自动蓄热作用所致）节省固体燃耗，降低总热耗（自动

136、蓄热作用所致） 低配碳使氧化性气氛加强，降低低配碳使氧化性气氛加强，降低FeOFeO含量，改善烧结矿还含量，改善烧结矿还原性。原性。 。低配碳使料层最高温度下降低配碳使料层最高温度下降, ,抑制过烧现象，烧结矿结构抑制过烧现象，烧结矿结构改善。改善。2021/6/16181（3）提高烧结料层厚度的技术措施）提高烧结料层厚度的技术措施提高烧结料层厚度的技术措施提高烧结料层厚度的技术措施改善料层透气性改善料层透气性提高烧结负压提高烧结负压增加富矿增加富矿粉用量粉用量采用新技采用新技术新工艺术新工艺强化混合强化混合料制粒料制粒提高混合提高混合料温度料温度控制燃控制燃料粒度料粒度减少烧结减少烧结漏风率

137、漏风率提高风提高风机风量机风量合理搭合理搭配矿粉配矿粉种类和种类和粗细比粗细比例例添加粘添加粘结剂改结剂改善成球善成球性能性能改进制改进制粒设备粒设备结构和结构和优化工优化工艺参数艺参数偏析布料技术偏析布料技术燃料分加技术燃料分加技术双层布料技术双层布料技术小球烧结工艺小球烧结工艺低温烧结工艺低温烧结工艺2021/6/16182图图2-10 分层烧结图分层烧结图 2021/6/161832 2、低温烧结、低温烧结（1 1）理论依据）理论依据 高碱度下生成的钙的铁酸盐高碱度下生成的钙的铁酸盐 铁酸钙，不仅还铁酸钙，不仅还原性好，而且强度也高。铁酸钙主要是由原性好，而且强度也高。铁酸钙主要是由Fe

138、Fe2 2O O3 3和和CaOCaO组成。烧结温度超过组成。烧结温度超过13001300后，后，FeFe2 2O O3 3易发生热分解，易发生热分解，形成形成FeFe3 3O O4 4和和FeOFeO，而，而FeFe3 3O O4 4是不能与是不能与CaOCaO结合的。相反，结合的。相反，FeOFeO的出现会导致的出现会导致2FeO2FeOSiOSiO2 2，CaOCaOFeOFeOSiOSiO2 2的生成的生成，从而恶化还原性。不同形态的铁酸钙组成的烧结矿，从而恶化还原性。不同形态的铁酸钙组成的烧结矿，其质量是不同的；而烧结温度对铁酸钙的形态影响显其质量是不同的；而烧结温度对铁酸钙的形态影

139、响显著：著：2021/6/16184 1100 110012001200，1020针状铁酸钙生成，但晶粒间针状铁酸钙生成，但晶粒间尚未连结，故强度较差；尚未连结，故强度较差； 1200120012501250，20203030的针状铁酸钙生成，晶桥连的针状铁酸钙生成，晶桥连接，且有交织结构出现，强度较好；接，且有交织结构出现，强度较好； 1250125012801280，呈交织结构的铁酸钙生成，强度最好；，呈交织结构的铁酸钙生成，强度最好； 1280128013001300，铁酸钙量下降至，铁酸钙量下降至10103030，结构由针，结构由针状变为柱状，强度上升，但还原性变坏。状变为柱状，强度上

140、升，但还原性变坏。 所以为了生成优质的铁酸钙矿物以改善烧结矿的还所以为了生成优质的铁酸钙矿物以改善烧结矿的还原性和强度，就要原性和强度，就要实现低温烧结。实现低温烧结。2021/6/16185（2 2）SFCASFCA的概念的概念 实际烧结矿中的铁酸钙，无论是针状还是实际烧结矿中的铁酸钙，无论是针状还是片状，都不是由单纯的片状，都不是由单纯的CaOCaO和和FeFe2 2O O3 3构成，铁酸构成，铁酸钙中均含有一定量的钙中均含有一定量的AlAl2 2O O3 3、SiOSiO2 2等，故称为等，故称为复合铁酸钙，记为复合铁酸钙，记为SFCASFCA。2021/6/16186（3）实现低温烧结

141、的工艺措施）实现低温烧结的工艺措施实现低温烧结的工艺措施实现低温烧结的工艺措施加强原加强原料准备料准备达达 到到 成成分分 、 粒粒度度 稳稳 定定均匀均匀强化混强化混合料制粒合料制粒目目 标标 是是达达 到到 料料层层 高高 度度400 mm以以 上上 的的透气性透气性降低点降低点火温度火温度以以1050 1150 为宜为宜时间控时间控制制 在在 不不过过 烧烧 为为宜宜调整烧结调整烧结矿成分矿成分Al2O3/SiO2为为 0.10 0.35高碱度高碱度烧结矿烧结矿R=1.82.2SFCA3040以上以上低水低低水低碳作业碳作业FeO低低Tmax为为125012801100以上高温以上高温保

142、保 持持 时时 间间 在在 3 min以上以上低碳有利于低碳有利于控制烧结气氛控制烧结气氛2021/6/161873 3、燃料分加技术、燃料分加技术 燃料分加能减少制粒混合料中的焦粉燃料分加能减少制粒混合料中的焦粉含量，有利于混合料制粒小球的形成与长含量，有利于混合料制粒小球的形成与长大，减少焦粉被混合料包裹，提高焦粉的大，减少焦粉被混合料包裹，提高焦粉的燃烧效率，从而改善烧结混合料的透气性燃烧效率，从而改善烧结混合料的透气性和烧结过程透气性，改善烧结料层的气体和烧结过程透气性，改善烧结料层的气体动力学特征，提高烧结速度。动力学特征，提高烧结速度。2021/6/16188 降低烧结过程能耗的技

143、术对策降低烧结过程能耗的技术对策降低烧结固体燃耗降低烧结固体燃耗开源节流开源节流 尽量从外尽量从外界带入显热界带入显热，如利用热，如利用热返矿、生石返矿、生石灰，混料加灰，混料加蒸气，热风蒸气，热风烧结等烧结等进行余热回进行余热回收，减少废收，减少废气带走热量气带走热量提高燃料燃提高燃料燃烧效率烧效率控制燃料控制燃料粒度粒度提高成品率提高成品率燃料分加燃料分加(可降低可降低燃耗燃耗5-15Kg/t)双层烧结双层烧结控制原料的控制原料的特性特性结晶水结晶水125Kg/tFeO113Kg/t混合料水混合料水分分1多耗热量多耗热量46KJ/t厚料层厚料层烧结烧结充分利用充分利用烧结过程的烧结过程的自

144、蓄热原理自蓄热原理料层料层10mm，燃耗燃耗0.3Kg/t新技术和新新技术和新工艺工艺低温烧结低温烧结小球烧结小球烧结偏析布料偏析布料废气余热废气余热利用利用2021/6/16189达钢达钢320M2烧结机烧结机2021/6/16190云南某钢厂云南某钢厂90M90M3 3烧结机正在生产烧结机正在生产2021/6/161912.3 2.3 铁矿粉球铁矿粉球团团 球团是铁精矿粉或其它含铁粉料，在常球团是铁精矿粉或其它含铁粉料，在常温下滚动成球，经高温焙烧或低温强化固结，温下滚动成球，经高温焙烧或低温强化固结，其物化冶金性能能够满足高炉冶炼要求的过其物化冶金性能能够满足高炉冶炼要求的过程。程。 最

145、常见的工艺是氧化焙烧固结最常见的工艺是氧化焙烧固结. . 2021/6/16192 2.3.1 2.3.1 球团矿球团矿质量指标质量指标2.3.1.12.3.1.1生球质量指标生球质量指标 （1 1）生球粒度）生球粒度8 816mm16mm； （2 2）生球抗压强度）生球抗压强度, ,根据工艺不同要求不同根据工艺不同要求不同, ,链箅机链箅机- -回转窑工艺要求单球搞压强度达回转窑工艺要求单球搞压强度达9.8N9.8N； （3 3）生球落下强度；）生球落下强度； （4 4）生球破裂温度）生球破裂温度. . 2021/6/161932.3.1.2 2.3.1.2 成品成品球团质量指标球团质量指标

146、 （1 1）冷强度；）冷强度； （2 2）还原性；）还原性； （3 3）低温还原膨胀率；）低温还原膨胀率； （4 4）高温软化及熔融性能。）高温软化及熔融性能。 2021/6/16194球团矿的质量标准2021/6/161952.3.1.32.3.1.3球团矿与烧结矿比较球团矿与烧结矿比较 （1 1）原料条件）原料条件 球团：球团： 0.074 90%90%，尤其是，尤其是0.0200.020mmmm部部分不得小于分不得小于20%20%。 烧结：烧结： -150 -150目（目（0.1040.104mm)mm)粒粒级级20%20%。 （2 2）冶金性能）冶金性能 球团：球团： 1 1）粒度小）

147、粒度小（816816mmmm）而均匀；而均匀； 2 2）冷态强度高；）冷态强度高； 3 3）铁份高，还原性好。不足是高温还原热）铁份高，还原性好。不足是高温还原热膨胀率较大，造成球团的高温还原粉化；膨胀率较大，造成球团的高温还原粉化； 4 4）适于处理细精矿粉。）适于处理细精矿粉。2021/6/16196 （3 3）固结形式）固结形式 烧结以形成部份液相为主，球团以固相固结烧结以形成部份液相为主，球团以固相固结为主为主(?(?不会形成液相不会形成液相) )。 （4 4）冶炼效果）冶炼效果 用球团矿代替天然块矿冶炼时，与烧结矿相用球团矿代替天然块矿冶炼时，与烧结矿相同，能大幅度改善冶炼经济技术指

148、标。同，能大幅度改善冶炼经济技术指标。 2021/6/16197（4 4）球团矿在钢铁工业中的地位）球团矿在钢铁工业中的地位 1 1）世界上天然富矿日渐短缺，因选矿产生大量粒度）世界上天然富矿日渐短缺，因选矿产生大量粒度小于小于0.0740.074mm(-200mm(-200网目网目) )的精矿粉。的精矿粉。 2 2）球团矿良好的物化冶金性能，是现代高炉获得优）球团矿良好的物化冶金性能，是现代高炉获得优质高产的原料之一。质高产的原料之一。注：目指每平方英寸的孔目数，注：目指每平方英寸的孔目数，1 1英寸英寸= =2.54cm2.54cm 目数目数* *孔径（微米）孔径（微米）=15000=15

149、000 3 3）随着球团技术的进步，适于球团法处理的原料已）随着球团技术的进步，适于球团法处理的原料已从磁铁精矿粉扩展到赤铁矿、褐铁矿精矿粉以及天然混从磁铁精矿粉扩展到赤铁矿、褐铁矿精矿粉以及天然混合矿粉及各种含铁粉尘等。合矿粉及各种含铁粉尘等。 2021/6/161982.3.2 2.3.2 矿粉造球过程矿粉造球过程2.3.2.1 2.3.2.1 造球造球1 1、液体的表面性质、液体的表面性质 （1 1）表面层：液面下厚度约等于分子作用半径）表面层：液面下厚度约等于分子作用半径的一层液体。的一层液体。 （2 2）表面能：液体表面层内的分子比液体内部）表面能：液体表面层内的分子比液体内部分子所

150、具有的能量。分子所具有的能量。 （3 3）表面张力：使表面收缩的作用力。）表面张力：使表面收缩的作用力。2021/6/16199（4 4）润湿现象）润湿现象 固液间能否润湿，取决于固液分子间的作用力（附固液间能否润湿，取决于固液分子间的作用力（附着力）与液体分子间的作用力（内聚力）两者的大小。着力）与液体分子间的作用力（内聚力）两者的大小。当附着力小于内聚力，液体不润湿固体，反之则润湿。当附着力小于内聚力，液体不润湿固体，反之则润湿。图图2 211112021/6/162002 2、细磨物料的表面特性、细磨物料的表面特性 比表面积：单位重量或单位体积的固体物料所比表面积：单位重量或单位体积的固

151、体物料所具有的表面积。具有的表面积。 造球原料比表面积在造球原料比表面积在15001900cmcm2 2/g/g之间，因之间，因此具有：此具有： （1 1）较大的表面能；）较大的表面能； （2 2）与周围介质（液体或气体）接触时，颗粒表）与周围介质（液体或气体）接触时，颗粒表面会显示出电荷面会显示出电荷, ,并且在颗粒表面形成空间电场。并且在颗粒表面形成空间电场。2021/6/162013 3、水分在细磨物料中的形态及作用、水分在细磨物料中的形态及作用（1 1）吸附水的形成）吸附水的形成 当干燥固体颗粒与水接触时，在电场范围内的极化当干燥固体颗粒与水接触时，在电场范围内的极化水分子被吸附于颗粒

152、表面，水分子由于具有偶极构造而水分子被吸附于颗粒表面，水分子由于具有偶极构造而中和干燥颗粒表面的电荷，在颗粒表面形成一层吸附水中和干燥颗粒表面的电荷，在颗粒表面形成一层吸附水层。层。 当相对水蒸气压力达到当相对水蒸气压力达到100%100%时，物料吸附水达最大时，物料吸附水达最大值，称为最大吸附水。值，称为最大吸附水。 在造球的物料层中，若仅存在吸附水时，成球过程在造球的物料层中，若仅存在吸附水时，成球过程难以进行。难以进行。2021/6/16202（2 2）薄膜水的物性及作用）薄膜水的物性及作用 当颗粒表面达到最大吸附水后，还存在未当颗粒表面达到最大吸附水后，还存在未被平衡掉的分子引力，进一

153、步润湿时，在吸被平衡掉的分子引力，进一步润湿时，在吸附水的周围形成薄膜水。附水的周围形成薄膜水。 薄膜水又可分为强结合水和弱结合水两部薄膜水又可分为强结合水和弱结合水两部分。矿粒所能持有的最大吸附水与强结合水分。矿粒所能持有的最大吸附水与强结合水的数量称为最大分子水。的数量称为最大分子水。2021/6/16203 吸附水和薄膜水在力吸附水和薄膜水在力学上可以看作是颗粒的学上可以看作是颗粒的外壳，在外力作用下和外壳，在外力作用下和颗粒一起变形，并且分颗粒一起变形，并且分子水膜使颗粒彼此粘结，子水膜使颗粒彼此粘结，这就是细磨物料当成球这就是细磨物料当成球紧密后具有强度的原因紧密后具有强度的原因之一

154、。之一。 当物料表面润湿达到当物料表面润湿达到了薄膜水之后，成球过了薄膜水之后，成球过程才能开始。程才能开始。吸附水吸附水图图2 212122021/6/16204（3 3）毛细水的特性及作用）毛细水的特性及作用 当物料继续被润湿到超过薄膜水时，物料层中形成毛细当物料继续被润湿到超过薄膜水时，物料层中形成毛细水。毛细水可分为以下几种：水。毛细水可分为以下几种： 1 1）触点状毛细水）触点状毛细水 指仅仅存在于颗粒接触指仅仅存在于颗粒接触点周围的水。它占有空隙的点周围的水。它占有空隙的狭窄部分，并被弯月所限制。狭窄部分，并被弯月所限制。因此，不能以液滴状态移动，因此，不能以液滴状态移动，不传递静

155、水压力，但呈现毛不传递静水压力，但呈现毛细压力。细压力。图图2 213132021/6/16205 2 2）蜂窝状毛细水）蜂窝状毛细水 当矿粒层出现触点状毛细水后，继续增加当矿粒层出现触点状毛细水后，继续增加水分便出现蜂窝状毛细水。水开始具有连续性，水分便出现蜂窝状毛细水。水开始具有连续性，能在毛细管内迁移，并能传递静水压力和呈现能在毛细管内迁移，并能传递静水压力和呈现毛细压力。能使颗粒彼此粘在一起并产生强度。毛细压力。能使颗粒彼此粘在一起并产生强度。 3 3）饱和毛细水）饱和毛细水 当料层孔隙完全被水充满时，则出现饱和当料层孔隙完全被水充满时，则出现饱和毛细水。毛细水。2021/6/1620

156、6 造球时最适宜的水介于触点状和蜂窝状毛细水之间。造球时最适宜的水介于触点状和蜂窝状毛细水之间。当物料润湿到毛细水阶段时，成球过程才明显得到发展。当物料润湿到毛细水阶段时，成球过程才明显得到发展。 如图当液体润湿如图当液体润湿矿粒时，在附加压矿粒时，在附加压强的作用下，上、强的作用下，上、下凹液有向外移动下凹液有向外移动减小液体表面积的减小液体表面积的趋势，在两球接触趋势，在两球接触区域形成负压，在区域形成负压，在大气的压力下，两大气的压力下，两球被压拢。球被压拢。图图2 214142021/6/16207 4 4、细磨物料的成球过程、细磨物料的成球过程 （1 1）成球机理）成球机理 a. a

157、.自然力自然力 生球的强度靠自然力维持，包括：生球的强度靠自然力维持，包括：1 1）固体颗粒之）固体颗粒之间的范德华引力、磁力和静电力；间的范德华引力、磁力和静电力；2 2）液体相存在的界）液体相存在的界面力和毛细力。面力和毛细力。 b. b.机械力机械力 为了使自然力能对成球起作用，就要借助于机械力为了使自然力能对成球起作用，就要借助于机械力使润湿颗粒彼此相接触，即使物料作机械运动受到捏和、使润湿颗粒彼此相接触，即使物料作机械运动受到捏和、挤压而形成生球。挤压而形成生球。2021/6/16208 （2 2）成球阶段）成球阶段 细磨物料的成球可分为二个成长阶段，即：细磨物料的成球可分为二个成长

158、阶段，即： a. a.成核阶段成核阶段 具有毛细水的颗粒，在机械力的作用下，具有毛细水的颗粒，在机械力的作用下，彼此接触，由于粒子间的毛细压力而形成的坚彼此接触，由于粒子间的毛细压力而形成的坚实稳定和多孔的球形聚集体称为球核或母球。实稳定和多孔的球形聚集体称为球核或母球。2021/6/16209b.b.球的长大阶段球的长大阶段 在机械力的作用下，母球在不断的滚在机械力的作用下，母球在不断的滚动中被压密，引起毛细管形状和尺寸的改动中被压密，引起毛细管形状和尺寸的改变，而使过剩毛细水被挤压至母球表面，变，而使过剩毛细水被挤压至母球表面，不断粘结其他湿料，直至母球中颗粒间的不断粘结其他湿料，直至母球

159、中颗粒间的摩擦力较滚动时的机械压密作用大时为止。摩擦力较滚动时的机械压密作用大时为止。2021/6/16210图图2 215152021/6/162115 5、影响造球的因素、影响造球的因素 （1 1）原料的亲水性）原料的亲水性 对造球过程起主要作用的是颗粒表面的亲对造球过程起主要作用的是颗粒表面的亲水性和形状。亲水性愈高，物料的成球性愈好。水性和形状。亲水性愈高，物料的成球性愈好。 铁精矿粉的亲水性为：磁铁矿铁精矿粉的亲水性为：磁铁矿 赤铁矿赤铁矿 菱菱铁矿铁矿 褐铁矿。褐铁矿。 脉石对铁矿物的亲水性有较大的影响，甚脉石对铁矿物的亲水性有较大的影响，甚至可改变上述顺序。至可改变上述顺序。20

160、21/6/16212 （2 2）颗粒形状）颗粒形状 构造生球的颗粒形状不同，生球的强度构造生球的颗粒形状不同，生球的强度也不相同。也不相同。 褐铁矿亲水性强，颗粒形貌呈片状或针褐铁矿亲水性强，颗粒形貌呈片状或针状，成球性最好；状，成球性最好； 磁铁矿亲水性差，颗粒表面光滑，多呈磁铁矿亲水性差，颗粒表面光滑，多呈矩形或多角形，成球性最差。矩形或多角形，成球性最差。2021/6/16213 （3 3）原料湿度）原料湿度 水分对成球的影响较大，水分不足的原料水分对成球的影响较大，水分不足的原料造球时，生球很难长大。造球时，生球很难长大。 一般磁铁精矿和赤铁精矿的造球水分约一般磁铁精矿和赤铁精矿的造球

161、水分约8 81010，褐铁矿粉的约为，褐铁矿粉的约为14142828。 最佳造球原料的湿度，应略低于适宜值，最佳造球原料的湿度，应略低于适宜值，对不足部分应在造球过程中补加。对不足部分应在造球过程中补加。2021/6/16214（4 4）原料的粒度和粒度组成）原料的粒度和粒度组成 原料粒度愈小，粒度组成不均匀的物料成球性原料粒度愈小，粒度组成不均匀的物料成球性好，生球长大快，颗粒间排列愈紧密，毛细管的平好，生球长大快，颗粒间排列愈紧密，毛细管的平均直径亦愈小，分子粘结力亦将愈强，生球强度高。均直径亦愈小，分子粘结力亦将愈强，生球强度高。 一般铁精矿中一般铁精矿中0.0740.074mm mm

162、的粒级不小于的粒级不小于8090% %。 在粒度组成中，对粒度上限必须控制，否则不在粒度组成中，对粒度上限必须控制，否则不仅生球强度差，并且在造球时颗粒易发生偏析。仅生球强度差，并且在造球时颗粒易发生偏析。2021/6/16215（5 5）造球时间）造球时间 造球时间由成品球的尺寸、原料成球的难易和原料造球时间由成品球的尺寸、原料成球的难易和原料颗粒的粗细确定。颗粒的粗细确定。 延长造球时间对生球质量有益，但对产量不利。延长造球时间对生球质量有益，但对产量不利。图图2 21616图图2 217172021/6/16216（6 6）添加剂）添加剂 常用的添加剂是膨润土和消石灰，加入后可改常用的添

163、加剂是膨润土和消石灰，加入后可改善物料的成球性，另外还可以：善物料的成球性，另外还可以： （1 1）能提高生球强度，调剂原料水分，稳定）能提高生球强度，调剂原料水分，稳定造球作业；造球作业； （2 2）提高物料的成核率和降低生球长大速度，）提高物料的成核率和降低生球长大速度，使生球粒度小而均匀；使生球粒度小而均匀； 2021/6/16217 （3 3）能够提高生球的爆裂温度，从而提）能够提高生球的爆裂温度，从而提高生球干燥速度，缩短干燥时间，提高球团高生球干燥速度，缩短干燥时间，提高球团质量。质量。 膨润土的用量一般为膨润土的用量一般为0.51.0%，一般每一般每增加增加1%1%的膨润土，要降

164、低品位的膨润土，要降低品位0.40.6%。2021/6/162186 6、造球工艺流程、造球工艺流程添加剂 精矿浆 A A 精矿浆 B B中和中和过滤干燥过滤干燥配料配料混和混和造球造球筛分筛分焙烧焙烧筛分筛分成品成品 返矿返矿磨细磨细浆化浆化2021/6/16219（1 1）原料准备）原料准备 球团原料的粒度和粒度组成、适宜的水分及球团原料的粒度和粒度组成、适宜的水分及均匀的化学成分是生产优质球团矿的三个重要因均匀的化学成分是生产优质球团矿的三个重要因素。素。 1 1）原料粒度和粒度组成）原料粒度和粒度组成 精矿粉最佳粒度范围：精矿粉最佳粒度范围： 0.074 90%90%，尤，尤其是其是0

165、.0200.020mmmm部分不得小于部分不得小于20%20%。 2021/6/16220 2 2）水分）水分 原料最佳水分与造球物料的物理性质、造球机生原料最佳水分与造球物料的物理性质、造球机生产率及成球条件有关。产率及成球条件有关。 磁铁矿和赤铁矿适宜水分范围为磁铁矿和赤铁矿适宜水分范围为710710% %，褐铁矿却，褐铁矿却达达1 15%5%以上。以上。 造球前的原料水分应低于适宜的生球水分。为了稳造球前的原料水分应低于适宜的生球水分。为了稳定造球，水分波动定造球，水分波动 0.2% 0.2%。 3 3）原料化学成分）原料化学成分 要求原料化学成分稳定均匀，一般采取中和混匀要求原料化学成

166、分稳定均匀，一般采取中和混匀措施。措施。2021/6/162212021/6/162222021/6/16223（2 2）配料、混合）配料、混合 球团所用原料球团所用原料( (铁精矿粉、膨润土等粘结剂、铁精矿粉、膨润土等粘结剂、石灰石等熔剂）种类较少，故配料、混合工艺石灰石等熔剂）种类较少，故配料、混合工艺较简单。较简单。 精矿粉、熔剂和粘结剂采用圆盘给料机给料精矿粉、熔剂和粘结剂采用圆盘给料机给料和控制下料量。并由皮带秤按预定配料比称量。和控制下料量。并由皮带秤按预定配料比称量。 采用轮式混合机和圆筒强力混合机。采用轮式混合机和圆筒强力混合机。2021/6/162242021/6/16225

167、2021/6/162262021/6/16227（3 3）铁精矿粉成球机理铁精矿粉成球机理 1） 形成母球（自然力作用）形成母球（自然力作用） 母球是造球的核心，靠加水润湿产生母球是造球的核心，靠加水润湿产生; 2）母球长大）母球长大 (机械力自然力作用机械力自然力作用) 滚动中压紧滚动中压紧毛细结构变化毛细结构变化挤出毛细水挤出毛细水过湿过湿表面又粘附新的矿粉表面又粘附新的矿粉母球长大母球长大 3）生球压实）生球压实 (机械力作用机械力作用) 使矿粉颗粒以最紧密方式排列，最大限度发挥水使矿粉颗粒以最紧密方式排列，最大限度发挥水的分子引力、毛细力以及物料的摩擦阻力，使生球强的分子引力、毛细力以

168、及物料的摩擦阻力，使生球强度大大提高。度大大提高。2021/6/16228 （）加水加料方法：（）加水加料方法： 加水应遵循加水应遵循“滴水成球，雾水长大，滴水成球，雾水长大，无水紧密无水紧密”的操作原则；的操作原则； 加料应遵循加料应遵循“球核形成区少加，球球核形成区少加，球核长大区多加，生球紧密区禁加核长大区多加，生球紧密区禁加”的原的原则。则。2021/6/16229图图2 218182021/6/162304 4）圆盘造球机主要工艺参数）圆盘造球机主要工艺参数有：有： 转速、倾角和填充率、圆转速、倾角和填充率、圆盘直径。盘直径。 适宜的圆盘转速能使物料适宜的圆盘转速能使物料沿圆盘工作面

169、滚动，形成有规沿圆盘工作面滚动，形成有规则的运动并按粒度分级。则的运动并按粒度分级。 圆盘转速与圆盘的倾角和圆盘转速与圆盘的倾角和造球物料的性质有关，一般为造球物料的性质有关，一般为1012r/minr/min。2021/6/16231 圆盘倾角圆盘倾角与转速相适应，在转速一定时，若增大倾与转速相适应，在转速一定时，若增大倾角，不能把物料提到需要的高度，易造成球核形成区角，不能把物料提到需要的高度，易造成球核形成区空料，若减小倾角，则形成中心区空料。倾角一般以空料，若减小倾角，则形成中心区空料。倾角一般以4550度为宜。度为宜。 充填率充填率过大会破坏物料的运动性质。充填率过低，过大会破坏物料

170、的运动性质。充填率过低，料在盘内碰撞的几率减小，生球强度低。适宜的充填料在盘内碰撞的几率减小，生球强度低。适宜的充填率在率在1020% %之间。之间。 圆盘直径圆盘直径增大，加入盘中的料增加，料在盘内碰增大，加入盘中的料增加，料在盘内碰撞的几率增大，有利于母球的形成和长大。同时，料撞的几率增大，有利于母球的形成和长大。同时，料在盘内碰撞和滚动的次数增加，使生球密实，强度提在盘内碰撞和滚动的次数增加，使生球密实，强度提高。高。2021/6/162322.3.2.2 2.3.2.2 干燥（温度范围小于干燥（温度范围小于300300） 目的：目的：（1 1）避免焙烧过程的急速加热而使球团）避免焙烧过

171、程的急速加热而使球团爆裂；爆裂；（2 2）促进添加剂的粘结桥形成，以获得）促进添加剂的粘结桥形成，以获得生球的热强度。生球的热强度。2021/6/16233干燥过程干燥过程表面气化表面气化内部扩散内部扩散同时进行但速率不同同时进行但速率不同收缩应力收缩应力膨胀应力膨胀应力 易导致易导致“生球生球”爆裂爆裂(400(400600600时时) )对策对策添加剂设计添加剂设计干燥工艺参数调整干燥工艺参数调整1、生生球球干干燥燥过过程程2021/6/162342 2、 生球干燥机理生球干燥机理 当生球与干燥介质接触时，因干燥介质的水当生球与干燥介质接触时，因干燥介质的水蒸气分压小于球团表面温度下的饱和

172、蒸汽压，水蒸气分压小于球团表面温度下的饱和蒸汽压，水分便从球的表面蒸发。分便从球的表面蒸发。 由于球表面的水分气化而形成球团内表间的由于球表面的水分气化而形成球团内表间的湿度差，于是球内部的水分借扩散作用向其表面湿度差，于是球内部的水分借扩散作用向其表面迁移，又在表面气化。干燥介质连续不断地将水迁移，又在表面气化。干燥介质连续不断地将水蒸气带走，使生球达到干燥的目的。蒸气带走，使生球达到干燥的目的。2021/6/16235 干燥过程是由水分表面气化和内部扩散两个过程组干燥过程是由水分表面气化和内部扩散两个过程组成的。干燥速度受较慢的过程所控制。成的。干燥速度受较慢的过程所控制。 （1 1）表面

173、气化控制）表面气化控制 生球干燥过程，完全由干燥介质的状态决定，与物料生球干燥过程，完全由干燥介质的状态决定，与物料的性质无关，蒸发速度可按一般水面气化计算。的性质无关，蒸发速度可按一般水面气化计算。 （2 2）内部扩散控制）内部扩散控制 水分内部扩散速度较表面气化速度小，水分不能及时水分内部扩散速度较表面气化速度小，水分不能及时扩散到表面。因此，表面出现干壳，蒸发面向内部移动。扩散到表面。因此，表面出现干壳，蒸发面向内部移动。 生球破裂的原因：生球破裂的原因：在干燥过程中，当表面气化速度远在干燥过程中，当表面气化速度远大于内部扩散速度时，生球受收缩应力作用大于内部扩散速度时，生球受收缩应力作

174、用, ,当气化速度当气化速度远小于扩散速度时远小于扩散速度时, ,受膨胀应力的作用，终将导致生球破受膨胀应力的作用，终将导致生球破裂。裂。2021/6/162363 3、干燥过程中生球强度的变化、干燥过程中生球强度的变化 图图2 219192021/6/16237 生球主要靠毛细力的作用，使颗粒彼此粘在一起生球主要靠毛细力的作用，使颗粒彼此粘在一起而具有一定的强度，随着干燥过程的进行，毛细水减而具有一定的强度，随着干燥过程的进行，毛细水减少，毛细管收缩，毛细力增加，颗粒间粘结力加强，少，毛细管收缩，毛细力增加，颗粒间粘结力加强，因此，球的强度逐渐提高。因此，球的强度逐渐提高。 当大部分毛细水排

175、出后，仅剩触点毛细水，此时当大部分毛细水排出后，仅剩触点毛细水，此时粘结力最大，球团出现最大强度。水分进一步减少时，粘结力最大，球团出现最大强度。水分进一步减少时，毛细水消失，球的强度下降。在失去弱结合水后，颗毛细水消失，球的强度下降。在失去弱结合水后，颗粒靠拢，由于颗粒间分子力的作用，增加了颗粒间的粒靠拢，由于颗粒间分子力的作用，增加了颗粒间的粘结力，球的强度又提高。粘结力，球的强度又提高。2021/6/162384 4、影响生球干燥的因素、影响生球干燥的因素 生球破裂温度；生球在一定温度下加热至生球破裂温度；生球在一定温度下加热至干燥，若生球表面出现裂纹的数量占总量的干燥，若生球表面出现裂

176、纹的数量占总量的20%20%，该温度为破裂温度。，该温度为破裂温度。 影响生球干燥破裂（温度）主要因素有：影响生球干燥破裂（温度）主要因素有：2021/6/16239（1 1）干燥介质的温度）干燥介质的温度 干燥介质的最高温度，干燥介质的最高温度，应低于干球的破裂温度。应低于干球的破裂温度。生球在流动的干燥介质中生球在流动的干燥介质中的破裂温度比在不动的干的破裂温度比在不动的干燥介质中低。燥介质中低。图图2 220202021/6/16240（2）干燥介质流速干燥介质流速 干燥介质流速大，干燥介质流速大，干燥时间短。通常流速干燥时间短。通常流速大时，可以适当降低干大时，可以适当降低干燥介质温度

177、，否则将导燥介质温度，否则将导致生球破裂。致生球破裂。图图2 221212021/6/16241 （3 3）生球的初始湿度）生球的初始湿度 对于同种原料，随着初始湿度增高，破裂温对于同种原料，随着初始湿度增高，破裂温度降低，主要原因是：度降低，主要原因是： 1 1）球内外湿度相差大引起不均匀收缩严重。）球内外湿度相差大引起不均匀收缩严重。 2 2）当蒸发面移向内部后，由于内部水分的）当蒸发面移向内部后，由于内部水分的蒸发而形成剧裂的过剩蒸气压，使生球发生爆蒸发而形成剧裂的过剩蒸气压，使生球发生爆裂。裂。2021/6/16242（4 4）球层高度）球层高度 生球干燥时，下层生球生球干燥时，下层生

178、球水气冷凝的程度取决于球层水气冷凝的程度取决于球层高度，球层愈高，水气冷凝高度，球层愈高，水气冷凝愈严重，从而降低了下层生愈严重，从而降低了下层生球的破裂温度。球的破裂温度。图图2 222222021/6/16243（5 5）生球尺寸）生球尺寸 生球尺寸影响干燥速度。尺寸大时由于生球尺寸影响干燥速度。尺寸大时由于水分从内部向外扩散的路程远，故对干燥水分从内部向外扩散的路程远，故对干燥不利。另一方面，由于生球的预热性差，不利。另一方面，由于生球的预热性差，球径越大时，则球层过湿现象越严重，生球径越大时，则球层过湿现象越严重，生球干燥速度下降。球干燥速度下降。2021/6/162445 5、避避免

179、免生生球球破破裂裂的的措措施施图图2 223232021/6/16245避免生球破裂的措施：避免生球破裂的措施： （1 1）逐步提高干燥介质的温度和气流速度；）逐步提高干燥介质的温度和气流速度；（2 2）采用鼓风和抽风相结合进行干燥；）采用鼓风和抽风相结合进行干燥；（3 3）薄层干燥；）薄层干燥；（4 4）在造球原料中加入添加剂。）在造球原料中加入添加剂。2021/6/16246膨润土能提高生球破裂温度的原因：膨润土能提高生球破裂温度的原因： a.a.添加膨润土的生球，水分蒸发较慢；添加膨润土的生球，水分蒸发较慢； b.b.它能形成强度较好的干燥外壳，这种外它能形成强度较好的干燥外壳，这种外壳

180、能承受较大内压力的冲击而不破裂。壳能承受较大内压力的冲击而不破裂。 c.c.由于膨润土干燥收缩，使干燥外壳形成由于膨润土干燥收缩，使干燥外壳形成许多分布均匀的小孔，有利于蒸汽扩散到表面，许多分布均匀的小孔，有利于蒸汽扩散到表面，减少了球内的过剩蒸汽压。减少了球内的过剩蒸汽压。2021/6/16247 2.3.2.3 2.3.2.3 球团的焙烧 球团的焙烧过程通常可分为干燥、预热、焙烧、均热、球团的焙烧过程通常可分为干燥、预热、焙烧、均热、冷却五个阶段。冷却五个阶段。 1 1、固相固结机理、固相固结机理: : 在高温下，晶格内的质点（离子、原子）在获得一定在高温下，晶格内的质点（离子、原子）在获

181、得一定能量时，可以克服晶格中质点的引力，而在晶格内部进行能量时，可以克服晶格中质点的引力，而在晶格内部进行扩散。一旦温度高到质点的扩散不仅限于晶格内，而且可扩散。一旦温度高到质点的扩散不仅限于晶格内，而且可以扩散到晶格的表面，并进而扩散到与之相邻的晶格内时，以扩散到晶格的表面，并进而扩散到与之相邻的晶格内时，颗粒之间便产生粘接。颗粒之间便产生粘接。 生球中精矿粉具有极高的分散性和表面能，到达一定生球中精矿粉具有极高的分散性和表面能，到达一定的温度，微小的晶粒将聚集成较大的晶体颗粒，从而变成的温度，微小的晶粒将聚集成较大的晶体颗粒，从而变成活性较低，较为稳定的晶体。活性较低，较为稳定的晶体。20

182、21/6/162482 2、球团预热固结、球团预热固结 预热阶段的温度范围为预热阶段的温度范围为3001000 。 在预热过程，进行着磁铁矿氧化、结晶水蒸发、碳在预热过程，进行着磁铁矿氧化、结晶水蒸发、碳酸盐的分解及硫化物的焙烧等反应（烧结已讲过）。酸盐的分解及硫化物的焙烧等反应（烧结已讲过）。 磁铁矿球团氧化时重量增加，球团抗压强度持续增磁铁矿球团氧化时重量增加，球团抗压强度持续增大。但是在同样条件下，赤铁矿球团却变化不大。大。但是在同样条件下，赤铁矿球团却变化不大。 原因是，在较低温度下，磁铁矿被氧化生成赤铁矿原因是，在较低温度下，磁铁矿被氧化生成赤铁矿初晶，形成桥键，促使球团强度提高。在

183、初晶，形成桥键，促使球团强度提高。在1000 1000 以上，以上，约约95%95%的磁铁矿氧化成新生的的磁铁矿氧化成新生的FeFe2 2O O3 3 。颗粒之间产生的微。颗粒之间产生的微晶键使球团强度比生球和干球有所提高，但仍较弱。晶键使球团强度比生球和干球有所提高，但仍较弱。2021/6/16249 2 2、球团高温焙烧固结、球团高温焙烧固结 铁矿球团固结的形式分为磁铁矿、赤铁矿和熔剂性球铁矿球团固结的形式分为磁铁矿、赤铁矿和熔剂性球团矿三种类型。团矿三种类型。（1 1）磁铁矿球团固结形式：）磁铁矿球团固结形式： 1 1） FeFe2 2O O3 3 微晶键连接微晶键连接 磁铁矿氧化从磁铁

184、矿氧化从200300时开始，时开始，800800时，颗粒表面时，颗粒表面已氧化成已氧化成FeFe2 2O O3 3 ，在，在9001000 的温度区间，经的温度区间，经1010min,min,即即可完全氧化，磁铁矿氧化放出的热量约为焙烧所需全部热可完全氧化，磁铁矿氧化放出的热量约为焙烧所需全部热量的量的40%40%。 在新生的赤铁矿晶格中，原子具有很大的活性，不仅在在新生的赤铁矿晶格中，原子具有很大的活性，不仅在晶体内，而且向毗邻的氧化物晶体也发生扩散迁移，在颗晶体内，而且向毗邻的氧化物晶体也发生扩散迁移，在颗粒之间产生连接桥。这种连接称为微晶键连接。粒之间产生连接桥。这种连接称为微晶键连接。

185、 2021/6/162502 2） FeFe2 2O O3 3再结晶连接再结晶连接 FeFe2 2O O3 3再结晶连接是铁精矿氧化球团固相固结再结晶连接是铁精矿氧化球团固相固结的主要形式。的主要形式。 一方面残存的磁铁矿继续氧化，形成微晶键，一方面残存的磁铁矿继续氧化，形成微晶键，另一方面新生的赤铁矿晶粒再结晶长大，颗粒间另一方面新生的赤铁矿晶粒再结晶长大，颗粒间孔隙变圆，孔隙率下降，球体积收缩，球内各颗孔隙变圆，孔隙率下降，球体积收缩，球内各颗粒连接成一个致密的整体，因而使球的强度大大粒连接成一个致密的整体，因而使球的强度大大提高。提高。2021/6/162513 3）FeFe3 3O O

186、4 4再结晶固结再结晶固结 在焙烧磁铁矿球团时，若为中性气氛或氧化在焙烧磁铁矿球团时，若为中性气氛或氧化不完全，内部磁铁矿在不完全，内部磁铁矿在900900既开始发生再结晶，既开始发生再结晶，使球内各颗粒连接。但使球内各颗粒连接。但FeFe3 3O O4 4再结晶比再结晶比FeFe2 2O O3 3再结再结晶速度慢，强度低。晶速度慢，强度低。2021/6/162524 4）渣键连接）渣键连接 磁铁矿生球中含有一定数量的磁铁矿生球中含有一定数量的SiOSiO2 2时，在还时，在还原气氛或中性气氛中进行焙烧，氧化不完全，或原气氛或中性气氛中进行焙烧，氧化不完全，或焙烧温度高于焙烧温度高于1350

187、1350 时，形成时，形成2 2FeOSiOFeOSiO2 2 ，因液，因液相生成、凝固，而使球团固结。相生成、凝固，而使球团固结。 因因2 2FeOSiOFeOSiO2 2在冷却过程中很难结晶，常成玻在冷却过程中很难结晶，常成玻璃质，强度低，在冶炼中难以还原。璃质，强度低，在冶炼中难以还原。2021/6/16253 （2 2）赤铁矿球团固结形式：）赤铁矿球团固结形式： 较纯赤铁矿球团固结机理是一种简单的高温再较纯赤铁矿球团固结机理是一种简单的高温再结晶过程。结晶过程。 较高脉石含量的赤铁矿球团，焙烧温度小于较高脉石含量的赤铁矿球团，焙烧温度小于1350 1350 ，以高温再结晶固结为主，高于

188、，以高温再结晶固结为主，高于1350 1350 FeFe2 2O O3 3分解，分解， FeFe3 3O O4 4与与SiOSiO2 2生成铁橄榄石生成铁橄榄石FeOSiOFeOSiO2 2 ，并形成渣相固结。并形成渣相固结。2021/6/16254 在还原气氛中焙烧生球时，由于在还原气氛中焙烧生球时，由于FeFe2 2O O3 3被被还原成还原成FeFe3 3O O4 4和和FeOFeO ，在，在900 900 以上时，产生以上时，产生FeFe3 3O O4 4再结晶而使生球固结；再结晶而使生球固结； 但生球中含有一定量的但生球中含有一定量的SiOSiO2 2时，将形成液时，将形成液相产物，

189、使生球得到固结。相产物，使生球得到固结。2021/6/16255(5%)球团矿的焙烧固结方式磁铁矿球团的固结方式产生新生 Fe3O4再的Fe2O3微 结晶长晶键 大连接Fe2O3的再 Fe3O4晶结晶长大 桥键固 结Fe2O3晶桥键固结理想的固结方式赤铁矿球团的固结方式液相 原生的 Fe3O4再固结 Fe2O3再结 结晶长 晶长大连接 大连接Fe2O3晶 Fe3O4晶桥键固 桥键固结 结从原理上看，球团矿固结不需要液相。所以不用配入石灰石，相应 球团铁品位要高。 2021/6/16256（3 3）熔剂性球团固结形式：）熔剂性球团固结形式： 添加含添加含CaOCaO的熔剂的作用：的熔剂的作用：a

190、.a.生成各种铁酸钙，可显著加快晶体长大，提高强度。生成各种铁酸钙，可显著加快晶体长大，提高强度。b.b.改善冶金性能。改善冶金性能。 但是含但是含CaOCaO的熔剂性球的熔剂性球团，极易生成液相，焙烧团，极易生成液相，焙烧时难以控制。目前，生产时难以控制。目前，生产中一般添加含中一般添加含MgOMgO的物质。的物质。图图2 224242021/6/16257（4 4）液相对固结的作用）液相对固结的作用 球团氧化焙烧过程中，尽管以再结晶固结为主。但球团氧化焙烧过程中，尽管以再结晶固结为主。但仍有少量的液相产生（仍有少量的液相产生（ 8%8%，为强氧化气氛；，为强氧化气氛；氧含量氧含量4 4-8

191、%-8%，正常氧化气氛；，正常氧化气氛；氧含量氧含量1.51.5-4%-4%，弱氧化气氛；，弱氧化气氛；氧含量氧含量1 1-1.5%-1.5%，中性气氛；，中性气氛；氧含量氧含量 1% 1%，还原性气氛。，还原性气氛。 对于磁铁矿球团，在较强氧化气氛中焙烧，有较对于磁铁矿球团，在较强氧化气氛中焙烧，有较高的强度，随着气氛中氧含量的提高，球团气孔率有高的强度，随着气氛中氧含量的提高，球团气孔率有增大倾向。增大倾向。 对赤铁矿球团，焙烧气氛为中性或氧化性对赤铁矿球团，焙烧气氛为中性或氧化性对球团强度影响不大。对球团强度影响不大。2021/6/16266（6 6）燃料的种类和性质）燃料的种类和性质

192、1 1）气体燃料）气体燃料 由于加热速度、焙烧温度、废气温度和氧含量由于加热速度、焙烧温度、废气温度和氧含量等易于调节，焙烧可控制在氧化气氛中进行，因等易于调节，焙烧可控制在氧化气氛中进行，因此，与固体燃料比，可得到最好焙烧效果。此，与固体燃料比，可得到最好焙烧效果。 2 2）固体燃料）固体燃料 在燃烧时会妨碍磁铁矿颗粒的氧化，废气成分、在燃烧时会妨碍磁铁矿颗粒的氧化，废气成分、温度不易控制，对焙烧过程危害严重。温度不易控制，对焙烧过程危害严重。2021/6/16267图图2 227272021/6/16268（8 8）生球尺寸）生球尺寸 研究表明：球团的氧化和还原时间与球团直径的研究表明：球

193、团的氧化和还原时间与球团直径的平方成正比。平方成正比。 另外，由于生球导热性差，尺寸不宜过大。尤其另外，由于生球导热性差，尺寸不宜过大。尤其是在带式焙烧机上，生球尺寸过大，将导致大部分是在带式焙烧机上，生球尺寸过大，将导致大部分热量随废气带走而损失。生球尺寸一般不应大于热量随废气带走而损失。生球尺寸一般不应大于1616mmmm。（7 7）冷却）冷却 为了获得高强度的球团，应以为了获得高强度的球团，应以100 100 /min/min的速度的速度冷却到尽可能低的温度，严禁用水或蒸气冷却。冷却到尽可能低的温度，严禁用水或蒸气冷却。2021/6/16269（1 1）竖炉构造）竖炉构造 竖炉中间是焙烧

194、室，竖炉中间是焙烧室，两侧是燃烧室，上部是两侧是燃烧室，上部是干燥和预热区干燥和预热区，中部为，中部为焙烧和均热区焙烧和均热区，下部为，下部为冷却室冷却室。竖炉的规格以。竖炉的规格以炉口的面积来表示。目炉口的面积来表示。目前最大竖炉断面积为前最大竖炉断面积为2.56.52.56.5m m2 2（1616m m2 2）。）。2.3.2.52.3.2.5球团竖炉焙烧工艺及设备球团竖炉焙烧工艺及设备图图2 228282021/6/16270（2 2）竖炉焙烧工艺）竖炉焙烧工艺 在炉顶通过布料设备将生球装入炉内，在炉顶通过布料设备将生球装入炉内，生球以均匀速度连续下降，燃烧室的热气体生球以均匀速度连续

195、下降，燃烧室的热气体从喷火口进入炉内。热气体自下而上与自上从喷火口进入炉内。热气体自下而上与自上而下的生球进行热交换。生球经过干燥、预而下的生球进行热交换。生球经过干燥、预热进入焙烧区，在焙烧区（焙烧温度热进入焙烧区，在焙烧区（焙烧温度12501350 ）进行高温固结反应，然后在）进行高温固结反应，然后在炉子下部进行冷却和排料，整个过程在竖炉炉子下部进行冷却和排料，整个过程在竖炉中一次完成。中一次完成。2021/6/162712.3.2.62.3.2.6球团链篦机球团链篦机- -回转窑焙烧及设备回转窑焙烧及设备 （1 1）工艺流程）工艺流程 由链篦机、回转窑和冷却机组合成的焙由链篦机、回转窑和

196、冷却机组合成的焙烧工艺。生球的干燥、脱水和预热过程在链烧工艺。生球的干燥、脱水和预热过程在链篦机上完成，高温焙烧在回转窑内进行，冷篦机上完成，高温焙烧在回转窑内进行，冷却在冷却机上完成。却在冷却机上完成。 2021/6/16272图图2 229292021/6/162732021/6/16274回转窑回转窑: : 回转窑为一长圆筒，用钢板焊成，内衬回转窑为一长圆筒，用钢板焊成，内衬225330225330mmmm厚的耐火砖。厚的耐火砖。 2021/6/16275环冷机环冷机2021/6/16276（2 2）中国某钢厂氧化球团工程介绍）中国某钢厂氧化球团工程介绍设计能力年产设计能力年产24024

197、0万万t t，主要设备参数：，主要设备参数：链篦机：链篦机：4.0354.035m;m;回转窑：回转窑：5.033m5.033m环冷机：环冷机：12.5m12.5m（有效冷却面积（有效冷却面积6868m m2 2）主要设备运行温度主要设备运行温度链篦机：预热段：平均链篦机：预热段：平均1035 1035 ，最高，最高1155 1155 ；回转窑：窑头（排料端）：平均回转窑：窑头（排料端）：平均1087 1087 ，最高，最高1198 1198 ；窑中：平均；窑中：平均1255 1255 ，最高，最高13551355。2021/6/16277第二章第二章 高炉炼铁原料复习思考题高炉炼铁原料复习思

198、考题1 1 天然铁矿石按其主要含铁矿物可分为哪几类？各有何特天然铁矿石按其主要含铁矿物可分为哪几类？各有何特点？点？2 2 高炉冶炼对铁矿石质量有何要求？（评价铁矿石质量的高炉冶炼对铁矿石质量有何要求？（评价铁矿石质量的标准有哪些？）标准有哪些？）3 3 熔剂在高炉冶炼中起什么作用熔剂在高炉冶炼中起什么作用, ,什么是有效熔剂性？什么是有效熔剂性？4 4 高炉冶炼对碱性熔剂的质量有何要求？高炉冶炼对碱性熔剂的质量有何要求？5 5 说明焦炭在高炉冶炼过程中的作用。说明焦炭在高炉冶炼过程中的作用。6 6 高炉冶炼对焦炭质量提出了哪些要求？高炉冶炼对焦炭质量提出了哪些要求？7 7 焦炭的强度指标有哪

199、些？简述各指标的意义及高炉冶炼焦炭的强度指标有哪些？简述各指标的意义及高炉冶炼对各指标的原则要求。对各指标的原则要求。2021/6/162788 8 铁矿粉烧结生产有何意义？铁矿粉烧结生产有何意义？9 9 简述抽风烧结过程中从上到下依次出现的层次及各简述抽风烧结过程中从上到下依次出现的层次及各层中的主要反应。层中的主要反应。10 10 根据烧结过程中碳燃烧反应的类型，分析烧结过程根据烧结过程中碳燃烧反应的类型，分析烧结过程的气氛性质。的气氛性质。11 11 分析水汽冷凝对烧结过程的影响及消除过湿层的措分析水汽冷凝对烧结过程的影响及消除过湿层的措施。施。12 12 影响影响CaCOCaCO3 3

200、分解及分解及CaOCaO矿化的因素有哪些？矿化的因素有哪些？13 13 高炉内碳酸盐分解对冶炼过程有何不利影响？（高高炉内碳酸盐分解对冶炼过程有何不利影响？（高炉采用熔剂性烧结矿冶炼，杜绝石灰石入炉的意义何炉采用熔剂性烧结矿冶炼，杜绝石灰石入炉的意义何在？）（见第在？）（见第3 3章）章）2021/6/162791414烧结过程发生固相反应的条件是什么，反应过程和反应烧结过程发生固相反应的条件是什么，反应过程和反应产物有何特点，固相反应对烧结过程有何影响？产物有何特点，固相反应对烧结过程有何影响？1515烧结过程中的液相是如何形成的，不同碱度烧结矿的烧烧结过程中的液相是如何形成的，不同碱度烧结

201、矿的烧结过程中产生的液相有何特点，液相对烧结矿质量有何影结过程中产生的液相有何特点，液相对烧结矿质量有何影响？响？16 16 简述正硅酸钙（简述正硅酸钙（C2SC2S）造成烧结矿粉化的原因及主要对）造成烧结矿粉化的原因及主要对策。策。17 17 简述铁精矿粉的成球机理。简述铁精矿粉的成球机理。18 18 干燥过程中生球破裂的原因是什么？提高生球破裂温度干燥过程中生球破裂的原因是什么？提高生球破裂温度的途径有哪些？的途径有哪些？19 19 简述磁铁矿球团的焙烧固结机理并比较各种固结方式的简述磁铁矿球团的焙烧固结机理并比较各种固结方式的优劣。优劣。2021/6/1628020 20 烧结和球团工艺在固结机理和对原料粒度要求方面烧结和球团工艺在固结机理和对原料粒度要求方面有何不同？有何不同？21 21 通过铁矿粉烧结原理与工艺的学习，谈谈你对降低通过铁矿粉烧结原理与工艺的学习，谈谈你对降低烧结过程能耗的建议。烧结过程能耗的建议。2021/6/16281 结束语结束语若有不当之处，请指正，谢谢！若有不当之处，请指正，谢谢！