高炉炼铁原料课件

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1、2.高炉高炉炼铁原料原料2.1 铁矿石和燃料石和燃料2.2 铁矿粉粉烧结2.3 铁矿粉粉团球球1高炉炼铁原料炼铁所需的原燃料有：所需的原燃料有：铁矿石（天然富石（天然富块矿、人造、人造块矿）、熔）、熔剂（石灰石、白云石）、焦炭、煤粉（石灰石、白云石）、焦炭、煤粉。高温高温热风 在在风口前氧化燃料中的碳，口前氧化燃料中的碳，产生生热量和量和还原性气体。原性气体。冶冶炼1吨生吨生铁，约需需铁矿石石1.62.0(消耗量消耗量与那些因素有关与那些因素有关?).需要需要1200M3的空气。的空气。2.1 铁矿石和燃料石和燃料2高炉炼铁原料2.1.1 铁矿石石2.1.1.1 铁矿石的分石的分类及特性及特性

2、1、铁矿石和脉石的概念：石和脉石的概念：铁矿石是在目前技石是在目前技术条件下能条件下能经济合理地提合理地提取其中有用取其中有用矿物的岩石。物的岩石。铁矿石中的石中的矿物可分物可分为有用有用矿物和脉石两物和脉石两类。脉石脉石矿物是在目前物是在目前还不能利用的不能利用的矿物，并且物，并且总是与有用是与有用矿物伴生。物伴生。3高炉炼铁原料2、铁矿石分石分类及其特征及其特征 铁矿石以主要含石以主要含铁矿物化学物化学组成来命名。成来命名。（1）赤赤铁矿又称又称红矿, ,它是无水氧化它是无水氧化铁矿石，其石，其化学式化学式为Fe2O3，理，理论含含铁量量为70%70%。4高炉炼铁原料赤铁矿赤铁矿（主要成分

3、（主要成分Fe2O3）磁铁矿磁铁矿（主要成分（主要成分Fe3O4） 5高炉炼铁原料特点：特点：11）自然界）自然界储量最多，含量最多，含铁量一般量一般为50%60%；22）S 、 P低，低，质软、易碎、易、易碎、易还原；原；33）赤）赤铁矿具有半金属光具有半金属光泽，仅有弱磁性，脉有弱磁性，脉石多石多为硅酸硅酸盐。 （2）磁磁铁矿主要含主要含铁矿物，其物，其化学式化学式Fe3O4，理，理论含含铁量量72.4%72.4%。6高炉炼铁原料22）磁）磁铁矿具有具有强磁性，晶体通常成八面体，磁性，晶体通常成八面体，铁黑黑色，有金属光色，有金属光泽，脉石主要，脉石主要为硅酸硅酸盐。33）坚硬致密硬致密还

4、原性差。原性差。特点：特点：11） 由于地表氧化作用使部分磁由于地表氧化作用使部分磁铁矿氧化成半假象氧化成半假象赤赤铁矿和假象赤和假象赤铁矿，但仍保留原磁，但仍保留原磁铁矿结晶晶结构。一构。一般以般以Fe全全/FeO（矿石中石中FeO含量，含量，% %）的比）的比值来分来分类：比比值2.332.33为纯磁磁铁矿矿石；石；3.577为假象赤假象赤铁矿矿石。石。7高炉炼铁原料（3 3）褐褐铁矿由其它由其它矿石石风化后生成的，自然界中分布化后生成的，自然界中分布很广。其化学式很广。其化学式为： n Fe2O3mH2O（n=13,m=14）大部分以大部分以2 2Fe2O33H2O形式存在。形式存在。

5、8高炉炼铁原料 硫铁矿（主要成分硫铁矿（主要成分FeS2） 褐铁矿（主要成分褐铁矿（主要成分2Fe2O33H2O）9高炉炼铁原料特点：特点：11）含）含铁量量为373755%55%，吸水性很，吸水性很强；22）焙）焙烧可去除可去除结晶水，晶水，矿石气孔率和含石气孔率和含铁量增加，量增加，矿石石还原性好；原性好；3）呈浅褐色、深褐色或黑色，脉石常）呈浅褐色、深褐色或黑色，脉石常为砂砂质粘土。粘土。10高炉炼铁原料（4 4）菱菱铁矿为碳酸碳酸盐铁矿石，石，化学式化学式为FeCO3，理，理论含含铁量量48.2%48.2%。特点：特点： 1 1）含含铁量量不不高高，焙焙烧分分解解CO2后后，含含铁量量

6、提提高，高，还原性好；原性好；22）S 、P低低； 3 3）呈呈灰灰色色、浅浅黄黄色色及及褐褐色色，风化化后后变为深深褐褐色，具有玻璃光色，具有玻璃光泽，脉石常含碱性氧化物。，脉石常含碱性氧化物。 11高炉炼铁原料12高炉炼铁原料2.1.1.2 铁矿石的石的质量量评价价1 1、化学成分：、化学成分：（1 1）矿石品位石品位矿石品位即石品位即矿石含石含铁量量，目前，目前矿石品位的石品位的工工业开采不低于开采不低于25%。品位高并可直接入炉冶品位高并可直接入炉冶炼的的铁矿石称石称为富富矿，品位低于理，品位低于理论品位品位70%70%为贫矿，贫矿需需经磨磨矿、选矿、造、造块等加工等加工处理才能入炉。

7、理才能入炉。矿石品位每提高石品位每提高1%,可降低焦比可降低焦比2%,提高提高产量量3%。 13高炉炼铁原料（2 2）脉石）脉石 铁矿石石中中除除铁氧氧化化物物外外，其其余余成成分分称称为脉石，主要包括：脉石，主要包括：酸性氧化物酸性氧化物SiO2；碱性氧化物碱性氧化物CaO及及MgO；中性氧化物中性氧化物Al2O3、TiO2。 铁矿石中主要含酸性和中性氧化物。石中主要含酸性和中性氧化物。冶冶炼中中为了改善炉渣冶金性能，常要消耗相当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( (CaCO3)等碱性氧化物。所有含有碱等碱性氧化物。所有含有碱性脉石的性脉石的矿物相物相对价价值要高要高

8、. 14高炉炼铁原料（3）有益元素：指）有益元素：指对钢材材质量有改善或可提取量有改善或可提取的元素。如的元素。如Mn、Cr、Co、Ni、V、Ti等。等。这些元素可部分被些元素可部分被还原原进入生入生铁，并能改善，并能改善钢铁材料的性能。材料的性能。 当当这些有益元素达到一定含量些有益元素达到一定含量时，如，如W(Mn)5、W(Cr)0.6、W(Co)0.03、W(Ni)0.2、W(V)0.1即可即可视为复合复合矿石，其石，其经济价价值很大，很大，是宝是宝贵的的矿石石资源。源。15高炉炼铁原料（4 4）有害元素的含量）有害元素的含量 矿石石中中主主要要有有害害元元素素有有：S、P、Cu、As,

9、另另外外还有有:K、Na、Pb、Zn。11）S 硫硫使使钢材材产生生热脆脆性性,在在高高炉炉炼铁过程程中中， S可去除可去除90%90%以上，但脱以上，但脱S消耗焦炭，降低消耗焦炭，降低产量。量。 对于于高高S矿石石可可以以通通过选矿、焙焙烧等等方方法法处理理，降低原料含降低原料含S量。量。16高炉炼铁原料22）P 磷磷使使钢材材具具有有冷冷脆脆性性,但但含含磷磷铁水水流流动性性、充充填填性性好好,对制制造造复复杂铸件件或或改改善善导电性性能能有有利，利，铝电解用于制作阳极。解用于制作阳极。 在在选矿和和铁矿粉粉烧结过程程中中不不易易除除去去，在在炼铁过程中程中P全部全部还原原进入生入生铁。

10、控控制制生生铁含含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。17高炉炼铁原料33）Pb Pb易易还原原，不不溶溶于于铁水水，密密度度大大(11.34(11.34g/cm3)，熔熔点点327327，沸沸点点15201520，要要求求铁矿石石中中含含Pb不不超超过0.1%0.1%。44）Zn Zn易易还原原，还原原后后易易挥发，且且不不溶溶于于生生铁；要要求求铁矿石含石含Zn不不应超超过0.2%0.2%。PbPb、ZnZn在高炉内在高炉内对炉料、炉炉料、炉衬起破坏作用。起破坏作用。18高炉炼铁原料19高炉炼铁原料5）钾和和钠：以碳酸：以碳酸盐及硅酸及硅酸盐形形态存在。存在。

11、在高炉中下部被在高炉中下部被还原成原成钾、钠氧化物或氧化物或单质，对炉炉衬构成侵构成侵蚀性破坏，并且性破坏，并且恶化原燃料化原燃料质量。量。一般要求一般要求矿石中石中W（K2ONa2O） 0.1%0.6%。碱。碱负荷低于荷低于35kg/t铁为宜。宜。20高炉炼铁原料 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.能增大焦炭的反应性，

12、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。21高炉炼铁原料22、矿石粒度和气孔率石粒度和气孔率矿石粒度石粒度料柱透气性、料柱透气性、传热和和传质条件条件高高炉炉顺行和行和还原原过程程粒度粒度过大大，与煤气接触面，与煤气接触面积小，小，扩散半径大，散半径大，块矿中心部分不易加中心部分不易加热和和还原，煤气利用原，煤气利用变差，焦差，焦比升高。比升高。粒度粒度过小小，特，特别是粉末是粉末较多多时，会使煤气流上，会使煤气流上升的阻力增大，有碍高炉升的阻力增大，有碍高炉顺行，使行，使产量降低。量降低。 22高炉炼铁原料确定确定矿石粒度，必石粒度，

13、必须兼兼顾高炉气体力学、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。两方面的因素，力求粒度均匀，尽量减少粉末含量。适宜的适宜的矿石粒度与石粒度与矿石的石的还原性、机械原性、机械强度及高度及高炉大小等因素有关。炉大小等因素有关。表表2-1 中国高炉入炉中国高炉入炉矿石粒度石粒度23高炉炼铁原料矿石气孔率：石气孔率：矿石中孔隙所占体石中孔隙所占体积与它的与它的总体体积的百分比。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，越有利于越大，越有利于还原。开口气孔原。开口气孔对还原有利。原有利。 24高炉炼铁原料3 3、冶金性

14、能、冶金性能（1 1）矿石的石的还原性原性还原性是指原性是指铁矿石被气体石被气体还原原剂CO或或H2还原的原的难易程度。易程度。矿石的石的还原性与其原性与其矿物物结构，特构，特别是开是开口的微气孔率及气孔的分布状口的微气孔率及气孔的分布状态有关。有关。铁矿石的石的还原原难易程度：磁易程度：磁铁矿赤赤铁矿褐褐铁矿、菱、菱铁矿高碱度高碱度烧结矿、球、球团矿 25高炉炼铁原料（2）矿石的石的软熔性熔性矿石石软熔性能：包括熔性能：包括矿石的石的软化性能和熔滴性能。化性能和熔滴性能。软化性：包括化性：包括软化温度和化温度和软化温度区化温度区间。软化温度：化温度：矿石在一定的荷重下加石在一定的荷重下加热开

15、始开始变软的的温度。温度。软化温度区化温度区间：矿石从开始石从开始软化到化到软化化终了的温了的温度区度区间。熔滴性：熔滴性：矿石开始熔化到开始滴落的温度及温度石开始熔化到开始滴落的温度及温度区区间。 26高炉炼铁原料2.1.1.3 铁矿石的准石的准备处理理11、富、富铁矿 （1 1）粒粒度度88mm的的富富矿粉粉，送送往往烧结厂厂烧结造造块；粒度；粒度8 8mm的的块矿可以直接入炉冶可以直接入炉冶炼； （2 2）含含S高高的的矿石石破破碎碎到到86060mm的焦炭的焦炭5050kg，以，以2525r/min，旋，旋转4 4min，停，停转后将鼓内全部后将鼓内全部试样，以，以40 mm及及10m

16、m的的圆孔孔筛对试样进行行处理。理。大于大于4040mm的焦炭的焦炭质量分数（量分数（记为M40 ）为抗冲抗冲击指指标；而小于而小于1010mm（记为M10 ）为耐磨性能指耐磨性能指标。44高炉炼铁原料MK-8型米库姆转鼓机型米库姆转鼓机 45高炉炼铁原料（4）反）反应后后强度（度（CSR）焦炭反焦炭反应性及反性及反应后后强度的度的测定，按国定，按国标(GBT4000-l996) 进行。按要求取焦炭行。按要求取焦炭试样，置于反置于反应器中，在器中，在1000土土5时与二氧化碳反与二氧化碳反应2h后，以焦炭后，以焦炭质量量损失的百分数表示焦碳失的百分数表示焦碳反反应性性(CRI)。反。反应后焦炭

17、，后焦炭，经I型型转鼓鼓试验后，用大于后，用大于10mm粒粒级焦炭占反焦炭占反应后焦炭的后焦炭的质量百分数，表示反量百分数，表示反应后后强度度(CSR)。46高炉炼铁原料47高炉炼铁原料3 3、冶、冶炼对焦炭要求焦炭要求（1 1）应具有具有较高的高的强度度。类焦焦M40 80.080.0M10 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（含（质量分数）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，其余其余为挥发分及硫。分及硫。实践践证明：焦炭灰分增加明：焦炭灰分增加1%1%，焦比升高，焦比升高2%2

18、%，产量下量下降降3%3%。尤其尤其对于于1000M3以上的高炉，更以上的高炉，更应注重焦炭注重焦炭质量。量。48高炉炼铁原料（3）良好的高温性能）良好的高温性能 具具有有较低低的的反反应性性，反反应性性不不高高于于30%，反反应后后强度大于度大于60%。（4）含硫低，含水率低且）含硫低，含水率低且稳定定。49高炉炼铁原料2.1.3.2 喷吹燃料吹燃料 1、高炉、高炉喷吹煤粉意吹煤粉意义：（1）代替部分昂）代替部分昂贵焦炭；焦炭；（2）充分利用）充分利用资源，保源，保护环境。境。（3）改善冶）改善冶炼经济技技术指指标。 世界先进高炉喷煤量已达250Kg/t，中国宝钢最高超过260Kg/t，目前

19、实际生产中为：200-230Kg/t， 2009年全国高炉平均年全国高炉平均喷煤达到煤达到145Kg/t。从从2006年起，我国已成年起，我国已成为炼焦煤的焦煤的进口国口国。50高炉炼铁原料 2、对煤粉的煤粉的质量要求：量要求：（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）含硫量低，要求小于）含硫量低，要求小于0.7%0.7%；（3）可磨性好；）可磨性好；51高炉炼铁原料3 、喷吹吹废弃塑料弃塑料从高炉从高炉风口口喷入入废弃塑料，保弃塑料，保护环境，境，节约能源。能源。图2-252高炉炼铁原料2.2 烧结矿2.2.1 烧结意意义以及以及烧结矿质

20、量指量指标53高炉炼铁原料2.2.1.1 铁矿粉粉烧结意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54高炉炼铁原料u在在烧结矿生生产中，加入中，加入CaO、MgO，可以，可以改善改善烧结矿的冶金性能。的冶金性能。u在球在球团矿生生产中，加入中，加入MgO，可以改善球，可以改善球团矿的的软熔性能。熔性能。u在在烧结、球、球团的造的造块过程，可脱除程，可脱除矿石中的有石中的有害害杂质，如：，如：S、K、Na。u造造块过程可以消化冶金企程可以消化冶金企业产生的大量粉生的大量粉尘和和烟烟尘，起到，起到综合利用和保合利用

21、和保护环境的作用。境的作用。55高炉炼铁原料表表2-2 高炉除高炉除尘灰（瓦斯灰）化学成分灰（瓦斯灰）化学成分（%）（）（30kg/t）56高炉炼铁原料表表2-3 轧钢皮化学成分（皮化学成分（%）（占）（占钢材材总量的量的23%）57高炉炼铁原料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

22、、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）58高炉炼铁原料1、转鼓鼓强度度转鼓鼓强度是度是评价价烧结矿抗冲抗冲击和耐磨性能的一和耐磨性能的一项重重要指要指标。目前世界各国的。目前世界各国的测定方法尚不定方法尚不统一。中国一。中国标准准GB320987方法方法为：测定容器定容器

23、1000500mm，内，内侧有两有两块成成180的提的提升板升板,装料装料15kg，转速速25(r/min)，转200转，鼓后采用机，鼓后采用机械械摇动筛，筛孔孔为6.36.3mm，往复，往复30次，以次，以6.3mm的粒的粒级表示表示转鼓鼓强度。度。59高炉炼铁原料图23 转鼓鼓试验机基本尺寸示意机基本尺寸示意图1计数器；数器；2卸料口盖板；卸料口盖板；3提升板提升板60高炉炼铁原料2、还原性原性烧结矿还原性模原性模拟炉料在高炉上部的条件，中国国炉料在高炉上部的条件，中国国家家标准准GBl324191：(1)试验条件条件反反应罐：罐： 内内75mm 试样：粒度：粒度10.012.5mm，50

24、0g; 还原气体：原气体：CO/N230/70；还原温度：原温度：90010；气体流量：气体流量：15Nl/min；还原原时间：180min。61高炉炼铁原料图2-4 还原管和原管和还原炉的示意原炉的示意图1还原炉；原炉；2还原管；原管；3电热元件；元件；4多孔板；多孔板；5 试祥；祥；6高高A12O3球；球；7煤气孔入口；煤气孔入口；8煤气出口；煤气出口；9热电偶偶 62高炉炼铁原料3.低温低温还原粉化性原粉化性铁矿石石进入高炉炉身上部大入高炉炉身上部大约在在500600的低温区的低温区时，由于，由于热冲冲击及及铁矿石中石中Fe2O3还原原(Fe2O3Fe3O4FeO)发生晶形生晶形转变等因

25、素，等因素，导致致块状含状含铁物料的粉化。低物料的粉化。低温温还原粉化性的原粉化性的测定，就是模定，就是模拟高炉上部条件高炉上部条件进行的。行的。低温低温还原粉化性能原粉化性能测定依据定依据GBl324291，为铁矿石石静静态还原后使用冷原后使用冷转鼓的低温粉化鼓的低温粉化试验方法。方法。还原粉化性原粉化性用用RDI表示：表示： 还原原强度指数度指数：RDIRDI+6.3+6.3 还原粉化指数原粉化指数：RDIRDI+3.15+3.1563高炉炼铁原料试验条件条件还原原试验：反反应罐：罐：75mm 试样：粒度：粒度10.012.5mm，500g；还原气体：原气体：CO：CO2：N220：20：

26、60；气体流量：气体流量：15Nl/min；还原温度：原温度：50010；还原原时间：60min；转鼓鼓试验： 转鼓：鼓：130200mm；转速：速：30r/min；时间：10min。64高炉炼铁原料产品品烧结矿，按碱度可分，按碱度可分为三三类: 酸性酸性烧结矿 1.40(高碱度高碱度烧结矿R=1.802.4),可以提供富余的可以提供富余的CaO。65高炉炼铁原料烧结矿的质量标准目前目前烧结矿质量已超量已超过上述上述标准，如准，如转鼓指数平均在鼓指数平均在7575以上。以上。 级别66高炉炼铁原料2.2.2 烧结过程及主要反程及主要反应2.2.2.1烧结工工艺流程流程将将矿粉粉、燃燃料料、熔熔

27、剂按按一一定定的的比比例例组成成混混合合料料，配配以以适适量量水水分分，经混混合合、造造球球（3838mmmm）后后。铺于于烧结机机台台车上上，在在一一定定负压下下点点火火、经高高温温将将矿粉粉烧结成成块，经破破碎碎、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。筛下物返回工序。下物返回工序。67高炉炼铁原料68高炉炼铁原料69高炉炼铁原料70高炉炼铁原料1、配料的要求与方法配料的要求与方法（1）目的：）目的：矿粉、燃料、熔粉、燃料、熔剂严格按一定的重量格按一定的重量比例，比例，组成混合料，成混合料，使使烧结矿的物理性能和化学成分的物理性能和化学成分稳定，符合冶定，符合冶炼要求，同

28、要求，同时使使烧结料具有良好透气性料具有良好透气性以以获得得较高的高的烧结生生产率。率。（2）对烧结混合料的要求：混合料的要求：我国：我国：TFe0.50.1，CaO/SiO20.050.10；日本：日本：TFe0.30.4，CaO/SiO20.0371高炉炼铁原料2、混合的目的和要求混合的目的和要求目的：一是混合料中的各目的：一是混合料中的各组分混匀；二是加水分混匀；二是加水润湿湿和制粒。造球粒度在和制粒。造球粒度在38mm间占占80%以上，小于以上，小于3mm或大于或大于8mm不超不超过20%。一次混合的主要任一次混合的主要任务是加水是加水润湿和混匀，使混合料湿和混匀，使混合料中的水分、粒

29、度及物料中各中的水分、粒度及物料中各组分均匀分布。分均匀分布。二次混合除有二次混合除有继续混匀的作用外，主要任混匀的作用外，主要任务是制粒，是制粒，同同时还可通入蒸汽可通入蒸汽预热混合料，提高料温。混合料，提高料温。少数企少数企业采用三次混合，主要是采用三次混合，主要是进行外裹煤粉。行外裹煤粉。为强化制粒，两次混匀制粒化制粒，两次混匀制粒时间不少于不少于6分分钟。72高炉炼铁原料73高炉炼铁原料3、布料要求与方法布料要求与方法 （1）铺底料底料在在烧结台台车的篦条上的篦条上铺1025mm的的烧结矿。然后再在其上布。然后再在其上布烧结混合料。混合料。为什么要什么要铺底料底料,主要作用是什么主要作

30、用是什么?74高炉炼铁原料铺底料的主要作用：底料的主要作用：可防止可防止烧结时燃燃烧带的高温与篦条直接接的高温与篦条直接接触，保触，保护篦条延篦条延长使用寿命，而且使用寿命，而且还可以防止可以防止烧结矿粘篦条；粘篦条；过滤层作用，减少烟气中的灰作用，减少烟气中的灰尘含量，延含量，延长风机机转子使用寿命；子使用寿命；保持有效抽保持有效抽风面面积，使气流分布均匀。，使气流分布均匀。 75高炉炼铁原料76高炉炼铁原料77高炉炼铁原料（2）烧结料布料要求：料布料要求：1）粒度、化学成分及）粒度、化学成分及水分等沿台水分等沿台车横向分布横向分布均匀；均匀；2）粒度、燃料沿）粒度、燃料沿纵向向合理偏析，从

31、上到下平合理偏析，从上到下平均粒度逐均粒度逐渐增大，燃料增大，燃料含量逐含量逐渐减小；减小；3）料）料层有一定松散性，有一定松散性，表面表面应平整。平整。图25 烧结布料装置布料装置 78高炉炼铁原料透气棒或松料器透气棒或松料器79高炉炼铁原料4、点火操作、点火操作 （1）目的：使固体燃料着火燃）目的：使固体燃料着火燃烧；同；同时使表使表层混合料混合料烧结。 （2）要求）要求： 1）有足有足够高的点火温度，高的点火温度，1050左右；左右；2）有一定的点火）有一定的点火时间；3）适宜的点火）适宜的点火负压；点火抽；点火抽风负压为烧结负压的的5060%，即即60008000Pa，点火，点火负压太

32、低，不易点火，太低，不易点火，将燃将燃烧层往下引，往下引，负压过高，会破坏料高，会破坏料层的原始透气性。的原始透气性。 4）点火烟气中氧含量充足；）点火烟气中氧含量充足；5）沿台）沿台车宽度方向点火要均匀。度方向点火要均匀。 80高炉炼铁原料81高炉炼铁原料82高炉炼铁原料5、烧结过程的判断程的判断（1）点火温度）点火温度点火温度是否适宜，可从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)点火温度点火温度过高（或点火高（或点火时间过长），料），料层表面表面过熔，呈熔，呈现气泡；气泡；2)点火温度点火温度过低（或点火低（或点火时间过短），料短），料层表面呈棕褐色或有花痕，出表面呈

33、棕褐色或有花痕，出现浮灰浮灰;点火温度正常的特征：料点火温度正常的特征：料层表面呈亮黑色，表面呈亮黑色，表面已熔表面已熔结成成坚实的的烧结矿。83高炉炼铁原料84高炉炼铁原料（2）混合料水分）混合料水分在在烧结过程中，混合料水分程中，混合料水分发生生变化化,将影响将影响料料层透气性：透气性： 1)负压突增，透气性突增，透气性变差，造成点火器火焰差，造成点火器火焰不往下抽，而向四周不往下抽，而向四周喷射；射； 2)料表面出料表面出现未未烧结的粉末，机尾的粉末，机尾烧结矿层有有夹生料；生料； 3)废气温度降低；气温度降低； 4)机尾机尾烧结矿断面出断面出现“花花脸”。 85高炉炼铁原料（3）混和料

34、含碳量）混和料含碳量燃料燃料过多，台多，台车移出点火器后，移出点火器后，烧结矿表面保表面保持持红色；最后色；最后风箱和主管温度高出正常水平；垂箱和主管温度高出正常水平；垂直直烧结速度降低，燃速度降低，燃烧层达不到达不到铺底料底料层；机尾；机尾卸卸矿时矿层断面冒火苗，断面熔化断面冒火苗，断面熔化厉害，害，烧结矿有大孔。有大孔。燃料燃料过少，点火器少，点火器处料面料面发暗，很快暗，很快变黑，机黑，机尾尾红层薄且薄且发暗，断面疏松，暗，断面疏松，烧结矿灰灰尘大，返大，返矿多，多，废气温度下降，气温度下降，负压变化不大。化不大。86高炉炼铁原料（4）烧结终点点烧结终点，就是点，就是烧结过程全部完成程全

35、部完成时台台车所所处的位置。的位置。烧结机的机的终点一般控制在倒数第二个点一般控制在倒数第二个风箱。箱。1）根据机尾末端三个）根据机尾末端三个风箱及箱及总管的管的废气温度、气温度、负压水水平来判断。通常第二个平来判断。通常第二个风箱箱较前后前后风箱高箱高2040;总管管负压持持续下降，最后一个下降，最后一个风箱箱负压与倒数第二个接近。与倒数第二个接近。如：如：135135m2烧结机机1414号号风箱温度箱温度为2 260，较1313号及号及1515号号风箱高箱高2040，则1414号号风箱位置箱位置为烧结终点。点。2）机尾）机尾矿层断面；断面；3）成品和返）成品和返矿的残碳。的残碳。87高炉炼

36、铁原料88高炉炼铁原料（5）烧结工工艺的基本参数的基本参数点火温度控制在点火温度控制在9501150，一般一般3060秒秒；料料层高度高度为600750mm；抽抽风负压为1000016000Pa；烧结温度温度为11501350；机速机速1.51.5-2.5m/min；垂直垂直烧结速度一般速度一般为1515-25mm/min。89高炉炼铁原料136、烧结过程程 取一台取一台车剖面分析剖面分析,抽抽风烧结过程大致可分程大致可分为五五层,即即: （1）烧结矿层上冷下上冷下热，约4050 mm为脆性脆性层(T低低,急冷急冷)，主要反，主要反应是液相凝固、是液相凝固、矿物物结晶。随着晶。随着烧结过程的程

37、的进行，行，该层逐逐渐增厚，抽入空气通增厚，抽入空气通过烧结矿层被被预热，而，而烧结矿层则被冷却。被冷却。（2）燃燃烧层即即烧结层，厚度，厚度约为1550mm，温度，温度为11501350，主要反，主要反应为碳的燃碳的燃烧反反应和液相形成；和液相形成；90高炉炼铁原料13（3）预热、干燥、干燥层厚度厚度为2040mm，特点是，特点是热交交换剧烈，温度快速下降，主要反烈，温度快速下降，主要反应为水分蒸水分蒸发、结晶水及石灰石分解、晶水及石灰石分解、矿石氧化石氧化还原及固相反原及固相反应； （4）冷料冷料层即即过湿湿层，上，上层带入的水分由于温度入的水分由于温度低而凝低而凝结，过多的重力水使混合料

38、小球被破坏影响料多的重力水使混合料小球被破坏影响料层透气性；透气性； （5）辅底料底料层为保保护烧结机炉蓖子不因燃机炉蓖子不因燃烧带下下移而移而烧坏。坏。91高炉炼铁原料92高炉炼铁原料烧结机台车纵向剖面示意图93高炉炼铁原料7、烧结矿的冷却的冷却将将炽热的的烧结矿(700800)冷却至冷却至l00150，意，意义 ：1）便于整粒；）便于整粒；2）冷）冷矿可用胶可用胶带机运机运输；3）适）适应提高炉提高炉顶压力，延力，延长烧结矿仓和高炉炉和高炉炉顶设备的寿命；的寿命；4）有利于冷却）有利于冷却废气的余气的余热利用；利用；5）有利于改善）有利于改善烧结厂和冶厂和冶炼厂的厂区厂的厂区环境。境。烧结

39、矿的冷却方式主要有鼓的冷却方式主要有鼓风冷却、抽冷却、抽风冷却和机上冷却和机上冷却几种。冷却几种。94高炉炼铁原料8、筛分和整粒分和整粒烧成的成的烧结矿，经冷却、破碎，冷却、破碎，筛分整粒后送往高分整粒后送往高炉。炉。筛下物称下物称为返返矿，返，返矿配入混合料重新配入混合料重新烧结。95高炉炼铁原料烧结过程主要反程主要反应有：有：燃料的燃燃料的燃烧、固体物料的分解、固体物料的分解 、水分的、水分的蒸蒸发与冷凝、与冷凝、铁氧化物的氧化物的还原与氧化、有害原与氧化、有害杂质的去除、固相反的去除、固相反应、液相的形成和冷凝、液相的形成和冷凝结晶。晶。96高炉炼铁原料2.2.2.2 燃料的燃燃料的燃烧

40、 烧结料料层中固体燃料在燃中固体燃料在燃烧层中燃中燃烧，放出大，放出大量的量的热产生高温并形成一定的生高温并形成一定的还原（或氧化）气氛，原（或氧化）气氛，为其它物理化学反其它物理化学反应提供了必要条件。提供了必要条件。烧结过程中，程中，固体燃料燃固体燃料燃烧所提供的所提供的热量占量占烧结总需需热量的量的8090（蒸汽、氧化（蒸汽、氧化还原反原反应）。）。然而，燃料在然而，燃料在烧结混合料中所占的比例很小，混合料中所占的比例很小，按重量按重量计仅为35%，体，体积在在10%左右。要使燃料左右。要使燃料迅速燃迅速燃烧，需供，需供给过量的空气，空气量的空气，空气过剩系数达剩系数达1.41.5。97

41、高炉炼铁原料燃料的燃燃料的燃烧并不是并不是烧结过程的主要程的主要热源，相源，相当部分的当部分的热量（量（约占全部占全部热量的量的40%）是靠上部灼）是靠上部灼热的的烧结矿层将抽入的空气将抽入的空气预热提供的。提供的。热烧结矿相当于相当于 “蓄蓄热室室”，随着，随着烧结矿层的增厚，的增厚，烧结自自动蓄蓄热量增加，燃量增加，燃烧层温度逐温度逐渐升升高。由于混合料上下高。由于混合料上下层所所获得的得的热量不同，燃量不同，燃烧层温度不同，温度不同，导致致烧结矿质量不均。布料量不均。布料时混合料中混合料中含碳沿料含碳沿料层高度高度应逐逐渐减少。减少。“自蓄自蓄热作用作用”是厚料是厚料层烧结技技术的理的理

42、论基基础。98高炉炼铁原料1、 固体燃料燃固体燃料燃烧热力学力学烧结料中燃料所含的固体碳在温度达料中燃料所含的固体碳在温度达700以上即以上即着火燃着火燃烧，反，反应：2CO22CO （1）CO2CO2 （2）2COO22CO2 （3）CO2C2CO （4）在在烧结过程中，反程中，反应（2）、（）、（3）易于）易于发生，在高生，在高温区，碳的周温区，碳的周围，有利于反，有利于反应（1）、（）、（4）的）的进行。因行。因此，此，烧结废气中含有气中含有CO2、CO以及因空气以及因空气过量残留的量残留的O2，不参与反，不参与反应的的N2。99高炉炼铁原料2、固体燃料燃、固体燃料燃烧动力学力学燃料燃燃

43、料燃烧速度主要取决于燃料的反速度主要取决于燃料的反应性、粒性、粒度、气体氧含量和流速（料度、气体氧含量和流速（料层透气性）以及温度透气性）以及温度等因素。等因素。在在烧结过程中，固体燃料呈分散状分布在料程中，固体燃料呈分散状分布在料层中，固体碳的燃中，固体碳的燃烧属非均相反属非均相反应。反。反应过程由程由产物、反物、反应物的物的扩散和碳氧化学反散和碳氧化学反应等五个等五个环节组成，反成，反应速度受制于最慢的速度受制于最慢的环节。 100高炉炼铁原料烧结过程中，由于混合料中碳量低，氧量充程中，由于混合料中碳量低，氧量充足，燃料着火点低，燃足，燃料着火点低，燃烧速度速度较快，在点火后不快，在点火后

44、不到一分到一分钟，燃，燃烧层温度就升高到温度就升高到12001350，故燃，故燃烧反反应速度受反速度受反应物和物和产物的物的扩散速度所散速度所控制，而温度影响不大。控制，而温度影响不大。 因此，一切能因此，一切能够增加增加扩散速度的因素，如减小散速度的因素，如减小燃料粒度、增加气流速度（改善料燃料粒度、增加气流速度（改善料层透气性、增透气性、增加加风量）和气流中的氧含量，都能提高燃量）和气流中的氧含量，都能提高燃烧反反应速度，速度，强化化烧结过程。程。 101高炉炼铁原料3、固体燃料特性及用量、固体燃料特性及用量对烧结过程的影响程的影响（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

45、，与混合料中各所用固体燃料的粒度，与混合料中各组分的特性分的特性有关。一般：有关。一般：燃料粒度小于燃料粒度小于0.5mm时，难以在自身周以在自身周围建立起成建立起成块的的烧结矿，并且在气流作用下，易从上，并且在气流作用下，易从上层吹到下吹到下层。粒度。粒度太大，燃太大，燃烧带变厚，混合料受厚，混合料受热不均匀。不均匀。生生产实践践证明，明，13mm间的燃料粒度是最适宜的，的燃料粒度是最适宜的，超超过3mm或小于或小于lmm的比例不的比例不应大于大于20%。102高炉炼铁原料（2）固体燃料的种）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

46、的体在混合料中的体积就就较小，无烟煤小，无烟煤颗粒之粒之间距离距离增大，使增大，使烧结矿质量量恶化。同化。同时无烟煤反无烟煤反应性性较差，因而差，因而导致垂直致垂直烧结速度下降。速度下降。要保要保证烧结矿的的产质量，使用无烟煤代替焦量，使用无烟煤代替焦粉粉时，要适当增加固体燃料的用量和适当降低其，要适当增加固体燃料的用量和适当降低其平均粒度，与此同平均粒度，与此同时还应设法改善料法改善料层透气性。透气性。 103高炉炼铁原料若采用若采用挥发分分较高的煤高的煤(1040)，因，因为挥发物在物在150700温度下的温度下的预热带就从就从煤中分解出来，不可能燃煤中分解出来，不可能燃烧而而进入入废气，

47、危及气，危及和妨害整个抽和妨害整个抽风系系统的正常工作。的正常工作。因此焦粉和无烟煤中的因此焦粉和无烟煤中的挥发分含量，不分含量，不应超超过5。 104高炉炼铁原料 （3）固体燃料的用量）固体燃料的用量适宜的燃料用量适宜的燃料用量应保保证烧结矿具有足具有足够的的强度和良度和良好的好的还原性。原性。对于于磁磁铁矿烧结，由于，由于Fe3O4氧化放氧化放热，需求的燃，需求的燃料用量小些；料用量小些；赤赤铁矿则缺乏氧化缺乏氧化时的的热收入，故燃料用量要高些；收入，故燃料用量要高些；菱菱铁矿和褐和褐铁矿则因碳酸因碳酸盐和和结晶水的分解需要消晶水的分解需要消耗耗热量，量，则要求更高的燃料用量。要求更高的燃

48、料用量。具体的具体的矿石原料适宜的燃料用量需由石原料适宜的燃料用量需由试验确定。确定。105高炉炼铁原料2.2.2.3水分的蒸水分的蒸发与冷凝与冷凝1、烧结料中的水分主要来源料中的水分主要来源a.物料原始含水物料原始含水; b.制粒添加的水制粒添加的水; c.褐褐铁矿等的化合水等的化合水;2、水分在、水分在烧结过程中的作用程中的作用（1）制粒作用）制粒作用由于水在混合料粒子由于水在混合料粒子间产生毛生毛细力，在混合料的力，在混合料的滚动过程中互相接触而靠程中互相接触而靠紧，加速制成小球粒。，加速制成小球粒。106高炉炼铁原料（2）导热作用作用由于由于烧结料中有水分存在，改善了料中有水分存在，改

49、善了烧结混合混合料的料的导热性，性，有利于减小燃有利于减小燃烧带厚度。厚度。（3）润滑作用滑作用水分子覆盖在水分子覆盖在矿粉粉颗粒表面，起粒表面，起类似似润滑滑剂的作用，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。107高炉炼铁原料3、水分的蒸、水分的蒸发（1 1）水分蒸）水分蒸发的条件的条件 气相中水蒸汽的气相中水蒸汽的实际分分压P实小于小于该条件下的条件下的饱和蒸和蒸汽汽压P0。 由于吸附水具有由于吸附水具有较大的分子大的分子结合力，所以干燥合力，所以干燥层终了温度在了温度在150150左右左右 。混合料中混合料中结晶水去除温度大于晶水去除温度大于250250。结晶

50、水分解晶水分解要吸要吸热，因此在，因此在使用含使用含结晶水的晶水的铁矿粉粉烧结时，要考，要考虑适当增加燃料用量。适当增加燃料用量。 108高炉炼铁原料4、水汽的冷凝、水汽的冷凝水分蒸水分蒸发并并转移到移到废气中，使气中，使废气的水汽分气的水汽分压P实不不断升高；断升高；废气在穿气在穿过下下层冷料冷料时由于由于热交交换的的结果温度果温度不断降低。不断降低。P实= =P0 时，水分停止蒸，水分停止蒸发。P实 P0时，废气中的水汽开始在冷料表面上冷凝。气中的水汽开始在冷料表面上冷凝。导致致烧结料料层中部分物料超中部分物料超过原始水分，而形成所原始水分，而形成所谓“过湿湿带”。湿空气中的水汽开始在料面

51、冷凝的温度称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，一般烧结废气的露点气的露点约为60左右。左右。109高炉炼铁原料5、水汽冷凝、水汽冷凝对烧结过程的影响程的影响（1 1）冷凝下来的水分充塞在混合料）冷凝下来的水分充塞在混合料颗粒粒之之间，使气流通，使气流通过的阻力增加；的阻力增加；（2 2）过湿湿现象使料象使料层下部已造好的小球下部已造好的小球遭受破坏，阻碍气体通遭受破坏，阻碍气体通过。110高炉炼铁原料防止防止烧结料料层过湿的主要措施湿的主要措施（1） 提高提高烧结混合料的原始温度：混合料的原始温度：a.热返返矿预热混合料混合料; b.蒸汽蒸汽预热混合料混合料; c.生石

52、灰生石灰预热混合料混合料（2）提高）提高烧结混合料的湿容量；混合料的湿容量；（3）降低）降低废气中的含水量。气中的含水量。111高炉炼铁原料2.2.2.4 固体物料的分解固体物料的分解 1、碳酸、碳酸盐的分解的分解碳酸碳酸盐分解反分解反应的通式可写的通式可写为：MeCO3 MeO CO2 不同碳酸不同碳酸盐的的稳定性定性顺序序为：ZnCO3MnCO3PbCO3FeCO3MgCO3CaCO3Na2CO3；烧结中常中常见碳酸碳酸盐的开始分解和沸的开始分解和沸腾分解温度如下：分解温度如下：CaCO3：开始分解温度：开始分解温度为530，沸，沸腾分解温度分解温度910；MgCO3：开始分解温度：开始分

53、解温度为320，沸，沸腾分解温度分解温度680；FeCO3：开始分解温度：开始分解温度为230，沸，沸腾分解温度分解温度400。一般在一般在烧结预热带即可完成，石灰石的分解，主要在燃即可完成，石灰石的分解，主要在燃烧带进行。行。112高炉炼铁原料在在烧结过程中程中CaCO3分解分解为CaO后，必后，必须与与SiO2、Fe2O3等等进行化合反行化合反应，称，称为CaO的的矿化。如果化。如果烧结矿中中有游离的有游离的CaO存在存在(俗称白点俗称白点)，则遇水消化，体遇水消化，体积增大一增大一倍，倍，烧结矿会因内会因内应力而粉碎。力而粉碎。氧化氧化钙的的矿化度用下式表示：化度用下式表示：KH=( C

54、aO总- CaO游游- CaO残残)/ CaO总100%降低石灰石粒度降低石灰石粒度,严格控制在格控制在3mm以内，提高以内，提高烧结温温度或降低度或降低烧结矿碱度均可提高碱度均可提高CaO的的矿化度。化度。 113高炉炼铁原料铁氧化物的分解是逐氧化物的分解是逐级进行的，行的，在在570以上：以上： 6Fe2O34Fe3O4+O2 2Fe3O46FeO+O2 2FeO2Fe+O2在在570以下：以下： 6Fe2O34Fe3O4+O2 1/2Fe3O43/2Fe+O2 2、铁氧化物的分解氧化物的分解FeO和和Fe3O4在在烧结温度下分解温度下分解压非常小，在非常小，在烧结条件条件下不可能分解。下

55、不可能分解。 114高炉炼铁原料Fe2O3在大气中开始分解温度在大气中开始分解温度为13831383，在，在烧结过程程中，中，负压在在10kPa以上，气体以上，气体总压力不到力不到90kPa，并且燃，并且燃烧废气中氧分气中氧分压较小，小，Fe2O3在低于在低于1383分解是可能的。分解是可能的。反反应：33Fe2O3=2Fe3O4+1/2O2由于在低于由于在低于13001300时，Fe2O3已被已被还原或原或矿化，所以化，所以Fe2O3实际分解率很小。分解率很小。 115高炉炼铁原料2.2.2.5铁氧化物的氧化物的还原与氧化原与氧化烧结过程程总体而言是氧化性气氛，但由于体而言是氧化性气氛，但由

56、于烧结料料中碳分布的偏析和气体中碳分布的偏析和气体组成分布的不均匀性，存在局成分布的不均匀性，存在局部部还原性气氛，原性气氛，1 1、 Fe2O3的的还原原在在550550-600时，进行反行反应：3 3Fe2O3CO=2Fe3O4CO2当有当有CaO存在存在时，在，在500500600600温度下，温度下，CaO与与Fe2O3反反应生成生成铁酸一酸一钙CaOFe2O3，它比自由的，它比自由的Fe2O3还原困原困难 。116高炉炼铁原料2 2、Fe3O4的的还原原在在900900以上，可以上，可进行反行反应：Fe3O4CO =3FeO+CO2有有SiO2存在存在时，生成，生成铁橄橄榄石，有利于

57、反石，有利于反应：2 2Fe3O4 +3SiO22CO =3(2FeOSiO2）+2CO2 的的进行，行，有有CaO存在存在时，则阻止阻止2 2FeOSiO2(或或Fe2SiO4)的生成。的生成。33、FeO的的还原原在在烧结气氛条件下，气氛条件下，FeO被被CO还原的可能性很小。原的可能性很小。 117高炉炼铁原料4、铁氧化物的氧化氧化物的氧化烧结过程氧化和程氧化和还原反原反应进行的程度，可根据行的程度，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 :烧结矿中与中与铁结合的合的实际氧量与全部氧量与全部铁以以Fe2O3形形态结合合时的氧量之比。的氧量之比。其其计算式算

58、式为：1w(FeFeO)/3w(TFe)100 式中：式中：w(FeFeO)烧结矿中以中以FeO形形态存在的存在的铁量，；量，；w(TFe)烧结矿中的全部中的全部铁量，量， ；118高炉炼铁原料由上式可由上式可见，在，在烧结矿品位相同的情况下，品位相同的情况下，烧结矿中中FeO含量越低，其氧化度越高，含量越低，其氧化度越高，还原性越好。原性越好。影响影响烧结矿氧化度的主要因素：氧化度的主要因素：（1）燃料用量；）燃料用量；（2）烧结矿碱度；碱度；（3）燃料及）燃料及矿粉粒度。粉粒度。119高炉炼铁原料2.2.2.6有害有害杂质的去除的去除烧结过程可部分去除程可部分去除矿石中硫、石中硫、铅、锌、

59、砷等。、砷等。1、烧结过程脱硫程脱硫铁矿石中的石中的S以硫化物和硫酸以硫化物和硫酸盐形式存在，焦粉中形式存在，焦粉中S以以单质形式存在。形式存在。烧结过程可以去除程可以去除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,影响影响烧结脱硫的因素有：脱硫的因素有：1）矿粉粒度及性粉粒度及性质；2）烧结矿碱度和添加物的性碱度和添加物的性质；3）燃料用量和性）燃料用量和性质；120高炉炼铁原料2、铅、锌、碱金属等、碱金属等杂质的去除的去除 铁矿石石中中含含有有的的铅、锌矿物物为方方铅矿（PbS）和和闪锌矿（ZnS）。）。 只只有有当当ZnO还原原成成金金属属锌以以

60、后后，才才能能挥发，而而烧结料料中中的的低低碳碳含含量量是是难以以满足足还原原条条件件，因因此此烧结过程程去去锌不不易。易。铅的去除，一般是不可能的。的去除，一般是不可能的。 对一一些些含含碱碱金金属属、铅、锌、铜较高高的的原原料料，可可配配入入CaCl2，可可提提高高有有害害元元素素的的挥发率率,但但应注注意意设备的的腐腐蚀和和环境境污染染问题。 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As2O3才才能去除能去除,脱砷率不超脱砷率不超过50%。 121高炉炼铁原料2.2.3 烧结矿固固结机理机理 2.2.3.1固相反固相反应固相反固相反应是指是指烧结混合料混

61、合料矿物成分之物成分之间在液相生成在液相生成之前以固体状之前以固体状态进行的反行的反应。固相反固相反应形成低熔点化合物，形成低熔点化合物，为烧结过程程产生液相生液相创造了条件。造了条件。因此，固相反因此，固相反应的的进行直接影响行直接影响烧结矿的的质量。量。 122高炉炼铁原料在高温下一些离子在高温下一些离子获得了得了进行位移所需要的能量行位移所需要的能量（活化能），它（活化能），它们向附近的固体表面向附近的固体表面扩散。散。这种固体种固体间的离子的离子扩散散过程就程就导致了固相致了固相间反反应的的发生。生。 1、反、反应条件：条件：（1 1）固相比表面）固相比表面积大，晶格不完整；大，晶格不

62、完整；（2 2）超）超过离子脱离离子离子脱离离子键束束缚的的临界温度。界温度。临界温度是固相反界温度是固相反应开始的温度。开始的温度。各种各种盐类的的临界界温度温度为其熔化温度（其熔化温度（绝对温度）的温度）的0.570.57倍，金属倍，金属为0.30.3-0.4倍，硅酸倍，硅酸盐为0.80.8-0.9倍。倍。123高炉炼铁原料2 2、固相反固相反应特点特点（1 1）反）反应温度温度远低于固相反低于固相反应物的熔点或它物的熔点或它们的低共熔点，但只局限的低共熔点，但只局限于于颗粒粒间接触区域，接触区域，为放放热反反应；如如:CaOSiO2的反的反应开始温度开始温度为600，Fe3O4SiO2的

63、反的反应开始温开始温度度为950；（2 2）温度高有利于固相反）温度高有利于固相反应的的进行；行；（3 3）固相反）固相反应受化学受化学组成的影响，成的影响，例如：例如：Fe3O4不与不与CaO发生固相反生固相反应， Fe2O3不与不与SiO2发生固相反生固相反应，固相反固相反应虽不能形成有效的固相不能形成有效的固相连接，但接，但为液相的生成打下了基液相的生成打下了基础。124高炉炼铁原料如：如：CaO与与SiO2的混合物在的混合物在10001000以下以下发生固相反生固相反应，无，无论哪种哪种化合物化合物过剩，在相接触的界面反剩，在相接触的界面反应结果最初果最初产物均物均为：最初最初产物：物

64、：总是是2 2CaOSiO2（正硅酸（正硅酸钙）；中中间产物：物：2 2CaOSiO2与与CaO的接触的接触处形成形成3 3CaOSiO2（硅酸三（硅酸三钙）；）；22CaOSiO2与与SiO2的接触的接触处形成形成3 3CaO2SiO2（硅（硅钙石）和石）和CaOSiO2 （硅灰石）（硅灰石） 若若CaO与与SiO2比例相同比例相同则最最终产物物为：CaOSiO2（硅灰石）（硅灰石）125高炉炼铁原料2.2.3.2基本液相体系与液相形成基本液相体系与液相形成 1、硅酸、硅酸铁体系（体系（FeOSiO2） FeOSiO2体系液相是低碱度（体系液相是低碱度（R 1.0)、硅灰石、硅灰石(CaOS

65、iO2碱度碱度1.01.2)、硅酸三、硅酸三钙(3CaOSiO2高碱度生高碱度生成成)。145高炉炼铁原料 2. 矿物物结构构（1）宏）宏观结构构粗孔蜂粗孔蜂窝状状结构构。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。微孔海微孔海绵状状结构构。燃料用量适量，液相量。燃料用量适量，液相量为4 40%左右，左右，这种种结构构强度高，度高，还原性好。原性好。松散状松散状结构构。燃料用量低、液相数量少，。燃料用量低、液相数量少，烧结料料颗粒粒仅点接触粘点接触粘结，故，故烧结矿强度低。度低。146高炉炼铁原料（2）微）微观结构构 粒状粒状结构。构。烧结

66、矿中含中含铁矿物晶粒与粘物晶粒与粘结相相矿物晶粒互相物晶粒互相结合成粒状合成粒状结构，分布均匀。构，分布均匀。斑状斑状结构。构。烧结矿中含中含铁矿物呈斑晶状与物呈斑晶状与细粒的粘粒的粘结相相矿物或玻璃相相互物或玻璃相相互结合成斑状合成斑状结构。构。骸晶骸晶结构。构。早期早期结晶的含晶的含铁矿物晶粒物晶粒发育育不完善，只形成骸晶骨架，其内部常不完善，只形成骸晶骨架，其内部常为硅酸硅酸盐粘粘结相。相。147高炉炼铁原料丹点状的共晶丹点状的共晶结构。构。含含铁矿物呈物呈圆点状分点状分布于粘布于粘结相相矿物中，例如物中，例如Fe3O4CFS共晶部共晶部分形成的分形成的结构。构。熔融熔融结构。构。含含铁

67、矿物被粘物被粘结相所熔融。成相所熔融。成它形晶。例如高碱度它形晶。例如高碱度烧结矿中的中的Fe2O3被被CF熔熔融，含融，含铁矿物与粘物与粘结相接触密切，相接触密切，强度度较好。好。交交织结构。构。含含铁矿物与粘物与粘结相相矿物彼此物彼此发展或者交展或者交织构成，此种构成，此种结构的构的烧结矿强度最好。度最好。148高炉炼铁原料3、影响、影响烧结矿矿相相组成与成与结构的因素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

68、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量及产量量149高炉炼铁原料4、烧结矿的的矿物物组成和成和结构构对其其质量的影响量的影响1） 对机械机械强度的影响度的影响各种各种矿物成分自身的物成分自身的强度（具有加和性）度（具有加和性） ；烧结矿冷凝冷凝结晶的内晶的内应力力 ；烧结矿中气孔的大小和分布中气孔的大小和分布 ；烧结矿组织的均匀度。的均匀度。2） 对还原性的影响原性的影响 各各组成成矿物的自身物的自身还原性原性 ；气孔率、气孔大小与性气孔率、气孔大小与性质 ；矿物晶粒的大小和晶格能的高低物晶粒的

69、大小和晶格能的高低 。150高炉炼铁原料表2-6 烧结矿中主要矿物的机械强度与还原性151高炉炼铁原料由上表可看出：由上表可看出：（1）磁）磁铁矿，赤，赤铁矿，铁酸一酸一钙，铁橄橄榄石有石有较高高强度，其次度，其次为钙铁橄橄榄石及石及铁酸二酸二钙，最差的是玻璃相。，最差的是玻璃相。（2）赤）赤铁矿、磁、磁铁矿和和铁酸一酸一钙容易容易还原，原， 铁酸二酸二钙还原性原性较差，玻璃体，差，玻璃体，钙铁橄橄榄石，特石，特别是是铁橄橄钙铁橄橄榄石石难以以还原。原。（3）烧结矿中以中以强度好的度好的组分分为主要粘主要粘结相，相，烧结矿的的强度就好。以度就好。以还原性好的原性好的组分分为主要粘主要粘结相，且

70、气孔相，且气孔率高，晶粒嵌布松弛、裂率高，晶粒嵌布松弛、裂纹多的多的烧结矿易易还原。原。152高炉炼铁原料烧结过程主要反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

71、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

72、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+

73、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+CaO153高炉炼铁原料 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系液相系液相10

74、731217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： 比表面比表面积大，大， 晶格不完整；晶格不完整；超超过离子脱离离子离子脱离离子键束束缚的的临界温度。界温度。154高炉炼铁原料 （1）烧结机利用系数机利用系数t/(m2 h) ： 式式中中： P-烧结机机台台时产量量，A=B*L,带式式烧结机机抽抽风面面积，m2, 用用来来表表示示烧结机机大大小小，式式中中L为烧结机机有有效效

75、抽抽风长度度，B为烧结机机台台车宽度度；d-垂垂直直烧结速速度度，m/min；r-烧结料的堆料的堆积密度，密度，t/m3；K-烧结机的成品率，机的成品率，% %。 在在原原料料、设备条条件件一一定定，利利用用系系数数与与d成成正正比比，而而d主要取决于料主要取决于料层透气性。透气性。2.2.4 强化化烧结过程（提高程（提高产量）分析量）分析2.2.4.1烧结生生产指指标155高炉炼铁原料（2）能耗（）能耗（ kg标煤煤/吨）吨）是指一段是指一段时间内，内，烧结生生产系系统，辅助生助生产系系统，为烧结生生产服服务的附属系的附属系统，所消耗的各种能源的，所消耗的各种能源的实物消耗量，扣除回收利用能

76、源，并折算成物消耗量，扣除回收利用能源，并折算成标煤（煤（29330 kJ/t）与）与该段段时间内内烧结产量之比量之比值。156高炉炼铁原料 表表2-7 中国重点企中国重点企业烧结工工艺主要技主要技术指指标157高炉炼铁原料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

77、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：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 烧结过程气体力程气体力学和学和传热现象象1、烧结料料层透气性透气性158高炉

78、炼铁原料（1）烧结料料层中各中各层阻力阻力损失的失的变化化 a烧结矿层；b燃燃烧层；c预热、干燥、干燥层；d湿料湿料层）159高炉炼铁原料t （）p （mmH 2 O）（2）烧结过程中不同料程中不同料层厚度厚度负压的的变化情况化情况0600300150012009001800051015202530 （min）060030012009001500z3z2pz1图中中:料料层 Z1 Z2 Z3,随着随着过湿湿层的消失和的消失和烧结矿层的增厚的增厚,负压逐逐渐降低降低.160高炉炼铁原料（3）二元粒度混合）二元粒度混合时的孔隙度的孔隙度变化化dk 细粒粒级直径直径dg 粗粒粗粒级直径直径Vk 细粒

79、粒级量量V 总量量161高炉炼铁原料（4）改善）改善烧结料料层透气性的透气性的对策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

80、冷 态态热热 态态162高炉炼铁原料2、烧结过程的程的传热现象象（1）烧结过程的程的传热特点特点烧结过程的程的总速度取决于燃速度取决于燃烧速度（指速度（指单位位时间内碳与氧反内碳与氧反应所消耗碳的重量）和所消耗碳的重量）和传热速度（指气速度（指气固相固相间的的热交交换速度）两者之速度）两者之间的最慢者。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，燃燃烧速度速度较快，快，烧结速度取决于速度取决于传热速度，在燃料量速度，在燃料量较高条件下，高条件下，则烧结速度取决于燃速度取决于燃烧速度。速度。163高炉炼铁原料由上式可由上式可见,增加气流速度增加气

81、流速度,改善料改善料层透气性透气性,可使可使传热速度增加，高温区下移加速。速度增加，高温区下移加速。 在在烧结过程中最程中最终两种速度两种速度 “同步同步”进行行”。且。且烧结料料层各各层的推的推进速度会受最慢者限制而最速度会受最慢者限制而最终协调一致。一致。 由于由于烧结过程配程配C量不高，按重量量不高，按重量计在在35%间。烧结过程取决于程取决于传热速度，而速度，而传热以以对流流传热为主，主，所以所以传热速度主要取决于：气流速度、气体和物料的速度主要取决于：气流速度、气体和物料的热容量容量,根据根据热平衡推平衡推导传热速度速度W为:。 164高炉炼铁原料（2）同一料）同一料层温度的温度的变

82、化：化：1）当）当热风达到某一料达到某一料层时，假定料，假定料层为室温的含水料室温的含水料层，这时，料温逐，料温逐渐上升至露点温度，水分蒸上升至露点温度，水分蒸发，温度不，温度不变；2）水分蒸）水分蒸发完后，料温完后，料温继续上升，由于上升，由于烧结料的料的热容容量量较小，温度上升很快，到小，温度上升很快，到700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）由于料温与）由于料温与热风温差的降低，温差的降低，矿化反化反应、物料部分、物料部分熔化吸熔化吸热，温度上升速度降低，料温，温度上升速度降低，料温缓慢升高达到最高温慢升高达到最高温度。度。4）燃）燃烧结束，料束，料层温度开

83、始降低，冷却之初，温差温度开始降低，冷却之初，温差较大，降温大，降温较快，随着温差的减小，降温速度快，随着温差的减小，降温速度变缓。165高炉炼铁原料 2.2.4.3 强化化烧结措施措施 1、混合料、混合料预热目的：防止水分的冷凝，改善目的：防止水分的冷凝，改善实际料料层的的热态透气性。透气性。手段：加（手段：加（热）返）返矿，加生石灰，加，加生石灰，加热水，水，通通热蒸气。蒸气。通通热蒸气地点：蒸气地点：圆筒混料制粒机、布料前筒混料制粒机、布料前的混合料槽。的混合料槽。166高炉炼铁原料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.生石灰消化成极生石灰消化成极细的的Ca(

84、OH)2胶凝体胶凝体改善改善混合料混合料制粒性制粒性；b.在干燥后仍能保持混合料小球的在干燥后仍能保持混合料小球的强度度改善改善烧结料料透气性透气性；c.在在过湿湿层可吸收水分可吸收水分改善改善过湿湿层的的透气性透气性；d.生石灰与水反生石灰与水反应可生成可生成热量提高料温量提高料温抑制抑制 烧结料料层的的过湿湿现象象。效果：效果：1生石灰生石灰产量量6%； 167高炉炼铁原料3、热风烧结热风烧结是在是在烧结机点火器后面，装上机点火器后面，装上热风罩，往料罩，往料层表面供表面供给热废气或气或热空气来空气来进行行烧结的一种新工的一种新工艺。（1 1）热风来源来源11）煤气燃）煤气燃烧的的热废气；

85、气；22）烧结机尾部机尾部风箱或冷却机的箱或冷却机的热废气；气；33）热风炉炉预热空气。空气。168高炉炼铁原料（2）效果：）效果：增加料增加料层上部供上部供热量；量；减慢减慢烧结矿表表层的冷却的冷却强度；度；提高硅酸提高硅酸盐结晶度；晶度；减少固体燃料用量，降低减少固体燃料用量，降低FeO量。量。169高炉炼铁原料4、强化混合料制粒化混合料制粒. 延延长混合造球的混合造球的时间（一混（一混2分分钟，二混制粒不，二混制粒不少于少于4分分钟）；）；. 改改进混料筒的混料筒的结构，提高制粒效果；构，提高制粒效果；. 使用有机添加使用有机添加剂，改善制粒效率；，改善制粒效率；. 自自动控制混料的加水

86、量；控制混料的加水量；. 园园盘造球机造球机预制粒（粒度上限制粒（粒度上限为68mm），）， （HPS法、即小球法、即小球烧结法，法，2.91t/m2.h，一般，一般烧结法法1.3-1.5 t/m2.h）170高炉炼铁原料 5、改改进烧结机布料系机布料系统目的：保目的：保证合理的料合理的料层分布，改善料分布，改善料层透气性。透气性。手段：手段：a. 计算机算机动态控制控制给料，保持混合料槽料，保持混合料槽有有稳定的料位；定的料位；b. 保持混合料槽与保持混合料槽与圆辊给料机料机的相的相对位置，防止混合料自然落料；位置，防止混合料自然落料；c. 实现实际烧结料料层厚度的自厚度的自动控制；控制；d

87、. 设置偏析布料置偏析布料装置，装置，主要有：反射板、多主要有：反射板、多辊布料器、条布料器、条筛溜溜槽布料、反吹槽布料、反吹风偏析布料等。偏析布料等。171高炉炼铁原料6、小球小球烧结法法（1）概念概念 将将烧结混合料用混合料用圆盘造球机造球机预先制成一定先制成一定粒度的小球（粒度上限粒度的小球（粒度上限为68mm），然后使），然后使小球外裹部分燃料，最后小球外裹部分燃料，最后铺在在烧结台台车上上进行行烧结的造的造块新工新工艺。小球小球烧结法的主要效果是提高法的主要效果是提高产量，能量，能耗指耗指标和和产品品质量也有改善。量也有改善。小球小球烧结的的产品仍属于品仍属于烧结矿。172高炉炼铁原

88、料（2）小球）小球烧结法效果法效果由日本由日本钢管公司（管公司（NKK）开）开发，于，于1988年在日本福山年在日本福山550M2烧结机上投机上投产，年，年产600万吨小球万吨小球烧结矿。利用系数大幅度提高，达利用系数大幅度提高，达2.91t/m2.h；成品率由成品率由80上升至上升至85以上；以上；FeO4，还原度由原度由65提高到提高到80；烧结燃耗下降燃耗下降20，电耗下降耗下降30；173高炉炼铁原料（3）小球）小球烧结法工法工艺流程流程174高炉炼铁原料2.2.5 烧结新工新工艺新技新技术2.2.5.1 提高提高烧结矿还原性原性 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铁品

89、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175高炉炼铁原料主攻目主攻目标改善改善烧结矿物物组成成赤铁矿赤铁矿 Fe2O3磁铁矿磁铁矿 Fe3O4氧化性气氛氧化性气氛保持保持Fe2O3高

90、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176高炉炼铁原料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引起还原条件还原条件下，下

91、，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 提高提高烧结矿强度度177高炉炼铁原料降低降低热应力力烧结矿的的热处理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）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

92、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178高炉炼铁原料2.2.5.3 高高铁低硅低硅烧结低硅低硅烧结矿，一般指，一般指烧结矿中中SiO2含量小于含量小于5%5%，优点：点：a.提高品位，减少冶提高品位，减少冶炼渣量；渣量；b.改善改善烧结矿冶金性能，尤其是冶金性能，尤其是软化温度升高，化温度升高，软熔熔区区间变窄。窄。 技技术措施：措施：a.由于由于SiO2降低，粘接相减少，要相降低，粘接相减少，要相应提高碱度，增提高碱度，增加加铁酸酸钙粘接相；粘接相；b.强化制粒，提高生石灰配比，有利于化制粒，提高生石灰配比，有利于铁酸酸钙矿

93、物的物的形成；形成；c.c.提高原料品位，减少提高原料品位，减少SiO2带入量。入量。179高炉炼铁原料2.2.5.4 降低降低烧结过程能耗程能耗 1、厚料、厚料层烧结 （1）厚料厚料层烧结的理的理论基基础烧结过程有自程有自动蓄蓄热作用料作用料层高度高度为80220mm时，自，自动蓄蓄热率率为3545；料；料层高度高度为400mm时，自，自动蓄蓄热率率为65。烧结自自动蓄蓄热作用，作用，为降低固体燃料提供了降低固体燃料提供了可能，也可能，也为低温低温烧结技技术创造了有利条件。造了有利条件。180高炉炼铁原料（2）厚料厚料层烧结的效果的效果 1）改善）改善烧结矿强度，提高成品率。度，提高成品率。

94、强度低的表度低的表层烧结矿相相对减少。减少。高温保持高温保持时间长，矿物物结晶充分，晶充分，结构改善。构改善。2）节省固体燃耗，降低省固体燃耗，降低总热耗（自耗（自动蓄蓄热作用所致）作用所致） 低配碳使氧化性气氛加低配碳使氧化性气氛加强，降低，降低FeO含量，改善含量，改善烧结矿还原性。原性。 。低配碳使料低配碳使料层最高温度下降最高温度下降,抑制抑制过烧现象，象，烧结矿结构构改善。改善。181高炉炼铁原料（3）提高）提高烧结料料层厚度的技厚度的技术措施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

95、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182高炉炼铁原料图2-10 分分层烧结图 183高炉炼铁原料2、低温、低温烧结（1）理）理论依据依据高碱度下生成的高碱度下生成的钙的的铁酸酸盐 铁酸酸钙，不，不仅还

96、原性好，而且原性好，而且强度也高。度也高。铁酸酸钙主要是由主要是由Fe2O3和和CaO组成。成。烧结温度超温度超过1300后，后，Fe2O3易易发生生热分解，形成分解，形成Fe3O4和和FeO，而，而Fe3O4是不能与是不能与CaO结合的。相反，合的。相反，FeO的出的出现会会导致致2FeOSiO2，CaOFeOSiO2的生成，从而的生成，从而恶化化还原性。不同形原性。不同形态的的铁酸酸钙组成的成的烧结矿，其，其质量是不同的；而量是不同的；而烧结温温度度对铁酸酸钙的形的形态影响影响显著：著：184高炉炼铁原料 11001200，1020针状状铁酸酸钙生成，但晶粒生成，但晶粒间尚未尚未连结，故，

97、故强度度较差；差；12001250，2030的的针状状铁酸酸钙生成，晶生成，晶桥连接，且有交接，且有交织结构出构出现，强度度较好；好；12501280，呈交，呈交织结构的构的铁酸酸钙生成，生成，强度最度最好；好；12801300，铁酸酸钙量下降至量下降至1030，结构由构由针状状变为柱状，柱状，强度上升，但度上升，但还原性原性变坏。坏。所以所以为了生成了生成优质的的铁酸酸钙矿物以改善物以改善烧结矿的的还原性和原性和强度，就要度，就要实现低温低温烧结。185高炉炼铁原料（2）SFCA的概念的概念 实际烧结矿中的中的铁酸酸钙，无，无论是是针状状还是是片状，都不是由片状，都不是由单纯的的CaO和和F

98、e2O3构成，构成，铁酸酸钙中均含有一定量的中均含有一定量的Al2O3、SiO2等，故称等，故称为复合复合铁酸酸钙，记为SFCA。186高炉炼铁原料（3）实现低温低温烧结的工的工艺措施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 0.3

99、5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187高炉炼铁原料3、燃料分加技、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，提高焦粉的燃燃烧效率，从而改善效率，从而改善烧结混合料的透气性混合料的透气性和和烧结过程透气性，改善程透气性，改善

100、烧结料料层的气体的气体动力学特征，提高力学特征，提高烧结速度。速度。188高炉炼铁原料降低降低烧结过程能耗的技程能耗的技术对策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

101、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189高炉炼铁原料达钢达钢320M2烧结机烧结机190高炉炼铁原料云南某云南某钢厂厂90M3烧结机正在生机正在生产191高炉炼铁原料2.3 铁矿粉球粉球团球球团是是铁精精矿粉或其它含粉或其它含铁粉料，在常粉料，在常温下温下滚动成球，成球，经高温焙高温焙烧或低温或低温强化固化固结，其物化冶金性能能其物化冶金性能能够满足高炉冶足高炉冶炼要求的要求的

102、过程。程。最常最常见的工的工艺是氧化焙是氧化焙烧固固结. 192高炉炼铁原料 2.3.1 球球团矿质量指量指标2.3.1.1生球生球质量指量指标（1）生球粒度）生球粒度816mm；（2）生球抗）生球抗压强度度,根据工根据工艺不同要求不同不同要求不同,链箅机机-回回转窑工窑工艺要求要求单球搞球搞压强度达度达9.8N；（3）生球落下）生球落下强度；度；（4）生球破裂温度）生球破裂温度. 193高炉炼铁原料2.3.1.2 成品成品球球团质量指量指标（1）冷）冷强度；度；（2）还原性；原性；（3）低温）低温还原膨原膨胀率；率；（4）高温）高温软化及熔融性能。化及熔融性能。194高炉炼铁原料球团矿的质量

103、标准195高炉炼铁原料2.3.1.3球球团矿与与烧结矿比比较（1 1）原料条件）原料条件球球团：0.07490%90%，尤其是，尤其是0.0200.020mm部部分不得小于分不得小于20%20%。 烧结：-150-150目（目（0.1040.104mm)粒粒级20%20%。（2 2）冶金性能）冶金性能球球团：1 1）粒度小）粒度小（816816mmmm）而均匀；而均匀；22）冷）冷态强度高；度高；33）铁份高，份高，还原性好。不足是高温原性好。不足是高温还原原热膨膨胀率率较大，造成球大，造成球团的高温的高温还原粉化；原粉化；4）适于）适于处理理细精精矿粉。粉。196高炉炼铁原料（3）固）固结形

104、式形式烧结以形成部份液相以形成部份液相为主，球主，球团以固相固以固相固结为主主(?不会形成液相不会形成液相)。（4）冶）冶炼效果效果用球用球团矿代替天然代替天然块矿冶冶炼时，与，与烧结矿相相同，能大幅度改善冶同，能大幅度改善冶炼经济技技术指指标。197高炉炼铁原料（4）球）球团矿在在钢铁工工业中的地位中的地位11）世界上天然富）世界上天然富矿日日渐短缺，因短缺，因选矿产生大量粒度生大量粒度小于小于0.0740.074mm(-200网目网目) )的精的精矿粉。粉。22）球）球团矿良好的物化冶金性能，是良好的物化冶金性能，是现代高炉代高炉获得得优质高高产的原料之一。的原料之一。注：目指每平方英寸的

105、孔目数，注：目指每平方英寸的孔目数，1英寸英寸=2.54cm目数目数* *孔径（微米）孔径（微米）=1500033）随着球）随着球团技技术的的进步，适于球步，适于球团法法处理的原料已理的原料已从磁从磁铁精精矿粉粉扩展到赤展到赤铁矿、褐、褐铁矿精精矿粉以及天然混粉以及天然混合合矿粉及各种含粉及各种含铁粉粉尘等。等。198高炉炼铁原料2.3.2 矿粉造球粉造球过程程2.3.2.1 造球造球1、液体的表面性、液体的表面性质（1 1）表面）表面层：液面下厚度：液面下厚度约等于分子作用半径等于分子作用半径的一的一层液体。液体。（2 2）表面能：液体表面）表面能：液体表面层内的分子比液体内部内的分子比液体

106、内部分子所具有的能量。分子所具有的能量。（3 3）表面）表面张力：使表面收力：使表面收缩的作用力。的作用力。199高炉炼铁原料（4）润湿湿现象象固液固液间能否能否润湿，取决于固液分子湿，取决于固液分子间的作用力（附的作用力（附着力）与液体分子着力）与液体分子间的作用力（内聚力）两者的大小。的作用力（内聚力）两者的大小。当附着力小于内聚力，液体不当附着力小于内聚力，液体不润湿固体，反之湿固体，反之则润湿。湿。图211200高炉炼铁原料2、细磨物料的表面特性磨物料的表面特性比表面比表面积：单位重量或位重量或单位体位体积的固体物料所的固体物料所具有的表面具有的表面积。造球原料比表面造球原料比表面积在

107、在15001900cm2/g之之间，因，因此具有：此具有：（1）较大的表面能；大的表面能；（2）与周）与周围介介质（液体或气体）接触（液体或气体）接触时，颗粒表粒表面会面会显示出示出电荷荷,并且在并且在颗粒表面形成空粒表面形成空间电场。201高炉炼铁原料3、水分在、水分在细磨物料中的形磨物料中的形态及作用及作用（1 1）吸附水的形成）吸附水的形成当干燥固体当干燥固体颗粒与水接触粒与水接触时，在，在电场范范围内的极化内的极化水分子被吸附于水分子被吸附于颗粒表面，水分子由于具有偶极构造而粒表面，水分子由于具有偶极构造而中和干燥中和干燥颗粒表面的粒表面的电荷，在荷，在颗粒表面形成一粒表面形成一层吸附

108、水吸附水层。当相当相对水蒸气水蒸气压力达到力达到100%100%时，物料吸附水达最大，物料吸附水达最大值，称，称为最大吸附水。最大吸附水。在造球的物料在造球的物料层中，若中，若仅存在吸附水存在吸附水时，成球，成球过程程难以以进行。行。202高炉炼铁原料（2）薄膜水的物性及作用）薄膜水的物性及作用当当颗粒表面达到最大吸附水后，粒表面达到最大吸附水后，还存在未存在未被平衡掉的分子引力，被平衡掉的分子引力，进一步一步润湿湿时，在吸，在吸附水的周附水的周围形成薄膜水。形成薄膜水。薄膜水又可分薄膜水又可分为强结合水和弱合水和弱结合水两部合水两部分。分。矿粒所能持有的最大吸附水与粒所能持有的最大吸附水与强

109、结合水合水的数量称的数量称为最大分子水。最大分子水。203高炉炼铁原料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学上可以看作是颗粒的粒的外壳，在外力作用下和外壳，在外力作用下和颗粒一起粒一起变形，并且分形，并且分子水膜使子水膜使颗粒彼此粘粒彼此粘结，这就是就是细磨物料当成球磨物料当成球紧密后具有密后具有强度的原因度的原因之一。之一。当物料表面当物料表面润湿达到湿达到了薄膜水之后，成球了薄膜水之后，成球过程才能开始。程才能开始。吸附水吸附水图212204高炉炼铁原料（3）毛）毛细水的特性及作用水的特性及作用当物料当物料继续被被润湿到超湿到超过薄膜水薄膜水时，物料，物料层中形成毛中形成毛细

110、水。毛水。毛细水可分水可分为以下几种：以下几种：11）触点状毛）触点状毛细水水指指仅仅存在于存在于颗粒接触粒接触点周点周围的水。它占有空隙的的水。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，不能以液滴状因此，不能以液滴状态移移动，不不传递静水静水压力，但呈力，但呈现毛毛细压力。力。图213205高炉炼铁原料22）蜂）蜂窝状毛状毛细水水当当矿粒粒层出出现触点状毛触点状毛细水后，水后，继续增加增加水分便出水分便出现蜂蜂窝状毛状毛细水。水开始具有水。水开始具有连续性，性，能在毛能在毛细管内迁移，并能管内迁移，并能传递静水静水压力和呈力和呈现毛毛细压力。能使力。能使颗粒彼此粘

111、在一起并粒彼此粘在一起并产生生强度。度。33）饱和毛和毛细水水当料当料层孔隙完全被水充孔隙完全被水充满时，则出出现饱和和毛毛细水。水。206高炉炼铁原料造球造球时最适宜的水介于触点状和蜂最适宜的水介于触点状和蜂窝状毛状毛细水之水之间。当物料当物料润湿到毛湿到毛细水水阶段段时，成球，成球过程才明程才明显得到得到发展。展。如如图当液体当液体润湿湿矿粒粒时，在附加，在附加压强的作用下，上、的作用下，上、下凹液有向外移下凹液有向外移动减小液体表面减小液体表面积的的趋势，在两球接触，在两球接触区域形成区域形成负压，在，在大气的大气的压力下，两力下，两球被球被压拢。图214207高炉炼铁原料4、细磨物料的

112、成球磨物料的成球过程程（1 1）成球机理）成球机理a.a.自然力自然力生球的生球的强度靠自然力度靠自然力维持，包括：持，包括：1 1）固体）固体颗粒之粒之间的范德的范德华引力、磁力和静引力、磁力和静电力；力；2 2）液体相存在的界）液体相存在的界面力和毛面力和毛细力。力。b.b.机械力机械力为了使自然力能了使自然力能对成球起作用，就要借助于机械力成球起作用，就要借助于机械力使使润湿湿颗粒彼此相接触，即使物料作机械运粒彼此相接触，即使物料作机械运动受到捏和、受到捏和、挤压而形成生球。而形成生球。208高炉炼铁原料 （2 2）成球）成球阶段段细磨物料的成球可分磨物料的成球可分为二个成二个成长阶段，

113、即：段，即：a.a.成核成核阶段段具有毛具有毛细水的水的颗粒，在机械力的作用下，粒，在机械力的作用下，彼此接触，由于粒子彼此接触，由于粒子间的毛的毛细压力而形成的力而形成的坚实稳定和多孔的球形聚集体称定和多孔的球形聚集体称为球核或母球。球核或母球。209高炉炼铁原料b.b.球的球的长大大阶段段在机械力的作用下，母球在不断的在机械力的作用下，母球在不断的滚动中被中被压密，引起毛密，引起毛细管形状和尺寸的改管形状和尺寸的改变，而使，而使过剩毛剩毛细水被水被挤压至母球表面，至母球表面，不断粘不断粘结其他湿料，直至母球中其他湿料，直至母球中颗粒粒间的的摩擦力摩擦力较滚动时的机械的机械压密作用大密作用大

114、时为止。止。210高炉炼铁原料图215211高炉炼铁原料5、影响造球的因素、影响造球的因素（1 1）原料的）原料的亲水性水性对造球造球过程起主要作用的是程起主要作用的是颗粒表面的粒表面的亲水性和形状。水性和形状。亲水性愈高，物料的成球性愈好。水性愈高，物料的成球性愈好。铁精精矿粉的粉的亲水性水性为：磁：磁铁矿 赤赤铁矿 菱菱铁矿 褐褐铁矿。脉石脉石对铁矿物的物的亲水性有水性有较大的影响，甚大的影响，甚至可改至可改变上述上述顺序。序。212高炉炼铁原料（2 2）颗粒形状粒形状构造生球的构造生球的颗粒形状不同，生球的粒形状不同，生球的强度度也不相同。也不相同。褐褐铁矿亲水性水性强，颗粒形貌呈片状或

115、粒形貌呈片状或针状，成球性最好；状，成球性最好；磁磁铁矿亲水性差，水性差，颗粒表面光滑，多呈粒表面光滑，多呈矩形或多角形，成球性最差。矩形或多角形，成球性最差。213高炉炼铁原料（3）原料湿度）原料湿度水分水分对成球的影响成球的影响较大，水分不足的原料大，水分不足的原料造球造球时，生球很，生球很难长大。大。一般磁一般磁铁精精矿和赤和赤铁精精矿的造球水分的造球水分约810，褐，褐铁矿粉的粉的约为1428。最佳造球原料的湿度，最佳造球原料的湿度，应略低于适宜略低于适宜值，对不足部分不足部分应在造球在造球过程中程中补加。加。214高炉炼铁原料（4）原料的粒度和粒度）原料的粒度和粒度组成成原料粒度愈小

116、，粒度原料粒度愈小，粒度组成不均匀的物料成球性成不均匀的物料成球性好，生球好，生球长大快，大快，颗粒粒间排列愈排列愈紧密，毛密，毛细管的平管的平均直径亦愈小，分子粘均直径亦愈小，分子粘结力亦将愈力亦将愈强，生球，生球强度高。度高。 一般一般铁精精矿中中0.0740.074mm 的粒的粒级不小于不小于8090% %。在粒度在粒度组成中，成中，对粒度上限必粒度上限必须控制，否控制，否则不不仅生球生球强度差，并且在造球度差，并且在造球时颗粒易粒易发生偏析。生偏析。215高炉炼铁原料（5）造球）造球时间造球造球时间由成品球的尺寸、原料成球的由成品球的尺寸、原料成球的难易和原料易和原料颗粒的粗粒的粗细确

117、定。确定。延延长造球造球时间对生球生球质量有益，但量有益，但对产量不利。量不利。图216图217216高炉炼铁原料（6）添加）添加剂常用的添加常用的添加剂是膨是膨润土和消石灰，加入后可改土和消石灰，加入后可改善物料的成球性，另外善物料的成球性，另外还可以：可以：（1 1）能提高生球）能提高生球强度，度，调剂原料水分，原料水分，稳定定造球作造球作业；（2 2）提高物料的成核率和降低生球）提高物料的成核率和降低生球长大速度，大速度，使生球粒度小而均匀；使生球粒度小而均匀；217高炉炼铁原料（3 3）能）能够提高生球的爆裂温度，从而提提高生球的爆裂温度，从而提高生球干燥速度，高生球干燥速度，缩短干燥

118、短干燥时间，提高球，提高球团质量。量。膨膨润土的用量一般土的用量一般为0.51.0%，一般每一般每增加增加1%1%的膨的膨润土，要降低品位土，要降低品位0.40.6%。218高炉炼铁原料6、造球工、造球工艺流程流程添加剂精矿浆A 精矿浆B中和中和过滤干燥干燥配料配料混和混和造球造球筛分分焙焙烧筛分分成品成品 返返矿磨磨细浆化化219高炉炼铁原料（1）原料准）原料准备球球团原料的粒度和粒度原料的粒度和粒度组成、适宜的水分及成、适宜的水分及均匀的化学成分是生均匀的化学成分是生产优质球球团矿的三个重要因的三个重要因素。素。11）原料粒度和粒度）原料粒度和粒度组成成精精矿粉最佳粒度范粉最佳粒度范围：0

119、.07490%90%，尤，尤其是其是0.0200.020mm部分不得小于部分不得小于20%20%。220高炉炼铁原料22）水分）水分原料最佳水分与造球物料的物理性原料最佳水分与造球物料的物理性质、造球机生、造球机生产率及成球条件有关。率及成球条件有关。磁磁铁矿和赤和赤铁矿适宜水分范适宜水分范围为710710% %，褐，褐铁矿却却达达1 15%以上。以上。造球前的原料水分造球前的原料水分应低于适宜的生球水分。低于适宜的生球水分。为了了稳定造球，水分波定造球，水分波动0.2%0.2%。33）原料化学成分）原料化学成分要求原料化学成分要求原料化学成分稳定均匀，一般采取中和混匀定均匀，一般采取中和混匀

120、措施。措施。221高炉炼铁原料222高炉炼铁原料223高炉炼铁原料（2）配料、混合）配料、混合球球团所用原料所用原料(铁精精矿粉、膨粉、膨润土等粘土等粘结剂、石灰石等熔石灰石等熔剂）种）种类较少，故配料、混合工少，故配料、混合工艺较简单。精精矿粉、熔粉、熔剂和粘和粘结剂采用采用圆盘给料机料机给料料和控制下料量。并由皮和控制下料量。并由皮带秤按秤按预定配料比称量。定配料比称量。采用采用轮式混合机和式混合机和圆筒筒强力混合机。力混合机。224高炉炼铁原料225高炉炼铁原料226高炉炼铁原料227高炉炼铁原料（3）铁精精矿粉成球机理粉成球机理 1） 形成母球（自然力作用）形成母球（自然力作用） 母球

121、是造球的核心，靠加水母球是造球的核心，靠加水润湿湿产生生; 2）母球）母球长大大 (机械力自然力作用机械力自然力作用) 滚动中中压紧毛毛细结构构变化化挤出毛出毛细水水过湿湿表面又粘附新的表面又粘附新的矿粉粉母球母球长大大 3）生球）生球压实 (机械力作用机械力作用) 使使矿粉粉颗粒以最粒以最紧密方式排列，最大限度密方式排列，最大限度发挥水水的分子引力、毛的分子引力、毛细力以及物料的摩擦阻力，使生球力以及物料的摩擦阻力，使生球强度大大提高。度大大提高。228高炉炼铁原料 （）加水加料方法：（）加水加料方法： 加水加水应遵循遵循“滴水成球，滴水成球，雾水水长大，大，无水无水紧密密”的操作原的操作原

122、则； 加料加料应遵循遵循“球核形成区少加，球球核形成区少加，球核核长大区多加，生球大区多加，生球紧密区禁加密区禁加”的原的原则。229高炉炼铁原料图218230高炉炼铁原料4）圆盘造球机主要工造球机主要工艺参数参数有：有：转速、速、倾角和填充率、角和填充率、圆盘直径。直径。适宜的适宜的圆盘转速能使物料速能使物料沿沿圆盘工作面工作面滚动，形成有，形成有规则的运的运动并按粒度分并按粒度分级。圆盘转速与速与圆盘的的倾角和角和造球物料的性造球物料的性质有关，一般有关，一般为1012r/min。231高炉炼铁原料圆盘倾角角与与转速相适速相适应，在，在转速一定速一定时，若增大，若增大倾角，不能把物料提到需

123、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，若减小空料，若减小倾角，角，则形成中心区空料。形成中心区空料。倾角一般以角一般以4550度度为宜。宜。充填率充填率过大会破坏物料的运大会破坏物料的运动性性质。充填率。充填率过低，低，料在料在盘内碰撞的几率减小，生球内碰撞的几率减小，生球强度低。适宜的充填度低。适宜的充填率在率在1020% %之之间。圆盘直径直径增大，加入增大，加入盘中的料增加，料在中的料增加，料在盘内碰内碰撞的几率增大，有利于母球的形成和撞的几率增大，有利于母球的形成和长大。同大。同时，料，料在在盘内碰撞和内碰撞和滚动的次数增加，使生球密的次数增加，

124、使生球密实，强度提度提高。高。232高炉炼铁原料2.3.2.2 干燥（温度范干燥（温度范围小于小于300） 目的：目的：（1）避免焙）避免焙烧过程的急速加程的急速加热而使球而使球团爆裂；爆裂；（2）促）促进添加添加剂的粘的粘结桥形成，以形成，以获得得生球的生球的热强度。度。233高炉炼铁原料干燥干燥过程程表面气化表面气化内部内部扩散散同同时进行但速率不同行但速率不同收收缩应力力膨膨胀应力力易易导致致“生球生球”爆裂爆裂(400600时)对策策添加添加剂设计干燥工干燥工艺参数参数调整整1、生生球球干干燥燥过程程234高炉炼铁原料2、 生球干燥机理生球干燥机理当生球与干燥介当生球与干燥介质接触接触

125、时，因干燥介，因干燥介质的水的水蒸气分蒸气分压小于球小于球团表面温度下的表面温度下的饱和蒸汽和蒸汽压，水，水分便从球的表面蒸分便从球的表面蒸发。由于球表面的水分气化而形成球由于球表面的水分气化而形成球团内表内表间的的湿度差，于是球内部的水分借湿度差，于是球内部的水分借扩散作用向其表面散作用向其表面迁移，又在表面气化。干燥介迁移，又在表面气化。干燥介质连续不断地将水不断地将水蒸气蒸气带走，使生球达到干燥的目的。走，使生球达到干燥的目的。235高炉炼铁原料干燥干燥过程是由水分表面气化和内部程是由水分表面气化和内部扩散两个散两个过程程组成的。干燥速度受成的。干燥速度受较慢的慢的过程所控制。程所控制。

126、（1 1）表面气化控制）表面气化控制生球干燥生球干燥过程，完全由干燥介程，完全由干燥介质的状的状态决定，与物料决定，与物料的性的性质无关，蒸无关，蒸发速度可按一般水面气化速度可按一般水面气化计算。算。（2 2）内部）内部扩散控制散控制水分内部水分内部扩散速度散速度较表面气化速度小，水分不能及表面气化速度小，水分不能及时扩散到表面。因此，表面出散到表面。因此，表面出现干壳，蒸干壳，蒸发面向内部移面向内部移动。生球破裂的原因：生球破裂的原因：在干燥在干燥过程中，当表面气化速度程中，当表面气化速度远大于内部大于内部扩散速度散速度时，生球受收，生球受收缩应力作用力作用,当气化速度当气化速度远小于小于扩

127、散速度散速度时,受膨受膨胀应力的作用，力的作用，终将将导致生球破裂。致生球破裂。236高炉炼铁原料3、干燥、干燥过程中生球程中生球强度的度的变化化图219237高炉炼铁原料生球主要靠毛生球主要靠毛细力的作用，使力的作用，使颗粒彼此粘在一起粒彼此粘在一起而具有一定的而具有一定的强度，随着干燥度，随着干燥过程的程的进行，毛行，毛细水减水减少，毛少，毛细管收管收缩，毛，毛细力增加，力增加，颗粒粒间粘粘结力加力加强，因此，球的因此，球的强度逐度逐渐提高。提高。当大部分毛当大部分毛细水排出后，水排出后，仅剩触点毛剩触点毛细水，此水，此时粘粘结力最大，球力最大，球团出出现最大最大强度。水分度。水分进一步减

128、少一步减少时，毛毛细水消失，球的水消失，球的强度下降。在失去弱度下降。在失去弱结合水后，合水后，颗粒靠粒靠拢，由于，由于颗粒粒间分子力的作用，增加了分子力的作用，增加了颗粒粒间的的粘粘结力，球的力，球的强度又提高。度又提高。238高炉炼铁原料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生球破裂温度；生球在一定温度下加热至至干燥，若生球表面出干燥，若生球表面出现裂裂纹的数量占的数量占总量的量的20%，该温度温度为破裂温度。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：239高炉炼铁原料（1 1）干燥介）干燥介质的温度的温度干燥介干

129、燥介质的最高温度，的最高温度，应低于干球的破裂温度。低于干球的破裂温度。生球在流生球在流动的干燥介的干燥介质中中的破裂温度比在不的破裂温度比在不动的干的干燥介燥介质中低。中低。图220240高炉炼铁原料（2）干燥介干燥介质流速流速干燥介干燥介质流速大，流速大，干燥干燥时间短。通常流速短。通常流速大大时，可以适当降低干，可以适当降低干燥介燥介质温度，否温度，否则将将导致生球破裂。致生球破裂。图221241高炉炼铁原料 （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）球内外湿度相差大引起不

130、均匀收）球内外湿度相差大引起不均匀收缩严重。重。2）当蒸）当蒸发面移向内部后，由于内部水分的面移向内部后，由于内部水分的蒸蒸发而形成而形成剧裂的裂的过剩蒸气剩蒸气压，使生球，使生球发生爆生爆裂。裂。242高炉炼铁原料（4 4）球）球层高度高度生球干燥生球干燥时，下，下层生球生球水气冷凝的程度取决于球水气冷凝的程度取决于球层高度，球高度，球层愈高，水气冷凝愈高，水气冷凝愈愈严重，从而降低了下重，从而降低了下层生生球的破裂温度。球的破裂温度。图222243高炉炼铁原料（5 5）生球尺寸）生球尺寸生球尺寸影响干燥速度。尺寸大生球尺寸影响干燥速度。尺寸大时由于由于水分从内部向外水分从内部向外扩散的路程

131、散的路程远，故，故对干燥干燥不利。另一方面，由于生球的不利。另一方面，由于生球的预热性差，性差，球径越大球径越大时，则球球层过湿湿现象越象越严重，生重，生球干燥速度下降。球干燥速度下降。244高炉炼铁原料5、避避免免生生球球破破裂裂的的措措施施图223245高炉炼铁原料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）逐步提高干燥介质的温度和气流速度；的温度和气流速度；（2 2）采用鼓）采用鼓风和抽和抽风相相结合合进行干燥；行干燥；（3 3）薄）薄层干燥；干燥；（4 4）在造球原料中加入添加）在造球原料中加入添加剂。246高炉炼铁原料膨膨润土能提高生球破裂温度的原因：土能提高

132、生球破裂温度的原因：a.添加膨添加膨润土的生球，水分蒸土的生球，水分蒸发较慢；慢；b.它能形成它能形成强度度较好的干燥外壳，好的干燥外壳，这种外壳种外壳能承受能承受较大内大内压力的冲力的冲击而不破裂。而不破裂。c.由于膨由于膨润土干燥收土干燥收缩，使干燥外壳形成，使干燥外壳形成许多分布均匀的小孔，有利于蒸汽多分布均匀的小孔，有利于蒸汽扩散到表面，散到表面，减少了球内的减少了球内的过剩蒸汽剩蒸汽压。247高炉炼铁原料 2.3.2.3 球团的焙烧球球团的焙的焙烧过程通常可分程通常可分为干燥、干燥、预热、焙、焙烧、均、均热、冷却五个冷却五个阶段。段。 1、固相固、固相固结机理机理:在高温下，晶格内的

133、在高温下，晶格内的质点（离子、原子）在点（离子、原子）在获得一定得一定能量能量时，可以克服晶格中，可以克服晶格中质点的引力，而在晶格内部点的引力，而在晶格内部进行行扩散。一旦温度高到散。一旦温度高到质点的点的扩散不散不仅限于晶格内，而且可限于晶格内，而且可以以扩散到晶格的表面，并散到晶格的表面，并进而而扩散到与之相散到与之相邻的晶格内的晶格内时，颗粒之粒之间便便产生粘接。生粘接。生球中精生球中精矿粉具有极高的分散性和表面能，到达一定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的温度，微小的晶粒将聚集成较大的晶体大的晶体颗粒，从而粒，从而变成成活性活性较低，低，较为稳定的晶体。

134、定的晶体。248高炉炼铁原料2、球、球团预热固固结预热阶段的温度范段的温度范围为3001000。在在预热过程，程，进行着磁行着磁铁矿氧化、氧化、结晶水蒸晶水蒸发、碳、碳酸酸盐的分解及硫化物的焙的分解及硫化物的焙烧等反等反应（烧结已已讲过）。）。磁磁铁矿球球团氧化氧化时重量增加，球重量增加，球团抗抗压强度持度持续增增大。但是在同大。但是在同样条件下，赤条件下，赤铁矿球球团却却变化不大。化不大。原因是，在原因是，在较低温度下，磁低温度下，磁铁矿被氧化生成赤被氧化生成赤铁矿初晶，形成初晶，形成桥键，促使球，促使球团强度提高。在度提高。在10001000以上，以上，约95%95%的磁的磁铁矿氧化成新生

135、的氧化成新生的Fe2O3 。颗粒之粒之间产生的微生的微晶晶键使球使球团强度比生球和干球有所提高，但仍度比生球和干球有所提高，但仍较弱。弱。249高炉炼铁原料 2、球、球团高温焙高温焙烧固固结铁矿球球团固固结的形式分的形式分为磁磁铁矿、赤、赤铁矿和熔和熔剂性球性球团矿三种三种类型。型。（1）磁）磁铁矿球球团固固结形式：形式：11） Fe2O3 微晶微晶键连接接磁磁铁矿氧化从氧化从200300时开始，开始，800800时，颗粒表面粒表面已氧化成已氧化成Fe2O3 ，在，在9001000 的温度区的温度区间，经1010min,即即可完全氧化，磁可完全氧化，磁铁矿氧化放出的氧化放出的热量量约为焙焙烧所

136、需全部所需全部热量的量的40%40%。在新生的赤在新生的赤铁矿晶格中，原子具有很大的活性，不晶格中，原子具有很大的活性，不仅在在晶体内，而且向毗晶体内，而且向毗邻的氧化物晶体也的氧化物晶体也发生生扩散迁移，在散迁移，在颗粒之粒之间产生生连接接桥。这种种连接称接称为微晶微晶键连接。接。 250高炉炼铁原料2 2） Fe2O3再再结晶晶连接接Fe2O3再再结晶晶连接是接是铁精精矿氧化球氧化球团固相固固相固结的主要形式。的主要形式。一方面残存的磁一方面残存的磁铁矿继续氧化，形成微晶氧化，形成微晶键，另一方面新生的赤另一方面新生的赤铁矿晶粒再晶粒再结晶晶长大，大，颗粒粒间孔隙孔隙变圆，孔隙率下降，球体

137、，孔隙率下降，球体积收收缩，球内各，球内各颗粒粒连接成一个致密的整体，因而使球的接成一个致密的整体，因而使球的强度大大度大大提高。提高。251高炉炼铁原料3 3）Fe3O4再再结晶固晶固结在焙在焙烧磁磁铁矿球球团时，若，若为中性气氛或氧化中性气氛或氧化不完全，内部磁不完全，内部磁铁矿在在900900既开始既开始发生再生再结晶，晶，使球内各使球内各颗粒粒连接。但接。但Fe3O4再再结晶比晶比Fe2O3再再结晶速度慢，晶速度慢，强度低。度低。252高炉炼铁原料4 4）渣）渣键连接接磁磁铁矿生球中含有一定数量的生球中含有一定数量的SiO2时，在，在还原气氛或中性气氛中原气氛或中性气氛中进行焙行焙烧，

138、氧化不完全，或，氧化不完全，或焙焙烧温度高于温度高于13501350时，形成，形成2 2FeOSiO2 ，因液，因液相生成、凝固，而使球相生成、凝固，而使球团固固结。因因2 2FeOSiO2在冷却在冷却过程中很程中很难结晶，常成玻晶，常成玻璃璃质，强度低，在冶度低，在冶炼中中难以以还原。原。253高炉炼铁原料 （2）赤）赤铁矿球球团固固结形式：形式：较纯赤赤铁矿球球团固固结机理是一种机理是一种简单的高温再的高温再结晶晶过程。程。较高脉石含量的赤高脉石含量的赤铁矿球球团，焙，焙烧温度小于温度小于13501350，以高温再，以高温再结晶固晶固结为主，高于主，高于13501350Fe2O3分解，分解

139、， Fe3O4与与SiO2生成生成铁橄橄榄石石FeOSiO2 ，并形成渣相固，并形成渣相固结。254高炉炼铁原料在在还原气氛中焙原气氛中焙烧生球生球时，由于，由于Fe2O3被被还原成原成Fe3O4和和FeO ，在，在900900以上以上时，产生生Fe3O4再再结晶而使生球固晶而使生球固结；但生球中含有一定量的但生球中含有一定量的SiO2时，将形成，将形成液相液相产物，使生球得到固物，使生球得到固结。255高炉炼铁原料(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

140、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。 256高炉炼铁原料（3）熔）熔剂性球性球团固固结形式：形式：添加含添加含CaO的熔的熔剂的作用：的作用：a.生成各种生成各种铁酸酸钙，可，可显著加快晶体著加快晶体长大，提高大，提高强度。度。b.改善冶金性能。改善冶金性能。 但是含但是含CaO的熔的熔剂性球性球团，极易生成液相，焙，极易生成液相，焙烧时难以控制。目前，生以控制。目前，生产中一般添加含中一般添加含MgO的物的物

141、质。图224257高炉炼铁原料（4）液相）液相对固固结的作用的作用球球团氧化焙氧化焙烧过程中，尽管以再程中，尽管以再结晶固晶固结为主。但主。但仍有少量的液相仍有少量的液相产生（生（ 8%8%，为强氧化气氛；氧化气氛；氧含量氧含量4 4-8%，正常氧化气氛；，正常氧化气氛；氧含量氧含量1.51.5-4%，弱氧化气氛；，弱氧化气氛；氧含量氧含量1 1-1.5%，中性气氛；，中性气氛；氧含量氧含量1%1%，还原性气氛。原性气氛。对于磁于磁铁矿球球团，在，在较强氧化气氛中焙氧化气氛中焙烧，有，有较高的高的强度，随着气氛中氧含量的提高，球度，随着气氛中氧含量的提高，球团气孔率有气孔率有增大增大倾向。向。

142、 对赤赤铁矿球球团，焙，焙烧气氛气氛为中性或氧化性中性或氧化性对球球团强度影响不大。度影响不大。266高炉炼铁原料（6）燃料的种）燃料的种类和性和性质11）气体燃料）气体燃料由于加由于加热速度、焙速度、焙烧温度、温度、废气温度和氧含量气温度和氧含量等易于等易于调节，焙，焙烧可控制在氧化气氛中可控制在氧化气氛中进行，因行，因此，与固体燃料比，可得到最好焙此，与固体燃料比，可得到最好焙烧效果。效果。22）固体燃料）固体燃料在燃在燃烧时会妨碍磁会妨碍磁铁矿颗粒的氧化，粒的氧化，废气成分、气成分、温度不易控制，温度不易控制，对焙焙烧过程危害程危害严重。重。267高炉炼铁原料图227268高炉炼铁原料（

143、8）生球尺寸）生球尺寸研究表明：球研究表明：球团的氧化和的氧化和还原原时间与球与球团直径的直径的平方成正比。平方成正比。另外，由于生球另外，由于生球导热性差，尺寸不宜性差，尺寸不宜过大。尤其大。尤其是在是在带式焙式焙烧机上，生球尺寸机上，生球尺寸过大，将大，将导致大部分致大部分热量随量随废气气带走而走而损失。生球尺寸一般不失。生球尺寸一般不应大于大于1616mm。（7）冷却）冷却为了了获得高得高强度的球度的球团，应以以100 /min的速度的速度冷却到尽可能低的温度，冷却到尽可能低的温度，严禁用水或蒸气冷却。禁用水或蒸气冷却。269高炉炼铁原料（1）竖炉构造炉构造竖炉中炉中间是焙是焙烧室，室，

144、两两侧是燃是燃烧室，上部是室，上部是干燥和干燥和预热区区，中部，中部为焙焙烧和均和均热区区，下部，下部为冷却室冷却室。竖炉的炉的规格以格以炉口的面炉口的面积来表示。目来表示。目前最大前最大竖炉断面炉断面积为2.56.52.56.5m2（1616m2）。）。2.3.2.5球球团竖炉焙炉焙烧工工艺及及设备图228270高炉炼铁原料（2）竖炉焙炉焙烧工工艺在炉在炉顶通通过布料布料设备将生球装入炉内，将生球装入炉内，生球以均匀速度生球以均匀速度连续下降，燃下降，燃烧室的室的热气体气体从从喷火口火口进入炉内。入炉内。热气体自下而上与自上气体自下而上与自上而下的生球而下的生球进行行热交交换。生球。生球经过

145、干燥、干燥、预热进入焙入焙烧区，在焙区，在焙烧区（焙区（焙烧温度温度12501350）进行高温固行高温固结反反应，然后在，然后在炉子下部炉子下部进行冷却和排料，整个行冷却和排料，整个过程在程在竖炉炉中一次完成。中一次完成。271高炉炼铁原料2.3.2.6球球团链篦机篦机- -回回转窑焙窑焙烧及及设备 （1）工）工艺流程流程由由链篦机、回篦机、回转窑和冷却机窑和冷却机组合成的焙合成的焙烧工工艺。生球的干燥、脱水和。生球的干燥、脱水和预热过程在程在链篦机上完成，高温焙篦机上完成，高温焙烧在回在回转窑内窑内进行，冷行，冷却在冷却机上完成。却在冷却机上完成。 272高炉炼铁原料图229273高炉炼铁原

146、料274高炉炼铁原料回回转窑窑:回回转窑窑为一一长圆筒，用筒，用钢板板焊成，内成，内衬225330225330mm厚的耐火厚的耐火砖。 275高炉炼铁原料环冷机冷机276高炉炼铁原料（2）中国某）中国某钢厂氧化球厂氧化球团工程介工程介绍设计能力年能力年产240万万t，主要，主要设备参数：参数：链篦机：篦机：4.0354.035m;回回转窑：窑：5.033m环冷机：冷机：12.5m（有效冷却面（有效冷却面积6868m2）主要主要设备运行温度运行温度链篦机：篦机：预热段：平均段：平均10351035，最高，最高11551155；回回转窑：窑窑：窑头（排料端）：平均（排料端）：平均10871087，

147、最高，最高11981198；窑中：平均；窑中：平均12551255，最高，最高13551355。277高炉炼铁原料第二章第二章 高炉高炉炼铁原料复原料复习思考思考题1 天然天然铁矿石按其主要含石按其主要含铁矿物可分物可分为哪几哪几类？各有何特？各有何特点？点？2 高炉冶高炉冶炼对铁矿石石质量有何要求？（量有何要求？（评价价铁矿石石质量的量的标准有哪些？）准有哪些？）3 熔熔剂在高炉冶在高炉冶炼中起什么作用中起什么作用,什么是有效熔什么是有效熔剂性？性？4 高炉冶高炉冶炼对碱性熔碱性熔剂的的质量有何要求？量有何要求？5 说明焦炭在高炉冶明焦炭在高炉冶炼过程中的作用。程中的作用。6 高炉冶高炉冶炼

148、对焦炭焦炭质量提出了哪些要求？量提出了哪些要求？7 焦炭的焦炭的强度指度指标有哪些？有哪些？简述各指述各指标的意的意义及高炉冶及高炉冶炼对各指各指标的原的原则要求。要求。278高炉炼铁原料8 铁矿粉粉烧结生生产有何意有何意义？9 简述抽述抽风烧结过程中从上到下依次出程中从上到下依次出现的的层次及各次及各层中的主要反中的主要反应。10 根据根据烧结过程中碳燃程中碳燃烧反反应的的类型，分析型，分析烧结过程程的气氛性的气氛性质。11 分析水汽冷凝分析水汽冷凝对烧结过程的影响及消除程的影响及消除过湿湿层的措的措施。施。12 影响影响CaCO3分解及分解及CaO矿化的因素有哪些？化的因素有哪些？13 高

149、炉内碳酸高炉内碳酸盐分解分解对冶冶炼过程有何不利影响？（高程有何不利影响？（高炉采用熔炉采用熔剂性性烧结矿冶冶炼，杜，杜绝石灰石入炉的意石灰石入炉的意义何何在？）（在？）（见第第3章）章）279高炉炼铁原料14烧结过程程发生固相反生固相反应的条件是什么，反的条件是什么，反应过程和反程和反应产物有何特点，固相反物有何特点，固相反应对烧结过程有何影响？程有何影响？15烧结过程中的液相是如何形成的，不同碱度程中的液相是如何形成的，不同碱度烧结矿的的烧结过程中程中产生的液相有何特点，液相生的液相有何特点，液相对烧结矿质量有何影量有何影响？响？16 简述正硅酸述正硅酸钙（C2S）造成）造成烧结矿粉化的原因及主要粉化的原因及主要对策。策。17 简述述铁精精矿粉的成球机理。粉的成球机理。18 干燥干燥过程中生球破裂的原因是什么？提高生球破裂温度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 简述磁述磁铁矿球球团的焙的焙烧固固结机理并比机理并比较各种固各种固结方式的方式的优劣。劣。280高炉炼铁原料20 烧结和球和球团工工艺在固在固结机理和机理和对原料粒度要求方面原料粒度要求方面有何不同？有何不同？21 通通过铁矿粉粉烧结原理与工原理与工艺的学的学习，谈谈你你对降低降低烧结过程能耗的建程能耗的建议。281高炉炼铁原料