1、第一章 烧结知识简介1、高炉工艺的需求2、铁矿粉造块方法3、烧结的定义4、现代烧结生产的特点,高炉工艺的需求随着钢铁工业的发展，对铁矿石的要求量日益增多。然而可直接入炉冶炼的富矿越来越少，必须大量开采和使用贫矿资源。贫矿直接入炉冶炼会使高炉生产指标恶化，经济效益变差。因此，贫矿通过选矿处理，选出高铁份的精矿。精矿和富矿在开采和加工过程中产生的粉矿，需造块后才能用于高炉炼铁。,烧结知识简介,铁矿粉造块方法铁矿粉造块方法，目前主要有烧结和球团两种。经过造块而得到的烧结矿和球团矿冶金性能大为改善，给高炉生产带来巨大的经济效益，为钢铁工业的发展奠定了坚实的物质基础。球团矿生产需要粒度很细的粉矿或精矿，
2、并需用气体或液体燃料进行焙烧，原料条件要求比较高。烧结法对原料的适应性很强，不仅可以用粒度较粗的富矿粉和精矿生产烧结矿，同时还可以处理工业含铁废弃物。,烧结知识简介,烧结的定义烧结就是将铁矿粉、溶剂和燃料并添加适宜的水分后进行均匀混合，借助燃料产生的高温，使烧结料中的组成成分熔化或软化，发生化学物理反应和生成一定量的液相，冷却后互相粘结成块的过程。烧结过程所得的多孔块状产品叫烧结矿。,烧结知识简介,现代烧结生产的特点现代烧结生产的特点在连续作业，大体上分为原料准备和烧结两个部分。烧结主作业线是从配料开始，包括配料、混料、烧结、冷却及成品烧结矿整粒几个主要环节，作业线长达数百米。在烧结机上进行的
3、烧结过程持续时间不长，在几十分钟内完成点火、燃料燃烧、传热和各种液相生成及冷却和再结晶过程。烧结机大型化有利于提高生产率和降低单位成本。,烧结知识简介,工艺流程概述配料矿槽所储存的粉矿、熔剂、焦粉、返矿等烧结原料按照一定的比例，由定量给料机定量排出，必要时还添加蛇纹石、硅砂等。按种种比例派出的各种原料，有集料皮带运输机送到一次混合机加水混合，然后送往二次混合机加足水，再次进行混合同时造球。混合造球后的烧结送料混合料槽，经槽下园辊给料机（布料器）铺到烧结机台车上，台车底部为篦条。为,烧结工艺流程概述,了防止篦条间隙漏料和保护篦条不被烧结矿粘结以及 延长篦条使用寿命，在篦条上面铺一层一定粒度的成品
4、烧结矿作为铺底料。布好混合料的台车在轨道上移动，经过点火炉使料层表面燃料点燃，同时下部风箱强制抽风，使烧结过程继续向下进行。随着台车的运行进行烧结反应。台车到达烧结机尾部时，燃烧层达到料层底部，混合料变成烧结饼，由链轮和导轨进行大倾翻，卸落烧结饼。烧结饼经机尾单辊破碎机（一次破碎）破碎后，直接进入冷却机。冷却后的烧结矿,烧结工艺流程概述,经二次破碎机破碎和数次筛分后，按粒级分成成品矿、 铺底料和返矿。成品矿送往高炉，铺底料和返矿则分 别送往铺底料槽和返矿槽，再度在上述系统中循环。同时，烧结过程中产生的废气由主排风机通过下部风箱吸往主排气管，在通过除尘器时进行除尘，然后从烟囱排出。,烧结工艺流程
5、概述,工艺操作概述从前述烧结生产工艺流程可以看出，烧结工艺操作主要由原燃料准备、配料、混合和造球、铺底料和布料、点火烧结、烧结矿冷却和整粒等。这些环节的正确操作和控制，对充分发挥系统设备能力，生产优质烧结矿，降低烧结工序能耗有重要意义。,烧结工艺流程特点,烧结用原燃料及质量要求烧结用料主要有三部分组成： （1）、含铁料（包括铁矿石及工业副产品）； （2）、燃料（煤粉和焦粉）； （3）、熔剂（包括碱性、酸性熔剂）。,烧结工艺操作,1、对铁矿石的质量要求 （1）、含铁量高、脉石成分适宜、有害杂质少：原料含铁量越低，脉石数量就越多，高炉冶炼就多用熔剂和焦炭、生产率也要下降。而且渣量增加的倍率要大于铁
6、分降低的倍率。过贫的矿石直接入炉在经济上是不合算的，同时在操作上也又较多困难。脉石中的SiO2、Al2O3叫酸性脉石，CaO、MgO叫碱性脉石，矿石中的（CaO+MgO）/（Al2O3SiO2）或CaO/SiO2的比值叫碱度，碱,烧结工艺操作,量超过8，渣难熔而不易流动。因此矿石中Al2O3要加以控制。一般矿石中SiO2/ Al2O3比不宜大于23。铁矿石中常见的有害杂质时硫、磷、砷以及铜、锌、钾、钠等。这些有害杂质要少。硫在钢铁中以FeS形态存在招致“热脆”。磷和铁结合生成化合物Fe3P,此化合物和铁形成二元共晶Fe3PFe，导致钢材“冷脆”。,烧结工艺操作,铅在高炉内还原成金属铅，对炉底起
7、破坏作用。锌在高炉中易还原、易挥发。在高炉上部温度较低的地方冷凝下来，破坏炉衬并引起结瘤，甚至堵塞烟道。钾和钠碱金属含量，过高碱金属在高炉内循环富集，引起高炉结瘤、悬料、破坏炉衬，甚至堵塞管道。,烧结工艺操作,（2）、铁矿石化学成分稳定性好：烧结用铁矿石化学成分的波动会引起烧结矿含铁量和碱度的波动，从而导致高炉炉温、炉渣碱度和生铁质量的波动，造成炉况不顺，并使焦比升高，产量下降。,烧结工艺操作,（3）、有良好的烧结性能（粒度组成、亲水性和成球性、软化熔融特性等）：矿石粒度越均匀，高炉料柱的透气性就越好，因此，天然富矿入炉前往往要经过严格的破碎、筛分，使其粒度在825mm或1050mm范围之内。
8、烧结矿经过整粒可达到理想的冶炼粒度。矿石强度差、粉末多，料柱透气性不好，炉尘吹损量大。,烧结工艺操作,高炉使用易还原的矿石，产量高，焦比低。烧结矿比天然块矿有较好的还原性。天然块矿还原次序为：磁铁矿赤铁矿褐铁矿菱铁矿 烧结用的铁矿石分为四种类型： 磁铁矿（Fe3O4），理论含铁量72.4，矿石组织致密坚硬，还原性差，呈块矿粒状，呈黑灰色。 赤铁矿（Fe2O3），理论含铁量70，矿石组织多样，从致密到松散的粉状都有。容易破碎 褐铁矿（Fe2O3.nH2O），褐铁矿分为五种，其中以2 Fe2O3.3H2O存在的较多。多孔，疏松，易还原。 菱铁矿（FeCO3），坚硬致密，呈灰色和黄褐色。 烧结常用的
9、铁矿石为磁铁矿和赤铁矿，褐铁矿.菱铁矿储量等原因，用的较少。 我们公司所用的进口矿粉主要产于巴西、澳大利亚和印度。,烧结工艺操作,2、对固体燃料的要求烧结所用的燃料主要是固体燃料。它对烧结料层种温度的高低，燃烧的速度燃烧带的宽度，烧结料层中的气氛以及烧结过程的顺利进行和烧结矿质量都有极大的影响。因此，烧结过程对固体燃料提出了一定的要求。 （1）、具有一定的燃烧性和反应性：为了使燃烧过程中燃料的燃烧速度和传热速度以相等的速度在料层中移动。要求固体燃料具有一定的,烧结工艺操作,燃烧性和反应性，燃烧与反应速度过快，高温保持时 间短，产生夹生料；若燃烧和反应速度过慢，则燃料不能充分燃烧，料层得不到必要
10、的高温，也会使烧结矿的质量变差，燃烧性和反应性取决于燃料的种类和粒度。如焦粉的反应性接近于传热速度，无烟煤的反应性一般偏高，故在使用燃料时，应注意其适宜的粒度和用量。 （2）、具有良好的热稳定性：热稳定性指煤受热后爆裂的情况。层状或片状结,烧结工艺操作,构的无烟煤受热后易爆裂成粉末，因而不利于烧结过 程的进行。烧结用煤粉粒度小于3毫米，故其热稳定性比高炉用的块煤较小。 （3）、含炭量要高（发热值大）：固体燃料中固定炭含量越高，则发热值越大，灰分含量越低，含炭量一般用固定炭含量来表示。 （4）、挥发分、硫分要低、灰分熔点要低：挥发分不参与燃烧，常被气流抽到烟道系统中，有可能引起火灾。若固体燃料中
11、含硫量高，则会增加,烧结工艺操作,混合料中总的含硫量，增加了烧结脱硫的困难。同时即使硫被氧化成SO2挥发出来，也会腐蚀设备很造成环境污染。燃料中灰分的熔点对烧结过程影响很大，易熔灰分易生成液相，有利于矿石烧结成块，可进一步改善烧结矿的质量，在一般情况下，灰分中含有Al2O3、SiO2较高的，其熔点亦较高。 （5）、适宜的粒度 ：粒度大，使燃烧带变宽，使烧结料层透气性变坏；,烧结工艺操作,燃料在料层中分布不均匀，以致在大颗粒燃料的周围 熔化很利害，而离燃料颗粒远的地方的物料则不能很好地烧结；粗粒燃料周围还原性气氛较强，而没有燃料的地方空气得不到利用；在布料时燃料在料层中分布不均匀和产生偏析，大颗
12、粒燃料集中在料层下部，容易造成局部过熔，FeO含量过高和烧坏台车蓖条；而在料层上部则温度低，粘结差，造成烧结矿结构疏松，强度差。粒度小，燃料燃烧速度快，燃烧产生的热量难以,烧结工艺操作,使烧结料达到所需的高温，液相生成少，烧结矿强度差；同时小颗粒燃料易堵塞料层空隙，使料层透气性变差。由此可见，适宜的固体燃料粒度，对提高烧结生产率和改善烧结矿质量都有好处。固体燃料的适宜粒度应根据使用燃料的种类（燃烧性）、矿石性质及粒度组成、料层厚度等研究确定。当烧结细精矿时，一般按03mm所占百分比含量来控制。,烧结工艺操作,3、对熔剂的质量要求对碱性熔剂质量总的要求是：有效成分含量高，粒度和水分适宜。 （1）
13、、碱性氧化物（CaO+MgO）含量要高：碱性氧化物含量低时，会使熔剂用量增多，冶炼渣量增大，焦比升高。一般要求熔剂中酸性氧化物不大于3.5%，否则会大大降低熔剂的效能。评价熔剂的标准是根据烧结矿碱度的要求，扣除中和本身酸性氧化物所消耗的碱性成分后，所剩余的碱性氧化物的,烧结工艺操作,含量而定的。即：（ 指烧结矿成分） 有效碱性氧化物=（CaO+MgO） / （SiO2+Al2O3）当熔剂中MgO、 Al2O3含量很少时，上式可简化成：有效碱性氧化物= CaO/ SiO2 （2）、硫、磷杂质含量要低：质量良好的熔剂中，含硫一般为0.050.08%，磷为0.010.03%。如用高硫燃料焙烧出来的生
14、石灰，则含硫较高，使用时应加以注意。,烧结工艺操作,（3）、粒度和水分适宜：从有利于烧结过程中各种成分之间的化学反应迅速、完全这一点来看熔剂粒度当然越细越好。熔剂粒度过粗时，反应速度缓慢，生成的化合物不均匀程度大甚至残留未反应的CaO“白点”，对烧结矿的强度有很坏的影响。但是，熔剂粉碎得过细，不仅造成设备和电能上的不必要的耗费，烧结料透气性变差，从目前的生产条件出发，熔剂粒度达到30mm或 20mm的范围即可。,烧结工艺操作,石灰石、白云石进厂时含水不超过3%，水分过大，会给运输和破碎工作带来困难。生石灰进厂时不应该含水，一般多用封闭车厢运输，否则遇雨后，局部消化，在矿槽中蒸发，会使生石灰从下
15、料口喷出，影响配料，甚至烧伤人。,烧结工艺操作,4、其它含铁杂料的利用在冶金及其它一些工业部门有不少副产品，过去，这些副产品常被作为废料而抛弃，既造成资源浪费又污染环境。现在，这些副产品都可用作造块原料而被加以利用。,烧结工艺操作,烧结配料配料就是利用给料设备对各种含铁原料、熔剂、燃料等按照所要求的比例进行定量控制的作业。,烧结工艺操作,1、配料的目的精心配料是获得优质烧结矿的前提。适宜的原料配比能生成性能良好的粘结液相；适宜的燃料用量可 以获得强度高、还原性能好的烧结矿；适宜的烧结料透气性可以提高烧结机生产率。把各种不同成分的含铁原料、熔剂和燃料等，根据烧结过程要求和烧结矿质量要求进行精确配
16、料。 （1）、满足高炉冶炼对烧结矿化学成分的要求：随着高炉技术的发展和炉容的不断扩大，烧结矿配用比例已占主导地位。烧结矿质量对高炉生产具有很大影响。,烧结工艺操作,烧结矿碱度（R）稳定率，品位稳定率；转鼓强度、含粉率等指标。（2）、保证烧结良好的造块条件和生产过程的稳定，生产出优质烧结矿。要使烧结料具有良好的透气性，获得较高的生产率。,烧结工艺操作,2、配料的要求 （1）、充分掌握原料的性质，取长补短合理搭配，使烧结料具有良好的综合物理化学性能，保持配比的相对稳定。 （2）、原料选择搭配好后，就要通过配料计算确定各种原料的配比，并按每米皮带上原料公斤数来控制和调整园盘的下料量。 （3）、配料的
17、精确程度，直接影响着烧结矿的产量和质量。特别是配比少而影响大的燃料、熔剂的配料,烧结工艺操作,操作要求更严。例如，燃料配量决定着液相生成量、粘结相当矿物组成，影响着烧结矿质量和成品率。熔剂配量直接影响烧结矿SiO2含量和碱度稳定性。所以烧结现场特别要重视配料操作的准确性，经常进行秤量检查，以便及时调整。,烧结工艺操作,3、配料方法重量配料法重量配料法是按原料的重量进行配料的一种方法，通常称为自动配料法。大型烧结机为保证配料准确，所有原燃料集中在配料室，采用重量法配料。共设有定量给料装置, 根据电子皮带称的物流量检测，调节给料速度，控制给料量，来实现自动配料。成分配料 国外烧结厂用X荧光分析仪分
18、析混合料各种化学成分，控制成分波动，实现按原料化学成分的配料。,烧结工艺操作,4、配料计算现在许多烧结厂将配料计算方法编制成有关软件，使用计算机进行烧结配料及烧结矿成分的计算。我们引进的二级配料模型，就是按照烧结矿的目标成分通过模型自动计算，得到每种原料需要配入的百分比，输出到一级模型，得到各种物料设定下料量。,烧结工艺操作,5、稳定烧结配料的措施配料是烧结生产中的重要环节，准确配料不仅能保证烧结矿的化学成分稳定，而且能提高烧结生产率，做到优质、高产、低耗。要配好料，除了合理配矿，准确计算外，还要掌握影响配料准确性的因素，采取措施提高配料精度。 （1）、加强原料管理，保证原料物理化学性质稳定：
19、烧结原料质量是保证生产优质烧结矿的基础条件，特别对大型化、计算机控制的烧结设备，原料物料化,烧结工艺操作,学性质的稳定更为重要。在宝钢，为了保证烧结矿 的质量，设计有一座电子计算机控制的大型现代化原料场。各种含铁原料在原料场内经堆存、破碎筛分、平铺直取混匀作业，混成一种化学成分稳定、粒度组成均匀的“匀矿”供烧结使用。加强原料的中和、混匀，为稳定烧结矿质量创造了良好的条件；保持原料含水量的适宜和稳定，使原料给料均匀，减少了粘槽挂料 ，减少了实际下料量的稳定。确保了配料的准确性。,烧结工艺操作,（2）、加强配料设备的维护和检修：为保证配料设备下料均匀，调整方便，运转平稳可靠，应做到：1）、安装时，
20、园盘中心线和矿槽中心线重合于同一垂线，并保持良好的盘面水平度，使园盘各处料压均匀和出料口宽度一致，做到均匀给料；2）、保持定量给料装置完好状态，做到准确下料；3）、对配料秤定期检验，保持秤量精度。运转时调整好园盘闸门开度，保持负荷率在10020。,烧结工艺操作,（3）、加强管理，提高操作水平：1）、保持适宜的配料槽槽位：严格执行槽位管理基准规定，使配料槽料位适宜和稳定，为给料量和粒度均匀创造良好条件。2）、提高岗位人员操作水平：配料作业做到“三勤一及时”。 勤联系：随时掌握烧结情况，混合料槽料位及上料情况，原料情况，返矿情况。 勤检查：检查秤量给料量，严格按料比配料。,烧结工艺操作,勤调整：发
21、现给料量有波动，原料质量有变化，烧结矿成分有偏差时应及时采取措施，进行调整。 一及时：及时化验原料成分，以指导生产。3）、烧结矿成分出现偏差，超出管理范围时的配料调整： 严格按技术规程规定的调整基准进行调整。 调整时要考虑到从配料到成品的时间滞后。 调整时要对症下药综合考虑其他成分的变化。 注意返矿的影响。,烧结工艺操作,混合和造球最适宜的混合料状态是指均匀排料、均匀混合、适宜水分、适当的造球。其目的是使混合料均质化和提高透气性，以利于烧结过程进行。,烧结工艺操作,1、混合和造球目的 原料的排出，混合和造球对烧结矿的质量及生产率又很大影响。在一定原料配比条件下，必须注意使混合料保持最适宜的状态
22、。现在一般烧结厂采用两段混合工艺。 （1）、一次混合的目的，主要是加水湿润、混匀，使混合料的水分、粒度和料中各组份均匀分布； （2）、二次混合除继续混匀外，主要目的是造球，并进行补充润湿。充分混匀使烧结台车上的料层保持良好的透气性，以利于烧结过程进行。,烧结工艺操作,2、混合料中加水的目的主要是为了润湿，同时又为制粒造球提供必要条件。制粒造球后的混合料铺到台车上可以改善料层的透气性，并且物料颗粒被润湿后表面变得光滑，可以减少气体通过的阻力使上层高温废气的热量很快被下层冷凝料所吸收，从而改善热交换条件，有利于把燃烧带限制在较狭窄的范围内。造球的效果以混合料粒度组成来表示。改善混合料粒度组成，可以
23、改善烧结料的透气性，提高烧结矿产、质量、造球效果。造球主要目的减少30mm级别，增加38mm级别含量。其中大于3mm，小于0.35mm粒级容易成球，大颗粒为制粒核心，细颗粒依附粘结成球。,烧结工艺操作,3、烧结料的混合机理配合料被送入混合机后，物料随混合机的回旋而不断的运动着。物料在混合机里受到摩擦力、重力等作用，使其产生剧烈运动，因而被混合均匀。混合机旋转时，配合料颗粒沿圆筒内壁上升，沿斜面下降。颗粒群中微细的（或密度大的）颗粒，与比它大的（或密度小的）颗粒相比，更有向斜面内部移动和集中的倾向。,烧结工艺操作,在混合机内颗粒群的运动可以分为三类混合形式， 同时存在并起作用。 （1）、对流混合
24、：由于颗粒群的移动引起大的流动，而造球的全体混合。 （2）、扩散混合：由于邻近颗粒相互换位造成的局部混合。 （3）、剪断混合：颗粒群内的颗粒相互滑动、冲撞等造成的局部混合。,烧结工艺操作,圆筒混合机内部物料运动状态示意图,烧结工艺操作,4、烧结料的造球机理物料受水后，在物料颗粒表面被吸附水和薄膜水所覆盖，同时在颗粒与颗粒之间形成U型环，在水的表面张力作用下，使物料颗粒集结成团粒，此时颗粒之间大部分还是充满空气。此时的团粒强度差，当水分一旦失去，团粒便立即成散粒状的颗粒。由于混合机的回转，使得初步形成的团粒在机械力的作用下，团粒不断地滚动、挤压，则颗粒与颗粒之间的接触越来越紧，颗粒之间的空气被挤
25、出，空隙变小。此时，,烧结工艺操作,在毛细力的作用下，水分充填所有空隙，则团粒也就变得比较结实。这些团粒在混合机内继续滚动逐步长成具有一定强度和一定粒度组成的烧结混合料。,烧结工艺操作,铺 底 料在宝钢，烧结混合料布到烧结机台车上之前，先在台车上铺上一层3040mm厚，通过三次筛的分配器采取的粒级为 1020mm的成品烧结矿作为铺底料。,烧结工艺操作,1、铺底料的作用 （1）、使烧结的赤热层不与台车篦条直接接触，降低了篦条和台车本体的温度，使用寿命延长，成本降低； （2）、铺底料组成过滤层，防止粉料由炉篦缝被抽走，大大减少废气含尘量，从而减轻除尘器负荷，提高抽风机转子的使用寿命；,烧结工艺操作
26、,（3）、防止粉料和烧结矿堵塞和粘结炉篦，增加有效抽风面积，提高料层透气性，强化了烧结过程，使 生产率提高； （4）、使烧结料能烧透而不粘炉篦，成品率提高，返矿质量改善，燃耗降低，并能准确控制烧结终点； （5）、改善厂区环境和劳动条件。,烧结工艺操作,布 料布料是将烧结混合料铺到烧结机台车上的作业，是烧结生产中一道重要的工序。,烧结工艺操作,1、布料的意义将布到台车上的烧结料分成几层时，各层的粒度组成和含碳量有所不同，并使各层气体阻力、烧结反应和烧结速度发生变化，对烧结生产率和烧结矿质量产生很大影响。,烧结工艺操作,2、布料的要求 （1）、布料应使混合料在粒度、化学成分及水分等沿台车宽度和台车
27、前进方向分布均匀，使混合料具有均一的透气性，稳定烧结操作； （2）、布料应使物料具有一定的松散性，防止产生堆积或压紧。但对于松散、堆比重小的烧结料应适当压料，以防烧结速度过快； （3）、最理想的布料是混合料沿料层高度的分布由上而下粒度变粗，含碳量逐步减少。,烧结工艺操作,3、布料的方法从混合机来的混合料通过梭式布料器在台车宽度方向上来回地将混合料卸入混合料槽内，使槽内料面较平整。再通过园辊给料机和偏析布料器将混合料均匀地布到已铺有铺底料的台车上，并用刮料板刮平。在平料板前面设有8个层厚检测仪，用以控制闸门开度和泥辊转速。,烧结工艺操作,点 火烧结点火过程是点火器向烧结混合料表层供热和使混合料中
28、碳素燃烧共同加热烧结混合料表层的过程。,烧结工艺操作,1、点火的作用布到台车上的混合料表面点火是否良好，对于成品率和烧结矿质量均有很大影响。点火温度过低，点火强度不足或点火时间不够，将使料层表面欠熔，降低表层烧结矿强度并产生大量返矿。点火温度过高或点火时间过长又会造成料层表面过熔形成硬壳，烧结料层透气性变差，使生产率降低，烧结矿FeO升高和还原率降低。,烧结工艺操作,2、点火的要求烧结过程从混合料表层的燃料着火开始，为使烧结燃料正常燃烧并使表层烧结矿良好粘结，烧结料的点火应满足如下要求： （1）、混合料表层均匀点火； （2）、有足够高的温度和点火强度； （3）、有适宜的高温保持时间。,烧结工艺
29、操作,抽风烧结过程混合料装入台车后，经点火、抽风，使烧结过程开始。抽风烧结过程有明显的分层性。一般可分为五层：烧结矿层、燃烧层、预热层、干燥层、过湿层。点火后，五层依次出现，随着时间的推移，各层向下移动，最后各层又依次消失，最后剩下的全是烧结矿层。在烧结矿层中，空气被预热，烧结矿被冷却，在同燃烧层接近处所生成的液相温度降低冷凝并结晶，使烧结料固结，形成烧结矿。,烧结工艺操作,抽风烧结过程示意图,烧结工艺操作,烧结矿冷却和整粒烧结矿经过鼓风冷却、筛分，按粒度分成三种粒级产品：成品、铺底料和返矿。,烧结工艺操作,1、烧结矿冷却的意义烧结机尾卸落的烧结饼温度高达600800，冷却后能给烧结生产、高炉
30、冶炼、运输、总图配置等带来一系列好处： （1）、烧结矿冷却后，能有效地进行整粒，改善烧结矿粒度组成，并筛出铺底料。在冷却作业中高温烧结矿的显热也有可能被充分利用，使烧结工序能耗明显降低；,烧结工艺操作,（2）、高炉使用粒度均匀的冷烧结矿，能提高高炉内料柱的透气性和炉顶压力，改善煤气的合理分布，从而使高炉冶炼得到强化，产量提高，焦比降低； （3）、冷却后的烧结矿可直接用皮带机运输，并向高炉供料，使厂区总图配置紧凑合理，并能大大简化高炉的上料系统。,烧结工艺操作,2、烧结矿冷却存在的问题 （1）、烧结矿在强制冷却过程中由于受到急剧冷却，因而容易粉化，使粉末增多，成品率降低； （2）、增添相应设备，
31、使烧结设备投资增加，设备作业运转率降低。,宝钢烧结工艺操作,3、传热方式高温烧结矿的冷却过程，就是热烧结矿和冷空气间的热交换过程。传热的方式有以下三种： （1）、传导传热：热传导是由于大量分子、原子或电子的相互撞击，使热量从物体的温度较高部分传至温度较低部分。它是固体中热传递的主要方式。,烧结工艺操作,（2）、对流传热：热传递是由于流体内有温度差而产生比重差异引起流体流动产生。当流体流过与其本身温度不同的表面时，与该表面之间的热交换也是对流传热。 （3）、辐射传热：一切物体只要具有热，就能从其表面向周围空间放射电磁波形式的能量。这一能量被其它物体所吸收，可再变成热能，这种热的传递称为辐射传热。
32、,烧结工艺操作,4、强制通风冷却原理高温烧结矿的强制通风冷却过程，虽然有热辐射，但主要传热方式为： （1）、传导传热：烧结矿的内部的热量向外部扩散。 （2）、对流传热：自然烧结矿表面向周围冷空气传热。,烧结工艺操作,5、影响烧结矿冷却的因素 （1）、烧结机操作：烧结操作上烧结机烧透是提高冷却效果的先决条件。如果烧结料在烧结机上烧不透，机尾卸落的烧结矿中残碳含量高，进入冷却机后强制通风冷却时，残碳将继续燃烧，产生“二次烧结”，降低冷却效果。甚至造成冷却机内烧成大块无法卸矿。 （2）、热烧结矿的粒度和粒度组成：1）、粒度大小对冷却效果影响很大。烧结矿粒度,烧结工艺操作,越大，从中心到表面的热传导速
33、度受限，使所需要的冷却时间延长；2）、粒度越均匀，烧结矿层透气性越好，通过料层的风量增加，对流热交换改善，冷却效果提高。 （3）、铺料均匀性：往冷却机台车上铺料不均匀时，冷却空气容易从矿层薄的地方通过；而料层较厚的地方，因阻力大，通过的风量大，使整个料层冷却效果大大降低。 （4）、强制通风方式：,烧结工艺操作,相对而言，环式鼓风冷却机的优点 1）、没有空转台车，台车利用率高；（环） 2）、相同冷却能力时，设备重量轻，投资少；（环） 3）、料层高，烧结矿与冷却风热交换好；（鼓） 4）、风机是在常温下吸风，风机电机容量小；（鼓） 5）、风机小，风机转子磨损小，维修量小；（鼓） 6）、安装在地面，容
34、易维修；（鼓） 7）、废气余热能较充分使用。（鼓）,烧结工艺操作,（5）、冷却机工艺参数：冷却机能力、冷却风量、负压、冷却温度、料层厚度等对冷却效果均有影响。 （6）、冷却设备完好状况：台车变形、风箱与台车间密封胶皮损坏等会使漏风增多，风的有效利用率下降，降低冷却效果。另外，台车篦板堵塞也会降低冷却效果。,烧结工艺操作,6、热烧结矿的破碎从烧结机机尾卸落的热烧结饼块度大，并夹有粉矿。为能保证冷却机的冷却效果，便于运输、防止堵漏斗事故，并为烧结矿整粒制造良好条件，因此在烧结机机尾采用单辊破碎机先进行破碎，称为一次破碎或热破碎。破碎后的热烧结矿通过带有折射导板的特殊的布料漏斗，成折线轨迹运行粒度均
35、匀的分层布到鼓风式环冷机台车上。,烧结工艺操作,7、烧结矿整粒的意义 （1）、烧结矿粒度上限降低：经二次冷破后，烧结矿粒度上限由一次热破后的150mm降低到50mm，烧结矿表面积增加，炉内冶炼时加热快，还原也快。并因烧结矿粒度均匀性改善，使高炉炉料的孔隙率提高，透气性改善，气体阻力损失降低。,烧结工艺操作,（2）、严格筛除小于5mm粉末：整理后烧结矿小于5mm的含量不超过5。使高炉煤气流分别均匀，煤气利用良好，焦比降低，透气性改善，鼓入风量增加，产量提高，使高炉冶炼顺行，同时高炉炉尘吹出量明显减少，延长了炉顶设备使用寿命，改善了厂区环境。,烧结工艺操作,（2）、严格筛除小于5mm粉末：整理后烧
36、结矿小于5mm的含量不超过5。使高炉煤气流分别均匀，煤气利用良好，焦比降低，透气性改善，鼓入风量增加，产量提高，使高炉冶炼顺行，同时高炉炉尘吹出量明显减少，延长了炉顶设备使用寿命，改善了厂区环境。,烧结工艺操作,烧结矿经济、技术质量指标 1、生产技术指标 a烧结机生产能力 生产能力以利用系数和作业率来表示。 利用系数，指在烧结机单位面积上单位时间内生产成品烧结矿的重量，利用系数Q/F（t/m2.h）Q烧结台时产量（t/台.h） F烧结机有效面积 作业率=运转时间/日历时间100 b 单位烧结矿电耗 烧结厂总电耗与成品烧结矿比值 c 生产制造成本 包括原材料成本、燃动费用、固定费用等,烧结工艺操
37、作,高炉对烧结矿质量要求a 品位高 b强度好，粒度均匀和粉末少 c成分稳定 d 冶金性能好 e 其他要求 还有对烧结矿有害成分要少（S P 碱金属），软化性能好。烧结矿物理指标和烧结其他参数指标 烧成率：烧成率烧结饼/（混合料铺底料）100 成品率：成品率成品烧结矿/混合料100 成分稳定率（R TFe） 烧结矿TFe、R和转鼓强度达到规定范围的检验重量占总检验重量的百分比称为稳定率。,烧结工艺操作,1、自动控制程度高一个烧结厂实际上是由皮带运输机联接起来的一系列工艺设备，如定量给料机、混合机、烧结机、冷却机、破碎机及筛分机等设备串联构成的主作业线，以及各种动力设备（风机、水泵、油泵、空压机等
38、），各种附属设备（除尘设备等）共同组合成的大型设备联动系统。在主作业线上，物料在传递过程中，完成了配料、加水、混料、造球、布料、点火、烧结、冷却和整粒等一系列工艺过程。在工艺过程度各个环节,烧结设备运转控制监视,之间，设置了不同容积的矿槽作为缓冲，使各个环节的处理能力易于达到同步和协调，并使某一环节发生的故障不致扩大到整个烧结厂主作业线，使全线停产。对于如此庞大的系统，需要在电气控制上实行高度集中控制，才能有效地对全厂设备进行运转监视和系统开停操作。,烧结设备运转控制监视,新建大型烧结机所有的工艺设备均在中央控制室实行集中控制和操作。可为为四类：中央联动集中控制设备、中央远距离集中控制设备、中
39、央远距离单独控制设备、机侧单独控制设备。设备运转方式可以归类为：中央联动，远程单动，机旁单动。,烧结设备运转控制监视,1、中央联动集中控制设备凡是主作业线上运输物料的设备均属此范围。一般包括：配料系统、混合料系统、烧结机冷却机系统、成品系统、铺底料系统、返矿系统、粉尘输送系统以及焦粉破碎系统。每个系统内的设备是以生产工艺要求为依据，按照一定的逻辑顺序进行控制的。,烧结设备运转控制监视,2、中央远距离集中控制设备这类设备大多为具有小范围内联动关系的除尘器输灰系统等。例如：电除尘和布袋除尘的本体设备及其输灰系统，因为这类设备的振打、双重阀的动作以及水平机、集合机等的运转需要有一定的逻辑关系，否则会
40、引起除尘、排灰的紊乱。因此只是小范围内独立控制运转的设备。,烧结设备运转控制监视,3、中央远距离单独控制设备这类设备主要是指那些风机、水泵和空压机等。由于这类设备的保护信号较多，在运转之前必须事先在机侧做些准备工作，不允许在中央盲目起停设备。特例：主抽风机正常情况下远程停止，现场机旁开机。,烧结设备运转控制监视,因此它们具有： （1）、在中央或机侧单独运转操作的功能。 （2）、不与其它设备有联锁关系。 （3）、一般不设紧急停止开关。,烧结设备运转控制监视,4、机侧单独控制设备随着系统控制自动化程度的逐步提高和高度集中运转控制的需要，这类设备在烧结主作业线上已逐渐减少，它们只是一些辅助性设备和另
41、外衍生出的一些为主体设备而作自动开停运转的设备。例如：粉尘发生量不太大的主电除尘器排灰用的加湿机、水系统加药装置、清扫用的洒水装置等。它们最明显的特点之一是只在机侧单独操作，中央仅掌握其信息，不作控制。,烧结设备运转控制监视,1、总貌：一台320m2烧结机，配套公辅设施齐全。按照自动化技术约定的“网通、互换、扩展和持久性”，确定了三电一体化的两级自动化控制系统。L1为基础自动化系统，L2为过程自动化系统。基础自动化系统主要功能是对生产过程进行数据采集、顺序控制、连续控制、监控操作、人机对话和数据通信（包括接受过程自动化系统的设定值和发送实际过程数据给过程自动化系统）。采用电仪一体化的PLC控制
42、系统、HMI人机界面、控制软件及相关的环型工业以太网组成。,320m2烧结三电控制,基础自动化系统和过程自动化系统之间采用网络通信。以“可靠、先进、经济、实用”为原则，采用Rockwell Automation公司的ControlLogix系列PLC,采用10/100M TCP/IP 工业以太网环型链接。基础自动化系统操作方式分为三种方式全自动方式集中手动方式机旁手动方式,320m2烧结三电控制,根据工艺系统划分及控制要求，以自动化系统主要包括烧结主工艺线和公辅设施如下：原料及配混电控子系统1PLC原料及配混仪控子系统2PLC烧结及成品电控子系统3PLC烧结及成品仪控子系统4PLC除尘子系统5
43、PLC水处理子系统6PLC,320m2烧结三电控制,2 基础自动化系统控制功能 2.1系统主要功能 对所有胶带机起停的逻辑控制； 对所有胶带机等启动设备声光报警的控制； 对所有配料、破碎、筛分的设备控制； 对所有仪表检测参数的采集，显示，分析和报警； 对所有阀门、给料机进行调节、控制，事故关断等控制； 对单辊传动装置采取二次保护措施。第一次保护为电机与减速机之间的力矩保护； 第二次保护为电机与减速机高速轴上的增量型编码器转差保护。 对除尘系统的逻辑控制，报警等；,320m2烧结三电控制,2.3 从工艺流程及操作方便出发，系统及流程划分如下 原、燃料准备及上料系统； 配料、混合系统； 烧结、冷却
44、系统； 烧结矿整粒系统； 铺底料系统； 返矿系统； 除尘系统； 水处理系统；,320m2烧结三电控制,2.4 中央联动运转的监视及控制 操作及生产过程的监控 全厂各系统均在中央控制室通过CRT画面（OS站）进行集中监视和控制。 设备的运转方式 设备的运转方式有：中央联动、单机手动、机旁手动，主要运转方式为中央联动，凡可中央联动及单机远动运转的设备均能在中央控制室操作。 运转准备及联动检查 运转准备前计算机应对设备状态及运行条件进行检查，如不具备条件对应画面闪烁或有故障及状态记录。 系统选择 在各系统的操作监视画面上，通过画面进行运转方式选择（顺序起、停；一齐起、停）和流程选择。,320m2烧结
45、三电控制,顺序起动 前述的运转准备、系统选择、联动检查做完后即可进行系统起动，除配混系统有顺序起动和一齐起动两种方式外，其他系统均为顺序起动，且逆流程顺序连锁起动，故对配混系统起动前需选择起动方式。 一齐起动 配混系统除了选择逆流程顺序起动外，为了保持配比的稳定可选择“一齐起动”方式，“一齐起动”指从配料槽下给料设备开始到一次混合机前设备一齐起动，其余设备仍为顺序起动。 正常情况下不选择“一齐起动”，当上次停车为“一齐停止”时，下次起动必须选择“一齐起动”。,320m2烧结三电控制,顺序停止 系统的停止一般均为顺料流顺序停止，首先停止给料设备（烧冷系统除外），然后顺流程延时停止各设备。 一齐停
46、止 配混系统除了选择顺序停止方式，还可选择“一齐停止”的停机方式，从配料槽下给料设备开始到一次混合机止内设备一齐停止，一混后其他设备仍为顺序延时停机。 事故停止 当设备发生事故或现场人员拉事故开关，事故设备及其上游设备一齐停止，下游设备继续运转。 紧急停止 在每个系统画面上均设计有“紧急停止”按键，当有重大故障时才进行“紧急停止”操作。紧急停止均为全系统内设备一齐停止。,320m2烧结三电控制,3.工艺控制 配料控制； 混合料添加水份控制； 混合料槽料位控制； 点火燃烧控制； 烧结机料层厚度控制； 烧结机烧透点控制；,320m2烧结三电控制,3.1 配料系统为保证配料准确，所有原燃料集中在配料
47、室，采用重量法配料。共设有圆盘给料装置, 根据电子皮带称的物流量检测，调节给料速度，控制给料量。对烧结用的原料（粉焦、返矿、生石灰、石灰石、均矿等）按照所要求的比例进行定量自动控制。按照高炉的要求以及烧结矿的成分，经计算求出的最佳配合比送到操作站，在操作站上由操作人员进行确认，或者手动设定。被采用的配合比，再按照相关公式求出配合系数，依据混合料槽料位的需要，确定综合输送量，求出每个圆盘切出量的设定值。,320m2烧结三电控制,由于储矿槽空间位置的不同，因此，设定值必须经过延时处理，使各种原料能及时配合。在切出控制过程中，可以进行PV（测量值）与设定值（SV）的偏差累积。配料系统的自动控制由配合
48、系数处理、槽变更处理、切出量设定值处理、累积偏差处理组成。切出量设定值，切出量，水分重量以及综合输送量。 其主要检测控制项目有： 定量配料 圆盘的启停（顺序，一齐） 系统运行中的换槽（槽变更） 配料槽的料位，品名，水份率,320m2烧结三电控制,3.2 混合料加水控制经过配料的物料用皮带机直接送入混合机。混合分二段进行，其中一段主要使物料混匀并加水湿润。二段主要使混合料成球。经二次混合后的物料由皮带机送入烧结机上部的混合料槽。混合设备采用园筒式混合机。为使进入混合料槽的原料水分率接近工艺要求的目标水分率，在原料输送过程中需要对一次混合机、二次混合机的添加水量进行控制。添加水之前的水分重量、原料
49、重量数据由原料输送跟踪处理得到。,320m2烧结三电控制,二次混合机添加水控制除了跟踪原料重量和水分跟踪值进行前馈控制外，还可根据混合机后水分计检测出的水分率信号选择是否进行反馈控制修正。 添加水控制分为自动控制和定量设置两种方式，自动控制方式根据原料重量和水分跟踪值求出水分重量的数据，经过演算和修正处理，分别计算出一、二次混合机的添加水量的设定值。 流量计测得的水量测量值与设定值比较，进行PI演算后控制调节阀，并进行水分控制反馈修正。定量设置方式是有流量计测得的实际值与人工输入设定值比较，进行PI演算后控制调节阀。,320m2烧结三电控制,对混合机添加水的控制，需要进行干、湿料量计算和原料含
50、水量计算。主要检测控制项目有： 一，二次加水量 物料及水分值数据跟踪,320m2烧结三电控制,3.3混合料槽槽位控制混合料槽是原料进入烧结机前的缓冲槽。其容积有限，正常生产时从满槽状态至空槽切出时间约6-7分钟。因此，混合料槽料位控制的精度对烧结生产作业的稳定有着重大影响，应将混合料槽料位控制在3070之间。混合料槽料位的控制包括： 混合料槽入槽量的计算 混合料槽出槽量的计算,320m2烧结三电控制,按一定周期进行收支偏差的演算处理，当算出的偏差超过一定范围时，进行综合输送量的更新演算。由综合输送量设定值的变化改变各圆盘切出量，最终调整混合料槽入槽量，平衡混合料槽料位。 修正系数补正演算 在以上的处理中，实际情况和计算的混合料槽出槽量会有偏差，当偏差大于一定值时，将对计算式中的修正系数进行自动修正。 综合输送量设定值处理 当混合料槽收支偏差大于一定的数值时，进行综合输送量设定值演算处理，并进行单位换算。 综合输送量设定值受信处理,
