烧结概论.doc

1、烧 结 概 论在钢铁生产企业中，从（物采-）烧结-高炉- 转炉-精炼-浇铸-轧钢（-销售）整个流程中，烧结是企业的首道工序，其存在有着充分的理由。1. 综合利用资源，扩大炼铁用的原料种类2. 去除有害杂质，回收有益元素，保护环境。3. 改善矿石的冶金性能，适应高炉冶炼对铁矿石的质量要求。（烧结工序流程图）烧结工艺原料仓 燃料仓 熔剂仓一次混合机皮带运输从料场 皮带运输混合料仓 皮带运输去成品二次混合机梭式皮带储料斗场带式烧结机宽皮带+九辊布料 单辊破碎振动筛带式冷却机振动筛小格、拉链降尘管、卸灰皮带烧结是粉末或粉末压坯加热到低于其中基本成分的熔点的温度，然后以一定的方法和速度冷却到室温的过程。

2、烧结的结果是粉末颗粒之间发生粘结，烧结体的强度增加，把粉末颗粒的聚集体变成为晶粒的聚结体，从而获得所需的物理、机械性能的制品或材料。1.低 温 预 烧 阶 段 在 此 阶 段 主 要 发 生 金 属 的 回 复 及 吸 附 气 体 和 水 分 的 挥 发 ， 压 坯 内 成 形 剂的 分 解 和 排 除 等 。 2.中 温 升 温 烧 结 阶 段 此 阶 段 开 始 出 现 再 结 晶 ， 在 颗 粒 内 ， 变 形 的 晶 粒 得 以 恢 复 ， 改 组 为 新 晶粒 ， 同 时 表 面 的 氧 化 物 被 还 原 ， 颗 粒 界 面 形 成 烧 结 颈 。 3.高 温 保 温 完 成 烧

3、结 阶 段 此 阶 段 中 的 扩 散 和 流 动 充 分 的 进 行 和 接 近 完 成 ， 形 成 大 量 闭 孔 ， 并 继 续缩 小 ， 使 孔 隙 尺 寸 和 孔 隙 总 数 有 所 减 少 ， 烧 结 体 密 度 明 显 增 加 。 烧 结 生 产 工 艺 流 程 1 1.烧 结 的 概 念 将 各 种 粉 状 含 铁 原 料 ， 配 入 适 量 的 燃 料 和 熔 剂 ， 加 入 适 量 的 水 ， 经 混 合和 造 球 后 在 烧 结 设 备 上 使 物 料 发 生 一 系 列 物 理 化 学 变 化 ， 将 矿 粉 颗 粒 黏 结 成块 的 过 程 。 2. 烧 结 生 产

4、的 工 艺 流 程 目 前 生 产 上 广 泛 采 用 带 式 抽 风 烧 结 机 生 产 烧 结 矿 。 烧 结 生 产 的 工 艺 流 程如 图 24 所 示 。 主 要 包 括 烧 结 料 的 准 备 ， 配 料 与 混 合 ， 烧 结 和 产 品 处 理 等工 序 。 抽 风 烧 结 工 艺 流 程 烧 结 原 料 的 准 备 含 铁 原 料 含 铁 量 较 高 、 粒 度 5mm 的 矿 粉 ， 铁 精 矿 ， 高 炉 炉 尘 ， 轧 钢 皮 ， 钢 渣 等 。一 般 要 求 含 铁 原 料 品 位 高 ， 成 分 稳 定 ， 杂 质 少 。 熔 剂 要 求 熔 剂 中 有 效 Ca

5、O 含 量 高 ， 杂 质 少 ， 成 分 稳 定 ， 含 水 3 左 右 ， 粒度 小 于 3mm 的 占 90 以 上 。 在 烧 结 料 中 加 入 一 定 量 的 白 云 石 ， 使 烧 结 矿 含 有 适 当 的 MgO， 对 烧 结过 程 有 良 好 的 作 用 ， 可 以 提 高 烧 结 矿 的 质 量 。 燃 料 主 要 为 焦 粉 和 无 烟 煤 。 对 燃 料 的 要 求 是 固 定 碳 含 量 高 ， 灰 分 低 ， 挥 发 分 低 ， 含 硫 低 ， 成 分 稳 定 ，含 水 小 于 10 ， 粒 度 小 于 3mm 的 占 95 以 上 。 对 入 厂 烧 结 原 料

6、 的 一 般 要 求 见 表 22。 入 厂 烧 结 原 料 一 般 要 求 配 料 与 混 合 配 料 配 料 目 的 ： 获 得 化 学 成 分 和 物 理 性 质 稳 定 的 烧 结 矿 ， 满 足 高 炉 冶 炼 的 要求 。 常 用 的 配 料 方 法 ： 容 积 配 料 法 和 质 量 配 料 法 。 容 积 配 料 法 是 基 于 物 料 堆 积 密 度 不 变 ， 原 料 的 质 量 与 体 积 成 比 例 这 一 条件 进 行 的 。 准 确 性 较 差 。 质 量 配 料 法 是 按 原 料 的 质 量 配 料 。 比 容 积 法 准 确 ， 便 于 实 现 自 动 化 。

7、 混 合 混 合 目 的 ： 使 烧 结 料 的 成 分 均 匀 ， 水 分 合 适 ， 易 于 造 球 ， 从 而 获 得 粒 度组 成 良 好 的 烧 结 混 合 料 ， 以 保 证 烧 结 矿 的 质 量 和 提 高 产 量 。 混 合 作 业 ： 加 水 润 湿 、 混 匀 和 造 球 。 根 据 原 料 性 质 不 同 ， 可 采 用 一 次 混 合 或 二 次 混 合 两 种 流 程 。 一 次 混 合 的 目 的 ： 润 湿 与 混 匀 ， 当 加 热 返 矿 时 还 可 使 物 料 预 热 。 二 次 混 合 的 目 的 ： 继 续 混 匀 ， 造 球 ， 以 改 善 烧 结

8、料 层 透 气 性 。 用 粒 度 10 Omm 的 富 矿 粉 烧 结 时 ， 因 其 粒 度 已 经 达 到 造 球 需 要 ， 采 用一 次 混 合 ， 混 合 时 间 约 50s。 使 用 细 磨 精 矿 粉 烧 结 时 ， 因 粒 度 过 细 ， 料 层 透 气 性 差 ， 为 改 善 透 气 性 ，必 须 在 混 合 过 程 中 造 球 ， 所 以 采 用 二 次 混 合 ， 混 合 时 间 一 般 不 少 于2 5 3min。 我 国 烧 结 厂 大 多 采 用 二 次 混 合 。 烧 结 生 产 烧 结 作 业 是 烧 结 生 产 的 中 心 环 节 ， 它 包 括 布 料 、

9、 点 火 、 烧 结 等 主 要 工 序 。 布 料 将 铺 底 料 、 混 合 料 铺 在 烧 结 机 台 车 上 的 作 业 。 当 采 用 铺 底 料 工 艺 时 ， 在 布 混 合 料 之 前 ， 先 铺 一 层 粒 度 为10 25mm， 厚 度 为 20 25mm 的 小 块 烧 结 矿 作 为 铺 底 料 ， 其 目 的 是 保 护 炉 箅 ，降 低 除 尘 负 荷 ， 延 长 风 机 转 子 寿 命 ， 减 少 或 消 除 炉 箅 粘 料 。 铺 完 底 料 后 ， 随 之 进 行 布 料 。 布 料 时 要 求 混 合 料 的 粒 度 和 化 学 成 分 等 沿台 车 纵 横

10、 方 向 均 匀 分 布 ， 并 且 有 一 定 的 松 散 性 ， 表 面 平 整 。 目 前 采 用 较 多 的 是 圆 辊 布 料 机 布 料 。 点 火 点 火 操 作 是 对 台 车 上 的 料 层 表 面 进 行 点 燃 ， 并 使 之 燃 烧 。 点 火 要 求 有 足 够 的 点 火 温 度 ， 适 宜 的 高 温 保 持 时 间 ， 沿 台 车 宽 度 点 火 均匀 。 点 火 温 度 取 决 于 烧 结 生 成 物 的 熔 化 温 度 。 常 控 制 在 125050 。 点 火 时 间 通 常 40 60s。 点 火 真 空 度 4 6kPa。 点 火 深 度 为 10

11、20mm。 烧 结 准 确 控 制 烧 结 的 风 量 、 真 空 度 、 料 层 厚 度 、 机 速 和 烧 结 终 点 。 烧 结 风 量 ： 平 均 每 吨 烧 结 矿 需 风 量 为 3200m3， 按 烧 结 面 积 计 算 为(70 90)m3 (cm2 min)。 真 空 度 ： 决 定 于 风 机 能 力 、 抽 风 系 统 阻 力 、 料 层 透 气 性 和 漏 风 损 失 情 况 。料 层 厚 度 ： 合 适 的 料 层 厚 度 应 将 高 产 和 优 质 结 合 起 来 考 虑 。 国 内 一 般 采用 料 层 厚 度 为 250 500mm。 机 速 ： 合 适 的 机

12、 速 应 保 证 烧 结 料 在 预 定 的 烧 结 终 点 烧 透 烧 好 。 实 际 生 产中 ， 机 速 一 般 控 制 在 1.5 4m min 为 宜 。 烧 结 终 点 的 判 断 与 控 制 ： 控 制 烧 结 终 点 ， 即 控 制 烧 结 过 程 全 部 完 成 时 台车 所 处 的 位 置 。 中 小 型 烧 结 机 终 点 一 般 控 制 在 倒 数 第 二 个 风 箱 处 ， 大 型 烧 结机 控 制 在 倒 数 第 三 个 风 箱 处 。 带 式 烧 结 机 抽 风 烧 结 过 程 是 自 上 而 下 进 行 的 ， 沿 其 料 层 高 度 温 度 变 化 的情 况

13、一 般 可 分 为 5 层 ， 各 层 中 的 反 应 变 化 情 况 如 图 25 所 示 。 点 火 开 始以 后 ， 依 次 出 现 烧 结 矿 层 ， 燃 烧 层 ， 预 热 层 ， 干 燥 层 和 过 湿 层 。 然 后 后 四 层又 相 继 消 失 ， 最 终 只 剩 烧 结 矿 层 。 烧 结 矿 层 经 高 温 点 火 后 ， 烧 结 料 中 燃 料 燃 烧 放 出 大 量 热 量 ， 使 料 层 中 矿 物 产 生 熔融 ， 随 着 燃 烧 层 下 移 和 冷 空 气 的 通 过 ， 生 成 的 熔 融 液 相 被 冷 却 而 再 结 晶(10001100 )凝 固 成 网

14、孔 结 构 的 烧 结 矿 。 这 层 的 主 要 变 化 是 熔 融 物 的 凝 固 ， 伴 随 着 结 晶 和 析 出 新 矿 物 ， 还 有 吸 入的 冷 空 气 被 预 热 ， 同 时 烧 结 矿 被 冷 却 ， 和 空 气 接 触 时 低 价 氧 化 物 可 能 被 再 氧化 。 燃 烧 层 燃 料 在 该 层 燃 烧 ， 温 度 高 达 1350 1600 ， 使 矿 物 软 化 熔 融 黏 结 成 块 。该 层 除 燃 烧 反 应 外 ， 还 发 生 固 体 物 料 的 熔 化 、 还 原 、 氧 化 以 及 石 灰 石 和硫 化 物 的 分 解 等 反 应 。 预 热 层 由

15、燃 烧 层 下 来 的 高 温 废 气 ， 把 下 部 混 合 料 很 快 预 热 到 着 火 温 度 ， 一 般 为400 800 。 此 层 内 开 始 进 行 固 相 反 应 ， 结 晶 水 及 部 分 碳 酸 盐 、 硫 酸 盐 分 解 ， 磁 铁 矿局 部 被 氧 化 。 干 燥 层 干 燥 层 受 预 热 层 下 来 的 废 气 加 热 ， 温 度 很 快 上 升 到 100 以 上 ， 混 合料 中 的 游 离 水 大 量 蒸 发 ， 此 层 厚 度 一 般 为 l0 30mm。 实 际 上 干 燥 层 与 预 热 层 难 以 截 然 分 开 ， 可 以 统 称 为 干 燥 预

16、热 层 。 该 层 中 料 球 被 急 剧 加 热 ， 迅 速 干 燥 ， 易 被 破 坏 ， 恶 化 料 层 透 气 性 。 过 湿 层 从 干 燥 层 下 来 的 热 废 气 含 有 大 量 水 分 ， 料 温 低 于 水 蒸 气 的 露 点 温 度 时 ，废 气 中 的 水 蒸 气 会 重 新 凝 结 ， 使 混 合 料 中 水 分 大 量 增 加 而 形 成 过 湿 层 。 此 层 水 分 过 多 ， 使 料 层 透 气 性 变 坏 ， 降 低 烧 结 速 度 。 烧 结 过 程 中 的 基 本 化 学 反 应 固 体 碳 的 燃 烧 反 应 固 体 碳 燃 烧 反 应 为 ： 反 应

17、 后 生 成 C0 和 C02， 还 有 部 分 剩 余 氧 气 ， 为 其 他 反 应 提 供 了 氧 化 还原 气 体 和 热 量 。 燃 烧 产 生 的 废 气 成 分 取 决 于 烧 结 的 原 料 条 件 、 燃 料 用 量 、 还 原 和 氧 化 反应 的 发 展 程 度 、 以 及 抽 过 燃 烧 层 的 气 体 成 分 等 因 素 。 碳 酸 盐 的 分 解 和 矿 化 作 用 烧 结 料 中 的 碳 酸 盐 有 CaC03、 MgC03、 FeC03、 MnC03 等 ， 其 中 以CaC03 为 主 。 在 烧 结 条 件 下 ， CaC03 在 720 左 右 开 始 分

18、 解 ， 880 时 开 始化 学 沸 腾 ， 其 他 碳 酸 盐 相 应 的 分 解 温 度 较 低 些 。 碳 酸 钙 分 解 产 物 Ca0 能 与 烧 结 料 中 的 其 他 矿 物 发 生 反 应 ， 生 成 新 的 化合 物 ， 这 就 是 矿 化 作 用 。 反 应 式 为 ： CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2 CaCO3+Fe2O3=CaO Fe2O3+ CO2 如 果 矿 化 作 用 不 完 全 ， 将 有 残 留 的 自 由 Ca0 存 在 ， 在 存 放 过 程 中 ， 它将 同 大 气 中 的 水 分 进 行 消 化 作 用 ： CaO+H2O=Ca(OH)2 使 烧 结 矿 的 体 积 膨 胀 而 粉 化 。 铁 和 锰 氧 化 物 的 分 解 、 还 原 和 氧 化 铁 的 氧 化 物 在 烧 结 条 件 下 ， 温 度 高 于 l300 时 ， Fe203 可 以 分 解 Fe304 在 烧 结 条 件 下 分 解 压 很 小 ， 但 在 有 Si02 存 在 、 温 度 大 于1300 时 ， 也 可 能 分 解