特钢烧结厂烧结工艺设备理论培训教材(编辑修改稿)

特钢烧结厂烧结工艺设备理论培训教材(编辑修改稿)内容摘要：

51　预热混合料的方法分类 热返矿预热、生石灰预热、热风预热、蒸气预热和热水预热。 52　我厂混合机规格型式(单位:mm):Φ320014000。 制粒机规格型式(单位:mm):Φ3800 1600053　物料在圆筒混合机中有以下三种运动状态:翻动、滚动、滑动。 54　混合料采用梭示布料器的好处　　往混合料仓内给料，可使仓内料面均匀，料柱压力均匀，可防止混合料粒度在仓内的偏析。 55　简述混合料的造球过程(即细磨物料成球的3个阶段)。 造球过程一般分为3个阶段，即第一阶段形成母球(球核)，第二阶段母球长大，第三阶段长大的母球(又生球或准颗粒)进一步紧密、上述3个阶段主要是好吃靠加水润湿核用滚动方法产生机械作用来实现的。 (1) 形成母球。 这一阶段具有决定意义的是加水润湿。 当物料润湿到最大结合水以后，成球过程才明显地开始。 当物料继续润湿到毛细水阶段时，成球过程才得到应有的发展。 因为当已润湿的物料在选球机中受到滚动和搓动的作用后，借毛细力的作用，颗粒被拉向水滴的中心形成母球。 所谓母球，实际上就是毛细水含量较高的紧密颗粒的结合体。 (2) 母球长大。 成球第二阶段是紧接着第一阶段进行的。 母球长大的条件是：在母球表面其水分含量要求接近于适宜的毛细含量；在精矿层中其水份含量要求比较低一些，只须接近最大分子结合水含量。 第一阶段形成的母球在造球机内滚动，母球就进一步压紧，引起毛细管状合尺寸的改变，从而使过剩恶毛细水被挤压到母球的表面上来。 这样，过湿的母球表面，在运动的过程中中就很容易粘上润湿程度较低的颗粒。 母球的这种长大过程是多次重复的，一直到母球中颗粒间的摩擦力比滚动成型的机械压密作用大为止。 (3) 长大了的母球进一步密。 长大到附和标准要求尺寸的生球，在成球的第三阶段发生紧密。 利用造球机所产生的机械力的作用，即滚动和搓动的机械作用会使生球内的颗粒发生选择性的按接触面积最大的排列，并使生球内的颗粒被进一步压紧，使薄膜水层有可能相互接触，会使一个为若干颗粒所共有的总的薄膜水层形成，这样得出得生球，其中各颗粒靠着分子黏结力毛细黏结力和内摩擦力得作用相互结合起来。 这些力的数值越大，生球的机械强度就越大，如果将全部毛细水由生球中排除，便得出机械强度最大得生球。 必须指出，上述成球阶段得过程是为了分析问题而划分的。 第一阶段具有决定意义的润湿，在第二阶段除了润湿作用外，机械作用也起着重大影响，而在第三阶段机械作用称为决定因素，这样，就可以根据物料在造球前合造球过程中被润湿情况，决定加水等操作措施，也可以进一步改进造球设备结构，加强其产生的机械作用力，以保证造球机高产优质。 混合料的成球机理简单地说即滴水成核，雾化密实。 第五节 烧结基础知识基本概念56　烧结定义　　将准备好的烧结料和铺底料在烧结机上进行铺底、布料、点火，借助碳的燃烧和铁矿物的氧化而产生高温，使烧结料中部分软化和熔化，发生一系列的物理、化学反应，生成一定量的液相，在冷却时相互粘结成块状烧结矿，这一过程称为烧结。 57　烧成率 烧成率是烧成量（即成品矿加返矿）与混合料总量之比。 58　露点　　水蒸气分压P0等于饱和蒸汽压P时的温度，即水蒸气冷凝成水的温度，叫露点。 一般烧结露点在53～65℃之间。 料温高于露点可减薄过湿层厚度，提高料层透气性。 59　烧结原料的烧损率　　物料的烧损率是指物料（干料）在烧结状态的高温下（1200～1400℃）灼烧后失去重量与物料试样重量的百分数。 60　物料的残存量 物料的残存量即物料经过烧结排除水分和烧损后的残存量。 61　烧结矿还原度　　烧结矿还原性是模拟炉料从高炉上部进入高温区的条件，用还原气体从烧结矿中排除与铁结合氧的难易程度的一种度量。 它是评价烧结矿冶金性能的主要标准。 62　烧结的固相反应 所谓固相反应就是烧结料颗粒之间在一定的温度下发生的化学反应。 63　利用系数 1台烧结机每平方米有效抽风面积（m2）每小时（h）的生产量（t）称为烧结机利用系数.64　垂直烧结速度的含义 即燃烧带下移的速度。 65　烧结工序能耗　　烧结工序能耗是指在烧结生产过程中生产1t烧结矿所消耗的各种能源的总和。 66　烧结机真空度　烧结机真空度就是台车下部风箱内的负压力，即大气压力与风箱内实际压力的差值。 67　烧结有效风量 烧结有效风量是指通过料层进入抽风系统的风量。 68　烧结有害风量 烧结有害风量是指从料层以外进入抽风系统的风量。 69　低碳厚料的好处：　　1）有利于提高烧结矿强度。 2）改善烧结矿粒度组成。 3)降低烧结矿中FeO含量；4）降低固体燃耗；5）减轻劳动强度，改善劳动条件。 70　烧结五带的特征　　1）烧结矿带　　在点燃后的烧结料中燃料燃烧放出大量的热量的作用下，混合料熔融成液相，随着高负压抽风作用和燃烧层的下移，导致冷空气从烧结矿带通过，物料温度逐渐降低　，熔融的液相被冷却凝固成网孔状的固体。 此带主要反应是液相凝结、矿物晶析、预热空气，此带表层强度较差，一般是返矿的主要来源。 2）燃烧带 该带温度可达1350－1600℃，此带混合料软化、熔融及液相生成，发生异常复杂的物理化学反应。 该带厚度为15－50mm。 此带对烧结矿产量和质量影响很大。 该带过宽会影响料层透气性，导致产量低。 该带过窄，烧结温度低，液相量不够，烧结矿粘结不好，导致烧结矿强度低。 燃烧带宽窄主要受物料特性、燃料粒度和抽风量的影响。 3）预热带 该带主要使下部加热到燃料的着火温度。 一般为400－800℃。 该带主要反应是烧结料中的结晶水及部分碳酸盐、硫酸盐分解，磁铁矿进行还原以及组分间的固相反应等。 4）干燥带 烧结料的热废气从预热带进入下层，迅速将烧结料加热到100℃以上，因此该带主要是水份的激烈蒸发。 5）过湿带 从烧结料点火开始，物料中的水份就开始转移支气流中去。 含有水蒸气的废气经过料层冷却后，废气被冷却到露点温度，致使其中水蒸气冷凝，这部份烧结料中为水分含量超过了物料的原始水份，出现了过湿现象，这一区域成为过湿带。 该带严重影响了烧结料的透所性，破坏了已造好混合料的小球，最好的解决办法就是预热混合料。 71　铁酸钙理论和其需要的条件 生产高碱度烧结矿，尤其是生产超高碱度烧结矿，使烧结矿的粘结相主要由铁酸钙组成，可使烧结矿的强度和还原性同时得到提高。 这是因为： (1)铁酸钙(CaOFe2O3)自身得强度和还原性都很好； (2)铁酸钙是固相反应得最初产物。 熔点低，生成速度快，超过正硅酸钙得生成速度，能使烧结矿钟得游离CaO和正硅酸钙减少，提高烧结矿得强度。 (3)由于铁酸钙能在较低温度下通过固相生成，减少Fe2O3和Fe3O4得分解和还原，从而抑制铁橄榄石(CaOFeOSiO2,生成这个液相需要足够的FeO，即燃料用量要高，还原气氛强，影响强度)的形成，改善烧结矿的还原性。 所以，发展铁酸钙液相，不需要高温和多用燃料，就能获得足够数量得液相，以还原性良好得铁酸钙粘结相代替还原性不好的铁橄榄石和钙铁橄榄石，大大改善烧结矿的强度和还原性。 这就是铁酸钙理论。 72　生成铁酸钙粘结相的条件：1）高碱度：虽然固相反应中铁酸钙生成早，生成速度也快，但一旦形成熔体后，熔体中CaO与FeO的亲和力和SiO2与FeO的亲和力都比CaO和Fe2O3的亲和力要大得多，一次，最初形成的CF容易分解形成CaOSiO2熔体，只有当CaO过剩时(即高碱度)，才能与Fe2O3作用形成铁酸钙。 2）强氧化性气氛：可阻止Fe2O3的还原，减少FeO含量，防止生成铁橄榄石体系液相，使铁酸钙液相起主要粘结作用。 3）低烧结温度：高温下铁酸钙会发生剧烈分解，因此低温烧结对发展铁酸钙液相有利。 73　烧结矿的宏观结构和微观结构对烧结矿质量的影响 烧结矿的宏观结构有微孔海绵状结构的烧结矿，强度和还原性都好，是理想的宏观结构。 燃料用量适中和各种操作条件都合适时，可以得到这种结构得烧结矿。 当燃料用量偏高和液相数量偏多时出现粗孔蜂窝状结构，有熔融而光滑的表面，其还原性和强度都有所降低。 如果燃量用量过多，造成过溶，则出现气孔很少的石头状烧结矿，强度好，但还原性很差。 相同的燃料用量下，液相粘度低时形成微孔状结构，粘度高时性好层粗孔状结构。 烧结矿的强度和还原性除了与宏观你结构有关外，还与组成烧结矿的单体矿物的性质，即与烧结矿的微观结构有关。 烧结矿中的矿物按其结晶程度分自形晶、半形晶和其它形晶三种。 具有极完好的结晶外形成为自形晶，部份结晶完好的称为半自形晶，形状不规整且没有任何能力和结晶环境。 烧结矿中最多的含铁矿物磁铁矿往往以自形晶或半自形晶的形态存在，这是因为磁铁矿在升温过程中较早的再结晶长大，有良好的结晶环境，并按其结晶能力的强弱以不同的自形程充填于磁铁矿中间，来不及结晶的以玻璃体存在。 矿物呈完好的结晶状态时强度好，而呈玻璃体状态时强度差。 74　铺底料　　1）粒度范围 为10－20mm,其中≥20 mm和≤10 mm粒级量均应≤10%　　　2）铺底料作用 1避免烧结料直接与炉篦接触，起到保护炉篦、延长其使用寿命的作用；2可有效阻挡大量粉末被抽风机抽入烟道，减少废气中的含尘量，从而减少除尘器的负担、延长抽风机转子的使用寿命的作用；3防止烧结料粘结炉篦，使有效抽风面积保持不变，气流分布均匀，从而改善烧结过程的真空制度。 返矿75　返矿平衡 烧结矿筛分后所得的返矿与加入到烧结混合料中的返矿保持平衡。 76　对返矿粒度的要求 返矿粒度大，冷却和润湿较困难，影响烧结料的造球，同时，由于烧结过程高温持续时间短，粗粒来不及熔化，达不到烧结的目的。 返矿粒度小（0～1mm的比例增多），不仅降低烧结料的透气性，而且含有大量未烧透的生料，达不到促进低熔点液相生成的目的。 一般返矿中小于2mm的应在10％以下，粒度上限不超过10～15mm。 77返矿对烧结的好处 1）利用返矿预热混合料； 2）返矿粒度大，具有疏松多孔的结构，可以改善混合料粒度组成，提高烧结过程透气性； 3）返矿中含有已经烧结过的低熔点化合物，有利于烧结液相形成，提高烧结矿的强度； 4）返矿中较大的固体颗粒。 不仅是造球的核心，而且在料层内起骨架作用，防止料层在抽风作用下过分压紧。 78　返矿质量对混匀和制粒及烧结过程的影响　　返矿质量主要表现在粒度大小、含碳量多少和温度高低。 返矿粒度大，对混合料的混匀和造球不利，成品率相应下降；返矿粒度过小，返矿碳高，大部分为未烧好的夹生料，便混合料粒度组成波动，透气性变差，生产率下降。 返矿温度高，有利于混合料预热，但影响细料混合料成球。 79　加入生石灰（或消石灰）会大幅度提高烧结产、质量的原因 1）生石灰加水后，与水消化呈粒度极细得消石灰，呈交替颗粒，其平均表面积达30万㎝2/g，比消化前得表面积增大，有利于混合料成球，提高料层得透气性，从而提高产量。 2）含有Ca（OH）2得烧结料小球有较高的湿容量，因此在烧结过程中热稳定性好，可抵抗干燥过程中的破坏作用，同时可抵抗过湿层的影响。 3）生石灰消化成消石灰后放出热量，可提高料温，防止或减轻过湿层。 80　烧结过程中废气温度是如何变化的。 点火后，料层中抽出的高压气体将大量的热量传给原始的冷料，冷料被加热升高，而废气温度降至料温的水平，此时的废气温度基本保持不变，直到燃烧带快要接近底层炉篦时，废气温度才急剧上升，当燃料烧完了，废气温度又立即下降，烧结过程完毕，故通常以废气温度开始下降的瞬间判为烧结的终点。 81　烧结与球团的区别　　烧结合球团都是粉矿造块的方法。 但它们的生产工艺和固结成块的基本原理确有很大的区别，在高炉上冶炼的效果也有各自的特点。 烧结与球团的区别主要表现在以下几个方面：　　1）对原料粒度的要求不同：为了保证料层透气性良好，烧结要求的原料是0～10mm的富矿粉和返矿以及粒度较粗的精矿粉，石灰石和燃料粒度也要求在0～，为了满足造球的需要，无论何种原料都必须磨细。 (200网目)的要占80%以上，球团生产对原料粒度的这种要求，正好为越来越多的细磨精矿的处理开辟了道路。 2）固结成块的机理不同：烧结矿是靠液相固结的，为了保证烧结矿的强度，要求生产一定数量的液相，因此混合料种必须有燃料，为烧结过程提供热源，而球团矿主要是靠矿粉厂颗粒的高温再结晶固结的，不需要产生液相，热量由焙烧炉内的燃料燃烧提供，混合料中不加燃料。 3）成品矿的形状不同：烧结矿是形状不规则的多孔质块状，而球团矿是形状规则的10～25mm的球。 第六节 成品矿处理基础知识82　烧结矿质量要求YB/T421－92见下表项目 品 级类别化学成分物理性能 冶金性能TFeCaOSiO2FeOS转鼓指数抗磨指数筛分指数低温还原粉化指数还原度指数允许波动范围 不大于+㎜㎜5㎜+㎜RT碱度～一级品177。 177。 ≥＜＜≥60≥65二级品177。 177。 ≥＜＜≥58≥62～一级品177。 177。 ≥＜＜≥62≥61二级品177。 177。 ≥＜＜≥60≥59衡量烧结矿抗摩擦和抗冲击能力的指标是转鼓指数。 烧结成品矿的粒度范围在550mm。 83　高炉对烧结矿质量的基本要求是 1）强度好、粒度均匀和粉尘少 2）低温粉化少；冶金性能好；品位高，碱度合适和有害成份少 3）成份稳定。 84　烧结矿破碎 烧结矿之所以要破碎，一方面是便于冷却，另一方面是强化高炉作业。 85　烧结矿冷却的目的和意义　1）保护运输设备，使厂区配置紧凑　2）保护高炉炉顶设备及高炉矿槽 3）改善高炉、烧结厂的劳动条件 4）为烧结矿的整粒。