烧结培训

第一章高炉炼铁原燃料矿物：地壳中自然形成的天然元素或天然化合物。矿物和岩石都是单一或多种矿物的集合体。矿石：在一定的技术条件下从中提取的金属、金属化合物的矿物。铁矿石：能够用来炼铁的含铁矿物。一、常见铁矿石（一）磁铁矿1、化学性质：化学式：Fe3O4理论含铁：72.4%Fe钛磁铁矿：化学式：FeTiO3除含铁外，还含有轻金属钛，理论含铁36、8%Fe,钛31、6%2、冶金性能：⑴、一般开采出来的磁铁矿含量为30—60%⑵、还原性差⑶、一般含有较高的有害杂质硫和磷⑷、脉石主要是硅酸盐（二）赤铁矿1、化学性质化学式：Fe2O3理论含铁量：70%2、冶金性能⑴、实际含铁量：55—60%⑵、还原性好磁铁矿好⑶、P\S含量较少⑷、脉石大部分是硅酸盐（三）褐铁矿1、化学性质化学式：nFe2O3.mH2O（n=1-3，m=1=4）是含结晶水的三氧化铁，由其它矿石风化后生成，褐铁矿中绝大部分含铁矿物是以2Fe2O3，3H2O的形式存在的。理论含铁量55.2—66.1%2、冶金性能：⑴、还原性好；⑵、实际含铁量37—55%；⑶、含硫较低，P高低不等；⑷、脉石多为砂质粘土。（四）、菱铁矿1、化学性质化学式：FeCO3(是铁的碳酸盐)，理论含铁量：48.2%2、冶金性能⑴、实际含铁量：30—40%；⑵、还原性好；⑶、含S较低，P较高；⑷、脉石含碱性氧化物。二、高炉冶炼对铁矿石的要求：（一）、矿石含铁量，亦称矿石品位，是衡量铁矿石质量的主要指标1、决定是否有开采价值（23—70%）；2、决定是否直接入炉（富矿，贫矿）3、决定高炉的各项技术经济指标：⑴、品位高，脉石少，加熔剂少，渣量少，产量高，⑵、品位高，脉石少，渣量少，可以节省焦碳，一般品位提高1%，焦比率低2%，产量提高3%。（二）、脉石成份铁矿石中除了铁氧化物以外的物质称为脉石脉石成分为SiO2，CaO，MgO，Al2O3，以SiO2为主的脉石为酸性脉石，以MgO为主的脉石为碱性脉石。（三）、有害杂质：硫、磷、碱鑫属及铅、锌、砷等1、硫：使钢产生热脆性（一级矿S不超过0.06%）2、磷：使钢材产生冷脆3、铅：低于0.1%—0.2%4、砷：如果＞0.1%会降低钢材的机械性能，会降低钢材的焊接性能。因此不能超过0.07%5、碱金属（K、Na）要少，过高会造成高炉结瘤，破坏料柱透气性。（四）矿石的还原性1、还原性是指矿石中与铁结合的氧被气体还原剂（CO、H2）夺取的难易程度；2、影响还原性的主要因素：⑴、矿石本身的致密程度；⑵、矿石本身的粒度；⑶、气孔度（五）矿石的软化性1、软化温度：矿石在一定的负荷下，加热开始变形的温度；2、软化温度区间：矿石开始软化到软化终了的温度范围。（六）矿石粒度组成：粒度小，影响高炉透气性，使煤气上升阻力增大，粒度大，影响炉料的预热和还原。（七）矿石的强度机械强度：矿石耐摩擦，挤压的强弱程度1、常温强度要高，2、高温强度要高（八）成分稳定（Tfe，碱度稳定）三、常用人工富矿的方法1、烧结法：烧结是将各种粉状含铁原料，配入一定数量的燃料和熔剂，混匀后，进行燃烧，进行一系列的物化反应，生成一字不定数量的液相，冷疑后，粘结起来的块状产品叫做烧结矿，这个过程叫烧结。2、球团法：第二章铁矿石冶炼前的准备和处理一、铁矿石冶炼前的准备和处理的意义：原料质量好是高炉强化冶炼的顺行的基本条件，高炉生产必须以原料为基础；铁矿石冶炼前的准备和处理就是为了满足高炉冶炼对精料的要求；精料：就是使原料达到高、熟、净、匀、小、稳的质量要求。二、破碎：破碎和磨碎是一种使大块物料变成小块物料的过程，破碎过程的产物粒度较粗，磨碎过程的产物粒度较细；破碎的方法有：压碎、劈碎、折断、磨碎、冲击破碎等；一般对于硬而脆的物料应采用压、劈、冲击破碎，对于软而粘的物料应采用压磨破碎方法，但在破碎机中往往是几种破碎方法同时存在。破碎的目的：1、直接入炉的富矿，需要破碎，才能得到合格的粒度；2、贫矿需破碎、磨碎，使脉石和矿石单体分离，来进行富选。三、筛分：（一）、筛分的定义：1、定义：不同粒度的混合料，通过单层或多层筛子分成若干级别的粒度的过程叫筛分2、筛分的作用：⑴、能提高破碎机的效率，过筛后，可将大于规定粒度上限大块筛除进行再破碎；⑵、能改善高炉生产的技术经济指标。(二）、筛分的过程：1、名词概念：⑴、可筛粒：能穿过筛孔的颗粒叫可筛粒⑵、易筛粒：物料的粒度小于筛孔3/4的颗粒叫易筛粒；⑶、难筛粒：粒度大于筛孔的3/4，小于筛孔的颗粒叫难筛粒；⑷、阻碍粒：粒度大于筛孔，且小于筛孔尺寸的1.5倍的颗粒，叫阻碍粒，一般粒度大于筛孔1.5倍，对筛分过程影响不大。2、筛分过程：⑴、可筛粒通过不能穿过筛孔颗粒组成的物料层，达到筛面；⑵、可筛粒透过筛孔。(三)、筛分指标：1、筛分效率：是实际筛出的产品重量占未筛分物料中所含筛下物总重量的百分率；2、影响筛分效率的因素：⑴、物料的粒度：易筛粒越多，难筛粒和阻碍粒越少，则效益越高；⑵、物料的外在水多，温度大，粘度大，效率就低；⑶、物料的颗粒：圆粒易通过筛孔，板壮的，条状的，多角的难通过筛网。（四）、处理铁矿石常用的筛子：（五）、筛分流程的分类四、混匀五、焙烧六、选矿第三章烧结基本理论第一节烧结生产概述一、烧结生产的意义1、扩大矿石来源：贫矿经过选矿、造块、烧结制成烧结矿，供高炉使用2、可以改善高炉技术经济指标：3、能够充分利用冶金工业和化学工业的废品二、烧结生产的发展（只作了解）起源与发展：大约在1870年，英国、德国开始用烧结锅处理炉尘、轧钢皮，硫酸渣，富矿粉；1911年美国出现带式烧结机，面积8.325平米；现在发展到600、1000平米烧结机三、抽风烧结过程抽风烧结就是将精矿粉、燃料、熔剂等，经过混匀，制粒后，布到烧结机台车上，然后，在料面点火，同时开始抽风，在台车下形成负压，使空气从上向下通过烧结料层，燃烧带也随着上部燃料燃烧完毕后逐渐向下部料层移动，直到炉箅后，烧结终了1、烧结过程的五层：⑴、烧结矿层：①、高温熔体冷却凝成烧结矿，伴随着结晶和新的矿物产生；燃料燃烧产生的高温，使混合料熔融，随燃烧层的和冷空气通过，熔体冷却，同时，结晶和析出新矿物，它取决于冷却速度。②、空气通过烧结矿层被预热，结矿被冷却。③、低价氧化物和空气接触被再氧化。烧结矿温度高，遇氧气，使FeO、Fe3O4再氧化。④、烧结矿层透气性最好。由于燃料燃烧和碳酸盐分解产生气体，使冷却的烧结矿有许多网孔，使气体通过时阻力小。⑵、燃烧层①、被预热的空气和燃料燃烧作用产生高温。（1300℃-1350℃）②、有液相产生：其厚度30-50mm燃料燃烧温度高，使一些低熔点物质软化熔融，生成液相，使矿粉粘结成块。生成液相的少，直接影响着烧结矿的产量和质量。③、燃烧层下移速度：10-20米每分④、燃烧层的主要反应:由于燃烧层温度高，许多反映都在此进行。a.碳素的燃烧：C+O2=CO2b.部分烧结料熔化。c.碳酸盐的分解。d.硫化物和磁铁矿被氧化。e、Fe2O3的分解和还原。⑤、燃烧层透气性最差，产生大量的液相，并且由于温度高，使气体体积膨胀，使气体通过时阻力增加⑶预热层①、预热层较薄：其温度400-800℃焦粉：700-800℃煤粉：400-500℃②、预热层的主要反应：a.有部分碳酸盐的分解：MeCO3=MeO+CO2b.有结晶水的分解c.有部分Fe3O4被还原d.固相反应：Cao和SiO2,MgO和SiO2,Cao和Fe2O3,CaO和Al2O3化合，生成低熔点的物质。③、温度较高，料球被破坏（容易发生炸裂），透气性较差。⑷、干燥层①、温度在100-200℃②、厚度：10-30mm③、大量水分蒸发④、由于水分蒸发，料球被破坏，透气性很差。⑸、过湿层：①、温度在100℃以下，一般为60-65℃②、由于水气的凝结，料球被破坏，透气性很差。③、为消除过湿层，把料预热到露点以上。⑹、底料层用10-25mm返矿2、烧结过程的主要反应1）、燃料的燃烧和热交换2）、水分的蒸发和冷凝3）、碳酸盐和硫化物的分解和挥发（碳酸盐：720℃，硫化物：?565℃）4）、铁矿粉的氧化和还原5）、有害杂质的去除6）、粉料的软化、熔融和冷却、结晶第二节燃料燃烧和料层中温度变化烧结料中燃料燃烧的意义1、固体碳的燃烧为液相的生成和一切反应提供了热量和气氛2、固体碳燃烧放出的热量占烧结总热量的90%以上3、固体碳燃烧的好坏，决定了烧结矿的质量和产量一、固体碳的燃烧1、燃烧反应：完全燃烧：C+O2=CO2不完全燃烧：2C+O2=2CO+Q2、燃料燃烧取决于：1）、C与O2化合的反应速度2）、O2分子向燃料表面运动的速度二、烧结料层中燃料燃烧的基本特点：1、烧结料层中固体碳含量低，占总质量4—6%燃料少，分散，使空气和燃料接触困难，为保证碳完全燃烧，需要较大空气过剩系数。一般为1、4—1、52、固体碳是从上向下燃烧，料层中热交换充分，燃烧速度快，而且集中在15-50mm区域内3、料层中氧化带宽，还原带窄。碳粒表面附近CO浓度高，并且碳与矿粉紧密接触，促使CO生成是还原气氛。远离碳粒，含量高的地方，为氧化性气氛4、铁氧化物参加氧化，也参加还原。在碳粒周围，还原性气氛中，铁氧化物被还原，在结矿冷却过程中，主要是氧化气氛，FeO、Fe3O4再生在氧化。5、离开烧结机的废气，含有氧化。这样可限制CO2的还原，消耗C减少。二、影响料层气氛的因素：1、原料条件：1）、含Fe3O4多，在还原气氛中，被还原产生CO2.2)、用CaCO3多，受热分解，产生CO2.以上两点：造成废气中CO2多。2、燃料用量多，废气中CO高。3、空气过剩系数：1）、系数大：O2多，有利于完全燃烧，而且生成的CO有更多机会接触O2,因此，废气中CO2.O2.数量多。2）系数小；则废气中CO2.O2数量少，CO多。4、料层的分布；1）、燃料集中的地方；CO多燃料燃烧产生CO,并且燃烧紧密接触矿粉，铁氧化物被还原产生CO.2)、燃料少的地方；CO2多。燃料少，相对O2充足，完全燃烧多一些，并且O2过剩，生成的CO与O2反应产生CO2.四、燃烧层的温度厚度对烧结矿质量的影响。1、燃烧层温度高且厚；烧结矿强度高、还原性差、产量少。1）、温度高且厚，产生的液相多（高温时间长）、强度高。2）、温度高，说明燃料多，还原性气氛强，FeO多，还原性就差。3）、液相多且厚，透气性变差，风量少，燃烧速度慢，产量低。2、粒度影响；（1）、粒度大（＞3mm）a、燃烧时间延长，速度降低，燃烧层变厚，透气性变差。b、布料时产生偏析；下部燃料多，温度高，引起过融，烧坏篦条，还原气氛弱，FeO多，还原性差。上部燃料少，温度低，产生液相少，烧结矿强度差。（2）、粒度过小a、燃烧速度快，燃烧层过薄，高温时间短，物料高温反应不充分，烧结矿没烧透，强度差。b、粒度小，使透气性变差，风量少，产量低。c、部分燃料被废气带走，造成燃料少，影响烧结质量。3、燃料用量影响1）用量多a用量多，燃烧层温度高且厚，液相多，透气性差。b由于液相多，透气性差，风量少，料层下部烧不透，产量降低。2）用量少；无法烧结，不能为物料的高温反应提供足够得热量，产生液相多，矿粉不能很好粘结。五、烧结料层中的温度和热交换1、烧结温度：指烧结料层中某一点所达到的最高温度2、温度分布：烧结温度实际就是燃烧层温度，随着燃烧带自上而下移动，燃烧层的温度逐渐升高的。如：ABCa、上部温度低的原因：助燃空气温度低：刚烧结时，空气没预热。烧结料温度低，从而导致燃烧带温度低。如AEB区b、下部温度高的原因：助燃空气被预热：空气通过结矿层时被预热。烧结料也被预热，燃烧产生的废气将料加热。从而导致燃烧带温度升高。如BDC区3、热交换情况：a、燃烧层上部，烧结矿把热量传给空气。结果：空气被预热，结矿被冷却b、烧结层下部，废气将热量传给烧结料。结果；烧结料被预热，废气被冷却c、燃烧层下部传热速度比上部传热速度快。原因：烧结料粒度小，表面积。烧结矿结成块，传热面积小，气流速度快，加快热交换，废气温度与温料温差大。4、燃烧层下移速度。1）、垂直烧结速度：V=h/th表示烧结料层高度t自点火到