第2章 铁矿粉造块

1、1 第二章第二章 铁矿粉造块铁矿粉造块 武汉科技大学冶金工程系武汉科技大学冶金工程系 周进东周进东 2 焦化焦化 造块造块 烧结烧结 球团球团 3 第二章第二章 铁矿粉造块铁矿粉造块 为什么要造块？为什么要造块？ 目前大中型高炉炼铁生产使用的含铁物料主要是品位高目前大中型高炉炼铁生产使用的含铁物料主要是品位高 于于55%的块状铁矿石（烧结矿、球团矿和富块矿）。的块状铁矿石（烧结矿、球团矿和富块矿）。 铁矿石中铁元素铁矿石中铁元素 的含量的含量 富矿富矿 块矿块矿 粉矿粉矿 贫矿贫矿 高高 炉炉 铁铁 矿矿 石石 破碎、细磨破碎、细磨 选矿选矿 造造 块块 4 u铁矿石可分为富矿（实际含铁品位大

2、于理论品位的铁矿石可分为富矿（实际含铁品位大于理论品位的70%时）时） 和贫矿（实际含铁品位低于理论品位的和贫矿（实际含铁品位低于理论品位的70%时）。时）。 u在生产中通常把粒度为在生产中通常把粒度为1045mm的富矿称为的富矿称为块矿块矿，块矿可，块矿可 以直接加入高炉炼铁；把粒度小于以直接加入高炉炼铁；把粒度小于810mm的富矿粉称为的富矿粉称为 粉矿粉矿。 u贫矿因其品位低，脉石（主要是贫矿因其品位低，脉石（主要是SiO2、Al2O3等）含量高，等）含量高， 必须经过选矿（磁选或浮选）以提高其品位。选矿后的产必须经过选矿（磁选或浮选）以提高其品位。选矿后的产 品称为品称为精矿精矿。精矿

3、的粒度很细，一般。精矿的粒度很细，一般-0.074mm达到达到 5090% 第二章第二章 铁矿粉造块铁矿粉造块 5 第二章第二章 铁矿粉造块铁矿粉造块 （1）铁矿石造块技术是基于采矿过程中产生的粉矿。破碎作业中产 生的粉矿，以及选矿中产生的精矿，粒度太细，不能满足冶炼对料柱 透气性的要求，所以必须造块以增大粒度。 （2）为了保证料柱良好的透气性，要求炉料粒度大小适宜而均匀、 粉末少、机械强度高，且具有良好的软化和熔滴性能，为降低焦比， 还要求炉料含铁高，有害杂质少，具有一定的碱度和良好的还原性能。 这些指标可通过烧结、球团高温造块实现。 （3）对于含碳酸盐和结晶水较多的矿石，以及某些难还原和含

4、有害 成分的矿石，均可通过烧结球团高温造块法使用有用成分富集和脱除 大部分有害和无用成分。 （4）钢铁厂各种含铁废料，也可以通过烧结球团造块法返回再利用， 充分回收含铁原料。 为什么要造块？为什么要造块？ 6 第二章第二章 铁矿粉造块铁矿粉造块 造块的方法？造块的方法？ 烧结烧结 铁矿粉铁矿粉 烧结矿烧结矿 烧结法烧结法 是将粉状物料（如粉矿和精矿）进行高温加热，在不完全是将粉状物料（如粉矿和精矿）进行高温加热，在不完全 熔化的条件下烧结成块的方法。所得产品称为烧结矿，外形熔化的条件下烧结成块的方法。所得产品称为烧结矿，外形 为不规则多孔状。为不规则多孔状。 7 第二章第二章 铁矿粉造块铁矿粉

5、造块 造块的方法？造块的方法？ 细粒铁矿粉细粒铁矿粉 造球，焙烧造球，焙烧 球团矿球团矿 球团法球团法 是将细粒物料（尤其是细精矿）在加水条件下在专门造球设备是将细粒物料（尤其是细精矿）在加水条件下在专门造球设备 上经滚动而成生球，然后再经焙烧固结的方法。所得产品称为球上经滚动而成生球，然后再经焙烧固结的方法。所得产品称为球 团矿，呈球形，粒度均匀，具有高强度和高还原性。团矿，呈球形，粒度均匀，具有高强度和高还原性。 8 第二章第二章 铁矿粉造块铁矿粉造块 铁矿粉造块的目的铁矿粉造块的目的 铁矿粉在一定的高温作用下，部分颗粒表面发生软化和熔 化，产生一定量的液相，并与其他未熔矿石颗粒作用，冷却

6、后， 液相将矿粉颗粒粘结成块，达到人造富矿的目的。 铁矿粉造块的意义铁矿粉造块的意义 （1）充分利用并扩大了有用资源的利用，如富铁粉矿和贫矿经深选 得到的精矿皆须通过造块后才用可能利用； （2）使冶炼厂含有用成分高的废料、尘泥和渣，在造块中掺和使用 或单独使用，使工厂环境质量提高，综合利用了国家资源； （3）经造块的产品物理性能和冶金性能改善，强化下一步工序的使 用效果，并使之获得最佳的生产产品质量，取得最大的经济效 益，促进国民经济的发展。 9 第二章第二章 铁矿粉造块铁矿粉造块 Fe3O4+CO=3FeO+CO2; 远离燃料颗粒处：远离燃料颗粒处：2Fe3O4+1/2O2=3Fe2O3;

7、3FeO+1/2O2=Fe3O4. 气化反应：气化反应： 脱硫脱硫8595。 FeS2+11/2O2=Fe2O3+4SO2 2FeS+7/2O2=Fe2O3+2SO2 33 铁矿粉造块 当台车行走到烧结机尾部时，烧结过程结束。红热的烧结块 滑落到单辊破碎机(Crusher)上被剪切破碎。 破碎后的烧结矿经热振动筛(Hear Resistrant Shaker)筛除-5mm的粉 末后送冷却机(Cooler)冷却，并进行整粒(Sizing)。 2.2.4 烧结生产工艺流程烧结生产工艺流程 34 铁矿粉造块 (4) 整 粒(Sizing) 环式冷却机 带式冷却机 从烧结机上卸下的热烧结矿经冷却机后需

8、要进行破碎和筛分分级， 这一工序称为整粒。 2.2.4 烧结生产工艺流程烧结生产工艺流程 35 2.2.4 烧结生产工艺流程烧结生产工艺流程 36 2.2.5 烧结矿质量烧结矿质量 2.2.5 烧结矿质量烧结矿质量 烧结矿质量评价一般包括烧结矿质量评价一般包括化学成分、筛分指数和粒度组成、化学成分、筛分指数和粒度组成、 转鼓指数、还原性、低温还原粉化指数和熔滴性能转鼓指数、还原性、低温还原粉化指数和熔滴性能。 烧结矿化学成分烧结矿化学成分 烧结矿化学成分主要包括：烧结矿化学成分主要包括：TFe、FeO、CaO、SiO2、 MgO、Al2O3、K2O、Na2O、S、P和和R（=CaO/SiO2）

9、等。）等。 目前，高炉使用的高碱度烧结矿的碱度目前，高炉使用的高碱度烧结矿的碱度R1.6，TFe55%。 37 2.2.5 烧结矿质量烧结矿质量 筛分指数和粒度组成筛分指数和粒度组成 p筛分指数是测定烧结矿中粒度筛分指数是测定烧结矿中粒度-6.3mm部分的粉末数量部分的粉末数量 占烧结矿总量的百分比，代表烧结矿粉末量的多少，占烧结矿总量的百分比，代表烧结矿粉末量的多少， 因此也称粉末率。因此也称粉末率。 p粒度组成是测定烧结矿各粒级数量，可以看出烧结矿粒度组成是测定烧结矿各粒级数量，可以看出烧结矿 的 颗 粒 均 匀 程 度 和 粒 度 主 要 分 布 范 围 ， 用的 颗 粒 均 匀 程 度

10、 和 粒 度 主 要 分 布 范 围 ， 用 800500100mm方孔筛测定。方孔筛测定。 p摇筛方型筛孔尺寸分别为摇筛方型筛孔尺寸分别为40mm、25 mm、16 mm、 10 mm、6.3mm。 38 2.2.5 烧结矿质量烧结矿质量 转鼓指数和抗磨指数。转鼓指数和抗磨指数。 转鼓指数是评价烧结矿耐冲击和转鼓指数是评价烧结矿耐冲击和 耐磨性能的重要指标。耐磨性能的重要指标。 还原性。还原性。烧结矿还原性是测定铁矿石中氧化铁被烧结矿还原性是测定铁矿石中氧化铁被CO还原还原 能力的量度。能力的量度。 低温还原粉化指数低温还原粉化指数 是评价铁矿石冶金性能优劣的重要性是评价铁矿石冶金性能优劣的

11、重要性 指标指标. 铁矿石软熔铁矿石软熔滴落性能。滴落性能。铁矿石软熔铁矿石软熔滴落性能用来模拟滴落性能用来模拟 高炉内软熔带的形成与铁矿石性能之间的关系。高炉内软熔带的形成与铁矿石性能之间的关系。 39 铁矿粉造块 烧结生产技术经济指标 利用系数：单位时间内每平方米有效烧结面积的产量 (t/m2h)。 作业率：设备年开动小时总计/(年日历天数24) 100%。 成品烧结矿台时产量：每台烧结机每小时生产的成品烧结矿量 t/台h)。 成品率：成品烧结矿(扣除热返矿)占烧结混合料量的比例(%)。 烧成率：混合料扣除烧损后的质量(即成品矿+返矿)占混合料的质 量分数(%)。 2.2.5 烧结矿质量烧

12、结矿质量 40 2.3 球团矿生产球团矿生产 2.3 球团矿生产球团矿生产 高炉炼铁使用的球团矿是高炉炼铁使用的球团矿是TFe 60%、粒度均匀、粒度均匀(915mm)、抗、抗 压强度高压强度高(150200kg)、还原性好、还原性好 的氧化球团。的氧化球团。 氧化球团的生产方法主要有竖炉氧化球团的生产方法主要有竖炉 工艺、链篦机工艺、链篦机回转窑工艺和带回转窑工艺和带 式焙烧工艺。式焙烧工艺。 目前，我国主要采用竖炉和链篦目前，我国主要采用竖炉和链篦 机机回转窑生产氧化球团矿。回转窑生产氧化球团矿。 41 2.3 球团矿生产球团矿生产 8m2竖炉球团厂外景竖炉球团厂外景 链箅机链箅机-回转窑

13、球团厂外景回转窑球团厂外景 42 2.3.1 竖炉球团生产工艺竖炉球团生产工艺 2.3.1 竖炉球团生产工艺竖炉球团生产工艺 43 2.3.1 竖炉球团生产工艺竖炉球团生产工艺 （1）配料与混料）配料与混料 使用的主要原材料是磁铁精矿粉，用膨润土或消石灰做粘使用的主要原材料是磁铁精矿粉，用膨润土或消石灰做粘 结剂。结剂。 膨润土的主要矿物是蒙脱石膨润土的主要矿物是蒙脱石(SiO266.7%, Al2O328.3%, H2O5%)，具有良好的膨胀吸水和粘结能力，能提高精矿，具有良好的膨胀吸水和粘结能力，能提高精矿 粉的成球能力，提高生球落下强度和爆裂温度。粉的成球能力，提高生球落下强度和爆裂温度

14、。 作为粘结剂的膨润土加入量一般为作为粘结剂的膨润土加入量一般为 0.82.5%。 44 2.3.1 竖炉球团生产工艺竖炉球团生产工艺 精矿粉与粘结剂的混匀在圆筒混料机内完成。精矿粉与粘结剂的混匀在圆筒混料机内完成。 由于精矿粉水分含量高于造球需要的最佳水分含量由于精矿粉水分含量高于造球需要的最佳水分含量 （810%），需要在混料工序用煤气燃烧的高温废气对过），需要在混料工序用煤气燃烧的高温废气对过 湿精矿粉进行适度脱水。湿精矿粉进行适度脱水。 45 2.3.1 竖炉球团生产工艺竖炉球团生产工艺 （2）造球）造球 造球作业用如图所示的圆盘造球机完成。造球作业用如图所示的圆盘造球机完成。 混合料

15、用皮带机连续送入造球盘后通过滚动形成母球，并混合料用皮带机连续送入造球盘后通过滚动形成母球，并 逐渐长大形成生球。逐渐长大形成生球。 圆盘造球机圆盘造球机辊轴筛对生球进行过筛辊轴筛对生球进行过筛 46 2.3.1 竖炉球团生产工艺竖炉球团生产工艺 （3）焙烧固结）焙烧固结 球团焙烧在竖炉中完成。球团焙烧在竖炉中完成。 球团竖炉的大小用矩形炉口的面积表示，如球团竖炉的大小用矩形炉口的面积表示，如8m2、10m2、 16m2等。等。 一座一座10m2竖炉的年产量可达到竖炉的年产量可达到50万吨。万吨。 47 2.3.1 竖炉球团生产工艺竖炉球团生产工艺 竖炉内气流如图所示。竖炉内气流如图所示。 生

16、球用布料器从炉口布料，生球用布料器从炉口布料， 经烘床干燥，进入氧化带、经烘床干燥，进入氧化带、 高温焙烧固结带和冷却带高温焙烧固结带和冷却带 完成球团矿的焙烧固结过完成球团矿的焙烧固结过 程。程。 48 2.3.1 竖炉球团生产工艺竖炉球团生产工艺 干燥带主要完成生球水分的蒸发和干燥。干燥带主要完成生球水分的蒸发和干燥。竖炉炉口废气温竖炉炉口废气温 度达到度达到400650，生球内部水分快速蒸发并向外迁移。，生球内部水分快速蒸发并向外迁移。 氧化带温度氧化带温度9501100。在这一区域在这一区域Fe3O4氧化成氧化成 Fe2O3，保持足够氧化时间，保持足够氧化时间, 使整个球团充分氧化。使

17、整个球团充分氧化。 焙烧固结带温度焙烧固结带温度11501300。由由Fe3O4氧化而来的新生氧化而来的新生 态态Fe2O3晶体发生再结晶长大晶体发生再结晶长大, 形成强大的晶桥，球团强形成强大的晶桥，球团强 度迅速提高。度迅速提高。 球团经高温焙烧固结后进入球团经高温焙烧固结后进入冷却带冷却带，被下部鼓入的冷风冷，被下部鼓入的冷风冷 却。却。 49 2.3.2 链篦机链篦机-回转窑球团矿生产工艺回转窑球团矿生产工艺 2.3.2 链篦机链篦机-回转窑球团矿生产工艺回转窑球团矿生产工艺 50 2.3.2 链篦机链篦机-回转窑球团矿生产工艺回转窑球团矿生产工艺 链篦机链篦机回转窑法对原料的适应性比竖炉法更强。它不但回转窑法对原料的适应性比竖炉法更强。它不但 适应于磁铁矿，在一定程度上还能适用于赤铁矿、褐铁矿适应于磁铁矿，在一定程度上还能适用于赤铁矿、褐铁矿 和菱铁矿。和菱铁矿。 由于球团的干燥和预热是在链篦机上进行的，布料平整，由于球团的干燥和预热是在链