烧结工艺及原理培训教材(共93页).ppt

1、烧结工艺及原理烧结工艺及原理第一局部第一局部 烧结概论烧结概论第二局部第二局部 烧结工艺烧结工艺第三局部第三局部 烧结原理烧结原理第四局部第四局部 结语结语第一局部第一局部 烧结概论烧结概论 一、造块一、造块 为了保证供给高炉的原料中铁含量均匀，并且为了保证供给高炉的原料中铁含量均匀，并且保证高炉的透气性，需要把选矿工艺产出的铁精粉保证高炉的透气性，需要把选矿工艺产出的铁精粉制成块状原料。并且除去局部有害元素硫制成块状原料。并且除去局部有害元素硫S、磷、磷P、砷砷As等。等。 铁矿粉造块目前主要有两种方法：烧结法和球铁矿粉造块目前主要有两种方法：烧结法和球团法。两种方法所获得的块矿分别为烧结矿

2、和球团团法。两种方法所获得的块矿分别为烧结矿和球团矿矿 。 二、烧结的定义二、烧结的定义 烧结是为高炉冶炼提供烧结是为高炉冶炼提供“精料的一种加工方精料的一种加工方法，是利用铁精粉等含铁原料制成块状熟料的过程。法，是利用铁精粉等含铁原料制成块状熟料的过程。 其过程实质是：将准备好的各种物料含铁原其过程实质是：将准备好的各种物料含铁原料、熔剂、燃料、返矿等按一定比例组成混合料，料、熔剂、燃料、返矿等按一定比例组成混合料，配以适量水分，经混匀及造球后铺在烧结设备上，配以适量水分，经混匀及造球后铺在烧结设备上，在负压条件下进行点火抽风等操作，借助碳的燃烧在负压条件下进行点火抽风等操作，借助碳的燃烧和

3、铁氧化物的氧化而产生高温，使混合料中的局部和铁氧化物的氧化而产生高温，使混合料中的局部组织软化或熔化，发生一系列物理化学反响，产生组织软化或熔化，发生一系列物理化学反响，产生一定数量的液相并润湿其它未熔化的颗粒，冷却后一定数量的液相并润湿其它未熔化的颗粒，冷却后粘结成块，这个过程称为烧结，所得到的块状物体粘结成块，这个过程称为烧结，所得到的块状物体叫烧结矿。叫烧结矿。 三、烧结的作用三、烧结的作用 现代高炉生产技术经济指标之所以在不断提高，其中重要的现代高炉生产技术经济指标之所以在不断提高，其中重要的一点就是使用一点就是使用“精料。烧结工序就是为高炉提供精料的精料。烧结工序就是为高炉提供精料的

4、“厨房厨房。现代烧结生产已成为钢铁企业必不可少的重要环节，其作用。现代烧结生产已成为钢铁企业必不可少的重要环节，其作用可概括为以下三个方面：可概括为以下三个方面： 1、随着钢铁工业的开展，要求日益扩大对贫矿和多种金属共生复、随着钢铁工业的开展，要求日益扩大对贫矿和多种金属共生复合矿的利用，这些矿石经选矿处理后得到的铁精粉，以及富矿在合矿的利用，这些矿石经选矿处理后得到的铁精粉，以及富矿在破碎过程中产生的富矿粉，不能直接入炉冶炼，都需要通过人工破碎过程中产生的富矿粉，不能直接入炉冶炼，都需要通过人工方法将这些根底原料加工成块状的人造富矿烧结矿及球团矿方法将这些根底原料加工成块状的人造富矿烧结矿及

5、球团矿供高炉使用。供高炉使用。 2、通过烧结过程，可以为高炉提供化学成份稳定、强度高、粒度、通过烧结过程，可以为高炉提供化学成份稳定、强度高、粒度均匀、复原性能好、冶金性能高的优质炉料。从而强化高炉冶炼均匀、复原性能好、冶金性能高的优质炉料。从而强化高炉冶炼过程，提高冶炼效果，是高炉优质、高产、低耗、长寿的主要技过程，提高冶炼效果，是高炉优质、高产、低耗、长寿的主要技术保证。术保证。 3、通过烧结过程，可以去除原料中的局部有害元素，如硫、氟、通过烧结过程，可以去除原料中的局部有害元素，如硫、氟、钾、钠、铅、锌、砷等。同时，还可以充分利用工业生产中的副钾、钠、铅、锌、砷等。同时，还可以充分利用工

6、业生产中的副产品，如高炉除尘灰、氧化铁皮、钢渣、红泥等，将返矿纳入物产品，如高炉除尘灰、氧化铁皮、钢渣、红泥等，将返矿纳入物料循环，扩大原料来源，变废为宝，合理利用资源，降低生产本料循环，扩大原料来源，变废为宝，合理利用资源，降低生产本钱。钱。 四、烧结经济指标四、烧结经济指标 台时产量：是指台时产量：是指1台烧结机台烧结机1小时的产量，该指小时的产量，该指标表达了烧结机生产能力的大小。标表达了烧结机生产能力的大小。 台时产量台时产量=烧结机生产总量烧结机生产总量/烧结机实际运行时间烧结机实际运行时间单位：吨单位：吨/台台时时 烧结机作业率：是衡量设备工作状态的指标，烧结机作业率：是衡量设备工

7、作状态的指标，以设备运转时间占日历时间的百分数表示。以设备运转时间占日历时间的百分数表示。 作业率作业率=运转时间运转时间/日历时间日历时间100% 利用系数：烧结机每平方米有效面积每利用系数：烧结机每平方米有效面积每1小时的小时的生产的产量称为利用系数。是衡量烧结机生产效率生产的产量称为利用系数。是衡量烧结机生产效率的指标。的指标。 利用系数利用系数=烧结机台时产量烧结机台时产量/烧结机有效抽风面积烧结机有效抽风面积单位：吨单位：吨/米米2 时时 返矿率：烧结矿经筛分，筛上为成品烧结矿，筛返矿率：烧结矿经筛分，筛上为成品烧结矿，筛下为返矿，筛下返矿占烧结矿总产量的百分率为返下为返矿，筛下返矿

8、占烧结矿总产量的百分率为返矿率。矿率。 返矿率返矿率=筛下返矿量筛下返矿量/烧结矿总产量烧结矿总产量100% 第二局部第二局部 烧结工艺烧结工艺一、总工艺流程一、总工艺流程二、原料准备工序二、原料准备工序三、配料工序三、配料工序四、混合造球工序四、混合造球工序五、烧结工序五、烧结工序六、冷却工序六、冷却工序一、烧结总工艺流程一、烧结总工艺流程 烧结生产过程就是根据高炉生产的需求，将细粒的含铁原烧结生产过程就是根据高炉生产的需求，将细粒的含铁原料、熔剂、燃料等进行配料、混合造球、铺料点火、抽风烧结，料、熔剂、燃料等进行配料、混合造球、铺料点火、抽风烧结，而后降温固结，经破碎筛分、冷却整粒后得到成

9、品烧结矿的过而后降温固结，经破碎筛分、冷却整粒后得到成品烧结矿的过程。大体可分为程。大体可分为7个工序环节。个工序环节。 1原料储存及准备工序：包括含铁原料的入垛、燃料的破碎、原料储存及准备工序：包括含铁原料的入垛、燃料的破碎、熔剂的破碎和筛分，其任务是为配料工序准备好符合生产要求熔剂的破碎和筛分，其任务是为配料工序准备好符合生产要求的混合料、熔剂、和燃料。的混合料、熔剂、和燃料。 2配料工序：包括配料矿仓或矿槽、圆盘给料机、称量设备配料工序：包括配料矿仓或矿槽、圆盘给料机、称量设备等。根据规定的烧结矿化学成份和使用的原料种类，通过计算，等。根据规定的烧结矿化学成份和使用的原料种类，通过计算，

10、将各种料按计算的配比配制成混合料。将各种料按计算的配比配制成混合料。 3混合造球工序混合造球工序 ： 该工序通常包含一混、二混两个局部。该工序通常包含一混、二混两个局部。一次混合的任务是混合料的混匀和加水湿润，二次混合的任务一次混合的任务是混合料的混匀和加水湿润，二次混合的任务是造球制粒。一次混合加水是造球制粒。一次混合加水80%，二次混合加水，二次混合加水20%。 4烧结机工序：分为铺底料、布料、点火、烧结等烧结机工序：分为铺底料、布料、点火、烧结等操作，主要任务是将混合物料烧结制成合格的烧结操作，主要任务是将混合物料烧结制成合格的烧结矿。矿。 5抽风工序：包括风机、风箱、集尘管、除尘器、抽

11、风工序：包括风机、风箱、集尘管、除尘器、抽风机、烟囱等设备。抽风机、烟囱等设备。 6成品处理工序：包含热破碎、冷却、冷筛分及成成品处理工序：包含热破碎、冷却、冷筛分及成品运输等小的环节。品运输等小的环节。 7环保除尘工序：常见工艺有机械除尘、电除尘、环保除尘工序：常见工艺有机械除尘、电除尘、旋风除尘、布袋除尘等，将生产过程中产生的粉尘旋风除尘、布袋除尘等，将生产过程中产生的粉尘进行收集处理，减少环境污染。我公司烧结厂采取进行收集处理，减少环境污染。我公司烧结厂采取电除尘工艺。电除尘工艺。二、原料准备二、原料准备 烧结混合料的组成主要来源于以下四个局部：铁烧结混合料的组成主要来源于以下四个局部：

12、铁矿粉、熔剂、燃料、副产品辅料返矿矿粉、熔剂、燃料、副产品辅料返矿 除尘灰除尘灰 红泥红泥 氧化铁皮氧化铁皮 钢渣等钢渣等 烧结对铁矿粉的要求烧结对铁矿粉的要求 ： 1.含铁品味高，包括铁矿物和脉石矿物的含铁总含铁品味高，包括铁矿物和脉石矿物的含铁总和，越高越好。和，越高越好。 2.酸性氧化物酸性氧化物SiO2、Al2O3含量低，碱性氧含量低，碱性氧化物化物CaO和和MgO含量高。含量高。 3.成分稳定和粒度适宜。成分稳定和粒度适宜。 4. S、P、Pb、As、Zn等有害杂质越少越好。等有害杂质越少越好。 1、含铁原料、含铁原料-铁精粉铁精粉 烧结生产使用的主要含铁原料是铁精粉，铁烧结生产使用

13、的主要含铁原料是铁精粉，铁精粉是通过贫矿矿石粗破、中破、细破、磨矿，精粉是通过贫矿矿石粗破、中破、细破、磨矿，使粒度到达使粒度到达1mm以下。经磁选、浮选等多种选矿以下。经磁选、浮选等多种选矿方法去除脉石等杂质所获得的产物。自然界中含方法去除脉石等杂质所获得的产物。自然界中含铁矿物很多，可被利用的只有铁矿物很多，可被利用的只有20余种，其中主要余种，其中主要是磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿和菱铁矿四种类型。是磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿和菱铁矿四种类型。 n磁铁矿磁铁矿n 磁铁矿外表颜色和条痕均为黑色，俗称黑矿。其磁铁矿外表颜色和条痕均为黑色，俗称黑矿。其化学式为化学式为Fe3O4，也可看作，也可看作Fe2

14、O3FeO，其中，其中Fe2O3为为69，FeO为为31，理论含铁量为，理论含铁量为72.4。有金属光。有金属光泽，具有强磁性，晶体呈八面体，组织结构致密坚硬，泽，具有强磁性，晶体呈八面体，组织结构致密坚硬，一般为块状或粒状，难于破碎和复原。这种矿石有时含一般为块状或粒状，难于破碎和复原。这种矿石有时含有有TiO2及及V2O5。通常用磁选法得到品位稍高的磁选精。通常用磁选法得到品位稍高的磁选精矿，我们所使用的国内精粉，多属于此类。矿，我们所使用的国内精粉，多属于此类。n 磁性率磁性率=Teo/TFe100%,n 磁性率磁性率=42.8%为纯磁铁铁矿；为纯磁铁铁矿；n 磁性率磁性率28.6%为磁

15、铁矿；为磁铁矿；n 磁性率磁性率=28.6%-14.3%为半假相磁铁矿；为半假相磁铁矿；n 磁性率磁性率0.3时，针状向板状开展。时，针状向板状开展。 7、冷凝结晶固结、冷凝结晶固结 燃烧层移动后，被熔化的物质温度下降，液相放出燃烧层移动后，被熔化的物质温度下降，液相放出能量而结晶或变成玻璃体。如在冷凝过程中放出了几乎能量而结晶或变成玻璃体。如在冷凝过程中放出了几乎所有多余能量，那么液相全部转变为结晶体析出。在实所有多余能量，那么液相全部转变为结晶体析出。在实际烧结过程中，冷却速度很快，有相当的潜能来不及释际烧结过程中，冷却速度很快，有相当的潜能来不及释放而蕴藏在里面，从而使不少硅酸盐以玻璃体

16、形态存在放而蕴藏在里面，从而使不少硅酸盐以玻璃体形态存在于烧结矿中，其数量的多少取决于冷却速度的快慢程度。于烧结矿中，其数量的多少取决于冷却速度的快慢程度。 在烧结过程中并非全部烧结料都熔化为液相，有些在烧结过程中并非全部烧结料都熔化为液相，有些原料，特别是粒度大的，往往来不及熔化，它们被周围原料，特别是粒度大的，往往来不及熔化，它们被周围的液相粘结起来，冷凝后成为多孔的烧结矿。的液相粘结起来，冷凝后成为多孔的烧结矿。 结晶过程高熔点的铁氧化物结晶过程高熔点的铁氧化物(Fe304、Fe2O3，)在冷在冷却时首先析出；其次，它们周围是低熔点化合物和共晶却时首先析出；其次，它们周围是低熔点化合物和

17、共晶混合物析出，质点从液态的无序排列过渡到固态的有序混合物析出，质点从液态的无序排列过渡到固态的有序排列，体系自由能降低到趋于稳定状态。由于冷却速度排列，体系自由能降低到趋于稳定状态。由于冷却速度快，结晶能力差的矿物就以非晶质快，结晶能力差的矿物就以非晶质(亦称玻璃相亦称玻璃相)存在。存在。 8、冷凝结晶形式、冷凝结晶形式 结晶：液相冷却降温至某一矿物的熔点时，其成分到结晶：液相冷却降温至某一矿物的熔点时，其成分到达过饱和，质点相互靠近吸弓。形成线晶、线晶靠近成达过饱和，质点相互靠近吸弓。形成线晶、线晶靠近成为面晶，面晶重叠成为晶芽，以晶芽为基地，该矿的质为面晶，面晶重叠成为晶芽，以晶芽为基地

18、，该矿的质点呈有序排列，晶体逐渐长大形成。这是液相结晶析出点呈有序排列，晶体逐渐长大形成。这是液相结晶析出过程。过程。 再结晶：在原有矿物晶体的根底上，细小晶粒聚合成再结晶：在原有矿物晶体的根底上，细小晶粒聚合成粗大晶粒。这是固相晶粒的聚合长大过程。粗大晶粒。这是固相晶粒的聚合长大过程。 重结晶：温度和液相浓度变化使已结晶的固相物质局重结晶：温度和液相浓度变化使已结晶的固相物质局部熔入液相中以后，再重新结晶出新的固相物质。这是部熔入液相中以后，再重新结晶出新的固相物质。这是旧固相通过固一液转变后形成新固相的过程。旧固相通过固一液转变后形成新固相的过程。 9、影响冷凝结晶因素、影响冷凝结晶因素

19、温度：同种物质的晶体在不同温度下生长，所具之形态是有差温度：同种物质的晶体在不同温度下生长，所具之形态是有差异的，因为结晶速度不同。异的，因为结晶速度不同。 析出的晶体和杂质：由于结晶开始温度和结晶能力、生长速度析出的晶体和杂质：由于结晶开始温度和结晶能力、生长速度的不同，后析出的晶体形状受先析出晶体和杂质的干扰，晶体外形的不同，后析出的晶体形状受先析出晶体和杂质的干扰，晶体外形可分为：可分为：a自形晶自形晶 结晶时自范性得到满足，以自身固有的晶形和晶结晶时自范性得到满足，以自身固有的晶形和晶格常数析出长大。格常数析出长大。b半身形晶半身形晶 结晶能力尚可，自范性局部得到满足，结晶能力尚可，自

20、范性局部得到满足，局部晶面完好。局部晶面完好。c他形晶他形晶 温度低而结晶能力差的晶体析出时，自范温度低而结晶能力差的晶体析出时，自范性得不到满足，受先析出晶体和杂质的阻碍而表现形状不规整，无性得不到满足，受先析出晶体和杂质的阻碍而表现形状不规整，无良好晶面。良好晶面。 结晶速度：结晶速度大，那么结晶晶芽增多，初生的晶体较细结晶速度：结晶速度大，那么结晶晶芽增多，初生的晶体较细小，很快生长成针状、棒状、树枝状的自形晶。反之，晶体多数成小，很快生长成针状、棒状、树枝状的自形晶。反之，晶体多数成为粗大的粒状半自形晶或他形晶。当结晶速度极小时，因冷却速度为粗大的粒状半自形晶或他形晶。当结晶速度极小时

21、，因冷却速度大而来不及结晶，易凝结成玻璃相。大而来不及结晶，易凝结成玻璃相。 液相粘度：粘度很大时，质点扩散的速度很慢，晶面生长所需液相粘度：粘度很大时，质点扩散的速度很慢，晶面生长所需的质点供给缺乏，因而晶体生长很慢，甚至停止生长。但是晶体的的质点供给缺乏，因而晶体生长很慢，甚至停止生长。但是晶体的棱和角，那么可以接受多方面的扩散物质而生长较快，造成晶体棱棱和角，那么可以接受多方面的扩散物质而生长较快，造成晶体棱角突出、中心凹陷的所谓角突出、中心凹陷的所谓“骸状晶。骸状晶。四、烧结矿的矿物组成四、烧结矿的矿物组成 烧结矿的矿物组成主要有赤铁矿、磁铁矿、铁烧结矿的矿物组成主要有赤铁矿、磁铁矿、

22、铁橄榄石、钙铁橄榄石、硅酸钙、铁酸钙和玻璃相等。橄榄石、钙铁橄榄石、硅酸钙、铁酸钙和玻璃相等。 烧结矿的矿物结构：烧结矿的矿物结构： 烧结矿的矿物结构一般系指在显微镜下矿物组烧结矿的矿物结构一般系指在显微镜下矿物组成的形状、大小和它们相互结合排列的关系。随着成的形状、大小和它们相互结合排列的关系。随着生产工艺条件的变化，不同烧结矿在显微结构上也生产工艺条件的变化，不同烧结矿在显微结构上也有明显的差异。有明显的差异。 以下是常见的烧结矿显微结构：以下是常见的烧结矿显微结构：n(1)粒状结构：它是由烧结矿中先结晶出的自形晶、半自形晶或他粒状结构：它是由烧结矿中先结晶出的自形晶、半自形晶或他形晶的磁

23、铁矿与粘结相矿物晶粒相互组成的。形晶的磁铁矿与粘结相矿物晶粒相互组成的。 n(2)斑状结构：它是由磁铁矿斑状晶体与较细粒的粘结相矿物相互斑状结构：它是由磁铁矿斑状晶体与较细粒的粘结相矿物相互结合而成的。结合而成的。n(3)骸状结构：它指的是在烧结矿中早期结晶的磁铁矿晶体中，有骸状结构：它指的是在烧结矿中早期结晶的磁铁矿晶体中，有粘结矿物充填于其内，而仍大致保持磁铁矿原来的结晶外形和边粘结矿物充填于其内，而仍大致保持磁铁矿原来的结晶外形和边缘局部，形成骸晶状结构。缘局部，形成骸晶状结构。n(4)丹点状的共晶结构：它指的是烧结矿中磁铁矿呈圆点状存在于丹点状的共晶结构：它指的是烧结矿中磁铁矿呈圆点状

24、存在于橄榄石晶体中和赤铁矿圆点状晶体分布在硅酸盐晶体中的结构，橄榄石晶体中和赤铁矿圆点状晶体分布在硅酸盐晶体中的结构，前者是前者是Fe3O4CaxFe2-xSiO4系共晶形成的，而后者是该系统系共晶形成的，而后者是该系统共晶体被氧化而形成的。共晶体被氧化而形成的。n(5)熔蚀结构：它常在高碱度烧结矿中出现，磁铁矿被铁酸钙熔蚀，熔蚀结构：它常在高碱度烧结矿中出现，磁铁矿被铁酸钙熔蚀，是晶粒细小、浑圆形状的磁铁矿，他形晶或半自形晶，与铁酸钙是晶粒细小、浑圆形状的磁铁矿，他形晶或半自形晶，与铁酸钙紧紧相连而形成熔蚀结构。两者之间有较大的接触面和摩擦力，紧紧相连而形成熔蚀结构。两者之间有较大的接触面和

25、摩擦力，烧结矿有较好的强度，它是高碱度烧结矿的主要矿物结构。烧结矿有较好的强度，它是高碱度烧结矿的主要矿物结构。n(6)交织结构：含铁的矿物与粘结相矿物彼此开展或相互交织形成，交织结构：含铁的矿物与粘结相矿物彼此开展或相互交织形成，烧结矿具有很好的强度烧结矿具有很好的强度 烧结矿的矿物组成特性烧结矿的矿物组成特性 在复原性方面：在复原性方面：1复原性最好的矿物是赤铁矿和铁酸钙复原性最好的矿物是赤铁矿和铁酸钙CaO Fe2O3；2复原性较好的矿物是铁酸二钙复原性较好的矿物是铁酸二钙2CaO Fe2O3；3复原性一般的矿物是磁铁矿复原性一般的矿物是磁铁矿Fe3O4、钙铁橄榄、钙铁橄榄石；石；4复原

26、性差的矿物是玻璃质；复原性差的矿物是玻璃质；5复原性最差的矿物是铁橄榄石复原性最差的矿物是铁橄榄石2FeO SiO2。结语结语 洁净钢概念洁净钢概念 一般意义上的洁净钢是指钢中几大杂质元素含量很一般意义上的洁净钢是指钢中几大杂质元素含量很低，且对非金属夹杂物进行严格控制的钢种。随着科技低，且对非金属夹杂物进行严格控制的钢种。随着科技的进步，对钢材性能要求日益严格，对钢材质量要求不的进步，对钢材性能要求日益严格，对钢材质量要求不断提高。进一步减少钢中夹杂含量，提高钢的洁净度，断提高。进一步减少钢中夹杂含量，提高钢的洁净度，是未来钢铁行业的开展趋势，也是历史赋予钢铁行业工是未来钢铁行业的开展趋势，

27、也是历史赋予钢铁行业工作者的责任。作者的责任。 洁净化，均质化，晶粒细化是现代钢铁行业的主要洁净化，均质化，晶粒细化是现代钢铁行业的主要技术潮流，是钢铁企业科技创新中一项具有普适性、根技术潮流，是钢铁企业科技创新中一项具有普适性、根底性的工作，事关钢铁企业效率、质量、本钱的共性关底性的工作，事关钢铁企业效率、质量、本钱的共性关键技术，如何降低洁净钢生产本钱，实现洁净钢大批量键技术，如何降低洁净钢生产本钱，实现洁净钢大批量稳定高效的生产乃是急待解决的技术问题。因此，洁净稳定高效的生产乃是急待解决的技术问题。因此，洁净钢生产也是我公司技术开展的重点追求方向。钢生产也是我公司技术开展的重点追求方向。 烧