烧结理论及工艺要求

1、1、初始阶段，充分利用废弃物 ，将其烧结成块回收利用。2、充分利用贫矿资源，解决富矿缺少问题。随着钢铁工业的飞速发展，含铁量高的矿石日渐满足不了炼铁生产的需求，而含铁量在30%左右的矿产资源分布在世界各地。要利用这些贫矿就要通过各种选矿手段将含铁量收集起来。形成含铁量大于60%以上富矿粉，但是它并不能直接冶炼，如何团成块被提到日程上来，形成人工造块矿技术，烧结工业也就随之不断发展，并形成一定的规模。烧结可分为两种烧结法。一是鼓风烧结，二是抽风烧结。平地吹。就是将各种含铁原料与燃料混匀后，在鼓风机的助燃燃烧下最后形成一个烧结饼，经过破碎筛分后入炉。烧结盘。在平地吹的基础上，为了进一步提高生产率。

2、减少占地面积，发展了盘式烧结。锅烧、箱烧、步进式烧结。带式烧结机。为了进一步提高生产率，保证连续生产烧结矿，1911年美国布罗肯公司投产了第一台带式烧结机，它的面积仅有7.76m2。34年世界上有了20.17m2、23.5m2、33.6m2、烧结机投入生产，36年75m2、902烧结机诞生，到57年以后最大的烧结机面积达到600m2(日本)。目前我国大型烧结机分布较多。已成为智能化的生产工艺。国内大型烧结机很多，400m2、500m2、550m2等大型烧结机。我公司烧结机2240m2，配套设备有抽风机13000M3/min 4台；单辊破碎机4340m2台；除尘器280m24台；布袋除尘器等共计

3、4台；配套风机4台；燃料破碎机对辊12002台；四辊破碎机12002台配料设备圆盘给料机3000m27台。另外值托给料设备26台；混合机4000m18000 mm 4台；环式冷却机280m22台；配套冷却风机10台；皮带输送机大小共计62条；另外皮带称49台；螺旋称4台椭圆等厚振动 筛3800mm9960mm3台；脱硫塔设备4套；另外水泵以及消防设施；烧 结 的 必 要 性 现代高炉生产对原料提出更加严格的要求精料方针。 资源环境受到制约，天然富矿少，经过选矿后粒度细，不适合在高炉填充冶炼。 通过造块工艺，不仅可改善铁矿石的冶金性能。同时通过造块过程，可脱除某些杂质，如：S、K、Na等。 造块

4、过程可利用冶金企业产生的大量粉尘和废弃物，达到资源高效利用的目的。 铁矿粉造块不是简单地将细粒矿粉制成烧结矿、球团矿，而是在造块过程中采用一些技术，以生产出优质的适合高炉冶炼的原料。例如加入某些物质以改善铁矿组成，最常用的是加入CaO或MgO以提高矿石碱度； 把铁矿粉制成一种符合冶炼要求的单一原料是人们长期研究的课题和追求的目标。 环保和回收 某些冶金工业粉状产品及副产品，不适于下一步工序要求，为了使用及保存方便，也常需要制块操作；冶金工业中还有大量固体废弃物，为了保护环境及回收利用，将这些固体废弃物造块也是一常见工艺。如瓦斯灰、转炉尘、氧化铁皮、钢渣等. 1）、自然碱度烧结矿1.0倍以下，

5、2）、自溶性烧结矿碱度在1.01.5倍。 3）、高碱度烧结矿，1.52.5倍。 4）、超高碱度烧结矿2.5倍以上。或者叫熔剂性烧结矿。碱度在1.0以下时：烧结矿以玻璃相为主要黏结相，铁酸钙基本上不存在。 碱度在1.01.7范围内黏结相是玻璃相与铁酸钙、正硅酸钙共存。 碱度大于1.8时黏结相以铁酸钙为主。 烧结过程的基本原理及烧结生产作用 烧结过程：将准备好的烧结混合料铺在烧结机上进行铺地布料点火、由抽风机系统通过对料层的抽风作用，使混合料中的燃料燃烧，产生高温使烧结物料局部软化或溶化，发生一系列物理化学反应，生成一定液相。随料层温度降低，液相冷却而凝固成块状烧结矿，这就是烧结过程的基本原理。烧

6、结生产的作用，就是将各种细粒铁精粉、富矿粉、含铁工业副产品及熔剂，在烧结过程中抽风机燃烧的作用下，使其成为烧结矿。而且在很大程度上保证烧结矿的强度好、粒度均匀、粉未少、还原性能好，成份稳定的烧结矿提供给高炉。 现代烧结生产是抽风烧结过程，即将铁矿粉、熔剂、燃料、代用品及返矿按一定比例配成烧结混合料，添加适量的水分，经过混合和制粒后铺到烧结机台车上，在一定负压下点火，在强制抽风的作用下，料层内的燃料自上至下燃烧，产生热量，混合料在高温作用下发生一系列的物理、化学变化，部分散料熔化生成液相，冷却后粘结周围物料，最终固结生成烧结矿。烧结是液相粘结的固结过程。 烧结生产工艺流程是根据高炉冶炼对烧结的物

7、理性能和化学成份的要求制定的，各厂的工艺根据本厂的条件各有不同，但大体可分为8个工序系统。 （一）、受料工序系统：各种物料通过运输工具堆入料场 （二）原料准备工序系统：包括含铁原料的中和、燃料的破碎、溶剂的破碎和筛分，其任务是为配料工序准备好符合生产要求的原料、熔剂、和燃料。 （三）、配料工序系统：包括配料简单矿槽、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，各种料按计算的配比配制成混合料。 （四）、混合造球工序系统 ： 一次混合、二次混合或小球造球盘，其任务是加水、润湿混合料，再用一次混合机将混合料混匀，二次混合机加水造球。一次混合加水90%，二次混合加水10

8、%。 (五)、烧结工序系统：铺底料、布料、点火、烧结，主要任务是将混合料烧结成合格的烧结矿。 (六)、抽风工序 系统：风机、风箱、集尘管、除尘器、抽风机、烟囱。 (七)、成品处理工序 系统：热破碎、热筛分、冷却、整粒、冷筛分及成品运输。 (八)、环保除尘工序系统：主要是电除尘、旋风除尘、布袋除尘等，将生产工艺过程中的粉尘收集处理，粉尘再烧结。 利用系数：烧结机每平方米有效面积每1小时的生产的产量称为利用系数。是衡量烧结机生产效率的指标。 利用系数= = 二、烧结机作业率。作业率是设备运行工作状况的一种表示方 法，以运转时间占设备日历时间的百分数。 烧结机作业率= 100%总产量（t）总生产时间

9、（h）总有效面积（ m2 ）运转时间（ h ）日历时间（ h ）台时产量（t/h）有效面积（m2） 三、产品综合合格率： 四、烧结矿碱度 烧结矿碱度分为二元碱度和三元碱度四元碱度。 R2= R3= R4= 单位（倍） 五、全铁、TFe 为比较烧结矿的综合含铁量，引出全铁（TFe）的概述， TFe时扣除烧结矿中CaO和MgO的量。 CaO+MgO SiO2 总产量-未验品量-试验品量总产量-未验品量-试验品量-出格品量产品合格率= CaO SiO2CaO+MgOSiO2+Al2O3 总产量-未验品量-试验品量 TFe= 100%烧结矿强度：以转鼓指数表示大于6.3%部分小于5mm部分来确定烧结矿

10、强度的好坏。75、77、78、79、80转鼓指数=入鼓总量-小于小于5mm部分/入鼓总量100%复习题： 1、什么是烧结？ 2、本公司的烧结工艺流程（简述）？ 3、烧结矿的发展经历那几个阶段？ 4、烧结矿原料的特点有哪些？ 5、烧结工艺主要技术指标有哪些？烧结矿化学含铁量Fe 100-（CaO+MgO） 烧结原然料主要包括： 1、含铁原料 2、熔剂 3、工业副产品 4、燃料等 矿物种类：磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿。 按粒度分类：精矿粉、富矿粉。 按品位分类：富矿、贫矿。国内铁矿石分布国内铁矿石分布 主要分布地区：主要分布地区：东北鞍山地区东北鞍山地区：储量：储量100100亿吨；包括东、西

11、鞍山，亿吨；包括东、西鞍山， 齐大山等贫矿和本溪地区的部分齐大山等贫矿和本溪地区的部分 富矿。富矿。四川攀西地区四川攀西地区：储量：储量8080亿吨，钒钛磁铁矿为主；亿吨，钒钛磁铁矿为主；河北冀东地区河北冀东地区: :储量数十亿吨，贫磁铁矿；储量数十亿吨，贫磁铁矿；西北地区：西北地区：( (包头、甘肃镜铁山包头、甘肃镜铁山) )：复合矿；：复合矿；华东及中南地区华东及中南地区：梅山、大冶、广东大宝山等：梅山、大冶、广东大宝山等 我国铁矿特点我国铁矿特点A. A. 储量相对较少，现在近储量相对较少，现在近70%70%依靠进口；依靠进口；B. B. 以贫矿为主，采矿、选矿成本较高以贫矿为主，采矿、

12、选矿成本较高C. C. 多共生矿，选矿难度大；多共生矿，选矿难度大；D. D. 复合矿储量较大，尤其是包头白云地区和攀西地区，复复合矿储量较大，尤其是包头白云地区和攀西地区，复合矿中其它金属的价值远高于铁的价值。合矿中其它金属的价值远高于铁的价值。1、精矿 ：铁精矿是通过贫的矿石粗破、中破、细破、麽 矿，使粒度达到10.074mm或更细。经磁选、浮选等多 种选矿方法去除脉石所获产物。我们使用的铁精粉主要是通过磁选产生的。 磁铁矿（Fe3O4）：有金属光泽，有磁性，理论含铁量72.4%。其晶体为八面体，组织结构致密坚硬，一般为块状或粒状。表面颜色为银灰或黑色，条痕为黑色。磁铁矿的特点; 矿物致密

13、，在烧结过程中，由于受氧化作用要放出一定的热量。所以该矿粉在温度不高和燃料用量较少的情况下。即可得到还原性和强度好的烧结矿。 磁铁富矿粉（Fe3O4）：是高品位的磁铁矿破碎后的筛下物，它粒度较粗；较致密，成球性差，软化和软容温度范围较窄，一般属于难烧结的富矿粉。 磁性率=Teo/TFe100%,磁性率=42.8%为纯磁铁铁矿。 磁性率28.6%为磁铁矿：磁性率=28.6%-14.3%为半假相磁铁矿； 磁性率14.3%为假相磁铁矿；2、赤铁矿（Fe2O3）赤铁矿只有用浮选的方法但是生产成本高，且不易烧结，故很少使用。主要存在形态为不含水的三氧化二铁Fe2O3 ，密度4.8-5.3，硬度不一，完整

14、晶型赤铁矿硬度为5.5-6，理论含铁量为70%。赤铁矿的特点：晶型组织多种多样，从非常致密到松软的粉状，片状组织表面具有金属光泽，平滑如镜为镜铁矿，条痕色为褐红色。它在烧结料中成球性比较好，但是它的软溶温度较高，但是在高碱度烧结矿中，Fe2O3和熔剂中的CaO和MgO发生化学反应，降低熔点，易于烧结。3、褐铁矿（nFe2O3mH2O） 褐铁矿是含有大量的结晶水的矿石，颜色为褐红色， 结构松散，堆比重小，孔隙度大，烧损大。烧结过程中燃料消耗大，形成大蜂窝式结构，强度不好。使用此矿粉时因考虑合理搭配使用，避免造成烧结矿质量下降。 4、菱铁矿（FeCO3）: 含铁的碳酸盐 FeCO3，理论含铁量为4

15、8.2%，它的烧结性能和磁铁矿相似，矿相结构中往往与其它金属的碳酸盐共生。常见的碳酸盐坚硬、致密，密度为3.9，硬度为3.5-4，在空气和水的作用下，易转变为褐铁矿。这种褐铁矿覆盖在菱铁矿表面。 颜色为灰色带黄褐色。菱铁矿经过焙烧，分解出CO2气体，含铁量即提高，矿石也变得疏松多孔，易破碎，还原性好。其含S低，含P较高 烧结对铁矿粉的要求： 含铁品位高、脉石含量少适宜造渣、有害杂质地低、成分稳定和粒度适宜。 品位：含铁量，包括铁矿物和脉石矿物的含铁总和。越高越好。 有害杂质：S、P、Pb、As、碱金属等。越少越好。 粒度：精矿粉：不宜太细或0.15-0. 3mm。 富矿粉：8mm 80%; 无

16、烟煤粉：C固75%; 2、要求灰分低。灰分的增加将降低烧结矿的品位。 焦粉13%煤粉均15% 3、要求挥发分少。 挥发分的增加将恶化烧结料层透气性，降低烧结矿产量。同时粘附在风机转子上，降低风机寿命。而且影响除尘效果。 焦粉和煤粉均0.30.3时，针状向板状发展。时，针状向板状发展。 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。如果在冷凝过程中放出了几乎所有多余能量，则液相全部转变为结晶体析出。而在实际烧结过程中，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。 在烧结过程中并非全部烧结

17、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(Fe304、Fe2O3，)在冷却时首先析出；其次，它们周围是低熔点化合物和共晶混合物析出，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(亦称玻璃相)存在。 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，其成分达到过饱和，质点相互靠近吸弓I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，该矿的质点呈有序排列，晶体逐渐长大形成。这是液相结晶析出过程。 再结晶。在原有

18、矿物晶体的基础上，细小晶粒聚合成粗大晶粒。这是固相晶粒的聚合长大过程。 重结晶。温度和液相浓度变化使已结晶的固相物质部分熔入液相中以后，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。影响冷凝结晶因素温度。同种物质的晶体在不同温度下生长，所具之形态是有差别的，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： 自形晶 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。 半身形晶 结晶能力尚可，自范性部分得到满足，部分晶面完好。 他形晶 温度低而结晶能力差的晶体析出时，自范性得

19、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。 结晶速度。结晶速度大，则结晶晶芽增多，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，晶面生长所需的质点供应不足，因而晶体生长很慢，甚至停止生长。但是晶体的棱和角，则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“骸状晶”。 烧结矿的矿物组成主要有赤铁矿、磁铁矿、铁橄榄石、钙铁橄榄石、硅酸钙、铁酸钙和玻璃相等，如果烧结矿含有较高的MgO、Al2O3，则

20、烧结矿会含有尖晶石、镁橄榄石、辉石和黄长石等矿物。高碱度烧结矿的矿物组成主要是赤铁矿、磁铁矿、铁酸钙、硅酸钙和少量的玻璃相。 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。以下是常见的烧结矿显微结构：(1)粒状结构：它是由烧结矿中先结晶出的自形晶、半自形晶或他形晶的磁铁矿与粘结相矿物晶粒相互组成的。 (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结合而成的。(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部分，形成骸晶状结构。(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橄榄石晶体中