烧结工艺简介与环境保护培训教材课件

1、宝钢股份炼铁厂 宝钢烧结工艺简介与环境保护4 宝钢烧结工序的环境保护3 宝钢烧结生产工艺2 宝钢烧结概况1 烧结知识简介主要内容1 烧结知识简介一 烧结知识简介1.1高炉工艺的需求1.2铁矿粉造块方法1.3烧结的定义1.4现代烧结生产的特点1.1高炉工艺的需求 随着钢铁工业的发展，对铁矿石的要求量日益增多。然而可直接入炉冶炼的富矿越来越少，必须大量开采和使用贫矿资源。贫矿直接入炉冶炼会使高炉生产指标恶化，经济效益变差。因此，贫矿通过选矿处理，选出高铁份的精矿。精矿和富矿在开采和加工过程中产生的粉矿，需造块后才能用于高炉炼铁。 1 烧结知识简介1.2铁矿粉造块方法 铁矿粉造块方法，目前主要有烧结

2、和球团两种。经过造块而得到的烧结矿和球团矿冶金性能大为改善，给高炉生产带来巨大的经济效益，为钢铁工业的发展奠定了坚实的物质基础。球团矿生产需要粒度很细的粉矿或精矿，并需用气体或液体燃料进行焙烧，原料条件要求比较高。烧结法对原料的适应性很强，不仅可以用粒度较粗的富矿粉和精矿生产烧结矿，同时还可以处理工业含铁废弃物。1 烧结知识简介1.3烧结的定义 烧结就是将铁矿粉、溶剂和燃料并添加适宜的水分后进行均匀混合，借助燃料产生的高温，使烧结料中的组成成分熔化或软化，发生化学物理反应和生成一定量的液相，冷却后互相粘结成块的过程。 烧结过程所得的多孔块状产品叫烧结矿。 1 烧结知识简介1.4现代烧结生产的特

3、点 现代烧结生产的特点在连续作业，大体上分为原料准备和烧结两个部分。烧结主作业线是从配料开始，包括配料、混料、烧结、冷却及成品烧结矿整粒几个主要环节，作业线长达数百米。在烧结机上进行的烧结过程持续时间不长，在几十分钟内完成点火、燃料燃烧、传热和各种液相生成及冷却和再结晶过程。烧结机大型化有利于提高生产率和降低单位成本。 1 烧结知识简介2 宝钢烧结概况 二 宝钢烧结概况2.1宝钢烧结的基本情况2.2宝钢烧结的地理位置2.3宝钢烧结的人员配置 2.1宝钢烧结的基本情况 宝钢股份炼铁厂烧结分厂现有三台鲁奇-日立式烧结机，1DL参照日本新日铁大分厂2号烧结机全套引进，2DL、3DL则立足国产，部分设

4、备引进，具有设备可靠、自动化水平高的特点。三台烧结机原设计有效烧结面积均为450m2，分别于85年8月、91年6月和98年4月投产。为提高烧结矿产量，1、2、3号烧结机分别于2005年3月、2004年9月和2003年10月进行了横向扩容改造，目前三台烧结机的有效烧结面积均为495 m2。 2 宝钢烧结概况 一期烧结最初的三电控制系统为中央集中控制模式，分别由日本横河电机的I系列单元组合仪表、YODIC-1000过程控制计算机、日本三菱电机的MLPIAC-50可编程控制器构成，代表了70年代末世界先进水平。 二烧结三电控制系统则是第一代的集散型控制系统，部分功能已经下放到L1，由日本三菱的MAC

5、TUS-620 综合仪表控制系统、 MELCOM 350-50/1000计算机构成，为80年代末世界领先水平。2 宝钢烧结概况 三烧结已经上升到第三代集散型控制系统，为Honeywell的TDC3000X系统，所有过程控制全部下放L1，初步实现三电一体化，达到90年代末世界领先水平。 在2002年5月，进行了一烧结三电改造，2004年9月进行了二烧结三电改造，该两项改造从系统架构、组态编程到调试投产全部由宝钢自己独立完成。目前，宝钢三台烧结机的过程控制系统全部统一为Honeywell的集散型控制系统。2 宝钢烧结概况炼铁工艺约占宝钢股份总面积的四分之一 2.2宝钢烧结的地理位置2 宝钢烧结概况

6、2 宝钢烧结概况 2.3宝钢烧结的人员配置三 宝钢烧结生产工艺3 烧结生产工艺3.1 烧结工序概况3.2 烧结生产工艺流程图3.3 烧结生产工艺流程简介3.4 烧结成矿机理3.5 烧结生产控制3.6 烧结主要设备 烧结分厂隶属于宝钢股份直属炼铁厂，共有3台450m2的大型烧结机，年产优质烧结矿1700万吨。目前烧结工序多项技术经济指标已经跨入世界一流的行列，并在低价矿使用、厚料层烧结、低硅高铁份烧结及以煤代焦等方面形成了自己的核心技术秘密，为宝钢股份本部生产的核心工序4座4000m3级的特大型高炉的稳定高效运行提供了可靠保证。3 烧结生产工艺3.1 烧结工序概况 宝钢三台烧结机的投产时间如下：

7、3 烧结生产工艺3.1 烧结工序概况3.2 烧结生产工艺流程图生石灰蒸汽返矿，去配料去高炉或原料场5150mm5mm1020mm20mm混匀矿熔剂破碎、燃料破碎一混4.417 二混 5.124.5取样公司蒸汽管网二次筛，自定中心振动筛四次筛，低头式振动筛三次筛，低头式振动筛脱硫装置460m2鼓风环冷221000m3/min19500Pa260m22电除尘器 棒磨机梭式布料机495m2烧结机返矿反击式破碎机铺底料20mm10mm105mm单辊破碎机3600定量圆盘电子秤燃料熔剂烧结粉3 烧结生产工艺3.3.1 配料和混料 从贮矿槽将各种原料按一定配比且通过槽下定量给料装置(CFW)排出，送圆筒混

8、合机进行混匀和造球。通常，一次混合机主要作用是混匀，二次混合机主要作用是造球。3 烧结生产工艺3.3 烧结生产工艺流程简介3.3.2 台车铺底料和布料 混合料由皮带机运送到烧结的混合料槽，由成品整粒系统向铺底料槽供铺底料。布料时，先在台车篦条上铺一层3050mm厚的铺底料，然后再由圆辊给料机将混合料均匀地布在台车上，并用整厚板来刮平料面。台车在连续不断地运行中，从机头开始铺底料和布料，然后经点火炉点火进行烧结。3 烧结生产工艺3.3 烧结生产工艺流程简介3 烧结生产工艺3.3 烧结生产工艺流程简介3.3.3 点火炉点火 布好混合料的台车经过点火炉下时，点火炉使用煤气烧嘴燃烧，将混合料上层所含的

9、燃料点燃，点火后的混合料层由下方风箱将空气抽入，维持料层中的固体燃料燃烧。为了防止刚出点火炉的料层急剧吸入冷空气，表面骤冷而使烧结矿质量恶化，以及防止料层上部热量不足，宝钢烧结机还设置了保温炉段，以改善表面烧结矿质量。3 烧结生产工艺3.3.4 在台车上进行烧结 台车下面的风箱通过风箱支管与主排风管（大烟道）相连。主排风管有分离粉尘的功能，粉尘由主排风管下的双层阀排放到皮带运输机上运出。混合料经点火炉点火后，装有混合料的台车在风箱上运行，空气被抽入料层，被点燃的焦粉向下继续燃烧，烧结过程连续进行，最后混合料形成烧结饼在机尾卸下。3 烧结生产工艺3.3 烧结生产工艺流程简介3.3.5 烧结矿冷却

10、 烧结台车到达机尾时，燃烧带也相应到达台车上料层的底部，这时台车上的混合料已全部变成了烧结饼，并因台车在机尾处倾翻而被卸落。烧结饼经过单辊破碎机破碎后，进入环式冷却机，以冷却到不烧损下道工序运输胶带的温度，即低于150。为了综合利用余热，宝钢将冷却机排出的废气余热加以回收。余热回收利用途径有三种：（1）作点火炉煤气燃烧的助燃空气；（2）热风烧结；（3）通过余热锅炉生产低压蒸汽。3 烧结生产工艺3.3 烧结生产工艺流程简介3.3.6 成品烧结矿处理 冷却后的烧结矿经一次破碎和四次筛分，分为成品烧结矿、铺底料和返矿。成品烧结矿粒度为550mm，其中一部分1020mm的作铺底料，小于5mm的为返矿，

11、返回到配料储矿槽，重新参加配料。3 烧结生产工艺3.3 烧结生产工艺流程简介3.3.7 烟囱和烟道 烟道用于将烧结过程产生的废气从风箱引至烟囱，考虑到废气脱硫，宝钢烧结机设有两个烟道。为了提高排放废气的扩散程度，减少环境污染，三台烧结机的烟囱高度均达200m。3 烧结生产工艺3.3 烧结生产工艺流程简介3.3.8 除尘器 烧结废气中含粉尘约0.20.7g/m3，从环境保护和防止抽风机叶片磨损考虑，设置了除尘器。宝钢烧结机主排气系统除尘采用宽间距高电压ESCS型电除尘器，使厂区环境得到净化。除主排气系统外，烧结厂内各主要扬尘点（如烧结机排矿部、成品整粒系统等）采用了EP型电除尘器和布袋除尘器，使

12、工作环境进一步得到改善。3 烧结生产工艺3.3 烧结生产工艺流程简介3.3.9 焦粉处理设备 作为烧结固体燃料的焦粉是利用高炉筛下焦（25mm），经磨碎后得到的。焦粉粒度的适宜范围与原料性质有关，一般控制在0.53mm范围内，平均粒度目标值一般为1.01.8mm。3 烧结生产工艺3.3 烧结生产工艺流程简介3.3.10 计量检测和控制设备 烧结厂计量检测装置有定量给料装置（配料）、风箱压力计、废气温度计、煤气流量计和主排风机风量计、负压计和温度计、混合料中子水分计、矿槽料位计等等。通过这些计量和检测装置及仪表来实现烧结生产过程的自动化。烧结厂的自动控制设备（主要为定制控制）以稳定原料成分和性质

13、为目标，自动控制包括配料控制、矿槽料位控制、添加水控制、料层厚度控制、点火温度控制、烧结机机速控制等等。3 烧结生产工艺3.3 烧结生产工艺流程简介 铁矿粉烧结过程中，矿石中的酸性氧化物与碱性氧化物在800左右开始通过固相反应生成低熔点化合物。随着温度进一步升高，这些低熔点化合物逐渐熔化形成液相，且扩散至整个烧结体，形成立体“网状交织结构”，将未熔矿粉粘结起来，冷却后形成烧结矿。概括来说，烧结矿的成矿过程主要包括固相反应、液相生成、结晶和冷却几个步骤。3 烧结生产工艺3.4 烧结成矿机理3.4.1 固相反应 烧结过程的固相反应是烧结生产过程中的一个重要物理化学变化，它能促进烧结料中易熔矿物的形

14、成，并加快液相生成的速度。 从结构化学的角度分析，铁矿石的矿物晶体常具有结构上的缺陷，即“晶格空位”，矿石粒度越细越是如此，为降低矿石的表面化学能，“晶格空位”有位移的倾向，即其在温度升高时，一旦获得足够的活化能，就能扩散到与之临近的晶体内进行化学反应，这种固体间质点的扩散过程，就导致了固相反应的发生。3 烧结生产工艺3.4 烧结成矿机理3.4.1 固相反应 铁矿粉烧结过程中，主要矿物成分是CaO、Fe2O3、SiO2、Fe3O4、MgO、Al2O3等，这些矿物颗粒间必然互相接触，在烧结升温过程中，固相就发生化学反应。下表是烧结料中各种矿物成分发生固相反应的开始温度。3 烧结生产工艺3.4 烧

15、结成矿机理反应物固相反应产物固相反应开始温度，SiO2+Fe2O3Fe2O3在SiO2中的固熔体575SiO2+Fe3O42FeOSiO2990CaO+Fe2O3CaOFe2O3610MgO+Fe2O3MgOFe2O3600CaCO3+Fe2O3CaOFe2O35902CaO+SiO22CaOSiO26002MgO+SiO22MgOSiO2680MgO+FeO镁浮氏体700MgO+Al2O3MgOAl2O310003 烧结生产工艺3.4 烧结成矿机理3.4.1 固相反应 由于烧结时间较短，燃烧带保持时间通常约23分钟，固相反应产物虽不能决定烧结矿的最终矿物成分，但能形成原始烧结料中所没有的新物

16、质，在温度继续升高时，就成为液相形成的先导，使液相生成的温度大为降低。因此固相反应的类型与最初生成的固相反应产物对烧结过程具有重要作用。3 烧结生产工艺3.4 烧结成矿机理3.4.1 固相反应 影响固相反应速度的因素主要有： （1）固相反应速度随原始物料分散度提高而加快，因为分散度越高，粒度越细，晶格的活化能越高，且矿石颗粒间的接触界面越大。 （2）升高烧结温度和延长高温过程时间均有助于提高固相反应速度。3 烧结生产工艺3.4 烧结成矿机理3.4.2 液相生成 烧结过程中液相生成及冷凝是烧结矿固结成型的基础，液相组成性质和数量决定烧结矿的矿物成分和显微结构，同时也在很大程度上决定了烧结矿的产质

17、量。 在烧结过程中，由于烧结料的组成成分多，颗粒又互相紧密接触，当加热到一定温度时，各成分间开始发生固相反应，在生成的新化合物之间、原有烧结料各成分之间，以及新生化合物和原成分之间存在低熔点物质，使得在较低的温度下就生成液相，开始熔融。下表为烧结料中所特有的化合物与混合物的熔化温度。3 烧结生产工艺3.4 烧结成矿机理系 统液相特性熔化温度，SiO2-FeO2FeOSiO22FeOSiO2- SiO2共晶混合物2FeOSiO2- FeO共晶混合物120511781177Fe3O4-2FeOSiO22FeOSiO2-Fe3O4共晶混合物11422FeOSiO2-2CaOSiO2钙铁橄榄石CaOX

18、FeO2-XSiO2X0.1911502CaOSiO2-FeO2CaOSiO2-FeO共晶混合物1280CaO-Fe2O3CaOFe2O3液相+2 CaOFe2O3CaOFe2O3-CaO2Fe2O312161200Fe2O3-CaOSiO22CaOSiO2-CaOFe2O3-CaO2Fe2O311923 烧结生产工艺3.4 烧结成矿机理3.4.2 液相生成 影响烧结过程液相生成量的因素主要包括：（1）烧结温度；（2）烧结矿碱度；（3）烧结气氛；（4）混合料化学成分等。3 烧结生产工艺3.4 烧结成矿机理3.4.3 结晶和冷却 烧结液相冷却降温至某一矿物的熔点时，其成分过饱和，质点相互靠拢吸引

19、形成线晶，线晶靠拢形成面晶，面晶重叠成为晶芽，以晶芽为基地，该矿物的质点有序排列，逐渐形成晶体。这是直接从液相中结晶的过程，其它结晶过程还包括再结晶和重结晶。3 烧结生产工艺3.4 烧结成矿机理3.4.3 结晶与冷却 结晶过程除与结晶温度、先析出的晶体和杂质、液相粘度和结晶速度有关外，还与冷却过程密不可分。如果冷却速度过快，结晶能力差的矿物就以非晶质体（硬化液体，俗称玻璃相）存在，在冷却过程中，由于冷却速度不同，不仅造成热应力，而且还造成矿物的晶形转变而产生的结构应力，这些对烧结矿的强度都是不利的。3 烧结生产工艺3.4 烧结成矿机理3.5.1 烧结生产过程的划分 一般认为，烧结过程并不存在明

20、显的带与带之间的界限，所谓带与带之间的分界是该料层区域的温度变化明显，或者温度变化趋势不同。而竖向（料层高度方向）热状态蕴涵了烧结过程的重要信息，如垂直烧结速度的变化特征，最高温度的移动，燃烧带、干燥预热带的厚度变化及移动速度等，掌握了烧结过程的这些特性，就能为烧结生产的优质、高产、低耗奠定坚实的理论基础。3 烧结生产工艺3.5 烧结生产控制3.5.1 烧结生产过程的划分 利用前述特点，经过多次试验，可得出一个简洁、实用的料层各带划分模型，如下图。自上而下依次为：烧结矿带、燃烧带、预热干燥带、湿料带。3 烧结生产工艺3.5 烧结生产控制3.5.2 烧结料层各带划分的应用 通过竖向的料层各带分布

21、图，烧结生产的岗位工可以直接地判断烧结终点是否在合适的位置，从而采取相应的操业措施来调整烧结过程，来达到稳产低耗的生产目的。3 烧结生产工艺3.5 烧结生产控制3 烧结生产工艺3.6 烧结主要设备3 烧结生产工艺四 烧结工序的环境保护4 烧结工序的环境保护4.1 成品皮带洒水系统4.2 增设烟气脱硫装置4.3 电除尘器的改造4.4 加强除尘器的管理4.5 不断推进环境综合治理4.6 烧结区域降尘量实绩4.1.1 成品区域的环境污染 由于烧结成品矿含有一定干燥细粒物料，在输送过程中，细粒物料极易在返程皮带飘落，污染周围环境。特别是因烧结工艺需求，在成品烧结矿表面喷洒氯化钙溶液后，烧结成品输出皮带

22、易产生大量落料。先前尽管采取了许多措施，但效果仍不尽人意，扬尘和落料改善不多。2005年，针对这一状况，宝钢对烧结成品皮带落料状况进行了治理改造，增设了成品皮带洒水系统，有效改善了烧结成品区域的环境污染。4 烧结工序的环境保护4.1 成品皮带洒水系统4.1.2 成品水洗工艺流程 本着简单实用原则，在各个成品返程皮带增面轮溜槽附近再增设一道水洗溜槽，在水洗溜槽内先用高压水冲洗返程皮带，然后通过水洗辊和清扫器将返程皮带物料清除到水洗溜槽内，然后采用自然沉降对冲洗皮带所形成的含烧结成品矿粉的污水进行处理，从沉淀池溢流至回用水池的回水经过澄清后，重新返回用于冲洗皮带，整个过程只要补充少量新水。沉淀池内

23、的沉渣用人工清理装入手推车后，用电动葫芦提升至地面，手推车运走。4 烧结工序的环境保护4.1 成品皮带洒水系统4 烧结工序的环境保护4.1 成品皮带洒水系统 烧结厂SO2排放约占公司的21%。宝钢烧结SO2排放的特点是：烟气中SO2浓度低，但烟气量大。为此，早在宝钢建设初期，就曾考虑烟气脱硫，后因脱硫技术和工程投资问题而暂被搁置，但预留了日后建造烟气脱硫装置的场地，并建造了200m高烟囱稀释排放作为过渡措施。4 烧结工序的环境保护4.2 增设烟气脱硫装置 2008年，公司决定在三烧结增设烟气脱硫装置。该技术采用具有自主知识产权的宝钢烧结烟气脱硫技术，即气喷旋冲塔湿式石灰石-石膏法。脱硫装置总处理烟气量115104145104Nm3/h(标态干烟气量)，满足一台450m2烧结机全烟气脱硫的要求，脱硫装置出口SO2浓度不大于100mg/Nm3，脱硫率不小于90。该装置于2008年底投运，取得了良好的环保效果。目前，一二烧结新增的烟气脱硫装置正在建设，将分别于9月份和年底投运。4 烧结工序的环境保护4.2 增设烟气脱硫装置4 烧结工序的环境保护4.2 增设烟气脱硫装置 ESCS电除尘是净化烧结带（烧结机机头）废气的除尘设备，位于烧结生产的主生产线上，是烧结厂的关键设备之一，它不但是控制大范围大气污染的环保设备，而且是决定整