烧结球团理论与工艺

烧结球团理论与工艺讲授内容1、绪论2、造块原料与燃料3、烧结基本原理4、烧结矿成矿机理及矿物组成5、烧结生产工艺6、造球7、球团焙烧固结8、球团工艺9、球团质量要求及检验方法生球干燥地位要求任务

了解烧结球团的基本任务及在冶金工业或化工建材中的作用和地位；了解烧结球团技术的发展历史和发展趋势；掌握烧结球团基本概念，基本原理和方法；掌握烧结及球团两大造块工艺的共同点与各自的特点；了解烧结球团一般工艺原理。要求任务1、了解烧结球团造块方法的分类，原料的物化特性及各自对原料的要求；

2、重点掌握烧结过程燃料烧结规律，传热规律、主要化学反应、烧结料层分布、燃料燃烧、动力学影响因素；

3、重点掌握细磨料成球理论及影响成球过程和成球动力学的因素；要求任务4．重点掌握烧结过程和球团焙烧过程的物化反应原理、成矿机理、粘结机理及矿物组成与形成机制；详细地分析影响烧结过程和球团焙烧过程的各因素；

5．掌握烧结一般工艺流程的原理和基本方法，低温烧结和小球团烧结法的基本原理及工艺特点；要求任务6、掌握现代链蓖机一回转窑球团工艺原理、共同点及持点：

7、了解烧结球团工序过程、产品质量标准及其测定方法；

1、绪论1.1烧结、球团在钢铁工业中的地位在1937年以前，高炉原料主要是天然矿，烧结矿只占1%；到了1957年天然矿占69%，人造富矿占31%；70年代，天然矿占33%，人造富矿占67%；80年代，天然矿占27%，人造富矿占73%；目前，天然矿占2%左右，人造富矿占98左右%，甚至100%。1、合理的利用矿产资源，满足钢铁工业的发展；2、通过造块，改进矿石的物理化学性能、冶金性能，从而强化冶炼过程。3、可以去除一些有害元素。4、可以利用工厂的废弃物生产实践证明，高炉使用烧结矿，球团矿之后，生产率提高、焦比下降。IronoresinterIronorePellets烧结生产工艺流程烧结设备联系简图氧化球团生产系统1.2炼铁原料通称炉料——furnaceburden2011年中国炼铁工业现状产量全国生铁产量：6.3亿吨。全国烧结矿产量：8.35万吨。全国球团矿产量：2.04亿万吨。球团矿比例:19.63%。2014年，在节能减排和化解产能过剩的双重压力下，我国钢铁产量增速明显放慢。2014年，全国粗钢产量8.2亿吨，同比增长仅为0.9%，增幅同比下降6.6个百分点。国内粗钢表观消费7.4亿吨，同比下降4%﹔钢材产量11.3亿吨，同比增长4.5%，增幅同比下降6.9个百分点。虽然增速下滑，但由于体量巨大，中国粗钢产量仍然占全球比重的49.4%，同比提高0.9个百分点。装备全国4000m3以上高炉17座，大于1000m3容积高炉300座；生产能力90000万吨；铁矿粉造块的目的、意义（1）富矿粉等不能直接入炉进行冶炼；炼铁炉料必须有一定的粒度且粒度均匀。炼铁反应多在气流与固体填充床之间进行，稳定的操作要求填充床具有一定的透气性，天然炉料不能满足这样的要求。将粉状料制成具有高温强度的块状料以适应高炉冶炼、直接还原等在流体力学方面的要求。例如:型煤（2）某些冶金工业粉状产品和副产品需要造块，便于运输和保存方便。Commercialproduct（3）冶金工业中的大量粉尘和烟灰需要造块，实现环境保护和废弃物的资源化。（4）通过造块改善铁矿石的冶金性能，使高炉冶炼指标得到改善。

熟料具有优于天然富矿的冶金性能。进口球团矿例1造块生产中配入熔剂MgO、CaO生产一定碱度(basicity)的人造富矿，高炉冶炼过程可不加或少加熔剂，避免熔剂分解吸热消耗焦炭。例2冶金性能：冷强度、热强度、还原性RI、低温还原粉化率（RDI）、软熔性能（荷重软化性能）、熔滴性能。生铁成本主要由原料、燃料、动力、工资福利和制造费用等几个部分组成，原料费用：最大为60％左右，燃料；25％，动力：6％一8％，工资福利：1％左右，制造费用：6％～8％。1.3烧结法和球团法由于天然富矿资源有限，而其冶金性能又不如人造富矿优越，所以绝大多数现代高炉都用人造富矿，或大部分用人造富矿、兑加少数天然富矿冶炼。在这种情况下，钢铁厂便兼有人造富矿和天然富矿两种处理流程。经过人工造块并可用于冶炼的矿料称为人造块矿，也称人造富矿或熟料。造块的概念富选得到的精矿粉，天然富矿破碎筛分后的粉矿，以及一切含铁粉尘物料（如高炉、转炉炉尘，轧钢皮，铁屑，硫酸渣等）不能直接加入高炉，必须用烧结或制团的方法将它们重新造块，制成烧结矿、球团矿，或预还原炉料。这不仅解决了入炉原料的粒度问题，扩大了原料来源，同时，还大大改善了矿石的冶金性能，提高高炉冶炼效果。通过烧结得到的烧结矿具有许多优于天然富矿的冶炼性能，如高温强度高，还原性好，含有一定的CaO、MgO，具有足够的碱度，且已事先造渣，高炉可不加或少加石灰石。通过烧结可除去矿石中的S、Zn、Pb、As、K、Na等有害杂质，减少其对高炉的危害。高炉使用冶炼性能优越的烧结矿后，基本上解除了天然矿冶炼中常出现的结瘤故障；同时极大地改善了高炉冶炼效果。烧结中可广泛利用各种含铁粉尘和废料，扩大了矿石资源，又改善了环境。因此自上世纪50年代以来，烧结生产获得了迅速发展。——烧结的意义1890-1950年从近代的汉阳铁厂到上世纪的50年代初期，中国的炼铁原料基本上以天然富矿为主。1950年以后鞍钢，本钢相继开发出自熔性烧结矿。冶金性能优于酸性烧结矿和块矿，技术指标大为改善。1964年北京钢铁学院与首钢合作开发高碱度烧结矿（碱度为1.6-2.2）取得成功。目前高碱度烧结矿和超高碱度烧结矿。烧结法烧结法：将矿粉（包括富矿粉、精矿粉以及其它含铁细粒状物料）、熔剂（石灰石、白云石、生石灰等粉料）、燃料（焦粉、煤粉）按一定比例配合后，经混匀、造粒、加温（预热）、布料、点火，借助炉料氧化（主要是燃料燃烧）产生的高温，使烧结料水分蒸发并发生一系列化学反应，产生部分液相粘结，冷却后成块，经合理破碎和筛分后，最终得到的块矿就是烧结矿5-40㎜。抽风带式烧结机烧结机适用于大型黑色冶金烧结厂的烧结作业，它是抽风烧结过程中的主体设备，可将不同成份，不同粒度的精矿粉，富矿粉烧结成块，并部分消除矿石中所含的硫，磷等有害杂质。烧结机按烧结面积划分为不同长度不同宽度几种规格，用户根据其产量或场地情况进行选用。烧结面积越大，产量就越高。球团法概念：将配有粘结剂或熔剂及燃料的细精矿粉（仅土烧球团可配燃料），经过滚动成型（造球）、焙烧固结、冷却过筛，成为粒度均匀、强度较好的球团矿。球团法按生产设备形式分，有竖炉焙烧、带式机焙烧、链算机—回转窑焙烧及隧道窑、平地吹土球等多种。根据球团的理化性能和焙烧工艺不同，球团成品有:氧化球团、还原性球团（金属化球团）综合处理的氯化焙烧球团。目前国内生产以氧化球团矿为主。链算机—回转窑及带式机焙烧是生产氧化球团矿的主要方法。球团矿生产工艺流程上世纪50年代开始研究球团矿，但由于技术和政治等原因，球团矿在中国长期没有得到发展和推广。70年代竖炉生产球团矿成功，鞍钢的带式焙烧机和承德的链蓖机—回转窑相继投产。90年代高碱度烧结矿配加酸性球团这种炉料结构得到普遍认可，竖炉生产酸性球团得到较快发展。目前链篦机-回转窑正取代竖炉生产球团矿——球团生产的意义和特点

球团矿是细磨铁精矿或其它含铁粉料造块的又一产品。定义：将精矿粉、熔剂（有时还有粘结剂和燃料）的混合物，在造球机中滚成直径8~15mm（用于炼钢还要大些）的生球，然后干燥、焙烧，固结成型，成为具有良好冶金性质的优良含铁原料，粒度均匀，强度高，供给钢铁炼需要。烧结矿与球团球团矿成本铁矿石冶炼价值1.4合理的炉料结构高碱度有利于铁酸钙系黏结相的形成，高碱度烧结矿强度好，而且烧结矿FeO含量低，还原性好，从而可降低高炉焦比；入炉矿石品位提高1％，焦比下降2.5％，产量提高3％，吨铁渣量减少30kg，允许多喷煤粉15kg

；使用高碱度烧结矿，高炉冶炼时可不加或少加石灰石，不仅节省热量消耗，而且又可以改善煤气热能和化学能的利用，同样有利于降低焦比和提高产量；球团矿具有强度高、粒度整齐、还原性好的特点，所以配用优质的酸性球团矿不仅能提高入炉品位，而且能改善炉料透气性，为高炉强化冶炼创造条件；现在常用高碱度烧结矿配用酸性球团矿。国内外高炉炼铁的实践表明，精料对高炉炼铁科技进步的影响率在70%左右。精料工作是高炉的基础，精料技术是钢铁企业的核心竞争优势，是成本领先、效益优先、质量优良的关键。高炉精料方针高品位、高强度、高碱度高熟料率净炉料粒度均匀粒度小稳定性好有害杂质少冶金性能好总理王牌计划振兴制造业：原料决定材料材料决定产品产品决定市场谁来改良原料？你和上帝！精料的基本因素包含入炉矿品位高、矿石的冶金价值高、烧结矿和球团矿的强度高、烧结矿碱度高等内容。精料技术对高炉炼铁技经指标的影响率在70%，其中焦炭质量的影响占30%左右，高炉操作占10%。精料技术的内涵，精料技术的内容有：高、熟、稳、均、小、净、少、好八个方面高：入炉矿含铁品位高，原燃料转鼓指数（强度）高，烧结矿品位高，碱度高。品位高是精料的核心，品位升高1%，焦比降1.5%，产量增2.5%。高炉入炉矿品位最高企业：宝钢60.19，广钢59.93%，鞍钢59.76%。如2007年上半年烧结矿转鼓指数最高：新抚钢87.20，广钢83.34，成钢81.89；焦炭：M40宝钢88.28，马钢87.39，鄂钢86.61，M10昆钢4.81，宣钢5.22，马钢5.39。球团矿：95%烧结矿碱度最高：通钢2.697，宣钢5.22，淮钢2.541，合肥2.530

熟：指烧结矿加球团矿占入炉料比例目前，不追求高熟料比，但建议熟料比不低于80%，因熟料比下降1%，焦比会升高2~3kg/t。2007年上半年全国重点企业熟料比为92.48%，宝钢为81.42，海鑫为76.32，鞍钢为97.21，首钢为83.05，莱钢为91.55，三明为96.88，邯钢为87.96。稳：原燃料化学成分和物理性能要稳，波动范围要小。要求：品位波动<0.5%，碱度波动<0.05影响：品位波动1%，产量影响3.9~9.7%，焦比2.5~4.6%，碱度波动0.1，产量影响2~4%，焦比1.2~2.0%。目前，我国高炉生产中存在的最大问题是原燃料成分波动大。均：入炉原燃料粒度要均匀作用：粒度均匀会提高炉料透气性，提高矿石间接还原度，炉料的填充作用，使孔隙度减少。粒度均匀会降焦增产。小：是指原燃料粒度要小烧结矿：25~40mm焦炭：25~45mm球团：8~15mm（6-12）块矿：8~30mm净：要筛除小于5mm的粉末要求<5mm的比例要小于5%，5~15mm的比例要小于30%，实现上述要求焦比下降0.5%，产量增加0.4~1.0%。

<5mm含量从4%升到11%，煤气阻力由1.6升到2.9，焦比升高1.6kg/t。少：含有害杂质少

S≤0.3%；P≤0.2%；Cu≤0.2%；Pb≤0.1%；Zn≤0.08%；As≤0.07%K2O+Na2O≤0.25%

焦炭灰份中含有K2O+Na2O要少，煤中含量要小于2.0%。好：铁矿石冶金性能好铁矿石还原性好：大于60%低温还原分化率低：每升高5%，产量下降1.5%荷重软化温度高铁矿石滴熔温度高铁矿融化区间窄(不软不粉不滴不堵)炉内良好的料柱透气性：粒度大且均匀、粉末少，机械强度（包括冷强度和热强度）高，具有良好的软熔性能。降低炼铁焦比：含铁品位高，有害（S、P等）杂质少，具有良好的还原性。如何实施精料方针？通过购买国内高品位精矿粉和增加进口矿的比例，包括进口球团矿来提高入炉矿品位；虽然提高品位会增加矿石的采购成本，但提高入炉矿石品位：有利于提高高炉利用系数、降低焦比、提高喷煤量、降低矿耗和提高风温；！！重要的事情：入炉矿石品位提高1％，焦比下降2.5％，产量提高3％，吨铁渣量减少30kg，允许多喷煤粉15kg。概念整理造块过程烧结法球团法压团法炉料生料熟料人造富矿（熟料）(Agglomeratedmaterial)：粉矿经造块获得的烧结矿和球团矿。生料（Rawmaterial）：以原矿供冶炼用的炉料；概念：熟料比造块过程烧结法球团法压团法将粉状物料进行高温加热，在不完全熔化的条件下烧结成块的方法。

将细粒物料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。

将粉状物料在一定外压力下，使之在模型内受压，形成形状和大小一定的团块的方法。将粉状物料变成在物理性能和化学组成上能满足下一步加工要求的人造块状原料的过程。人造块矿烧结矿球团矿压团法烧结矿：外形不规则多孔状热源：烧结所需热能由配入烧结料内的碳与通入过剩的空气经燃烧提供，氧化烧结固结：液相粘结为主，固相固结起次要作用。球团矿：球形，粒度均匀热源：大部分外部气体的燃烧供热固结：固相固粘起。炉料生料熟料供冶炼用的原矿多种原料配合又经高温处理的人造块矿1.5应用黑色冶金：铁矿烧结、球团，锰矿烧结、球团有色冶金：铅锌矿烧结、球团铁合金生产：铬铁矿烧结、球团型煤生产：其他：化工、医药、粉末冶金、陶瓷、水泥、塑料等粉体成型细粒散料制成大块物料的工艺是工业生产中常见的生产过程，在冶金、化工、水泥、医药及肥料的生产中普遍应用。在炼铁工业中则以非常巨大的规模进行。制块作业对炼铁生产的意义比对其他工业生产意义更重要。不加膨润土：焦粉配比9.5%～10.5%，混合料水分8.5%～9.0%，烧结矿转鼓强度57.07～58.67%，成品率63.38～71.25%。添加膨润土：焦粉配比9.0%～10.5%，混合料水分8