挥发分低,含硫低,成分稳定,含水小于10%,粒度小于3mm的占95%以上。
一般认为焦粉作烧结燃料较好,它能满足上述要求,同时也利用了高炉焦炭筛分后的粉末。但不少厂家采用无烟煤作燃料的生产实践表明,无烟煤硬度小,易于破碎,着火点低,易燃,所以无烟煤也是可取的燃料。
5.1.2 配料与混合
(1)配料
烧结生产使用的原料种类较多,为了获得化学成分和物理性质稳定的烧结矿,满足高炉冶炼的要求,必须进行精确配料。
目前,常用的配料方法有容积配料法和质量配料法。容积配料法是基于物料堆积密度不变,原料的质量与体积成比例这一条件进行的。实际上原料的堆积密度并不稳定,因此容积配料法的准确性较差。质量配料法是按原料的质量配料,它比容积法准确。质量配料便于实现自动化。
(2)混合
按一定配比组成的烧结料需进行混合,目的是使烧结料的成分均匀,水分合适,易于造球,从而获得粒度组成良好的烧结混合料,以保证烧结矿的质量和提高产量。
混合作业包括加水润湿、混匀和造球,并通入蒸汽以提高混合料的温度。根据原料性质不同,可采用一次混合或二次混合两种流程。一次混合的目的是润湿与混匀,当加热返矿时还可使物料预热。二次混合除继续混匀外,主要是造球,以改善烧结料层透气性。用粒度10~Omm的富矿粉烧结时,因其粒度已经达到造球需要,采用一次混合,混合时间约50s。使用细磨精矿粉烧结时,因粒度过细,料层透气性差,为改善透气性,必须在混合过程中造球,所以采用二次混合,混合时间一般不少于2.5~3min。我国烧结厂大多采用二次混合。
5.1.3 烧结生产
1、烧结作业
烧结作业是烧结生产的中心环节,它包括布料、点火、烧结等主要工序。 (1)布料 是指将铺底料、混合料铺在烧结机台车上的作业。布料均匀与否,直接影响烧结的产量和质量,均匀布料是烧结生产的基本要求。
当采用铺底料工艺时,在布混合料之前,先铺一层粒度为10~25mm,厚度
为20~25mm的小块烧结矿作为铺底料,其目的是保护炉箅,降低除尘负荷,延长风机转子寿命,减少或消除炉箅粘料。
铺完底料后,随之进行布料。布料时要求混合料的粒度和化学成分等沿台车纵横方向均匀分布,并且有一定的松散性,表面平整。目前采用较多的是圆辊布料机布料。
(2)点火 点火操作是对台车上的料层表面进行点燃,并使之燃烧。点火要求有足够的点火温度,适宜的高温保持时间,沿台车宽度点火均匀,以利料层中燃料顺利燃烧。
点火温度取决于烧结生成物的熔化温度。这一温度范围常在1100~1300℃,实际操作中点火温度常控制在1250±50℃。点火温度过高,会使烧结料表面过熔形成硬壳,降低料层透气性,减慢垂直烧结速度,降低生产率。过低时,表层出现浮灰,返矿量增加。
在一定温度下,为了保证表面料层所需热量,需要足够的点火时间。通常40~60s。
点火真空度影响点火深度。一般要求点火深度为10~20mm,使点火热量集中于表层一定厚度内。如点火真空度较高,会使冷空气从点火器下面大量吸入,以降低点火温度和使料面点火不均匀,表面料层也将随空气的强烈吸人而紧密,降低料层透气性;真空度过低,抽力不足,又会使点火器内燃烧产物向外喷出,不能全部抽入料层,造成热量损失,并降低台车寿命。通常将第一号风箱的真空度控制在4~6kPa。
(3)烧结 在点火后直至烧结整个过程中,料层不断发生变化,为了使烧结过程正常进行,对于烧结的风量、真空度、料层厚度、机速和烧结终点的准确控制是很重要的。
1)烧结风量和真空度。单位烧结面积的风量大小,是决定产量高低的主要因素,当其他条件一定时,产量随风量增加而提高。但风量过大,会造成烧结速度过快,降低烧结矿的成品率。这是因为风量过大使烧结层快速下移,烧结料没有足够的时间熔融黏结,使烧结矿强度降低,细粒级增多。目前,平均每吨烧结矿需风量为3200m3,按烧结面积计算为(70~90)m3/(cm2.min)。真空度大小决定于风机能力、抽风系统阻力、料层透气性和漏风损失情况。在其他条件一定
时,真空度大小反映了料层透气性的好坏,同时,真空度的变化也是判断烧结过程的一种依据。
2)料层厚度与机速。料层厚度与机速直接影响烧结矿的产量和质量。一般来说,料层薄,机速快,生产率高。但表面强度差的烧结矿数量相对增加,造成返矿和粉末增多。同时还会削弱料层“自动蓄热作用”,增加燃料用量,使烧结矿Fe0含量增加,还原性变差。若为厚料层,虽然烧结速度有所降低,但可以较好地利用热量,减少燃料用量,降低Fe0含量,改善还原性,但料层厚度增加,阻力增大,产量下降。因此,合适的料层厚度应将高产和优质结合起来考虑。国内一般采用料层厚度为250~500mm。
机速过慢,则不能充分发挥烧结机的生产能力,并使料层表面过熔,Fe0含量增加,还原性变差。机速过快,烧结时间缩短,导致烧结料不能完全烧结,返矿增多,烧结矿强度变差,成品率降低,合适的机速应保证烧结料在预定的烧结终点烧透烧好。实际生产中,机速一般控制在1.5~4m/min为宜。
3)烧结终点的判断与控制。控制烧结终点,即控制烧结过程全部完成时台车所处的位置。准确控制烧结终点风箱位置,是充分利用烧结机面积,确保优质高产和冷却效率的重要条件。中小型烧结机终点一般控制在倒数第二个风箱处,大型烧结机控制在倒数第三个风箱处。烧结终点的提前或滞后,都将给烧结生产带来不利影响。
2、烧结过程
带式烧结机抽风烧结过程是自上而下进行的,沿其料层高度温度变化的情况一般可分为5层,各层中的反应变化情况如图2—5所示。点火开始以后,依次出现烧结矿层,燃烧层,预热层,干燥层和过湿层。然后后四层又相继消失,最终只剩烧结矿层。
(1)烧结矿层 经高温点火后,烧结料中燃料燃烧放出大量热量,使料层中矿物产生熔融,随着燃烧层下移和冷空气的通过,生成的熔融液相被冷却而再结晶(1000—1100℃)凝固成网孔结构的烧结矿。这层的主要变化是熔融物的凝固,伴随着结晶和析出新矿物,还有吸入的冷空气被预热,同时烧结矿被冷却,和空气接触时低价氧化物可能被再氧化。
(2)燃烧层 燃料在该层燃烧,温度高达1350~1600℃,使矿物软化熔融
黏结成块。该层除燃烧反应外,还发生固体物料的熔化、还原、氧化以及石灰石和硫化物的分解等反应。
(3)预热层 由燃烧层下来的高温废气,把下部混合料很快预热到着火温度,一般为400~800℃。此层内开始进行固相反应,结晶水及部分碳酸盐、硫酸盐分解,磁铁矿局部被氧化。
(4)干燥层 受预热层下来的废气加热,温度很快上升到100℃以上,混合料中的游离水大量蒸发,此层厚度一般为l0~30mm。实际上干燥层与预热层难以截然分开,可以统称为干燥预热层。该层中“料球”被急剧加热,迅速干燥,易被破坏,恶化料层透气性。
(5)过湿层 从干燥层下来的热废气含有大量水分,料温低于水蒸气的露点温度时,废气中的水蒸气会重新凝结,使混合料中水分大量增加而形成过湿层。此层水分过多,使料层透气性变坏,降低烧结速度。
3、烧结过程中的基本化学反应
(1)固体碳的燃烧碳的燃烧反应是烧结过程中其他一切物化反应的基础。固体碳燃烧反应为:
反应后生成C0和C02,还有部分剩余氧气,为其他反应提供了氧化还原气体和热量。燃烧产生的废气成分取决于烧结的原料条件、燃料用量、还原和氧化反应的发展程度、以及抽过燃烧层的气体成分等因素。
(2)碳酸盐的分解和矿化作用 烧结料中的碳酸盐有CaC03、MgC03、FeC03、MnC03等,其中以CaC03为主。在烧结条件下,CaC03在720℃左右开始分解,880℃时开始化学沸腾,其他碳酸盐相应的分解温度较低些。碳酸钙分解产物Ca0能与烧结料中的其他矿物发生反应,生成新的化合物,这就是矿化作用。反应式为:
CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2 CaCO3+Fe2O3=CaO ?Fe2O3+ CO2
如果矿化作用不完全,将有残留的自由Ca0存在,在存放过程中,它将同大气中的水分进行消化作用:
CaO+H2O=Ca(OH)2
使烧结矿的体积膨胀而粉化。
(3)铁和锰氧化物的分解、还原和氧化
铁氧化物的分解、还原与氧化。铁的氧化物在烧结条件下,温度高于l300℃时,Fe203可以分解:
Fe304在烧结条件下分解压很小,但在有Si02存在、温度大于1300℃时,也可能分解:
5.2 球团矿生产
球团矿是把细磨铁精矿粉或其他含铁粉料添加少量添加剂混合后,在加水润湿的条件下,通过造球机滚动成球,再经过干燥焙烧,固结成为具有一定强度和冶金性能的球型含铁原料。
随着高炉炼铁技术的进步和细磨精矿技术的提高,球团技术也有了相应的发展和应用。近30年来,世界上球团矿产量增长很快,成为一种主要的铁矿粉造块方法。我国随着高碱度烧结矿配加酸性球团矿的合理炉料结构的推广,球团矿生产也有较大的发展。
球团矿生产迅速发展的原因是:
1)天然富矿日趋减少,大量贫矿被采用。贫矿经选矿后使其品位提高,为提高这一选矿技术经济指标,铁矿石需经细磨,选矿后的精矿粉粒度小于0.074mm(-200网目),甚至小于0.044mm(-325网目),这种过细精矿粉用于烧结生产会影响透气性,降低产量和质量。而细磨精矿粉易于造球,粒度越细,成球率越高,球团矿强度也越高。所以,处理细磨铁精矿粉球团法优于烧结法。
2)球团法生产工艺的成熟。球团法生产工艺经过半个多世纪的发展,已经基本成熟。它从单一处理铁精矿粉扩展到多种含铁原料,生产规模和操作也向大型化、机械化、自动化方向发展。技术经济指标显著提高。球团产品也已用于炼钢和直接还原炼铁等。
3)球团矿的优点和高炉使用球团矿炼铁的技术进步。球团矿具有良好的冶金性能:粒度均匀、微气孔多、还原性好、强度高,有利于强化高炉冶炼。
球团矿生产的工艺流程一般包括原料准备、配料、混合、造球、干燥和焙烧、冷却、成品和返矿处理等工序。
铁矿石贸易公司内部培训资料 - 图文
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