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中南大学《烧结球团(第1章)》PPT课件
• 孔隙度在一定程度上描述了气体通过料层时，料层对气流 阻力的大小。
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（4）料层的孔隙率ε
• 散装料层的孔隙率受颗粒堆积方式和颗粒粒度分布的影响
• 上图为结晶学描述的相同直径颗粒不同堆积的方式时的 孔隙率。其值在0.2595~0.4764之间。
18
常见的堆积方式(Ⅰ-简单正方体)，(Ⅳ-面心立方体)或两 者混合，(Ⅱ)和(Ⅲ)由于堆积条件复杂，实际中不常见 。 球团矿10个数据的平均实测值为0.478，与最疏松排列简 单立方体的理论计算值0.4764很接近。
② 中间级颗粒的增加引起孔隙率的增大，而不改变 两级颗粒配比时的基本规律；
③ 粗略地说，可以按67：33的比例将所有粒级分成 粗细两级，仍然会呈现出上述两级配比时的倾向性 。
• 孔隙度：Vj/V
实 际 物 质
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• 假设真密度（ r0 ），视密度（ rn）， 堆密度（rj）均可测定 • 颗粒气孔率：Vn/（V0+Vn） =1- rn/ r0：
Vn/G=(V0+Vn- V0)/G=(V0+Vn)/G-V0/G=1/ rn-1/r0 （V0+Vn）/G= 1/ rn • 孔隙度=Vj/V= 1- ri/ rn • 颗粒气孔率在一定程度上描述了气固反应时，气体内扩散 阻力的大小。
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烧结混合料的粒度组成 的影响
图3—3 两种不同粒度不同比例配合的孔隙率变化曲线
(a) 理想球体(C.F.弗纳斯曲线)；(b) 烧结矿，m为细粒级，k为粗粒级， x＝dm/dk（直径比）；横坐标：大粒级含量
25
①dm/dk愈小，即细粒与粗粒直径相差越远，孔隙率ε变化越 陡峭；在粗粒级含量相同的条件下，孔隙率越低。
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（4）料层的孔隙率ε
• 散装料层的孔隙率受颗粒堆积方式和颗粒粒度分布的影响
• 上图为结晶学描述的相同直径颗粒不同堆积的方式时的 孔隙率。其值在0.2595~0.4764之间。
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常见的堆积方式(Ⅰ-简单正方体)，(Ⅳ-面心立方体)或两 者混合，(Ⅱ)和(Ⅲ)由于堆积条件复杂，实际中不常见 。 球团矿10个数据的平均实测值为0.478，与最疏松排列简 单立方体的理论计算值0.4764很接近。
② 中间级颗粒的增加引起孔隙率的增大，而不改变 两级颗粒配比时的基本规律；
③ 粗略地说，可以按67：33的比例将所有粒级分成 粗细两级，仍然会呈现出上述两级配比时的倾向性 。
• 孔隙度：Vj/V
实 际 物 质
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• 假设真密度（ r0 ），视密度（ rn）， 堆密度（rj）均可测定 • 颗粒气孔率：Vn/（V0+Vn） =1- rn/ r0：
Vn/G=(V0+Vn- V0)/G=(V0+Vn)/G-V0/G=1/ rn-1/r0 （V0+Vn）/G= 1/ rn • 孔隙度=Vj/V= 1- ri/ rn • 颗粒气孔率在一定程度上描述了气固反应时，气体内扩散 阻力的大小。
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烧结混合料的粒度组成 的影响
图3—3 两种不同粒度不同比例配合的孔隙率变化曲线
(a) 理想球体(C.F.弗纳斯曲线)；(b) 烧结矿，m为细粒级，k为粗粒级， x＝dm/dk（直径比）；横坐标：大粒级含量
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①dm/dk愈小，即细粒与粗粒直径相差越远，孔隙率ε变化越 陡峭；在粗粒级含量相同的条件下，孔隙率越低。
烧结球团PPT课件
烧结点火示意图
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1.烧结矿层：随烧结过程进行不断加厚，抽入空气过冷 使烧结矿骤冷将影响烧结矿强度。
2.燃烧层：主要反应为：C的燃烧、MCO3分解、FeS2 氧化、形成液相、铁氧化物分解还原氧化。（由于液 相的产生使该层透气性变差）
3.预热层：主要反应为：氧化还原、结晶水分解、部 分MCO3分解
TFe波动≤±0.5%，SiO2 ≤±0.03%混匀的重要 性（条件：平铺直取——原料场应足够大）; ⑻矿石代用品：
高炉炉尘、转炉炉尘、轧钢皮、硫酸渣等。 8 第8页/共34页
烧结的车间的全貌
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第911
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（二）烧结料层结构
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稳：化学成分稳定（TFe、R） 熟：增加熟料率↑1%，η↑0.3%，焦比↓1.2kg/tFe
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第3页/共34页
三、铁矿烧结及球团的基本原理、工艺
（一）烧结料组成：
（1）含铁料：精矿份200目以下（考虑成球性）、富矿 粉（5~8mm，烧结中的骨架）、其他（炉尘、轧钢皮 等）
（2）熔剂：以CaO为主， CaO ↑1%，烧结产量↑ 3%
4.存在传热速度与燃烧速度的同步问题
5.存在如何减少“过湿”现象的问题
6.存在有害杂质S的去除问题（S由易去除S化物转
化为硫酸盐的问题）
7.存在选用何种液相体第1系5页作/共3为4页固结成型机理问题
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（四）强化烧结的措施
1.改善透气性：适宜的水分、延长混料时间、小球烧 结、预热混合料
2.提高抽风负压：但需考虑电耗成本增加问题
⑵脉石成分：SiO2、Al2O3↓越好（须重视Al2O3 ）， MgO ↑越好
烧结与团球操作烧结新技术课件
不足：从烧结机理可知，烧结矿是液相固结的产物，单纯的减少烧结矿的SiO2量， 有可能导致烧结矿的液相量不足，从而引发烧结矿强度变差的问题。因为在二元碱度 不变时，SiO2的减少意味着CaO含量减少，而SiO2和CaO都是构成烧结矿液相的主要组 元，因此如何在低温烧结的工艺条件下，降低烧结矿中SiO2含量的同时，确保烧结过 程中产生在质量上及数量上均适宜的“有效粘结相”，是这一新工艺能否在生产上成 功的技术关键。
项目总结
本项目主要讲解了目前世界上几种已应用于工业或部分应用于工业的烧 结新工艺，并分别叙述了它们各自的工艺特点和其应用的关键条件，重点要 理解小球、球团烧结、低温烧结和低SiO2高还原性烧结矿的烧结工艺特点和 应对措施。要求熟练掌握烧结工艺流程，并要对传统烧结理论有所认识。
THANKS!
一、小球、球团烧结工艺
相关知识
相关知识
一、小球、球团烧结工艺 将烧结原料和溶剂的粒度<3mm粒级控制在60%～70%，并在配料室内加雾化水进行润湿。
按球团造球无水长大，无水密实理论，根据混合机内不同区域对加水强度的要求，在一次 混合机内进行三段加水，在二次混合机内进行一段加水，当一混加水不足时进行补充，小 球烧结工艺流程见图10-1。
知识拓展
EOS（Emission Optimized Sintering）工艺是德国的蒂森、日本新日铁及荷兰 的霍戈文等烧结厂都有使用的降低NOx和SO2排放的烧结工艺。EOS烧结工艺和传统烧 结工艺的比较见图10 2。EOS系统利用部分废气循环，可减少烟囱排除的粉尘、NOx 和SO2，同时降低工序能耗，并可不同程度地改善烧结矿质量、产量。
优点：不仅能生产具有较高机械强度和良好冶金性能的优质烧结原性烧结矿的烧结生产新工艺 定义：低SiO2烧结矿一般是指烧结矿中SiO2含量低于5.0%的烧结矿。 优点：使入炉品位提高，渣量减少;改善烧结矿冶金性能，尤其是其软熔温度升高、
项目总结
本项目主要讲解了目前世界上几种已应用于工业或部分应用于工业的烧 结新工艺，并分别叙述了它们各自的工艺特点和其应用的关键条件，重点要 理解小球、球团烧结、低温烧结和低SiO2高还原性烧结矿的烧结工艺特点和 应对措施。要求熟练掌握烧结工艺流程，并要对传统烧结理论有所认识。
THANKS!
一、小球、球团烧结工艺
相关知识
相关知识
一、小球、球团烧结工艺 将烧结原料和溶剂的粒度<3mm粒级控制在60%～70%，并在配料室内加雾化水进行润湿。
按球团造球无水长大，无水密实理论，根据混合机内不同区域对加水强度的要求，在一次 混合机内进行三段加水，在二次混合机内进行一段加水，当一混加水不足时进行补充，小 球烧结工艺流程见图10-1。
知识拓展
EOS（Emission Optimized Sintering）工艺是德国的蒂森、日本新日铁及荷兰 的霍戈文等烧结厂都有使用的降低NOx和SO2排放的烧结工艺。EOS烧结工艺和传统烧 结工艺的比较见图10 2。EOS系统利用部分废气循环，可减少烟囱排除的粉尘、NOx 和SO2，同时降低工序能耗，并可不同程度地改善烧结矿质量、产量。
优点：不仅能生产具有较高机械强度和良好冶金性能的优质烧结原性烧结矿的烧结生产新工艺 定义：低SiO2烧结矿一般是指烧结矿中SiO2含量低于5.0%的烧结矿。 优点：使入炉品位提高，渣量减少;改善烧结矿冶金性能，尤其是其软熔温度升高、
中南大学《烧结球团(第6章)》课件
（4）小球团烧结法工艺流程和特点
增设造球设施 增加外滚煤粉工艺环节 采用新型布料系统 烧结点火前设置干燥段 产品为外形不规则的小球集合体（2）低温烧结法的实质
是－种优化原料化学成分和粒度组成，使 之可以形成理想结构的准颗粒、在较低温 度(1250～1300℃)下，生产理想结构烧结 理想结构烧结 矿的方法
（3）目的
减少高温型次生赤铁矿的形成，改善烧结 矿的低温还原粉化性能 降低磁铁矿、硅酸盐含量，生产高还原性 能的烧结矿
（4）低温烧结工艺的基本要求
烧 结 球 团 学
范 晓 慧
第6章 烧结生产工艺
本章内容
6.1 低温烧结法 6.2 小球团烧结法
6.1 低温烧结法
（1）低温烧结理论
复合铁酸钙理论 以针状复合铁酸钙(硅铝铁酸钙 以针状复合铁酸钙 硅铝铁酸钙SFCA ， 硅铝铁酸钙 粘结部分未反应的残留赤铁矿(约 约40％)粘结部分未反应的残留赤铁矿 约 ％ 粘结部分未反应的残留赤铁矿 40％) 为主的非均相的，具有高还原性、 ％ 为主的非均相的， 良好的低温粉化性及高的冷强度的烧结矿
3）热工制度 ）
烧结温度：1250~1280℃，（低温烧结）
低水、低碳、厚料层(＞400mm)烧结
烧结矿特性比较
参 数 原生赤铁矿 次生赤铁矿 SFCA 玻璃质 磁铁矿 冷强度 还原粉化率 软化开始温度 软化期间压差 还原度 普通烧结矿 (＞1300℃) 低 高 低 高 高 低 高 低 高 低 低温烧结矿 (＜1300℃) 高 低 高 低 低 高 低 高 低 高
制粒 产品形状 产品结构 产品 TFe 渣量 JIS 还原度 低温粉化率
图 福山5＃烧结机HPS工艺流程 1－原料：2－混合配料；3 造球，4－外滚焦粉，5－球团料，6－混匀料： 7 返矿：8－熔剂 9 水；10 焦粉；11 矿仓，12 圆筒造球机， 13 造球盘；14 圆筒混合饥；15—.研磨；16.—梭式布料器；17 点火； 18 焦粉；19 破碎机；20 筛分；21 鼓风机；22 返矿；23 高炉
烧结球团
1.概述抽风烧结过程中，按烧结料层自上而下分哪几带？并指出各代的主要特点以及各带是怎么变化的？答：自上而下为：烧结矿层、燃烧层、预热层、干燥层、过湿层。
(1)烧结矿层的特点及变化：经高温点火后，燃料燃烧已结束，形成多孔的烧结矿饼。
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)燃烧层的特点及变化：燃料在该层燃烧，温度高达1300～1500℃，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)预热层的特点及变化：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150～700℃。
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)干燥层的特点及变化：干燥层受预热层下来的废气加热，混合料中的游离水大量蒸发，此层厚度一般为20～40mm。
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)过湿层特点及变化：此层水分过多，使料层透气性变坏，降低烧结速度。
2.请画出抽风烧结工艺与球团工艺的流程图？球团工艺流程图3.何谓固相反应，固相反应对烧结过程和球团过程焙烧有何作用，如何促进固相反应？答：固相反应是固体质点进行扩散迁移并发生化学反应，颗粒与颗粒之间形成固体连接桥（或者连接颈），化合物和固溶体把颗粒连接起来。
作用：固相反应产物能形成原始烧结料所没有的低熔点新物质，但不能决定烧结矿最终矿物成分。
在温度继续升高时，就能为液相形成先导，使液相生成的温度降低。
因此，固相反应的类型与最初形成的固相反应产物对烧结过程具有主要作用，直接影响烧结矿的质量。
促进反应方法：可以把固相反应物研细，或者找一种合适的溶剂进行溶解后进行反应，也可以加热，还可以加入正向催化剂。
4.在圆盘造球机中，生球是怎样形成，长大和紧密的？球团矿的焙烧分为哪几个阶段，其目的是什么？答：粉料加进盘内被水湿润后，不断翻滚形成料粒-小料球-大料球，当小球偏向盘的中部继续滚大时，则滚向盘边排出。
烧结、球团培训课件
4）菱铁矿石 主要含铁成分是FeCO3，理论含铁量48.2%，FeO为62.1%,CO2为 37.9%.
颜色：为灰色和黄褐色，风化后变为深褐色，条痕为灰色或带黄色 ，无磁性。
通常菱铁矿含铁不高，为30%~40%，但经焙烧后，释放出CO2，其 含铁量显著增加，矿石也变得疏松多孔，易破碎，还原性能好，硫、磷 低。
技术经济指标
1）、烧结机有效面积利用系数
定义：
烧结机每平方米有效面积每小时产出的烧结矿量（单位：吨/平米.小时）
公式： 子项：烧结矿产出量（吨） 母项：有效面积×实际作业台时
利用系有 数效烧 面 结 实 积矿 际产 作量 业台
2）、烧结机台时产量
定义：
台时产量是一台烧结机平均一小时的烧结矿生产量，通常以总产量与运转的总
烧结矿质量标准
第二章 原料知识
学习目标 了解烧结主要原料的性质，掌握其作用以及对原料的要求。
知识要求 烧结的主要原料 各种原料的性质 对原料的要求 烧结原料相关设备
第一节烧结原料的特性与要求
烧结原料主要由含铁原料、熔剂、燃料组成。 下面我们分别对这三种原料进行介绍。
钢渣粉
4、钢渣粉：
炼钢钢渣经过加工、磁选后，含有较高铁分的钢渣，主要成份：
FeO:45%左右、SiO2:10%、CaO:30%、MgO:5%。
轧钢皮、硫酸渣
5、轧钢皮： 轧钢过程中剥落下来的氧化
铁皮，主要成份为氧化铁， 铁含量在70％左右。
6、硫酸渣： 化工厂用黄铁矿制硫酸的副
第二节 烧结工序流程简介
烧结生产工艺流程通常由下列几部分组成：
含铁原料、燃料和熔剂的接受和贮存；原料、燃料 和熔剂的破碎筛分；烧结料的配料、混合制粒、 布料、点火和烧结；烧结矿的破碎、筛分、冷却 和整粒。根据原料条件、工厂生产规律和对产品 的要求不同，其流程繁简不一。
颜色：为灰色和黄褐色，风化后变为深褐色，条痕为灰色或带黄色 ，无磁性。
通常菱铁矿含铁不高，为30%~40%，但经焙烧后，释放出CO2，其 含铁量显著增加，矿石也变得疏松多孔，易破碎，还原性能好，硫、磷 低。
技术经济指标
1）、烧结机有效面积利用系数
定义：
烧结机每平方米有效面积每小时产出的烧结矿量（单位：吨/平米.小时）
公式： 子项：烧结矿产出量（吨） 母项：有效面积×实际作业台时
利用系有 数效烧 面 结 实 积矿 际产 作量 业台
2）、烧结机台时产量
定义：
台时产量是一台烧结机平均一小时的烧结矿生产量，通常以总产量与运转的总
烧结矿质量标准
第二章 原料知识
学习目标 了解烧结主要原料的性质，掌握其作用以及对原料的要求。
知识要求 烧结的主要原料 各种原料的性质 对原料的要求 烧结原料相关设备
第一节烧结原料的特性与要求
烧结原料主要由含铁原料、熔剂、燃料组成。 下面我们分别对这三种原料进行介绍。
钢渣粉
4、钢渣粉：
炼钢钢渣经过加工、磁选后，含有较高铁分的钢渣，主要成份：
FeO:45%左右、SiO2:10%、CaO:30%、MgO:5%。
轧钢皮、硫酸渣
5、轧钢皮： 轧钢过程中剥落下来的氧化
铁皮，主要成份为氧化铁， 铁含量在70％左右。
6、硫酸渣： 化工厂用黄铁矿制硫酸的副
第二节 烧结工序流程简介
烧结生产工艺流程通常由下列几部分组成：
含铁原料、燃料和熔剂的接受和贮存；原料、燃料 和熔剂的破碎筛分；烧结料的配料、混合制粒、 布料、点火和烧结；烧结矿的破碎、筛分、冷却 和整粒。根据原料条件、工厂生产规律和对产品 的要求不同，其流程繁简不一。
烧结矿与球团矿生产课程PPT课件
避免游离CaO在烧结矿储存过程中，吸 收空气中的水分发生消化反应生成Ca(OH)2 导致体积膨胀，引起烧结矿粉化。
白点
烧结矿与球团矿生产精品课程
第23页/共48页
碳酸盐分解产物的矿化 • 不仅要求碳酸盐特别是碳酸钙完全分解 • 而且要求分解产物与其它组分完全化合
烧结矿与球团矿生产精品课程
第24页/共48页
烧结矿与球团矿生产精品课程
第3页/共48页
白云石
烧结矿与球团矿生产精品课程
石灰石
第4页/共48页
生石灰
烧结矿与球团矿生产精品课程
消石灰
第5页/共48页
（2）酸性熔剂
• 酸性熔剂主要为石英（SiO2）和蛇 纹石（3MgO2·2 SiO2 ·2H2O）。
• 当使用含碱性脉石的铁矿石冶炼时，
就需要加入酸性熔剂。由于铁矿石
石灰石粒度 矿化度随石灰石粒度减小而提高
磁铁矿粒度 矿化度随磁铁矿粒度减小而提高
碱度
碱度降低可提高CaO的矿化度
烧结矿与球团矿生产精品课程
第28页/共48页
从第三个图看出：
• 矿石或精矿的粒度对CaO的矿化度也有很大影 响
• 精矿烧结使用的石灰石粒度可粗一些(如3 ~ 0mm) 粉矿烧结使用的石灰石粒度要细一些(如 2 ~ 0mm甚至1 ~ 0mm)
影响 CaO矿化程度的因素
烧结矿与球团矿生产精品课程
碱度、石灰石粒度对CaO 矿化程度的影响
1—— 碱度0.8； 2—— 碱度1.3； 3—— 碱度1.5； 虚线——石灰石粒度1~0mm； 实线——石灰石粒度3~0mm
第25页/共48页
烧结矿与球团矿生产精品课程
温度、石灰石粒度对CaO矿化程度的影响
白点
烧结矿与球团矿生产精品课程
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碳酸盐分解产物的矿化 • 不仅要求碳酸盐特别是碳酸钙完全分解 • 而且要求分解产物与其它组分完全化合
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烧结矿与球团矿生产精品课程
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白云石
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石灰石
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生石灰
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消石灰
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（2）酸性熔剂
• 酸性熔剂主要为石英（SiO2）和蛇 纹石（3MgO2·2 SiO2 ·2H2O）。
• 当使用含碱性脉石的铁矿石冶炼时，
就需要加入酸性熔剂。由于铁矿石
石灰石粒度 矿化度随石灰石粒度减小而提高
磁铁矿粒度 矿化度随磁铁矿粒度减小而提高
碱度
碱度降低可提高CaO的矿化度
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从第三个图看出：
• 矿石或精矿的粒度对CaO的矿化度也有很大影 响
• 精矿烧结使用的石灰石粒度可粗一些(如3 ~ 0mm) 粉矿烧结使用的石灰石粒度要细一些(如 2 ~ 0mm甚至1 ~ 0mm)
影响 CaO矿化程度的因素
烧结矿与球团矿生产精品课程
碱度、石灰石粒度对CaO 矿化程度的影响
1—— 碱度0.8； 2—— 碱度1.3； 3—— 碱度1.5； 虚线——石灰石粒度1~0mm； 实线——石灰石粒度3~0mm
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温度、石灰石粒度对CaO矿化程度的影响