烧结工艺介绍

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四、熔剂 熔剂的种类 熔剂按其性质可分为中性，酸性和碱性三种。常见的酸性 熔剂有蛇纹石，硅石；碱性熔剂有石灰石、白云石、生石灰和 消石灰等。由于我国铁矿石的脉石多数为酸性氧化物。所以普 遍使用碱性熔剂。 1、石灰石 石灰石的主要化学成分是CaCO3，理论CaO含量为56%, CO2 为44％。自然界中都含有镁、铁、锰等杂质，所以工业上石 灰石中CaO含量都低于理论值，一般为50-55％。石灰石呈粗 粒块集合体，性脆，易破碎，比重2.6-2.8 t/m3。颜色呈灰白 色或青黑色两种，烧结厂入厂石灰石要求CaO含量高，一般 Wcao>50％，含酸性氧化物要低，WSiO2<3%，CaO含量波动 范围要小，有害杂质硫磷少。粒度要求：0-3mm。
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3、褐铁矿 褐铁矿是含有结晶水的Fe2O3，其化学式可用 mFe2O3·nH2O表示。按结晶水含量，生长情况和外形的不同 可分为五类： 水赤铁矿 2Fe2O3·H2O（含结晶水5.32％） 针赤铁矿 Fe2O3·H2O（含结晶水10.11％） 水针铁矿 3Fe2O3·4H2O（含结晶水13.04％） 褐铁矿 2Fe2O3·3H2O（含结晶水14.39％） 黄针铁矿 Fe2O3·2H2O（含结晶水18.37％） 黄赭石 Fe2O3·3H2O（含结晶水21.7％） 自然界中褐铁矿一般以2Fe2O3·3H2O的形式存在。其外表 颜色为黄褐色、暗褐色或黑色，呈黄色或褐色条痕，比重3.04.2t/m3,自然界中褐铁矿很少，一般含铁量为37-55％，其脉石主 为粘土和石英等，含有害杂质硫、磷、砷较高。 褐铁矿由于孔隙度大，所以褐铁矿的还原性比磁铁矿及赤铁矿好。
烧结原料 2、返矿在烧结过程中的作用 （1）热返矿可以提高混合料料温，有利于消除料 层的过湿现象，特别是在我国北方烧结厂的冬季生 产，更是非常重要的。 （2）返矿的粒度较粗，具有多孔松散结构，可以 成为混合料的成球“核心”，改善混合料粒度组成， 烧结时料层中的返矿颗粒，形成的“骨架”，可以 提高混合料的透气性。 （3）由于返矿中含有大量低熔点的物质，在烧结 过程中容易产生液相。 （4）返矿中的大颗粒部分在布料过程中可以偏析 形成自然铺底料。
烧结基本知识 三、烧结的原理 烧结过程的基本原理是将有用的矿物粉末（含铁原 料、熔剂、燃料等）按照一定比例进行配料，并加 入适当的水分，经混合制粒后铺到烧结机台车上， 烧结料经表面点火后，在下部风箱强制抽风作用下， 料层内燃料自上而下燃烧并放热，混合料在高温作 用下发生一系列物理、化学反应，并产生一定的液 相，随着料层温度降低冷却，液相将矿粉颗粒固结 成块。
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2、轧钢皮 轧钢皮是轧钢厂生产过程中产生的氧化铁鳞，也叫氧化铁 皮。轧钢皮一般占总钢材产量的2-3%，含铁量70%左右，从 水泵站沉淀池中清理出来的细粉铁皮含铁量也有60%左右， 含其它有害杂质较少。轧钢皮比重大。进厂的轧钢皮必须筛 去大块杂物保证粒度小于10mm。烧结中使用轧钢皮，可节约 铁矿石，由于其中FeO氧化放热，还可以节约燃料消耗。 3、钢渣 钢渣一般指的是转炉渣，多为碱性转炉渣。钢渣是炼钢中 各期的混合物，由于日晒雨淋的原因使钢渣发生不同程度的 风化，故称为风化渣。筛分后小于10mm的部分用于烧结，它 具有一定的吸水性和粘结性。
烧结工业的发展概况 3、设备大型化和监控自动化 对所有设备均采用自动控制，如：烧结配料，混合 料水份、料层透气性与料层厚度、点火温度、烧结 终点、烧结矿FeO含量等均采用了自动监测装置。 为了满足日益增长的钢铁工业的要求，烧结工艺设 备的大型化势在必行。目前，国外烧结机面积已增 加到600多平方米。 4、信息快速化 随着信息技术的发展许多先进技术也应用到了烧结 生产工业中。
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烧结工业的发展概况
一、我国烧结技术发展情况 解放前我国钢铁工业十分落后，到1937年底，共有十台烧结机，面积 为33平方米，年产烧结矿仅十几万吨。 解放后，我国钢铁工业有了很大的发展，改建和扩建了鞍钢烧结厂，同时， 本钢、马钢、首钢、武钢、包钢、湘钢、攀钢、南钢、天钢、宝钢等烧结 厂相继建成投产。目前，我国拥有24m2、36m2、39m2、50m2、75m2、 90m2、130m2、182m2、265m2、360m2、430m2、450m2等多个规格带式 烧结机。 目前我国广泛采用的是带式烧结机，因为它具有生产效率高，原料适 应性强，自动化程度高，劳动条件好和便于大型化、自动化，所以世界上 有90%的烧结矿是这种方法生产的。 随着钢铁工业的发展，为达到烧结矿产量要求，设备面积也不断增大。 我国1952年从前苏联引进当时面积最大的烧结机，而后我国开始自行设计 和制造。70年期我国设计并制造出90－130m2烧结机。80年代初，宝钢引 进日本450m2烧结机。经消化和移植，于90年代已能自行设计和制造该规 格烧结机。例如，宝钢三期450m2烧结机、武钢烧结厂也新建了两台435m2 的烧结机，再加上近一两年来新上的钢铁项目，大型的烧结机也有很多。 在我国烧结矿占向高炉供入炉料80%以上。
烧结工业的发展概况 二、国外烧结生产技术发展动态 1、理论研究深入化 为更好的满足冶炼要求，力求提高烧结矿产品质量， 各国钢铁企业都进一步强化了烧结理论研究工作。 一方面探明了烧结工艺规律，提高单台烧结机产量； 另一方面探究新的条件下的烧结机理，为高炉冶炼 提供更优良的烧结矿，如在自熔性烧结矿、低温烧 结、小球烧结、料层透气性与热量传递，烧结矿成 矿机理等方面的理论研究。
烧结原料 三、回收料 在冶金及其它一些工业生产部门有不少副产 品，其含铁量都比较高，这些工业副产品如当作 废物抛弃，造成资源浪费而且导致环境恶化。烧 结配用这类工业副产品作为原料后，不仅可以降 低烧结成本，而且可以综合利用资源，保护环境 不被污染。烧结厂常用的工业副产品有： 1、瓦斯灰 瓦斯灰是高炉煤气带出来的炉尘，通常含铁40% 左右，它实际上是矿粉和焦粉的混合物。瓦斯灰 的粒度较细，呈深灰色，亲水性差。烧结料中加 入部分瓦斯灰，可节约铁料和燃料消耗。加上价 格低廉，还可以降低成本。进厂的瓦斯灰，要适 当加水润湿，以便运输和改善条件。
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2、白云石 白云石的主要化学成分是碳酸钙和碳酸镁。化学式为Mg·Ca (CO3)2。 它的理论组成CaCO3为54.2％（CaO为30.41％），MgCO3为45.8％ （MgO为21.8％）。白云石呈致密粗粒块状，较硬，难破碎，颜色为灰 白色或浅黄色，有玻璃光泽。自然界中白云石分布没有石灰石广泛。 石灰石和白云石的分别除颜色外，白云石有玻璃光泽，其破碎面呈鱼籽 状小粒，而石灰石较平整，用手握这两种矿时石灰石的手感比白云石手 感好，白云石有扎手的感觉。 3、生石灰 生石灰是由石灰石煅烧而成的，其化学式为CaO。煅烧温度为9001000°C。 石灰石在煅烧时由于放出二氧化碳，故而表面多裂纹，易破碎，吸水性 好，自然粉化。加水消化时，放出大量的热量。可以起到预热混合料的 作用。 烧结使用的生石灰由于含有杂质，故CaO含量一般为85％左右，粒度要 求小于10mm，其中0-5mm部分占85％。由于生石灰易吸水和扬尘，因 此，运输、贮存时应有专门设施，以改善劳动条件。
烧结原料 4、菱铁矿 菱铁矿的化学式为FeCO3,理论含铁量为48％， FeO为62.1％， CO2为37.9％。自然界常见的菱铁 矿坚硬致密，外表颜色为灰色和黄褐色，风化后为 深褐色，比重为3.8 t/m3。无磁性，它的夹杂物为粘 土和泥沙。 开采出来的菱铁矿一般含铁量30-40％，但经过 焙烧，分解出CO2，其含铁量显著增加，矿石变得 多孔，易破碎，还原性好。 菱铁矿的烧结性能基本上与磁铁矿相同。由于 菱铁矿在烧结时分解出大量的二氧化碳气体，故对 粒度要求严格，用作烧结原料的菱铁矿粒度应小于 6mm。粒度过大，分解时会消耗大量的热量和时间。
烧结工业的发展概况 2、工艺先进化，已被证实和利用的新工艺有： (1)改善原料中和（建立机械化和计算机控制的原料 场）； (2)改善原料准备工艺（添加生石灰或消石灰，燃料分 加，分层布料，强化制粒等）； (3)改进烧结技术(厚料层、高负压、高碱度、低燃耗， 混合料预热，富氧和热风烧结等） (4)强化烧结矿产品粒度。 (5)强调环境保护、资源综合利用烧结厂余热利用等。
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二、返矿 1、返矿的形成 经过破碎及热筛分后，分出高温（500—600°C）小 于 6mm的碎料称为热返矿或一次返矿。冷却后的烧结矿在 整粒过程中筛出小于5mm部分以及烧结机机头机尾除尘灰、 大烟道排料等内部循环散料称为二次返矿或内返矿；在高炉 装料前再次过筛筛出的小于6mm碎料称为高炉返矿或外返 矿；这些统称为烧结返矿。返矿是烧结中占较大比例的含铁 料，正常情况下，烧结过程中产生的返矿量大约是30%。 在烧结生产中，无论怎样精心组织生产，总有一定数量的返 矿产生，有返矿产生就要循环处理，使返矿参加配料、混合、 再烧结，不断循环。因此返矿的产生及处理在烧结生产中是 必不可少的。
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烧结原料 烧结原料包括：含铁料、熔剂、燃料三大类 含铁料：铁矿石、返矿、回收料（除尘灰、OG泥、 氧化铁皮等） 熔剂：中性熔剂 酸性熔剂：蛇纹石等 碱性熔剂：石灰石、白云石、生石灰等 燃料：无烟煤、焦粉
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一、铁矿石 铁矿石主要是由一种或几种含铁矿物和脉石所组成。烧结 所用的含铁原料，主要是各类含铁矿物的精矿和富矿粉。精矿 是铁矿石经过选矿处理后的产物；富矿粉是富矿在开采或加工 过程中产生的粒度小于5mm或8mm的细粒部分。 目前，烧结和炼铁生产常用的铁矿石根据含铁矿物性质不 同可以分为四种类型。 1、磁铁矿 磁铁矿是一种常见的铁矿石，俗称“黑矿”。其化学式为 Fe3O4，也可看作是Fe2O3·FeO。理论含铁量为72.4％，其 中Fe2O3为69％，FeO为31％。磁铁矿具有强磁性，组织致密 坚硬，它的外表颜色和条痕色均为黑色，有金属光泽，密度 4.9-5.2t/m3。 磁铁矿石的烧结特性较好，这是因为其结构致密、形状较规则， 所以堆比重大。烧结料颗粒之间有较大的接触面积，烧结时在 液相发展较少的情况下烧结矿即可成型。因此烧结过程可以在 温度不高和燃料用量较少的情况下，得到融化度适当，FeO含 量较低，还原性和强度较好的烧结矿。
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四、烧结矿的优点 烧结矿与天然矿石比较优点： 1.通常含铁量高，粒度组均匀，气孔率大，成份稳定，还原 性好； 2.含有碱性熔剂，造渣性能好，具有良好的冶金性能；烧结 过程可除去80-90%的有害杂质如硫（Ｓ）、砷（Ａs）等。 3.高炉使用人造富矿（烧结矿、球团矿），可以提高产量， 降低燃料消耗。 4.烧结配料中加入钢铁生产中的副产品（如高炉除尘灰、OG 泥、轧钢氧化铁皮、转炉渣等），可以合理利用资源，既保 护环境，又节约了生产成本。
烧结原料 2、赤铁矿 赤铁矿是最常见的铁矿石，外表颜色为暗红色， 俗称“红矿”。化学式为Fe2O3，理论含铁量70％， 赤铁矿的比重为4.8-5.3t/m3。这种矿石在自然界中 常成巨大矿床，从埋藏量和开采量来说，它都是工 业生产的主要矿石。 赤铁矿的烧结性能与磁铁矿相近。但其开始软 化温度较高，要在料层各部均匀达到这样高温度有 一定困难。赤铁矿在烧结时比磁铁矿需要的燃料消 耗高。如果单纯的增加燃料用量来满足较高温度的 要求，虽然能得到足够的液相，但不可避免的造成 过熔，形成还原性差、大孔薄壁、性脆易碎的烧结 矿。因此，烧结矿强度差，成品率低。由此可见， 烧结赤铁矿比磁铁矿困难。
烧结基本知识 二、烧结与炼铁的关系 烧结生产是炼铁生产的前工序，是整个钢铁工业生 产中的一个不可缺少的重要环节，也就是炼铁生产 的原料准备。烧结生产是为高炉服务的，所以烧结 矿的质量很大程度上决定了高炉生产的各项经济技 术指标和生铁质量。烧结生产的主要任务，是将铁 矿粉进行造块，为高炉冶炼提供优质的人造富矿。
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大纲
烧结基本知识 烧结工业发展概况 烧结原料介绍 烧结设备 烧结工艺流程 烧结矿的分类
一、为什么要进行烧结 在自然界中，金属状态的铁是极少见的。一般都和 其它元素结合成化合物。随着工业的发展，能直接 用于高炉冶炼的富矿越来越少，使得人们不得不开 采贫矿（品位25-40%）。但是贫矿直接入炉冶炼是 不经济的，所以，必须经过选矿处理，要选矿，就 必须对矿石进行破碎研磨。这样，选矿后的矿粉， 品位提高了，但其粒度（<0.043mm>90%）不符合 高炉冶炼要求，因此，对于开采出和筛选出来的矿 粉都必须经过造块后方可用于冶炼。