铁矿粉烧结技术与应用--袁广仁

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烧结矿固结理论
硅酸盐系烧结理论 铁酸钙系烧结理论 铁酸钙系烧结理论是烧结矿 固结理论发展的革命，为生产优 质烧结矿奠定了基础。
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烧结矿固结理论-铁酸钙系
CaO—Fe2O3系。本系中有一个稳定化合物2CaO·Fe2O3，， 熔点为1449℃，两个不稳定化合物：CaO·Fe2O3，和CaO·2 Fe2O3，前者异分熔点为1215℃，后者在1155～1225℃时稳 定，在1155℃时分解为CaO．Fe2O3和Fe2O3。CaO·Fe2O3与 CaO·2 Fe2O3能组成本系中熔点最低的共晶混合物，其熔点 为1205℃。形成铁酸钙的条件是CaO与Fe2O3同时存在，在烧 结过程中需维持较低温度和强氧化性气氛。所以生产熔剂性 24 烧结矿时，烧结温度并不高，也不需要过多的燃料消耗。

燃料配加方式
铁酸钙体系的矿物生成条件要求一定的氧化性气氛，而燃 料的配加量高，必然要造成局部的还原性气氛，不利于烧 结矿质量的改善。降低燃料配加量会造成烧结热量不充分， 烧结矿固结变差的问题。因此在厚料层操作可以降低燃料 的基础上，改变燃料的配加方式，进行燃料部分外加是改 善燃料燃烧、降低燃料消耗，保证烧结矿固结的有效的措 施。 燃料部分外加一方面可以使得一部分燃料不被其它原 料所包裹，改变了燃料燃烧的动力学条件，产生的热量被 有效的利用。另一方面部分燃料在混合料核心，产生的热 量被吸收，有利于核心烧结矿的矿化反应的进行，有利于 19 烧结矿的固结。
铁酸钙系烧结矿的特点
由针状铁酸钙粘结残留多孔赤铁矿组成 的非均质结构。 具有极佳的还原性，可以高炉焦比。 良好的机械强度。 令人满意的还原粉化特性。 优良的高温还原特性和熔融特性。
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影响针状铁酸钙形成的因素 温度 碱度 气氛 化学成分 保温时间 原料因素
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生成复合针状铁酸钙的条件
• 烧结矿碱度为1.8-2.2； • SiO2为3-6%； • Al2O3/ SiO2比为0.1-0.2； • 烧结温度为1250-1270℃； • 高温保持时间（1100℃）应有2-3min； • 具有较强的氧化性气氛； • 原料易与CaO生成铁酸钙。
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厚料层烧结技术
• 厚料层烧结的效果
• 节省固体燃耗，降低总热耗（自动蓄热作用所致）改善 烧结矿强度，提高成品率 Ⅰ. 强度低的表层烧结矿相对减少 Ⅱ. 高温保持时间长，矿物结晶充分，结构得以改善 • 降低FeO含量，改善烧结矿还原性 Ⅰ. 低配碳的结果，使氧化性气氛加强 Ⅱ. 低配碳使料层最高温度下降 Ⅲ. 低配碳量抑制过烧现象，烧结矿结构改善
烧结矿质量--高炉降低燃料消耗
• 还原性 直接还原度增加 10%，焦比增加8—9%，产量 下降8—9%。 • 低温还原粉化指数（RDI） 增加5%，焦比增加1.55%，产量下降1.5%。 • 软化和熔滴性能的改善 改善高炉的透气性，提高产量，降低焦比。 • 有害杂质少，脉石成分合理。 • 化学成分稳定
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厚料层烧结技术
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降低烧结过程能耗的技术对策
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强化烧结过程的技术措施
强化混合料制粒 方法：Ⅰ. 延长混合造球的时间（一混2-3分钟， 二混3-5分钟）； Ⅱ. 改进混料筒的结构，提高制粒效果； Ⅲ. 使用有机添加剂，改善制粒效率； Ⅳ. 自动控制混料的加水量； Ⅴ. 园盘造球机预制粒（HPS法、小球烧结 法）
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烧结过程的基本反应 燃烧反应
烧结过程中燃料颗粒的燃烧属于气—固相反 应。反应动力学服从于氧分子扩散到固体燃 料表面，氧分子被吸附，被吸附氧分子与碳 发生反应形成中间产物，中间产物断裂形成 气相反应产物，反应产物脱附并向废气流扩 散的未反应核模型一般规律。
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烧结过程的基本反应 燃烧反应
大量研究和对燃烧带厚度的计算表 明，烧结过程中燃料燃烧是受扩散控制 的（氧的扩散），因此，烧结混合料中 燃料燃烧速度及燃烧带的厚度与燃料颗 粒的直径、燃料配加量、气流的流速及 料层的透气性有关。
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高炉降低燃料消耗
• 关键在于精料 精料技术水平对高炉炼铁生 产的影响率在70%左右，设备的 影响率在 10% 左右，高炉操作技 术的影响率在 10% 左右，综合管 理水平影响率约 5% ，外界因素 影响率约5%。
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铁矿石烧结技术趋势
高质量烧结矿 低成本 节能与环保
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高质量烧结矿
• 高品位、高强度、高还原性、良好的 高温冶金性能。 • 炼铁要求烧结矿具有含铁品位高、有 害杂质少、强度好、粒度均匀，冶金 性能还原性好，低温还原粉化率低及 良好的软化和熔滴性能。
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烧结生产工艺新技术
• 烧结优化配矿专家系统 • 低温厚料层烧结技术 • 小球烧结
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烧结优化配矿专家系统
• 通过对基于铁矿石的烧结基础性能的优化 配矿系统与烧结成本优化系统的合成把握 及应用，可建立新型的优化配矿专家系统， 使其既能预测烧结矿质量和成本，又能根 据烧结矿成本、质量等要求产生优化的烧 结配矿方案。改变用工艺去迎合原料的被 动局面，用自主的优化配矿去适应先进工 艺，实现烧结过程的整体优化。
烧结矿固结理论
• 烧结过程是成矿过程； • 烧结矿的固结是液相粘结； • 烧结是不均匀和复杂物料的反应过程。
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烧结矿的矿物组成
烧结矿的矿物组成主要有赤铁矿、磁 铁矿、铁橄榄石、钙铁橄榄石、硅酸 钙、铁酸钙和玻璃相等，如果烧结矿 含有较高的MgO、Al2O3，则烧结矿 会含有尖晶石、镁橄榄石、辉石和黄 长石等矿物。高碱度烧结矿的矿物组 成主要是赤铁矿、磁铁矿、铁酸钙、 硅酸钙和少量的玻璃相。
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低温烧结技术
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低温烧结技术
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厚料层烧结技术
厚料层烧结的理论基础
烧结过程有自动蓄热作用 料层高度为 180 ～ 220mm 时，自动蓄热率为 35～45％ 料层高度为400mm时，自动蓄热率为65％， 目 前我们 的烧结 料层厚 度已经 达 到 850~870mm ，自动蓄热率更为可观，具体数 据需实验测定。 烧结自动蓄热作用，为降低固体燃料提供了可 能，也为低温烧结技术创造了有利条件。
铁矿粉烧结新技术与应用
烧结作业区
袁广仁
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发展循环经济 是钢铁企业可持续发展的必由之 路
• 钢铁行业是原材料工业，是国家实现工业 化和现代化的基础，它发展的质量与水平， 直接关系到国家经济发展、国防现代化建 设和人民生活水平的提高。 • 原则:减量化、再利用、资源化 • 基本特征:低能耗、低排放、高效率
• 钢铁企业发展循环经济是一种创新发展、节约发 展、清洁发展，是全面落实科学发展观，加快结 构调整和技术升级，转变增长方式，走势可持续 发展的必由之路。 2
炼铁系统——高炉降低燃料消耗
• 改善入炉原、燃料的质量； • 提高喷煤量； • 要优化高炉操作。
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炼铁系统——高炉降低燃料消耗
• 改善入炉原料的质量（烧结矿、球团矿）
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烧结过程
烧结过程是一个复杂的成矿过程，其基本过程原 理是以物理化学、传输原理、结晶矿物学为理 论基础。运用物理化学（热力学、动力学）研 究烧结过程中固体燃料的燃烧、结晶水及碳酸 盐分解、铁矿物的氧化还原、水分的蒸发和冷 凝等基本反应规律；运用传输原理（流体力学、 传热学）研究烧结过程的气体运动规律、料层 透气性和影响因素，分析料层的温度分布规律、 蓄热现象等热量传输规律；运用结晶矿物学和 物理化学研究烧结过程的固相反应、液相生成、 冷凝固结的成矿过程规律。
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低成本烧结矿
• 合理的利用低价格的铁矿石 • 优化配矿 • 保证烧结矿质量
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烧结过程的节能与环保
• 降低固体燃料消耗 • 电耗 • 烧结废气的净化与处理 • 烧结的余热回收利用
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推广和实施的烧结技术
• 烧结优化配矿技术； • 高铁低硅高还原度烧结及配加廉价褐铁矿烧结技术； • 提高料层透气性，采用厚料层低温烧结，包括强化制粒、 配加石灰、予热混合料、新型布料装置、小球烧结、小 球团烧结和燃料分加技术； • 节能包括冷却机和烧结机尾中温烟气余热回收、热风烧 结及烧结催化助烧剂的使用技术； • 环保包括烧结机头、机尾电除尘和钢铁厂粉尘泥渣烧结 回收利用技术、烧结废气脱硫、脱氮技术； • 烧结生产过程自动操作、监视、控制及生产管理并推广 模糊控制技术； • 烧结设备大型化、改进工艺和设备，提高烧结机作业率 技术。
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强化烧结过程的技术措施
• 混合料预热
目的：防止水分的冷凝，改善实际料层的热态透气性。 手段：加热返矿，加生石灰，加热水，通热蒸气。
• 改进烧结机布料系统。
目的：保证稳定的布料状态，改善料层透气性。 手段：a. 计算机动态控制给料，保持混合料槽有稳定的料 位； b. 保持混合料槽与圆辊给料机的相对位置，防止混 合料自然落料； c. 实现实际烧结料层的自动控制； d. 偏析布料装置，防止粒度偏析和崩塌现象。
不仅仅是提高烧结矿、球团矿的强度，同时 要改善烧结矿和球团矿的还原性，发展间接还原和球团矿的高温性能，进一 步提高软化和熔融温度，降低软熔带的位置，使 得间接还原时间延长，从而提高煤气的利用率， 达到进一步降低燃耗的作用。
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烧结矿质量--高炉降低燃料消耗
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烧结过程的基本反应 • 烧结过程包括复杂的物理化 学反应。包括水分的蒸发、 碳酸盐的分解、燃料的燃烧、 铁氧化物的氧化和还原 。
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烧结过程的基本反应 燃烧反应
烧结过程中进行着一系列复杂的物理 化学变化，这些变化以一定的温度和 热量为需求条件，这种条件的创造是 混合料中碳的燃烧。混合料中的碳的 燃烧所提供的热量占烧结所需热量的 90%左右。
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影响烧结矿 矿物组成和矿物结构的因素
1 ）烧结的燃料配加量。燃料配加量影响到烧结温度、烧 结的气氛及烧结的速度，对烧结矿的矿物生成和类型、 液相的数量与结晶形成矿物结构将产生影响； 2）烧结矿的碱度。烧结矿的碱度不同，生成的矿物种类 不同， 3）烧结矿的化学成分。烧结料含铁矿物和脉石矿物的不 同，烧结矿生成的矿物也将不同； 4）烧结的生产工艺参数。不同的工艺参数对烧结过程产 生一定的影响，烧结矿矿物组成和矿物结构也有所差别， 如烧结负压、料层高度等参数。