竖炉焙烧培训教案(优.选)

竖炉焙烧工艺操作参数原理及要求

1、竖炉焙烧；

⑴生球通过布料机连续不断的、均匀的布入炉内，经过干燥、预热、焙烧、均热、冷却五个阶段，焙烧后的球团矿从炉底部均匀的排出，在竖炉操作过程中要求排球量与布入生球量基本平衡，因此竖炉生产是个连续作业的过程。

⑵生球由梭式布料机布入竖炉内，以一定的速度向下移动，由设置在竖炉两侧的煤气燃烧室燃烧产生的高温气体从火口喷入炉内，对生球进行焙烧。同时由冷却带冷却热交换所产生的热量，也为焙烧过程提供一定热量。

⑶生球首先布料在竖炉烘床上进行干燥脱水，预热氧化进入焙烧带，在高温下发生固结；再经过均热带，完成全部固结过程；

⑷固结后的球团与由从下往上滚入冷却带与冷却风进行热交换而得到冷却；冷却后的球团从炉底部经过齿辊排出。

⑸冷却风量经热交换后大部分通过导风墙与燃烧室的气体在炉篦下汇合，通过炉篦干燥床对生球产生干燥。然后从炉口排出，经过除尘器除尘，最后进入烟囱排放到大气中。

⑹因此球团的整个焙烧过程，基本上是在竖炉内完成，竖炉是一种按逆流原则工作的热交换设备，即料流按自上往下方向，气流按自下往上进行。2、竖炉焙烧的工艺原理：

生球在竖炉内经过干燥、预热、焙烧、均热、冷却的整个燃烧过程有受热而产生的物理变化过程；也有化学变化过程。它不仅与球团原料的化学组

成和矿物组成有关，而且与球团的热物理性质(比热、导热性、导湿性)和加热介质的特性(温度、流量、气氛)有关。

⑴干燥带

竖炉干燥采用屋脊形干燥床，预热带上升的热废气和从导风墙出来的热风在干燥床下部混合，温度达到350-450℃（具体可根据物料性能，烘干效果调整），穿过干燥床与自干燥床顶部向下滑的球进行热交换，达到生球干燥的目的。生球在干燥带行为主要是脱除水份，初步加热，磁铁矿氧化开始。生球经过干燥后，体积收缩，抗压强度提高，一般干球抗压强度比生球提高4-6倍。同时，毛细水排除，内磨檫力增加，塑性消失，落下强度变差，仅有1次/个左右。

⑵预热带

生球干燥后（残留1-2%的水份）从干燥床的下部滚落进入预热带，在预热带干球除了继续加热（最终升温到900-1000℃）脱除水份和强度提高外，还将发生下列变化。

⑴结晶水、水化物和结构水的分解和排除。

⑵磁铁矿的氧化和结晶。对磁铁矿球团来说，在竖炉预热带主要发生氧化反应（Fe3O4+O2→Fe2O3+Q）。当生球被加热到200-300℃时磁铁矿氧化开始，加热到800-900℃时氧化速度大大提高，加热到1000℃时，产生激烈氧化反应；当温度达到1000-1100℃或以上时，氧化停止，Fe2O3开始结晶长大，形成连接桥，使球团强度提高。

同时，还进行硫化物分解和氧化；碳酸盐的分解；固相反应，铁酸盐和硅酸盐的生成。

因此，生球在预热带发生较多的物理化学变化，因而必须选择合适的预热带温度以达到控制生球的升温速度的目的，有利于磁铁矿的氧化、硫的脱除、碳酸盐分解、铁酸盐和硅酸盐的生成。

⑶焙烧带

生球通过预热带被加热到700℃左右，进入焙烧带，主要发生两个方面的反应，一是继续加热，二是发生固结，使之强度急剧提高。

⑴铁氧物的结晶和再结晶

当竖炉加热到1100℃以上时，在氧化物气氛下，Fe2O3微晶迁移能力增大。促使Fe2O3长大，形成连接桥，相互紧密连成一片，这一再结晶过程是球团强度提高的关键。由于磁铁矿焙烧过程的氧化放热，磁铁矿球团焙烧温度比赤铁矿球团焙烧温度低。

(2)固相烧结反应

固相烧结反应是指固态物质间扩散和烧结。球团晶格中的质子(原子、离子)在1200℃-1300℃时，呈现出强烈的迁移能力，使结晶的缺陷逐渐得到校正，最终形成较为稳定的大的晶体颗粒。

(3)低熔点化合物的生成

由于焙烧带处于高温状态下，会生成一些低熔点化合物。如果这些低熔化合物数量较少(5-7％)，液相渗透的结晶形成网状结构，较均匀的填充于球团的孔隙中，起着胶结作用，有利于球团强度提高。但若生成较多的低熔化合物(>40％)，产生过多的液相，降低球团的软熔温度使球团发生粘结，影响竖炉正常作业，对竖炉生产极为不利。

(4)球团的收缩和致密

球团在焙烧带产生固相烧结和生成低熔点化合物的液相使其体积发生收缩和紧密，球团强度增加，磁铁矿球团在焙烧带的体积收缩率一般约为6－8％。

⑷均热带

球团经过焙烧后进入均热带，使球团固结充分，进一步提高球团矿的强度和质量。

球团中铁的氧化物再结晶和固相烧结反应的完成情况与温度及持续时间有密切关系，它随着温度升高，并保持一定的高温时间而逐步完成。所以说，球团在均热带的变化实际上是在焙烧带变化的延长。球团矿在均热带的行为主要是晶体进一步长大、球团进一步收缩和致密、球团矿质量的均匀化。因此，竖炉均热带的温度及时间长短对球团矿的质量提高起着非常重要的作用。

⑸冷却带

冷却带是竖炉整个过程的最后一个阶段。灼热的球团矿与鼓入炉内的冷空气进行热交换，温度逐渐下降，进行一次冷却。一般温度能降到500-700℃，冷却风流量为57000-62000m3/h，压力为24-26Kpa。

⑹排料

球团矿经竖炉底部的齿辊卸料器排出。齿辊实际是装设在竖炉炉体下部的一组能绕自身辊线作放置或往复摆动的活动炉底，其作用是松动料柱，破碎大块、承受料柱重量

3、竖炉设备的作用；

⑴烘干床的作用

在竖炉炉口部位设置双面斜坡式干燥床，为生球烘干创造了大风量、中风温、薄料层及动料层的条件，同时增大了生球干燥面积，实现均匀薄层，

热气流干燥，热气流均匀穿透生球料层，从而加快了生球烘干速度，杜绝了由于湿球在没有相对运动的下降过程中相互粘结而造成的结块现象，彻底消除了死料柱。另外采用烘干床干燥生球，提高了干球的质量，防止了湿球入炉产生变形和彼此粘结的现象，改善了炉内料层的透气性，为炉料顺行创造了条件。除此之外，还可以把干燥段和预热段明显分开，有利于稳定竖炉操作。

⑵导风墙的作用

a改善了球团矿焙烧过程。

整个竖炉断面上温度分布均匀是获得质量均匀球团矿的先决条件，温度分布状况又直接受气流分布的影响。导风墙的设置，有利于燃烧室喷出的高温气流穿透中心，消除炉子中心的死料柱。

b减少焙烧带干扰，提高冷却效果。

在焙烧带中心设置导风墙，形成了冷却风炉内短路，使其直接进入干燥带，不需经过焙烧带高压区，这样阻力大大降低，相对增大了冷却风量，提高了冷却效果，降低了成品球温度，同时也为湿球干燥提供了充足的热源．

c有利于燃烧室工作。

由于气流运行边缘效应，无导风墙时，冷却风沿炉墙上升，在喷火口与燃烧室的热废气相接触，使燃烧室压力增大，燃烧室燃烧效果变差，影响了其穿透力，导致球团矿质量不均匀。

d提供氧化气氛。

球团矿焙烧过程实际上也是氧化过程，球团焙烧要在强氧化气氛下进行，否则氧化物最终还原生成低熔点的FeO2·SiO2。而导风墙通过“风短路”方