《烧结球团》课件解析
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烧结、球团工艺介绍PPT49页

40、人类法律,事物有规律,这是不 容忽视 的。— —爱献 生
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事,无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实,会谈使人敏捷,写作使人精确。——培根
烧结、球团将神 灵揉进 宪法, 总体上 来说, 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日,便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持,法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例,它们 迅速累 聚,进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
烧结球团工艺介绍PPT课件

含铁量高65%左右,波动范围为±0.
层进入混合料,而保证台车上烧结混合料 球团生产要求含铁原料粒度细,一般-325目粒级大于70%以上(或者-200目粒级大于90%以上),水份一般小于10%。
配料采用先进的重量法,就是圆盘给料机加电子皮带称进行配料。
中的燃料从上而下一直延续下去,才能像 焙烧过程通常可分为干燥、预热、焙烧、均热、冷却(球团带冷机尾部图)5个阶段,最后经由齿辊破碎机破碎可能粘结的大块后排出
学反应,最终成为烧结矿。烧结过程是在 厂的瓦斯灰、瓦斯泥。
经过破碎后的小块烧结矿一般进入到下道工序—冷却,也有的厂在破碎后经过垫矿筛将小于5mm粉末筛出来反回重新混合、烧结,而
烧结机台车上进行的,但和烧结机密切配 大于5mm的烧结矿才进冷却机。
烧结过程所用的设备叫烧结机,主要是带式烧结机,还有一种步进式平面烧结机。
。
上面说的最终生成烧结矿。烧结过程所用 配料因其原料种类少,一般2—3种,故工艺简单,一般采用圆盘给料机和皮带秤按预定配比控制。
烧结生产的第一道工序是配料,即根据烧结矿质量标准,把各种原燃料按照相应比例搭配在一起。
从各地源源不断运来的原燃料卸载在这里,经短暂整理后又要连续运送至烧结、球团、炼铁各生产厂。
由于生成烧结矿时是高温反应,造成烧 结矿成整块台车状,这就需要用单辊破碎 机将其破碎成小块烧结矿。
经过破碎后的小块烧结矿一般进入到下道 工序—冷却,也有的厂在破碎后经过垫矿 筛将小于5mm粉末筛出来反回重新混合、 烧结,而大于5mm的烧结矿才进冷却机。
冷却工序的作用就是将处于高温下的烧结 矿冷却到150oC以下,冷却设备常用的是带 式冷却机(和烧结机结构型式差不多)和 环式冷却机,也有采用机上冷却方法,如 前面所提的步进式平面烧结机。
层进入混合料,而保证台车上烧结混合料 球团生产要求含铁原料粒度细,一般-325目粒级大于70%以上(或者-200目粒级大于90%以上),水份一般小于10%。
配料采用先进的重量法,就是圆盘给料机加电子皮带称进行配料。
中的燃料从上而下一直延续下去,才能像 焙烧过程通常可分为干燥、预热、焙烧、均热、冷却(球团带冷机尾部图)5个阶段,最后经由齿辊破碎机破碎可能粘结的大块后排出
学反应,最终成为烧结矿。烧结过程是在 厂的瓦斯灰、瓦斯泥。
经过破碎后的小块烧结矿一般进入到下道工序—冷却,也有的厂在破碎后经过垫矿筛将小于5mm粉末筛出来反回重新混合、烧结,而
烧结机台车上进行的,但和烧结机密切配 大于5mm的烧结矿才进冷却机。
烧结过程所用的设备叫烧结机,主要是带式烧结机,还有一种步进式平面烧结机。
。
上面说的最终生成烧结矿。烧结过程所用 配料因其原料种类少,一般2—3种,故工艺简单,一般采用圆盘给料机和皮带秤按预定配比控制。
烧结生产的第一道工序是配料,即根据烧结矿质量标准,把各种原燃料按照相应比例搭配在一起。
从各地源源不断运来的原燃料卸载在这里,经短暂整理后又要连续运送至烧结、球团、炼铁各生产厂。
由于生成烧结矿时是高温反应,造成烧 结矿成整块台车状,这就需要用单辊破碎 机将其破碎成小块烧结矿。
经过破碎后的小块烧结矿一般进入到下道 工序—冷却,也有的厂在破碎后经过垫矿 筛将小于5mm粉末筛出来反回重新混合、 烧结,而大于5mm的烧结矿才进冷却机。
冷却工序的作用就是将处于高温下的烧结 矿冷却到150oC以下,冷却设备常用的是带 式冷却机(和烧结机结构型式差不多)和 环式冷却机,也有采用机上冷却方法,如 前面所提的步进式平面烧结机。
中南大学《烧结球团(第1章)》PPT课件
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• 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。
17
(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
16
• 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。
22
23
24
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
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烧结点火示意图
13
第13页/共34页
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
第11页/共34页
(二)烧结料层结构
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第12页/共34页
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
15
(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、
球团课件 第一讲
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安全适用:流程选择、设备配置必需考虑安全适用。
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要求
(1) 设计原则和方案的确定必须符合国家标准和行业标准; (2) 设计要具有合理性、可靠性、完善性和一定的先进性; 完善性:有机械化和自动化程度较高的原料场 有铺底料 有冷矿工艺 有整粒系统 有提高烧结矿产质量的措施 先进性:有较高机械化和自动化水平 集散控制、 在线控制 (3) 设备通用化、标准化,便于岗位维护 设备配置紧凑,便于清扫,安全措施完善; (4) 环保要符合国家标准:对噪音有消音和隔音措施,尽可 能利用废气物; 考虑余热利用;
(2) 发展烧结、球团生产(熟) ① 熟料比:1998全国平均85.51%,重点88.47%,地方骨干84.56%,有的98.05%、 99.91%;日本85%左右 宝钢2*4063m3高炉设计的炉料结构:烧结矿80% 球团矿10% 块矿10%
合理炉料结构(第七届精料会议 2001.9) *高R烧结矿80-85%
③
提高劳动生产率(生产管理、自动控制、 环保治理容易)
长沙冶金设计设计研究院,比较一台330m2和
两台165m2,劳动生产率提高10%;
④
有利于提高产品质量,减少环境污染
我国1997年和1998年,与90m2以上的相比,
90m2及其以下烧结机的烧结矿合格率低26.28%, FeO含量高65.15%(11.36%(<90m2), 8.37%(>90m2),6.43%(宝钢)),烧结矿粉 率高190.65%;
意义 目的 内容(任务) 要求
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要求
(1) 设计原则和方案的确定必须符合国家标准和行业标准; (2) 设计要具有合理性、可靠性、完善性和一定的先进性; 完善性:有机械化和自动化程度较高的原料场 有铺底料 有冷矿工艺 有整粒系统 有提高烧结矿产质量的措施 先进性:有较高机械化和自动化水平 集散控制、 在线控制 (3) 设备通用化、标准化,便于岗位维护 设备配置紧凑,便于清扫,安全措施完善; (4) 环保要符合国家标准:对噪音有消音和隔音措施,尽可 能利用废气物; 考虑余热利用;
(2) 发展烧结、球团生产(熟) ① 熟料比:1998全国平均85.51%,重点88.47%,地方骨干84.56%,有的98.05%、 99.91%;日本85%左右 宝钢2*4063m3高炉设计的炉料结构:烧结矿80% 球团矿10% 块矿10%
合理炉料结构(第七届精料会议 2001.9) *高R烧结矿80-85%
③
提高劳动生产率(生产管理、自动控制、 环保治理容易)
长沙冶金设计设计研究院,比较一台330m2和
两台165m2,劳动生产率提高10%;
④
有利于提高产品质量,减少环境污染
我国1997年和1998年,与90m2以上的相比,
90m2及其以下烧结机的烧结矿合格率低26.28%, FeO含量高65.15%(11.36%(<90m2), 8.37%(>90m2),6.43%(宝钢)),烧结矿粉 率高190.65%;
意义 目的 内容(任务) 要求
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意义
[图文]中南大学《烧结球团学》之《球团理论与工艺5》
![[图文]中南大学《烧结球团学》之《球团理论与工艺5》](https://img.taocdn.com/s3/m/9047e54810a6f524ccbf85fb.png)
• *原料含铁原料:铁矿粉、块矿、含铁原料:铁矿粉、块矿、球团矿还原剂:还原剂:还原煤脱硫剂:石灰石、脱硫剂:石灰石、白云石辅助燃料:返炭、重油、气体燃料,辅助燃料:返炭、重油、气体燃料,若用高挥发分煤则不用辅助燃料 *回转窑还原:回转窑还原:回转窑还原矿、脱硫剂从窑尾加入还原煤从窑头喷入(高压风),窑内有二次风机和热电偶还原煤从窑头喷入(高压风),窑内有二次风机和热电偶), *冷却冷却外冷式圆筒冷却机 *筛分、磁选分离筛分、筛分磁性物:磁性物:+3mmDRI;-3mm磁性粉压团磁性粉压团非磁性物:返炭;非磁性物:+10mm返炭;-10mm废弃物返炭废弃物
• 3)米德雷克斯(Midrex)法)米德雷克斯()竖炉法。
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3)不能使用高发挥份的烟煤。 焦粉和无烟煤中的挥发分含量,不应超过5%。 燃料的灰分尽可能低些。燃料中灰分含量增多必然引起烧结 料含铁量降低和酸性氧化物增多(灰分中SiO2的数量高达 50%以上)因而必然相应需要增加熔剂的消耗量 。
1.3.3 固体燃料的用量
燃料用量影响烧结的温度和烧结气氛。 燃料用量高时: 1)烧结温度高,有利烧结液相的发展,烧结矿强度高; 2)还原性气氛强,不利于铁酸钙体系的发展,烧结矿FeO含 量高,强度低,还原性差。
1.3.1 固体燃料的粒度
固体燃料的粒度,与混合料中各组分的特性有关。 当烧结8~0毫米粉矿时,燃料粒度稍大时对烧结过程 影响不大,而当减少燃料粒度时,烧结质量则明显地 下降。
烧结粒度为-8mm的铁矿粉时,粒度为1~2mm的焦粉 最适宜,这样的粒度有能力在周围建立18~20mm烧 结矿块。
铁精矿由于粒度细,当燃料粒度减少时对烧结过程影响不大, 而当其粒度稍有增大时,却使成品烧结矿的产率和强度显著 下降
碳粒燃烧速度
D D (CO C )
2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
s O2
R R (C )
2
s n O2
s O2
D (CO C ) R C
s O2
D C CO D R
s O2
2
碳粒燃烧的总速度
D R CO CO D R
D R 2
2
D —界面层内传质系数(内扩散系数)
无烟煤的着火温度为750-770 ℃,挥发物的分解挥发 温度为380-400℃
挥发物不可能燃烧而进入废气,与废气-起进入抽风除尘 系统,而在管道壁、排灰阀、除尘器,以及抽风机的内壁 和转子的叶片上沉积下来,危及和妨害整个抽风系统的正 常工作。
原 则
1)尽量使用焦粉;
2)当焦粉供不应求时,可考虑使用无烟煤;
R —化学反应速率常数
0 CO 2 —气流中氧浓度
kDkR 1 1 1 令:k 或者 kD kR k kD kR 1 称为反应的总阻力 k 1 称为扩散阻力 kD 1 kR 称为化学反应阻力
反应的总阻力 扩散阻力 化学反应阻力
氧气浓度 气流速度 燃料粒度 燃烧温度
在低温下,化学反应速度很慢,过程的总速度取决于化学反 应速度,称为“动力学燃烧区”。燃烧速度主要受温度的影 响,次之为氧气的浓度。
C和CO2的反应则在1200℃时才转入。
烧结过程影响燃烧速度的因素
在点火后不到1min,料层温度升高到1200-1350℃
烧结过程燃烧反应基本上是在扩散区内进行。 一切能够增加扩散速度的因素,都能提高燃烧反应
速度,强化烧结过程:
减小燃料粒度
增加气流速度(改善料层透气性、增大风机风量等)
气流中的氧含量
燃料的粒度过小时: a.烧结速度快,燃烧所产生的热量难以使烧结料 达到所需的高温,从而使烧结矿的强度下降 b.小的燃料颗粒(小于0.5毫米)使烧结料层的透气性变坏, 并有可能被气流带走。 燃料最适宜的粒度为0.5~3毫米,日本规定燃料粒度下限为 0.25毫米,我国一般烧结厂只要求控制在3~0毫米范围内。
-100000
-200000
-300000
O 2C
+
O
2
=
2C
O
2
G, J
C+ O 2= CO 2
-400000
0
978k
-500000
CO
2
+
2C+ O 2= 2CO
-600000
C=
2C
O
-700000 0 500 1000 1500 2000 2500
温度,K
在烧结料层中可能进行的反应
• 高温 CO稳定,低温 CO2稳定; • 氧过剩生成 CO2 碳过剩生成 CO; 燃料所处状态: 燃料群→燃烧前沿有C →生成CO 单颗粒→燃烧前沿有O2→生成CO2 对于烧结料层,碳完全燃烧的可能性大,但在高温 燃烧带,或者当燃料太多时,也可能生成CO。
(3)预热由水分干燥基本结束时开始,燃料着火为止;
(4)焦粉燃烧,温度迅速升高,进行烧结过程; (5)燃烧基本结束,烧结料开始冷却,固结成烧结矿。
1400 1200
1000
料层温度/℃
800 600 400 200 0
焦粉着火温度(700℃)
原料带
水汽 冷凝带
干燥 预热带
燃烧带
烧结矿带
第1章 烧结过程燃料燃烧 与传热规律
最适宜的燃料用量应保证所获得的烧结矿具有足够的强度和 良好的还原性。(由试验确定)
1)磁铁矿烧结过程中,由于Fe3O4氧化放热,燃料用量小些;
2)赤铁矿缺乏磁铁矿氧化的热收入,故燃料用量要高些; 3)菱铁矿和褐铁矿则因为碳酸盐和氢氧化物的分解需要消 耗热量,-般则要求更高的燃料用量。 目前一般烧结的燃料用量为5~6%
本章内容
1.1 燃料燃烧基本原理 1.2 燃烧带的特性分析 1.3 固体燃料特性及用量对烧结过程的影响 1.4 烧结料层中的温度分布及蓄热 1.5 烧结过程传热规律及应用
1.1烧结料层燃料燃烧基本原理
烧结过程中,混合料中固体燃料燃烧所提供的热量占烧结 总需热量的90%左右,因此,主要介绍固体燃料燃烧规律。
1.2 烧结料层中燃烧带的特性分析
1.2.1 烧结过程中燃烧带的特性分析
研究烧结过程中碳粒燃烧速度的目的之一是要研 究燃烧带的厚度和燃烧带的移动速度。
假定烧结料是由惰性物料与燃料组成,并不发生 任何化学反应,同时燃料的燃烧反应以扩散为主。 此外,在推算中考虑到燃料颗粒相对表面积的作 用及影响燃烧速度的化学反应速度的因素。
燃烧产物除中除O2外,还包括CO、CO2的O2。 理想状态:CO2+0.5CO+O2接近21%; 赤铁矿:22-23%,软锰矿:23.5%;磁铁矿:18.5-20%。
气相组成
0
2
4
6
8
10
12
图 在烧结试验过程测得废气成分的变化
燃烧比[CO/(CO十CO2)] 衡量烧结过程中碳的化学能的利用程度。 a)燃烧比大则碳素利用差,气氛还原性较强; b)反之碳素利用好,氧化气氛较强。
1.3 固体燃料特性及用量对烧结过程的影响
1.3.1 固体燃料的粒度
燃料的粒度过大时,会带来一系列的不良影响 a.燃烧带变宽,从而使烧结料层透气性变坏。
b.燃料在料层中分布不均匀,在大颗粒燃料的周围熔化得厉害, 离燃料颗粒较远的地方的物料则不能很好地烧结。 c.粗粒燃料周围,还原性气氛较强,而没有燃料地方空气 得不到利用 d.在向烧结机布料时,易产生燃料偏析现象,大颗粒燃料集中 在料层的下部,再加上烧结料层下部的蓄热作用,使烧结料层 的温度差异更大,以至造成上层烧结矿的强度差,下层过熔 FeO含量偏高。
特
点
燃烧带的特征是一种“嵌晶”结构——碳粒燃烧是在周围 没有含碳的惰性物料包围下进行的。 在靠近燃料颗粒附近,高温度和还原性气氛占优势,氧气 不足。特别是在烧结块形成时,燃料被熔融物包裹时氧更 显得不足。 空气抽过邻近不含碳的区域,温度低得多,明显的氧化气氛
特
点
烧结料层中燃料燃烧除空气供给氧外,混合料中某些氧化物 所含的氧,也往往是燃料活泼的氧化剂。
1.2.2 燃烧带特性与燃烧废气组成
烧结料层中的热交换十分有利,固体碳颗粒燃烧迅速,在 一个厚度不大(一般为30~40mm)的高温区内进行。燃烧在 “扩散燃烧区”进行。 计算氧平衡时,考虑碳酸盐的分解、铁氧化物的氧化或还 原,废气中(CO2+1/2CO+O2)与空气和单一碳的燃烧反 应的平衡组成不同。
烧结料层中,总体是氧化气氛,局部存在还原气氛。
1.1.2 固体燃料燃烧动力学
在烧结过程中,固体燃料呈分散状分布在料层中, 燃烧规律介于单体焦粒燃烧与焦粒层燃烧之间, 固体碳的燃烧属非均相反应。
由五个步骤组成: (1)氧由气流本体通过界面层扩散到固体碳的表面; (2)氧在碳粒表面上吸附; (3)吸附的氧与碳发生化学反应; (4)反应产物的解吸; (5)反应产物由碳粒表面通过界面层向气相扩散。 限制性环节(1、3两步的速率最小): • a 氧向含碳表面的扩散; • b 相界面上的化学反应。
影响燃烧比的因素
a)燃料粒度变细,燃烧比增大(CO2+C=2CO) b)混合料中燃料含量增加,燃烧比增大( CO2+C=2CO ) c)烧结负压增大,燃烧比增大(燃烧产生的CO来不及燃烧) d)料层高度提高,燃烧比增大 (烧结时间延长和烧结温度提高) e)返矿量减少,燃烧比增大 (燃料分布密度增大、烧结时间延长和烧结温度提高)
烧结矿带(成矿带): 熔融物(液相)冷凝 矿物析晶 空气得到预热
预热干燥带: 水分蒸发, 结晶水及石灰石分解 矿石氧化还原 固相反应 热交换迅速 废气温度 从1500 ℃下降到60~70 ℃
水分冷凝带(过湿带): 上层高温废气带入较多的水气 进入下层冷料时水分析出 影响烧结透气性 破坏已造好的混合料小球
1.4 烧结料层中的温度分布及蓄热
1.4.1 烧结料层中的温度分布特点
烧 结 球 团 学
第一篇烧结理论与工艺
烧结工艺流程图(详细介绍)
烧结料层
1一烧结杯;2一炉篦;3一废气出口; 4一煤气点火器;5—铺底料
燃烧带(燃料燃烧带) 温度1100~1500℃ 混合料软化熔融,形成液相. 对烧结过程产量及质量影响很大 过宽则料层透气性差, 导致温度低,液相量不足, 烧结矿粘结不好,强度低。 宽窄受燃料粒度、抽风量等因素影响
在高温下,化学反应速度很快,氧的扩散速度相对很慢,过 程的总速度取决于氧的扩散速度,称为“扩散燃烧区”。 燃烧速度主要受气流速度,燃料的粒度等因素。
氧气浓度 气流速度 燃料粒度 燃烧温度
1.3.3 固体燃料的用量
燃料用量影响烧结的温度和烧结气氛。 燃料用量高时: 1)烧结温度高,有利烧结液相的发展,烧结矿强度高; 2)还原性气氛强,不利于铁酸钙体系的发展,烧结矿FeO含 量高,强度低,还原性差。
1.3.1 固体燃料的粒度
固体燃料的粒度,与混合料中各组分的特性有关。 当烧结8~0毫米粉矿时,燃料粒度稍大时对烧结过程 影响不大,而当减少燃料粒度时,烧结质量则明显地 下降。
烧结粒度为-8mm的铁矿粉时,粒度为1~2mm的焦粉 最适宜,这样的粒度有能力在周围建立18~20mm烧 结矿块。
铁精矿由于粒度细,当燃料粒度减少时对烧结过程影响不大, 而当其粒度稍有增大时,却使成品烧结矿的产率和强度显著 下降
碳粒燃烧速度
D D (CO C )
2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
s O2
R R (C )
2
s n O2
s O2
D (CO C ) R C
s O2
D C CO D R
s O2
2
碳粒燃烧的总速度
D R CO CO D R
D R 2
2
D —界面层内传质系数(内扩散系数)
无烟煤的着火温度为750-770 ℃,挥发物的分解挥发 温度为380-400℃
挥发物不可能燃烧而进入废气,与废气-起进入抽风除尘 系统,而在管道壁、排灰阀、除尘器,以及抽风机的内壁 和转子的叶片上沉积下来,危及和妨害整个抽风系统的正 常工作。
原 则
1)尽量使用焦粉;
2)当焦粉供不应求时,可考虑使用无烟煤;
R —化学反应速率常数
0 CO 2 —气流中氧浓度
kDkR 1 1 1 令:k 或者 kD kR k kD kR 1 称为反应的总阻力 k 1 称为扩散阻力 kD 1 kR 称为化学反应阻力
反应的总阻力 扩散阻力 化学反应阻力
氧气浓度 气流速度 燃料粒度 燃烧温度
在低温下,化学反应速度很慢,过程的总速度取决于化学反 应速度,称为“动力学燃烧区”。燃烧速度主要受温度的影 响,次之为氧气的浓度。
C和CO2的反应则在1200℃时才转入。
烧结过程影响燃烧速度的因素
在点火后不到1min,料层温度升高到1200-1350℃
烧结过程燃烧反应基本上是在扩散区内进行。 一切能够增加扩散速度的因素,都能提高燃烧反应
速度,强化烧结过程:
减小燃料粒度
增加气流速度(改善料层透气性、增大风机风量等)
气流中的氧含量
燃料的粒度过小时: a.烧结速度快,燃烧所产生的热量难以使烧结料 达到所需的高温,从而使烧结矿的强度下降 b.小的燃料颗粒(小于0.5毫米)使烧结料层的透气性变坏, 并有可能被气流带走。 燃料最适宜的粒度为0.5~3毫米,日本规定燃料粒度下限为 0.25毫米,我国一般烧结厂只要求控制在3~0毫米范围内。
-100000
-200000
-300000
O 2C
+
O
2
=
2C
O
2
G, J
C+ O 2= CO 2
-400000
0
978k
-500000
CO
2
+
2C+ O 2= 2CO
-600000
C=
2C
O
-700000 0 500 1000 1500 2000 2500
温度,K
在烧结料层中可能进行的反应
• 高温 CO稳定,低温 CO2稳定; • 氧过剩生成 CO2 碳过剩生成 CO; 燃料所处状态: 燃料群→燃烧前沿有C →生成CO 单颗粒→燃烧前沿有O2→生成CO2 对于烧结料层,碳完全燃烧的可能性大,但在高温 燃烧带,或者当燃料太多时,也可能生成CO。
(3)预热由水分干燥基本结束时开始,燃料着火为止;
(4)焦粉燃烧,温度迅速升高,进行烧结过程; (5)燃烧基本结束,烧结料开始冷却,固结成烧结矿。
1400 1200
1000
料层温度/℃
800 600 400 200 0
焦粉着火温度(700℃)
原料带
水汽 冷凝带
干燥 预热带
燃烧带
烧结矿带
第1章 烧结过程燃料燃烧 与传热规律
最适宜的燃料用量应保证所获得的烧结矿具有足够的强度和 良好的还原性。(由试验确定)
1)磁铁矿烧结过程中,由于Fe3O4氧化放热,燃料用量小些;
2)赤铁矿缺乏磁铁矿氧化的热收入,故燃料用量要高些; 3)菱铁矿和褐铁矿则因为碳酸盐和氢氧化物的分解需要消 耗热量,-般则要求更高的燃料用量。 目前一般烧结的燃料用量为5~6%
本章内容
1.1 燃料燃烧基本原理 1.2 燃烧带的特性分析 1.3 固体燃料特性及用量对烧结过程的影响 1.4 烧结料层中的温度分布及蓄热 1.5 烧结过程传热规律及应用
1.1烧结料层燃料燃烧基本原理
烧结过程中,混合料中固体燃料燃烧所提供的热量占烧结 总需热量的90%左右,因此,主要介绍固体燃料燃烧规律。
1.2 烧结料层中燃烧带的特性分析
1.2.1 烧结过程中燃烧带的特性分析
研究烧结过程中碳粒燃烧速度的目的之一是要研 究燃烧带的厚度和燃烧带的移动速度。
假定烧结料是由惰性物料与燃料组成,并不发生 任何化学反应,同时燃料的燃烧反应以扩散为主。 此外,在推算中考虑到燃料颗粒相对表面积的作 用及影响燃烧速度的化学反应速度的因素。
燃烧产物除中除O2外,还包括CO、CO2的O2。 理想状态:CO2+0.5CO+O2接近21%; 赤铁矿:22-23%,软锰矿:23.5%;磁铁矿:18.5-20%。
气相组成
0
2
4
6
8
10
12
图 在烧结试验过程测得废气成分的变化
燃烧比[CO/(CO十CO2)] 衡量烧结过程中碳的化学能的利用程度。 a)燃烧比大则碳素利用差,气氛还原性较强; b)反之碳素利用好,氧化气氛较强。
1.3 固体燃料特性及用量对烧结过程的影响
1.3.1 固体燃料的粒度
燃料的粒度过大时,会带来一系列的不良影响 a.燃烧带变宽,从而使烧结料层透气性变坏。
b.燃料在料层中分布不均匀,在大颗粒燃料的周围熔化得厉害, 离燃料颗粒较远的地方的物料则不能很好地烧结。 c.粗粒燃料周围,还原性气氛较强,而没有燃料地方空气 得不到利用 d.在向烧结机布料时,易产生燃料偏析现象,大颗粒燃料集中 在料层的下部,再加上烧结料层下部的蓄热作用,使烧结料层 的温度差异更大,以至造成上层烧结矿的强度差,下层过熔 FeO含量偏高。
特
点
燃烧带的特征是一种“嵌晶”结构——碳粒燃烧是在周围 没有含碳的惰性物料包围下进行的。 在靠近燃料颗粒附近,高温度和还原性气氛占优势,氧气 不足。特别是在烧结块形成时,燃料被熔融物包裹时氧更 显得不足。 空气抽过邻近不含碳的区域,温度低得多,明显的氧化气氛
特
点
烧结料层中燃料燃烧除空气供给氧外,混合料中某些氧化物 所含的氧,也往往是燃料活泼的氧化剂。
1.2.2 燃烧带特性与燃烧废气组成
烧结料层中的热交换十分有利,固体碳颗粒燃烧迅速,在 一个厚度不大(一般为30~40mm)的高温区内进行。燃烧在 “扩散燃烧区”进行。 计算氧平衡时,考虑碳酸盐的分解、铁氧化物的氧化或还 原,废气中(CO2+1/2CO+O2)与空气和单一碳的燃烧反 应的平衡组成不同。
烧结料层中,总体是氧化气氛,局部存在还原气氛。
1.1.2 固体燃料燃烧动力学
在烧结过程中,固体燃料呈分散状分布在料层中, 燃烧规律介于单体焦粒燃烧与焦粒层燃烧之间, 固体碳的燃烧属非均相反应。
由五个步骤组成: (1)氧由气流本体通过界面层扩散到固体碳的表面; (2)氧在碳粒表面上吸附; (3)吸附的氧与碳发生化学反应; (4)反应产物的解吸; (5)反应产物由碳粒表面通过界面层向气相扩散。 限制性环节(1、3两步的速率最小): • a 氧向含碳表面的扩散; • b 相界面上的化学反应。
影响燃烧比的因素
a)燃料粒度变细,燃烧比增大(CO2+C=2CO) b)混合料中燃料含量增加,燃烧比增大( CO2+C=2CO ) c)烧结负压增大,燃烧比增大(燃烧产生的CO来不及燃烧) d)料层高度提高,燃烧比增大 (烧结时间延长和烧结温度提高) e)返矿量减少,燃烧比增大 (燃料分布密度增大、烧结时间延长和烧结温度提高)
烧结矿带(成矿带): 熔融物(液相)冷凝 矿物析晶 空气得到预热
预热干燥带: 水分蒸发, 结晶水及石灰石分解 矿石氧化还原 固相反应 热交换迅速 废气温度 从1500 ℃下降到60~70 ℃
水分冷凝带(过湿带): 上层高温废气带入较多的水气 进入下层冷料时水分析出 影响烧结透气性 破坏已造好的混合料小球
1.4 烧结料层中的温度分布及蓄热
1.4.1 烧结料层中的温度分布特点
烧 结 球 团 学
第一篇烧结理论与工艺
烧结工艺流程图(详细介绍)
烧结料层
1一烧结杯;2一炉篦;3一废气出口; 4一煤气点火器;5—铺底料
燃烧带(燃料燃烧带) 温度1100~1500℃ 混合料软化熔融,形成液相. 对烧结过程产量及质量影响很大 过宽则料层透气性差, 导致温度低,液相量不足, 烧结矿粘结不好,强度低。 宽窄受燃料粒度、抽风量等因素影响
在高温下,化学反应速度很快,氧的扩散速度相对很慢,过 程的总速度取决于氧的扩散速度,称为“扩散燃烧区”。 燃烧速度主要受气流速度,燃料的粒度等因素。
氧气浓度 气流速度 燃料粒度 燃烧温度