烧结球团厂设计第四讲
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《烧结球团》课件解析 (一)
《烧结球团》课件解析 (一)在我们的生活和工业生产中，常常需要利用烧结技术制造各种粉末材料的固体物，在制造球团这一过程中，《烧结球团》成为烧结技术中的关键因素之一。
烧结球团是指由微粒状颗粒团结在一起，通过烧结过程形成的小球状物，其中粉末原料被与其它微粒进行接触和交换，使颗粒质量提高并且产品均匀度得到提高，这对于一些材料制品的质量和性能提高具有非常重要的作用。
为提高人们对烧结球团的了解，优化工业制品的成品率，制造出优质的工业产品。
一些烧结领域的专家提出了《烧结球团》课件解析此课件的分析，将课件解析归纳为以下三个方面。
一：课件将烧结球团的特点进行了较为详细地讲解。
（1）烧结球团的形成原理。
在烧结的过程中，当加热温度达到一定程度，微粒表面的因素使之产生熔融，一旦发生熔融现象，再加上外力的作用，就会形成烧结球团。
通过这一过程，粉末原料可以充分固结，并形成大型的固体物料，因此在很多高技术和高端的工业领域，烧结球团是不可缺少的一种材料。
（2）球团的阻尼性能在烧结过程中，粉原料会饱经文化、包括加热、融化、成型、冷却、晶核长大、结构紧实等一系列的过程。
在一些粉体实验中，阻尼是影响球形颗粒层级和均匀度的一个重要问题。
对于颗粒间的接触，颗粒的原则性能很大程度上取决于阻尼性能的表现，这一过程也为烧结球团的形成注入了新的元素。
二：课件对于烧结球团的生产工艺进行了详细的阐述。
（1）粉体的雾化和干燥在烧结球团生产中，通常需要利用干燥技术，通过提高粉末原料的纯度、颗粒尺寸得到的材料颗粒尺寸的加强度，对于提高球团质量有着很大的帮助。
干燥过程可以在流场中进行，进而干燥速度会增加。
（2）颗粒的烧结与凝固烧结过程中，将颗粒烧结后接触成之后，需要加热进行凝固，通常是通过一些电热设备等方式来进行的，这一过程可以提高球团的质量和凝固程度。
同时，烧结过程中的温度均匀性和稳定性对球团质量和成品率也有着非常的重要作用。
三：课件深度解析了烧结球团的优缺点。
烧结球团厂设计——工艺设备的选择与计算PPT学习教案
3③~所0需m破m碎机的台数含量，一Q般为q 90%。
η——设计需要的破碎机台数；
Q——破碎作业的设计产量，
tБайду номын сангаасh
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选择Q值时，需考虑破碎机作业
2）反击式破碎机 ① 适用范围：脆性、中硬矿物（非金属：煤炭） 烧结厂（石灰石、白云石（宝钢）、粗破焦炭（武钢）） ② 作用机理；冲击作用 ③ 特点：
优：a.粒度均匀，过粉碎少； b. 重量轻，耗电少； c. 生产能力大，破碎比大（15~25） d. 振动大，噪音大，灰尘大，磨损大。
④ 生产能力计算
Q 60K1mh sdbn
式中：Q——破碎机的生产能力，t/h
；
K1——理论生产能力与实际生产能力 的修正系数，一般取0.1；
S——板锤与反击板间的距离，m；
2.5~3.5kw.h/ t； c——烧结要求产品中3~0mm含量，取90%；
——单位筛分面积的筛下产物产量，取
7~8t/h.m2。
q2
翻车机翻车循环时间，min
翻车机类型
松散无粘性散状 有粘性或轻微冻
料
结散料
转子式
3
3~5
侧翻式
4
5~6
（2）门型卸车机 多用于仓库接受和存贮原料的中、小型烧结厂或球团厂
特点：① 适应的物料粒度范围较宽，卸车能力大； ② 但经门型卸车机卸料后，车辆还需进行人工清料。
第11页/共84页
5.3 堆料与取料设备的选择
烧结球团厂设计——工艺设备的选择与 计算
会计学
1
5 工艺设备的选择与计算
概述 5.1 概述 5.2 原料接受设备的选择与计算 5.3 堆料与取料设备的选择 5.4 熔剂、燃料破碎筛分设备的选择与计算 5.5 配料设备的选择与计算 5.6 混合设备的选择与计算 5.7 烧结机及附属设备的选择与计算 5.8 烧结风机的选择及除尘器的选择 5.9 热烧结矿破碎筛分设备的选择与计算 5.10 烧结矿冷却设备的选择与计算 5.12 烧结矿整粒设备的选择与计算 5.13 胶带运输机的选择与计算 思考题
η——设计需要的破碎机台数；
Q——破碎作业的设计产量，
tБайду номын сангаасh
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选择Q值时，需考虑破碎机作业
2）反击式破碎机 ① 适用范围：脆性、中硬矿物（非金属：煤炭） 烧结厂（石灰石、白云石（宝钢）、粗破焦炭（武钢）） ② 作用机理；冲击作用 ③ 特点：
优：a.粒度均匀，过粉碎少； b. 重量轻，耗电少； c. 生产能力大，破碎比大（15~25） d. 振动大，噪音大，灰尘大，磨损大。
④ 生产能力计算
Q 60K1mh sdbn
式中：Q——破碎机的生产能力，t/h
；
K1——理论生产能力与实际生产能力 的修正系数，一般取0.1；
S——板锤与反击板间的距离，m；
2.5~3.5kw.h/ t； c——烧结要求产品中3~0mm含量，取90%；
——单位筛分面积的筛下产物产量，取
7~8t/h.m2。
q2
翻车机翻车循环时间，min
翻车机类型
松散无粘性散状 有粘性或轻微冻
料
结散料
转子式
3
3~5
侧翻式
4
5~6
（2）门型卸车机 多用于仓库接受和存贮原料的中、小型烧结厂或球团厂
特点：① 适应的物料粒度范围较宽，卸车能力大； ② 但经门型卸车机卸料后，车辆还需进行人工清料。
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5.3 堆料与取料设备的选择
烧结球团厂设计——工艺设备的选择与 计算
会计学
1
5 工艺设备的选择与计算
概述 5.1 概述 5.2 原料接受设备的选择与计算 5.3 堆料与取料设备的选择 5.4 熔剂、燃料破碎筛分设备的选择与计算 5.5 配料设备的选择与计算 5.6 混合设备的选择与计算 5.7 烧结机及附属设备的选择与计算 5.8 烧结风机的选择及除尘器的选择 5.9 热烧结矿破碎筛分设备的选择与计算 5.10 烧结矿冷却设备的选择与计算 5.12 烧结矿整粒设备的选择与计算 5.13 胶带运输机的选择与计算 思考题
烧结球团厂设计——球团厂设计
α——干燥机安装角度，α=2.5°；
t——377S
2）充填率
Qt
3600 V
Q——需处理的原料量，Q=120t/h； t——混匀时间，S，t=377S； V——干燥机容积，m3 V=141.3m3； γ——物料堆积密度，t/m3,γ=2t/m3
Φ=4.0% <15% 可满足生产要求。
7.3.3 造球机的选择与计算 （1）种类 圆盘造球机：我国球团厂全部采用圆盘 圆筒造球机 （2）参数的选择与计算 1）倾角与边高：
② 燃烧室的尺寸
矩形燃烧室的长度必须与炉子长度一致
烧嘴喷出的火焰长度
宽度
符合标准拱的尺寸
如果选用环缝涡流烧嘴，并选用1392mm的标准拱，则该尺寸 即为燃烧室的宽度。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
高度：
H V燃 2Lb
③ 火道尺寸
火道流速：2.8Nm/s
喷火口的角度：<350
单侧喷火口的总面积为： f总 V废 2W0 3600
Q1 q Vm 3720 .2 210 781242 KJ t
煤气低（位）热值，q=3720.2KJ/m3 2）空气带入热量Q2
Q2 Ck V助 V冷 t 1.3 150 762 25 29640 KJ t
Ck——空气比热，1.3KJ/m3.℃ t——空气温度，25℃ 3）生球带入的物理热Q3
最高使用温 度/℃
1250
10m2竖炉燃烧室设计参数
燃烧室容 积/m3
燃烧室数量 /个
•燃烧强 度
/KJ/m3.h
最大煤气用量 /Nm3/h
19.45
2
1359000
11000
最高使用压 力
/KPa
20
球团理论与工艺4球团焙烧的理论基础
硅酸盐、有机物：T塔=（0.8～0.9）T熔
①充足的反应时间；
的条件下，这些颗粒便聚结， 进一步成为晶粒的聚集体。
4 球团焙烧的理论基础
（2）固态下固结反应的原动力
细磨物料（铁精矿）具有高度的分散性，具有严重的晶格 缺陷，表面自由能高，处于不稳定状态，具有很强的降低其能 量的趋势。 ①当达到塔曼温度后，精矿颗粒呈现出强烈的扩散位移， 晶体内质点位置的交换使其结晶缺陷逐渐地得到校正，微小的 晶体粉末也将聚集成较大的晶体颗粒，变成活性较低的、较为 稳定的晶体。（内扩散）
因此，在预热阶段，
预热速度 化合物的分解和氧化
应协调一致。
就磁铁矿而言，氧化对于球团矿的机械强度和还原性状具 有决定性的影响。
4 球团焙烧的理论基础
4.2.1磁铁矿球团的氧化机理 （1）氧化阶段及其产物 磁铁矿的氧化从200-1000℃，这一氧化反应过程分为两个 连续的阶段进行。 第一阶段（200-400℃）
4 球团焙烧的理论基础
4.1球团焙烧过程概述 球团的焙烧过程通常可分 为干燥、预热、焙烧、均热、 冷却五个阶段。 物理过程，如：水分蒸发、 矿物软化及冷却
化学过程，如：水化物、 碳酸盐、硫化物和氧化物的 分解及氧化和成矿作用
4 球团焙烧的理论基础
4.1球团焙烧过程概述
各组成间的 ①某些固相反应，新物质出现，颗粒粘结； ②某些组成或生成物的结晶和再结晶，生成熔融物； ③孔隙率减少，球团密度增加，球团发生收缩和致密化； ④机械强度提高，氧化度提高，还原性变好等。
4 球团焙烧的理论基础
4.2.2磁铁矿氧化对球团强度的影响
（5）加温速度过快对球团焙烧的影响 ③在焙烧的球团中，出现同心裂纹。 氧化发生在已氧化的外壳和未氧化的磁铁矿之间，并沿着同心 圆向核心推进。 当温度过高时，外壳致密，氧难以扩散进去，内部磁铁矿再结 晶，渣相熔融收缩离开外壳，使两种不同的物质间形成同心裂纹。 这是导致球团强度下降的一个主要原因。
4烧结(球团)生产过程计算(1)
4.1 计算的目的、内容及原则
• 4.1.1 目的 • （1）保证产品质量； (烧结矿化学成分：配料计算、水分、焦炭) (质量：R; 燃料—FeO—强度、还原性) • （2）合理选择设备（配料计算、物料平衡计算、热平衡 计算是设备选择的基础） • （3）了解和控制生产操作过程 • 热平衡：了解热量消耗，便于节能 配料计算：了解产品质量、成本等 • 物料平衡：原料需要量 • （4）核算经济效益：烧结矿成本
Fex ⋅ x + Fey ⋅ y + Fez ⋅ z = 100 ⋅ Fe烧 − m ⋅ Fem − n ⋅ Fen
b. 碱度平衡方程
(CaO x − R ⋅ SiO 2 x ) ⋅ x + (CaO y − R ⋅ SiO 2 y ) ⋅ y + (CaO Z − R ⋅ SiO 2 Z ) ⋅ Z = (R ⋅ SiO 2 m − CaO m ) ⋅ m + (R ⋅ SiO 2 n − CaO n ) ⋅ n c. 氧平衡方程 失氧： Δ FeO = (Q 烧 FeO 烧 − Σ Q i ⋅ FeO i ) / 100
Si铁 28
x 60
x=
60 Si铁 = 2.14 Si铁, kg 28
③ 混合矿及焦炭带入高炉炉渣中CaO量 ，kg
CaO = G矿 ⋅ CaO 矿 100 + K ⋅ CaO 焦 100
R' = CaO G矿 ⋅ CaO矿 100 + K ⋅ CaO焦 100 = SiO2 G矿 ⋅ SiO2 矿 100 + K ⋅ SiO2 焦 100 − 2.14Si铁
（2）简单理论配料计算 1） 特点 ① 准确 ② 快 ③ 适用于少量原料种类（≤3） 2）步骤 ① 假设生产100kg烧结矿需要的各种原料用量 铁矿：x kg 铁矿；y kg 石灰石；z kg 高炉灰；m kg生石灰； n kg焦炭 ② 原料的烧残率，% ③ 列平衡方程 a. 铁平衡方程
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。
《烧结球团》课件解析
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。
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。
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
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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、
球团理论与工艺4球团焙烧的理论基础
通过加热使球团内部的水分蒸发并使球团逐渐硬化。
球团形成的化学过程
物料化学成分变化
在球团形成过程中，某些成分可 能发生化学反应，如氧化或还原 反应，从而改变球团的化学性质。
矿物相变
在高温下，球团中的矿物可能发 生相变，如铁氧化物的磁铁矿向 赤铁矿转变，从而影响球团的物 理和化学性质。
气体逸出与固定
在高温下，球团中的气体可能逸 出或被固定，如碳被固定在球团 中形成还原气氛，影响球团的还 原性能。
球团理论与工艺4球团焙烧的理论基 础
目录
• 球团形成理论基础 • 球团焙烧理论基础 • 球团焙烧工艺控制 • 球团焙烧设备与技术
01
球团形成理论基础
球团形成的物理过程
物料破碎与混合
将原料进行破碎和混合，使其达到适宜的粒度和成分 分布。
造球
通过滚动和摩擦力将物料粘结成球状，同时排除多余 水分。
球团干燥与硬化
传热与传质
焙烧过程中伴随着热量的传递和物质的传递，对 球团焙烧的动力学过程有重要影响。
反应速率控制
不同焙烧阶段的反应速率不同，控制反应速率是 实现优质球团焙烧的关键。
03
球团焙烧工艺控制
球团焙烧温度控制
总结词
温度是影响球团焙烧过程的重要因素，控制温度的稳定和适宜是保证球团质量的关键。
详细描述
球团焙烧温度的高低直接影响到球团中固相反应的速率和程度，以及液相的产生和流动。 适宜的温度范围通常在1200℃至1300℃之间，具体温度应根据不同原料和工艺要求而 定。温度过高可能导致球团过烧、黏结剂烧损，而温度过低则可能导致固相反应不充分、
04
球团焙烧设备与技术
球团焙烧炉设备
回转窑式焙烧炉
利用高温烟气加热球团，使其达到焙烧温度，适用于大规模生产。
球团形成的化学过程
物料化学成分变化
在球团形成过程中，某些成分可 能发生化学反应，如氧化或还原 反应，从而改变球团的化学性质。
矿物相变
在高温下，球团中的矿物可能发 生相变，如铁氧化物的磁铁矿向 赤铁矿转变，从而影响球团的物 理和化学性质。
气体逸出与固定
在高温下，球团中的气体可能逸 出或被固定，如碳被固定在球团 中形成还原气氛，影响球团的还 原性能。
球团理论与工艺4球团焙烧的理论基 础
目录
• 球团形成理论基础 • 球团焙烧理论基础 • 球团焙烧工艺控制 • 球团焙烧设备与技术
01
球团形成理论基础
球团形成的物理过程
物料破碎与混合
将原料进行破碎和混合，使其达到适宜的粒度和成分 分布。
造球
通过滚动和摩擦力将物料粘结成球状，同时排除多余 水分。
球团干燥与硬化
传热与传质
焙烧过程中伴随着热量的传递和物质的传递，对 球团焙烧的动力学过程有重要影响。
反应速率控制
不同焙烧阶段的反应速率不同，控制反应速率是 实现优质球团焙烧的关键。
03
球团焙烧工艺控制
球团焙烧温度控制
总结词
温度是影响球团焙烧过程的重要因素，控制温度的稳定和适宜是保证球团质量的关键。
详细描述
球团焙烧温度的高低直接影响到球团中固相反应的速率和程度，以及液相的产生和流动。 适宜的温度范围通常在1200℃至1300℃之间，具体温度应根据不同原料和工艺要求而 定。温度过高可能导致球团过烧、黏结剂烧损，而温度过低则可能导致固相反应不充分、
04
球团焙烧设备与技术
球团焙烧炉设备
回转窑式焙烧炉
利用高温烟气加热球团，使其达到焙烧温度，适用于大规模生产。
烧结球团工艺介绍
烧结球团工艺介绍
为了保证都是粒度合格的生球进入竖炉， 就在竖炉前设置一道筛子，将小于8mm以 下的小球或碎球筛分出来返回配料室或送 烧结厂重复使用。大于8mm以上的生球就 送到竖炉(给料、点火）进行焙烧。生球的 焙烧是球团生产过程中最为复杂的工序， 对球团矿生产起着极为重要的作用，通过 圆盘造球机滚动成形得到的生球，仍然需 要通过焙烧，即通过低于原料熔点的温度 下进行高温固结，使生球发生收缩并且致 密化，从而使生球具有良好的冶金性能。 焙烧采用高炉煤气，通过高炉煤气燃烧产 生的高温去焙烧生球。
圆 盘 给 料 机
烧结球团工艺介绍
一混圆筒 混合机
烧结球团工艺介绍
多辊布料器
圆 辊 布 料
烧结球团工艺介绍
烧结点火器
台车
烧结球团工艺介绍
烧结主 抽风机
烧结球团工艺介绍
二次混合圆筒混合机
烧结球团工艺Байду номын сангаас绍
烧结点火
烧结球团工艺介绍
带冷机
烧结球团工艺介绍
球团配料室
烧结球团工艺介绍
圆筒干燥机
烧结球团工艺介绍
从混合机出来的变成单一的烧结混合 料就运输至烧结机上面矿槽里，通过烧结 机上的布料设备，通常采用圆辊布料机和 多辊布料器将混合料均匀地平整布在烧结 机台车上面（布料如图所示），台车慢慢 移动至点火器下面，通过点火器下的高温 区(1000oC~1250oC)将表层混合料中的燃 料（焦粉、无烟煤粉）点燃，然后就进入 烧结这道工序了。
烧结球团工艺介绍
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。
为了保证都是粒度合格的生球进入竖炉， 就在竖炉前设置一道筛子，将小于8mm以 下的小球或碎球筛分出来返回配料室或送 烧结厂重复使用。大于8mm以上的生球就 送到竖炉(给料、点火）进行焙烧。生球的 焙烧是球团生产过程中最为复杂的工序， 对球团矿生产起着极为重要的作用，通过 圆盘造球机滚动成形得到的生球，仍然需 要通过焙烧，即通过低于原料熔点的温度 下进行高温固结，使生球发生收缩并且致 密化，从而使生球具有良好的冶金性能。 焙烧采用高炉煤气，通过高炉煤气燃烧产 生的高温去焙烧生球。
圆 盘 给 料 机
烧结球团工艺介绍
一混圆筒 混合机
烧结球团工艺介绍
多辊布料器
圆 辊 布 料
烧结球团工艺介绍
烧结点火器
台车
烧结球团工艺介绍
烧结主 抽风机
烧结球团工艺介绍
二次混合圆筒混合机
烧结球团工艺Байду номын сангаас绍
烧结点火
烧结球团工艺介绍
带冷机
烧结球团工艺介绍
球团配料室
烧结球团工艺介绍
圆筒干燥机
烧结球团工艺介绍
从混合机出来的变成单一的烧结混合 料就运输至烧结机上面矿槽里，通过烧结 机上的布料设备，通常采用圆辊布料机和 多辊布料器将混合料均匀地平整布在烧结 机台车上面（布料如图所示），台车慢慢 移动至点火器下面，通过点火器下的高温 区(1000oC~1250oC)将表层混合料中的燃 料（焦粉、无烟煤粉）点燃，然后就进入 烧结这道工序了。
烧结球团工艺介绍
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。
烧结球团厂设计——设计工作程序及主要内容
验
2.1.2 项目建议书
• 目的：凡拟列入长期计划或建设前期计划的项目， 都应编制项目建议书。
• 主要目的是为项目初步决策提供依据。 • （2）任务：建议书的主要任务是在企业建设规划
的基础上，通过调查研究，对拟建项目的主要原 则问题（如市场需求、资源情况、外部条件、产 品方案、建设规模、基建投资、建设效果、存在 问题等）作出初步论证和评价，据以说明项目提 出的必要性和依据。
*另一种是拟建项目未经可行性研究，设计任务是 在项目建议书（甚至企业建设规划）基础上进行 编制的。这种编制又有两种方式：
#一种是由上级主管部门主持编制，设计单位参 加；
#另一种是由上级主观部门委托设计单位代行编 制，然后经审查批准，以上级正式下达的设计任 务书为准。
其文件有正文和附件，正文是一些原则问题，附 件是正文的详细说明，它的内容、深度和所需基 础资料与可行性研究报告一致。
（7）资源、交通运输、供水、供电、机修和 其它问题的简要说明。
2.1.6烧结、球团试验 （注意：结合烧结试验）
• （1）烧结试验 • ① 原料（含铁原料、熔剂、燃料）的物理化学性质； • ② 配比试验； • ③ 碱度试验； • ④ 水分、燃料试验； • ⑤ 点火工艺参数（时间、温度、负压等）； • ⑥ 烧结工艺参数（速度、负压等 ）； • ⑦ 强化烧结过程（料高、生石灰、添加剂等）； • ⑧ 烧结矿各项指标测定（化学成分、转鼓强度、落下
•
煤料场
•
矿石料场
•
贮存：料场 矿料场
•
混匀料场
• （5）供料设施、取样设施、检验设施、辅助设施
• （6）附图、附表。
2.2.2 烧结厂
• （1）总论 • ① 概述、设计依据和设计原则 • ② 厂址选择特点（地理位置、交通、气象、水、电、气供应等） • （烧结机面积2×130m2、作业率 80%、利用系数 1.2t/m2·h • ③ 生产规模、产品方案（品位、碱度、粒度、温度） • ④设计中有关问题的说明（TFe 54.8%、碱度 1.7、粒度 50.2mm、温度 <150℃） • （2）原料、熔剂和燃料条件 • 种类、产地、运输方式、物化特性（第三章介绍） • （3）工艺流程 • 工艺流程的选择与论证 （第三章详细介绍） • （4）生产过程计算 （第四章详细介绍） • 配料计算 • 物料平衡计算 • 热平衡计算 • （5）设备选择 （第五章详细介绍） • 选择选择、计算方法 • （6）设备配置和厂房布置 （第六章详细介绍）
2.1.2 项目建议书
• 目的：凡拟列入长期计划或建设前期计划的项目， 都应编制项目建议书。
• 主要目的是为项目初步决策提供依据。 • （2）任务：建议书的主要任务是在企业建设规划
的基础上，通过调查研究，对拟建项目的主要原 则问题（如市场需求、资源情况、外部条件、产 品方案、建设规模、基建投资、建设效果、存在 问题等）作出初步论证和评价，据以说明项目提 出的必要性和依据。
*另一种是拟建项目未经可行性研究，设计任务是 在项目建议书（甚至企业建设规划）基础上进行 编制的。这种编制又有两种方式：
#一种是由上级主管部门主持编制，设计单位参 加；
#另一种是由上级主观部门委托设计单位代行编 制，然后经审查批准，以上级正式下达的设计任 务书为准。
其文件有正文和附件，正文是一些原则问题，附 件是正文的详细说明，它的内容、深度和所需基 础资料与可行性研究报告一致。
（7）资源、交通运输、供水、供电、机修和 其它问题的简要说明。
2.1.6烧结、球团试验 （注意：结合烧结试验）
• （1）烧结试验 • ① 原料（含铁原料、熔剂、燃料）的物理化学性质； • ② 配比试验； • ③ 碱度试验； • ④ 水分、燃料试验； • ⑤ 点火工艺参数（时间、温度、负压等）； • ⑥ 烧结工艺参数（速度、负压等 ）； • ⑦ 强化烧结过程（料高、生石灰、添加剂等）； • ⑧ 烧结矿各项指标测定（化学成分、转鼓强度、落下
•
煤料场
•
矿石料场
•
贮存：料场 矿料场
•
混匀料场
• （5）供料设施、取样设施、检验设施、辅助设施
• （6）附图、附表。
2.2.2 烧结厂
• （1）总论 • ① 概述、设计依据和设计原则 • ② 厂址选择特点（地理位置、交通、气象、水、电、气供应等） • （烧结机面积2×130m2、作业率 80%、利用系数 1.2t/m2·h • ③ 生产规模、产品方案（品位、碱度、粒度、温度） • ④设计中有关问题的说明（TFe 54.8%、碱度 1.7、粒度 50.2mm、温度 <150℃） • （2）原料、熔剂和燃料条件 • 种类、产地、运输方式、物化特性（第三章介绍） • （3）工艺流程 • 工艺流程的选择与论证 （第三章详细介绍） • （4）生产过程计算 （第四章详细介绍） • 配料计算 • 物料平衡计算 • 热平衡计算 • （5）设备选择 （第五章详细介绍） • 选择选择、计算方法 • （6）设备配置和厂房布置 （第六章详细介绍）
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9a y
FeOy
y 9az FeOz z
100 FeO烧 90000 m9am FeOm n9an FeOn
Fex x Fey y Fez z 100 Fe烧 m Fem n Fen
CaROxSiOR2m SiOC2ax O mx
CaOy R SiO2y y CaOz
• ② 管理生产的需要（原料供应量、原料成本 等）；
• ③ 其它计算的基础；（物料平衡、热平衡、设 备选择计算等）
• （2）物料平衡计算：遵循物质不灭定律，即进入烧结过 程的物料总重要必须等于该过程排出的各种产物的总重量。
• 作用 ① 确定各工序处理的物料量；（熔剂燃料破碎、 各配料量、混合料、烧结矿等）
• （4）核算经济效益：烧结矿成本
• 4.1.2内容： • 配料计算 • 物料平衡计算 • 热平衡计算 • （1）配料计算：以原料化学成分、年供应量及产
品质量的要求为依据进行原料配比计算。
• 作 用 ： ① 保 证 产 品 化 学 成 分 稳 定 （ R、TFe、 SiO2、CaO、MgO、Al2O3等）；
* 不考虑生铁带走Si
①
生产100kg生铁所需矿石量G矿 kg
100 Fe铁 G矿 Fe矿
G矿
Fe铁 Fe矿
100
② 混合矿和焦炭带入高炉炉渣中的SiO2量，kg
SiO2 G矿 SiO2矿 /100 K SiO2焦 /100
③ 混合矿和焦炭带入高炉炉渣的CaO量 ，kg
CaO G矿 CaO矿/100 K CaO焦/100
• （1） 保证产品质量；(烧结矿化学成分：配料计算、水分、 焦炭)
（质量：R; 燃料—FeO—强度、还原性）
• （2）合理选择设备（配料计算、物料平衡计算、热平衡 计算是设备选择的基础）
•
热平衡：了解热量消耗，
• 便于节能
（3）了解和控制生产操作过程 配料计算：了解产品质量、 成本等
• 物料平衡：原料需要量
焦炭灰分11.38%，CaO=5.32%，SiO2=45.12% 生铁：Fe生=94%，Si铁=0.7%
高炉炉料：烧结矿80%，TFe 53%， SiO2 9.47%
球团矿20%，TFe 60%， SiO2 6.54%， CaO 0.85%
求：烧结矿R （不考虑生铁带走Si）（通过此例， 使掌握烧结矿、球团矿碱度的确定方法）
CaO矿
R'SiO2矿 G矿
R'K
SiO2焦 G矿
R'214
Si铁
K
CaO焦
R R'SiO2矿G矿 R'K SiO2焦 R'214 Si铁 K CaO焦
G矿 SiO2矿
R'
K
SiO2焦 R'CaO焦 214Si铁 R' 100 Fe生 SiO2矿
Fe矿
例：高炉炉渣R’=1.2，焦比K=57.5kg/100kg生铁
入烧结矿； • ② 燃料的灰分进入烧结矿；（注意：实际计算时的灰分
成分） • ③（质T量Fe）、；CaO、SiO2、MgO、Al2O3在烧结过程中不变化 • ④ 不考虑机械损失； • （FeO氧化，MnO发生反应）
• 4.2.2 计算的项目及公式
• （1）碱度的确定与计算
• 1） 碱度的确定
• 烧结矿碱度是根据高炉冶炼时规定的炉渣碱度来确定的。
R混
R'
K
SiO2焦 R'CaO焦 Fe矿 100 Fe生 SiO2矿
1.2
57 .5
0.1138
45.12 1.2 0.1138
100 94 0.8 9.47
5.32 0.8 0.2 6.54
53
0.2
60
1.2 0.2 1.4
R混
0.8 CaO烧 0.8 SiO2烧
CaOx R SiO2x x CaOy R SiO2y y CaOZ R SiO2Z Z
R SiO2m CaOm m R SiO2n CaOn n
c. 氧平衡方程
失氧： FeO Q烧FeO烧 Qi FeOi /100
O2
1 9
FeO
得氧：O2 Qi ai 100 Q烧
结矿化学成分指标）
例：铁矿72%，生石灰 1.5% 石灰石10% 白云石 7% 焦粉5.7%
② 验证（烧结矿化学成分化验结果）
③ 调 ③ 调整 (上一个班的生产情况、现在 的生产情况、再估计一个配料比进行验算,调整） ④ 确准（当验算结果与烧结矿质量指标相符合，
确定为最终的配料比）
（2）简单理论配料计算 1） 特点 ① 准确 ② 快 ③ 适用于少量原料种类（≤3） 2）步骤 ① 假设生产100kg烧结矿需要的各种原料用量 铁矿1：x kg 铁矿2：y kg 石灰石：zkg 高炉灰： mkg 焦炭：n kg ② 原料的烧残率，% ③ 列平衡方程 a. 铁平衡方程
炉渣碱度：
R'
CaO SiO2
G矿 CaO矿 G矿 SiO2矿
K K
CaO焦 SiO2焦
CaO矿
R'SiO2矿 G矿
R'K SiO2焦 G矿
K
CaO焦
混合矿碱度：
R
CaO矿 SiO2矿
G矿
SiO2矿
R'K S iO2焦 G矿 SiO2矿
R'K
CaO焦
R'
K
SiO2焦 R'CaO焦
• ② 中间物料的组成；
• 浓度③、废产水品、及废“渣三）废”物质的数量及组成（废气-烟气SO2
• （3）热平衡计算——根据能量导恒定律，进入烧结机系 统的热量应等于烧结机支出的热量。研究热量的供应和分 配状况。
• 作用：① 评价烧结机的热效率水平；（从热耗角度，煤 应供应多少，通过考察热利用水平，改进烧结机热工操作 制度与设备结构）
•
① 高碱度烧结矿+块矿
•
高炉炉料结构
② 高碱度烧结矿+酸性球团矿*
•
③ 自熔性烧结矿（100%）
•
④ 酸性球团矿+石灰石
• 注：
• a. 块矿还原性不如酸性球团矿（R=0.8~0.9）
• b. 自熔性烧结矿（R=1.2~1.3）强度差
• 2）表示方法
• 二元碱度：R=CaO/SiO2 • 三元碱度：R=(CaO+MgO)/ SiO2 • 四元碱度： R=(CaO+MgO)/(SiO2 +Al2O3) • 因为我国烧结厂原料中MgO、Al2O3含量较稳定，一般考虑二元碱度。
Si——SiO2 Si铁 x x 60 Si铁 2.14Si铁, kg
28 60
28
③ 混合矿及焦炭带入高炉炉渣中CaO量 ，kg
CaO G矿 CaO 矿 100 K CaO焦 100
R'
CaO SiO2
G矿
G矿 CaO矿 100 SiO2 矿 100 K
K CaO焦 100 SiO2 焦 100 2.14Si铁
Fe烧 Fex x Fey y Fez z Fem m Fen n/100
Fex x Fey y Fez z 100 Fe烧 m Fem n Fen
b. 碱度平衡方程
R CaOx x CaOy y CaOz z CaOm m CaOn n SiO2X x SiO2 y y SiO2m m SiO2n n
• ① 固体或点火用气体、液体燃料：应用基低位发 热值；
• ② 煤气：湿煤气低位发热量 （应用什么样的燃 料，就采用它的值）
• （4）国际统一单位（质量：kg、t；力：N；压力： Pa；热量：J KJ NJ GJ）
4.2 配料计算
• 4.2.1 依据和原则 • （1）依据 • ① 原料化学成分 • ② 烧结矿质量要求（TFe、R、P、S……） • ③ 原料供应情况或试验结果 经济效益（成本最低） • （2）原则 • ① 原料除烧损、90%S（脱S率为90%）外，其余全部进
•
② 热工设备结构的设计和改造；（点火炉煤气耗
热量、带冷机带走热量、固体燃耗）
•
③ 使热工设备在最佳条件，达到高产优质。
• 4.1.3 原则
• （1）热平衡计算时，基准温度为0℃；
• （2）以单位质量成品矿需要的物料和热量为单位， 如kg/t.s，KJ/t.s (hg/100kg.s)
• （3）固体或气体燃料发热值，使用低位发热值；
变约量束：条也件称：为实未现知系数统，目用标x1的，限x2制…因…素xn，表它示涉（及非到负企）业内部条件和外 部环境
（≤、≥、=） 如： 资源的限、计划指标、产品质量要求、市场销售状况等。 目标函数：是决策者要达到的最优目标与变量之间关系的数学模型， 是一个极值问题。 2） 特点 ① 快； ② 准确 ③ 考虑了经济技术指标 ④ 适合于各原料种类 ⑤ 有 利于自动化 3）计算原则 ① 把要配入的几种原料的配入量设为待求变量；
第四讲
烧结（球团）生产过程计算
4、烧结（球团）生产过程计算
• 概述 • 4.1 计算的目的、内容及原则 • 4.2 配料计算 • 4.3 烧结物料平衡与热平衡 • 思考题
概述
• 重点：（1）掌握配料计算方法；
•
（2）掌握物料平衡计算方法；
•
（3）掌握热平衡计算方法。
• 难点：热平衡计算
• 目的和要求：掌握各种配料计算方法和物热平衡计算方法， 为课程设计、毕业设计的生产过程计算以及毕业论文的烧
xj——配矿量，kg/100kg-s
X x xj n1
②用这几种原料中分别含有的TFe、SiO2、Al2O3、 CaO、MgO等化学成分及铁氧化物在
烧结过程中的氧平衡方程构成的约束条件系数矩阵