铁矿粉烧结生产工艺流程.docx
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1、铁矿粉烧结生产工艺流程1.烧结的概念将各种粉状含铁原料,配入适量的燃料和熔剂,加入适量的水,经混合和造球后在烧结设备上使物料发生一系列物理化学变化,将矿粉颗粒黏结成块的过程。2. 烧结生产的工艺流程目前生产上广泛采用带式抽风烧结机生产烧结矿。烧结生产的工艺流程如图24所示。主要包括烧结料的准备,配料与混合,烧结和产品处理等工序。图2-4 抽风烧结工艺流程 烧结原料的准备 含铁原料含铁量较高、粒度5mm的矿粉,铁精矿,高炉炉尘,轧钢皮,钢渣等。一般要求含铁原料品位高,成分稳定,杂质少。熔剂要求熔剂中有效CaO含量高,杂质少,成分稳定,含水3左右,粒度小于3mm的占90以上。在烧结料中加入一定量的
2、白云石,使烧结矿含有适当的MgO,对烧结过程有良好的作用,可以提高烧结矿的质量。燃料 主要为焦粉和无烟煤。对燃料的要求是固定碳含量高,灰分低,挥发分低,含硫低,成分稳定,含水小于10,粒度小于3mm的占95以上。对入厂烧结原料的一般要求见表22。表2-2入厂烧结原料一般要求配料与混合配料配料目的:获得化学成分和物理性质稳定的烧结矿,满足高炉冶炼的要求。常用的配料方法:容积配料法和质量配料法。容积配料法是基于物料堆积密度不变,原料的质量与体积成比例这一条件进行的。准确性较差。质量配料法是按原料的质量配料。比容积法准确,便于实现自动化。混合混合目的:使烧结料的成分均匀,水分合适,易于造球,从而获得
3、粒度组成良好的烧结混合料,以保证烧结矿的质量和提高产量。混合作业:加水润湿、混匀和造球。根据原料性质不同,可采用一次混合或二次混合两种流程。一次混合的目的:润湿与混匀,当加热返矿时还可使物料预热。二次混合的目的:继续混匀,造球,以改善烧结料层透气性。用粒度10Omm的富矿粉烧结时,因其粒度已经达到造球需要,采用一次混合,混合时间约50s。使用细磨精矿粉烧结时,因粒度过细,料层透气性差,为改善透气性,必须在混合过程中造球,所以采用二次混合,混合时间一般不少于253min。我国烧结厂大多采用二次混合。烧结生产烧结作业是烧结生产的中心环节,它包括布料、点火、烧结等主要工序。布料 将铺底料、混合料铺在
4、烧结机台车上的作业。 当采用铺底料工艺时,在布混合料之前,先铺一层粒度为1025mm,厚度为2025mm的小块烧结矿作为铺底料,其目的是保护炉箅,降低除尘负荷,延长风机转子寿命,减少或消除炉箅粘料。铺完底料后,随之进行布料。布料时要求混合料的粒度和化学成分等沿台车纵横方向均匀分布,并且有一定的松散性,表面平整。目前采用较多的是圆辊布料机布料。点火点火操作是对台车上的料层表面进行点燃,并使之燃烧。点火要求有足够的点火温度,适宜的高温保持时间,沿台车宽度点火均匀。 点火温度取决于烧结生成物的熔化温度。常控制在125050。 点火时间通常4060s。 点火真空度46kPa。点火深度为1020mm。烧
5、结准确控制烧结的风量、真空度、料层厚度、机速和烧结终点。烧结风量:平均每吨烧结矿需风量为3200m3,按烧结面积计算为(7090)m3(cm2min)。真空度:决定于风机能力、抽风系统阻力、料层透气性和漏风损失情况。料层厚度:合适的料层厚度应将高产和优质结合起来考虑。国内一般采用料层厚度为250500mm。 机速:合适的机速应保证烧结料在预定的烧结终点烧透烧好。实际生产中,机速一般控制在1.54mmin为宜。 烧结终点的判断与控制:控制烧结终点,即控制烧结过程全部完成时台车所处的位置。中小型烧结机终点一般控制在倒数第二个风箱处,大型烧结机控制在倒数第三个风箱处。 带式烧结机抽风烧结过程是自上而
6、下进行的,沿其料层高度温度变化的情况一般可分为5层,各层中的反应变化情况如图25所示。点火开始以后,依次出现烧结矿层,燃烧层,预热层,干燥层和过湿层。然后后四层又相继消失,最终只剩烧结矿层。图2-5烧结过程各层反应示意图烧结矿层 经高温点火后,烧结料中燃料燃烧放出大量热量,使料层中矿物产生熔融,随着燃烧层下移和冷空气的通过,生成的熔融液相被冷却而再结晶(10001100)凝固成网孔结构的烧结矿。这层的主要变化是熔融物的凝固,伴随着结晶和析出新矿物,还有吸入的冷空气被预热,同时烧结矿被冷却,和空气接触时低价氧化物可能被再氧化。燃烧层 燃料在该层燃烧,温度高达13501600,使矿物软化熔融黏结成
7、块。该层除燃烧反应外,还发生固体物料的熔化、还原、氧化以及石灰石和硫化物的分解等反应。预热层 由燃烧层下来的高温废气,把下部混合料很快预热到着火温度,一般为400800。此层内开始进行固相反应,结晶水及部分碳酸盐、硫酸盐分解,磁铁矿局部被氧化。干燥层 干燥层受预热层下来的废气加热,温度很快上升到100以上,混合料中的游离水大量蒸发,此层厚度一般为l030mm。实际上干燥层与预热层难以截然分开,可以统称为干燥预热层。该层中料球被急剧加热,迅速干燥,易被破坏,恶化料层透气性。过湿层从干燥层下来的热废气含有大量水分,料温低于水蒸气的露点温度时,废气中的水蒸气会重新凝结,使混合料中水分大量增加而形成过
8、湿层。此层水分过多,使料层透气性变坏,降低烧结速度。 烧结过程中的基本化学反应 固体碳的燃烧反应固体碳燃烧反应为:反应后生成C0和C02,还有部分剩余氧气,为其他反应提供了氧化还原气体和热量。燃烧产生的废气成分取决于烧结的原料条件、燃料用量、还原和氧化反应的发展程度、以及抽过燃烧层的气体成分等因素。碳酸盐的分解和矿化作用 烧结料中的碳酸盐有CaC03、MgC03、FeC03、MnC03等,其中以CaC03为主。在烧结条件下,CaC03在720左右开始分解,880时开始化学沸腾,其他碳酸盐相应的分解温度较低些。碳酸钙分解产物Ca0能与烧结料中的其他矿物发生反应,生成新的化合物,这就是矿化作用。反
9、应式为:CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2CaCO3+Fe2O3=CaO Fe2O3+ CO2如果矿化作用不完全,将有残留的自由Ca0存在,在存放过程中,它将同大气中的水分进行消化作用:CaO+H2O=Ca(OH)2使烧结矿的体积膨胀而粉化。 铁和锰氧化物的分解、还原和氧化 铁的氧化物在烧结条件下,温度高于l300时,Fe203可以分解:Fe304在烧结条件下分解压很小,但在有Si02存在、温度大于1300时,也可能分解:烧结矿的冷却与整粒一、烧结矿冷却的目的和意义 烧结矿在烧结机上烧成后从机尾卸下时其温度大约在6001000,对这样的赤热烧结矿,在现代化得烧结厂中,一般却要将其冷却到
10、150以下,这是因为以下几个原因: 1、保护运输设备,使厂区配置紧凑。如果烧结矿不冷却,运送赤热得烧结矿就需要使用较多得专用矿车来装载,当烧结配比不当、残碳较多时,烧结矿还会在专用得矿车中继续燃烧,致使矿车烧坏变形,而且使用矿车时还要有较长的铁路运输线,会使烧结厂与炼铁厂在配置上不得不拉得很远。若将烧结矿冷却就可采用胶带机运输,使厂区配置紧凑,少占农田用地。 2、保护高炉炉顶设备及高炉矿槽。烧结矿如不冷却贮存在高炉矿槽之中,会很快损坏高炉矿槽,致使有时要停止生产修补矿槽,影响作业率,降低产量。使用不经过冷却得烧结矿,高炉炉顶温度高,为了保护炉顶设备,一般炉顶压力不敢提高。而使用冷烧结矿,可以提
11、高炉顶压力,对强化高炉冶炼、提高产质量有利,高炉的上料系统及炉顶设备不易损坏,使用寿命也大大提高了。 3、改善高炉、烧结厂的劳动条件。由于烧结矿冷却后可以筛除粉末,冷烧结矿在由烧结厂到高炉矿槽以及高炉上料系统的一系列装卸运输运转过程所产生的污染环境的灰尘比热烧结矿大大减少,从而改善了劳动条件和环境卫生。 4、为烧结矿的整粒及分出铺底料创造了条件。烧结矿不经过冷却,由于温度高,很难进行较彻底的破碎筛分以及分出烧结厂需要的铺底料。烧结矿冷却到150以下,就可使用在常温下工作的破碎机,筛子及胶带运输机进行冷破碎,以及多次的筛分运输作业,较彻底地筛除粉末(50mm),分出铺底料(1020mm)。 5、
12、为实现高炉生产技术现代化创造条件。现代化的高炉生产技术已发展到超高压炉顶操作,无料钟炉顶,胶带机炉顶上料,外燃式热风炉,炉内料位控制等等,所有这些都必须建立在烧结矿冷却及整粒分级的基础上,因而烧结矿如不冷却也无法实现高炉技术现代化。 二、烧结矿的冷却方法 烧结矿的冷却方法很多,从方法上来分,有自然冷却和强制通风冷却两类;从冷却的地点和设备来分,有烧结机外冷却和烧结机上冷却两种。 1、烧结机外冷却,即烧结矿在烧结机上烧成之后卸出来,另外进行冷却,其方法有以下几种: (1)在空气中自然冷却。由于效率低、时间长、不能连续作业、环境条件差等原因,现在已不再采用。 (2)强制通风冷却。热烧结矿在卸离烧结
13、机后,经过筛分,除去粉末,然后在特制的冷却机中强制通风的办法使其冷却下来。强制通风的方法有两种:一种是抽风冷却,另一种是鼓风冷却。采用强制通风的冷却机的种类很多,主要有鼓风或抽风带式冷却机、鼓风或抽风环式冷却机、盘式冷却机、格式冷却机、塔式振动冷却机、水平式振动冷却机等,使用效果较好的有鼓风或抽风带式冷却机、鼓风或抽风环式冷却机。 2、机上冷却。机上冷却的方法是将烧结机延长,将烧结机的前段作为烧结段,后段作为冷却段,当台车上的混合料在烧结段已烧成为烧结矿后,台车继续前进,进入冷却段,通过抽风将热烧结矿冷却下来,冷却的空气是通过烧结饼的裂缝、孔隙以及冷却过程中因收缩而新产生的裂隙将烧结矿冷却下来
14、,一般情况下烧结段与冷却段备有专用的风机。 三、烧结矿整粒的目的和意义 烧结矿的整粒,就是对烧结矿进行破碎、筛分、控制烧结矿上、下限粒度,并按需要进行粒度分级,以达到提高烧结矿质量的目的。烧结机的铺底料也在筛分过程中分出。经过整粒后的烧结矿粒度均匀、粉末少、强度高,对改善高炉冶炼指标有很大作用。一般情况下,烧结矿整粒后保持在505mm(或605mm,对于小型高炉可保持在355mm)范围内,其中经整粒后的粉末含量(50mm),不超过5%。 烧结矿整粒可以达到以下目的: 1、使供给高炉的成品烧结矿粉末量降到最低限度。在整粒过程中烧结矿要经过多次筛分,小于5mm粒级的粉末得到较彻底的筛除,一般情况下
15、整粒后出厂的烧结矿小于5mm粒级含量小于5%,且由于经过破碎,没有大块,在运转过程中新生的小于5mm粒级不再增加。小于5mm的粉末减少大大有利于高炉料柱透气性的改善,有利于高炉的顺行,从而使高炉节焦增产。 2、消除大块烧结矿,烧结矿各级含量趋于合理。一般整粒流程中首先将烧结矿进行一次冷破碎,控制烧结矿的上限不大于50mm(或60mm),这样就消除了烧结矿中的过大块(100150mm粒级),使成品烧结矿各级粒度趋于合理。过大块烧结矿的存在使高炉布料产生偏析,不利于料柱透气性的均匀分布。 3、可得到满意的铺底料。铺底料能起到保护炉箅子,使烧结料烧好烧透的作用。 4、使烧结矿强度提高。整粒后大块烧结
16、矿经破碎筛分及多次落差转运,已磨掉和筛除了大块中未粘结好的颗粒,因而出厂烧结矿的转鼓强度、筛分指数都有所提高。烧结机的生产操作烧结机的生产操作内容包括:生产的工艺联系,设备的开停管理,点火温度的控制,混合料的水分、碳量的控制,料层厚度的选择和烧结机速度的控制,真空制度和烧结终点的控制。这里着重介绍后三点的操作。 一、烧结机机速与料层高度 烧结机机速与料层高度对烧结过程和产质量有着直接的影响。烧结机速度只允许在较窄的范围内调整。它主要根据料层的垂直烧结速度来决定,目的在于保证烧结终点能在预定的地区完结。所谓料层的垂直烧结速度就是在烧结过程中,混合料料层自上而下烧结,燃烧层厚度方向的移动速度,以毫
17、米/分来表示。 料层厚度对烧结过程热利用及烧结矿成品率的影响是突出的。料层太厚,料层阻力加大,水汽冷凝现象加剧,容易导致料层透气性变坏,从而降低垂直烧结速度。薄料层烧结是可以提高烧结速度和机速。但是因为强度差的表层烧结矿相对增加,成品率必然下降。因此,适宜的料层高度应该根据优质、高产的原则统一考虑。比如,原料条件,设备能力等。当料层透气性好,抽风能力较强,可以考虑适当提高料层厚度或加快机速来提高烧结机的产量。 在实际生产操作上,一般不提倡用调整料层厚度的方法来控制烧结终点,而应采用改变机速的方法来控制烧结过程的进行。只是在料层透气性发生较大的变化时,改变机速不能满足要求的情况下才采取改变料层厚
18、度的方法。而且为了稳定烧结操作,防止忽快忽慢的大幅度调整,要求调整间隔时间不能低于10分钟,每次机速调整的范围不能高于 0.5米/分钟。 二、混合料水、碳含量的控制 烧结混合料的水、碳含量对烧结过程的变化起着非常重要的作用。 烧结过程是许多物理化学反应的综合过程。影响混合料水、碳变化的因素很多,因而必须从生产过程中反映出来的现象进行分析判断。混合料的水分大小与粒度组成、化学成分、亲水性以及季节气候条件有关,同时还与原料的配比,特别是生石灰、消石灰配比,混合料温度以及混合料的贮存时间等因素有着密切关系。在混合料含水量相同的情况下,宏观现象是粒度大的表面看起来水分偏大,粒度小的则水分偏小。亲水性强
19、的物料,看起来水分不大,而实际上却水分较大,而亲水性差的物料看起来水分偏大,而实际水分不一定大。 混合料水分的变化除可以从机头直接取混合料观察外,机头机尾的仪表也都有反映。一般水分过大时,圆辊布料机下料不畅,料层会自动减薄,布料机后面出现鳞片状,点火器火焰向外喷,点火料面有黑点,负压略有升高,机尾烧结矿层断面红火层变暗,强度变差。若水分过小时,点火器火焰外喷,料面有浮灰,总管负压升高,机尾出现“花脸”、烧不透的现象,烧结矿孔小且发松疏散。 燃料用量的判断,可以直接从机尾料层断面来进行判断。当燃料适宜时,断面正常,不发散,不溜台车,红、黑层分明没有火苗。燃料多时,红层厚且发亮,有火苗,烧结矿成大
20、孔薄壁结构,同时返矿量减少,粘台车严重。燃料少时,红层薄而且断面红火层发暗,断面松散孔小,灰尘大,返矿量增多。燃料粒度大时,局部过熔白亮,冒火苗,局部发黑松散,且粘台车。从点火器来看:燃料多时料面红的延续长,点火温度正常时,料面发亮过熔。燃料少时,台车出点火器后料面发暗,很快变黑。点火温度正常时,虽然表面有部分熔化,但上层烧不成块,一捅即碎。从仪表来看:燃料多时,总管负压升高,总管废气温度升高,机尾风箱温度也将上升。燃料少时,温度下降,总管负压变化不大或略高。 总括来讲,经验表明,当水、碳适宜时,生产稳定,其表现为: 1、点火器的火焰均匀顺利地抽入料层,台车离开点火器后,料面红至45号风箱。机
21、尾断面整齐,气孔均匀,无夹生料,赤红部分占断面的1/2。2、台车在机尾翻转时,烧结矿顺利卸下,不粘料。3、机尾落下的烧结矿块度均匀,粉末少。4、在不变动料层厚度的条件下,垂直烧结速度,大烟道及风箱的废气温度,真空度只在很窄的范围内波动,烧结终点稳定。 当水、碳的添加量不适宜时,烧结机看火工应该及时与混合机看水工或者配料室联系加减水或燃料,同时应该考虑到调整水或燃料的滞后过程,相应的采用增减料层,提、降点火温度,加、减机速进行调整。 三、烧结终点的控制 烧结终点表示烧结过程的结束,所以正确控制烧结终点是生产操作的重要环节。一般判断终点的主要依据有: 1、仪表所反映的主管废气温度、负压,机尾末端三
22、个风箱的温度、负压差。2、机尾断面黑、红、厚、薄。3、成品烧结矿和返矿的残碳量。 生产稳定时,烧结终点基本不变。如果记器仪表反映主管负压升高,废气温度下降,这意味着终点后移。反之,如负压下降,温度上升,意味着终点提前。 在烧结过程到达终点的风箱上时,料层的燃烧反应基本完毕,故该风箱废气温度最高,一般可达280300以上。它比前后相邻的风箱的废气温度要高2540。终点以后的风箱,由于上部台车的物料全部变成烧结矿层,透气性良好,再加上烧结机端部漏风的影响,故负压随之下降,与前一个风箱的差值在100毫米水柱左右。主管废气温度不能太低。否则,由于终点控制不当,会使烧结矿质量下降,同时也会使废气中蒸汽冷
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