论工艺参数对烧结产质量的影响及分析.ppt

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1、论工艺参数对烧结产质量的影响及分析,许满兴,(北京科技大学),摘 要：本文论述了正确认识烧结工艺参数对搞好烧结生产的意义，介绍了烧结工艺参数及其相互关系，详述了烧结主要工艺参数对其产质量的影响，提出了烧结工艺参数认识的几点结论性意见。关键词：工艺参数 相互关系 烧结产质量1、前言烧结生产过程是一个快速、高效、复杂的物理化学变化过程，它既有燃料的燃烧、热量的传质传导，碳酸盐的分解，铁氧化物的氧化与还原反应，又有铁酸盐和橄榄石等新相的生成和再结晶长大，既有固相反应，又有液相反应，这就导致形成烧结过程工艺参数多变量，影响烧结产质量因素多因子全方位，各参数和变量之间的关系也极其复杂，存在着非线性，时滞

2、后时超越系统动力学的不稳定性，造成采用,传统定量方法的数学模型的应用受到了一定的限制，难以用数学模型方法达到优化控制的目的。只能借助人工智能和专家系统实现对烧结过程的优化控制。但烧结生产技术发展的历史证实了如同人类社会发展的历史一样，它也是从必然王国向自由王国发展的历史，不论烧结过程如何多变复杂，也不论工艺参数及其相互间的关系如何多变，总是能不断被人们所认识和掌握的。在生产实践中，确有两种状况是存在的，一种是认识不到烧结过程的复杂性，一种是由于其过程复杂，认识不清楚，长期停留在必然王国的阶段，本文的目的在于揭示烧结过程工艺参数的内在联系，以利掌握其规律，促进烧结生产的发展和产质量的提高。,2、

3、烧结主要工艺参数及其相互关系 在烧结生产中，料层高度，混合料水分，燃料配比，烧结负压和机速是影响烧结产质量的主要工艺参数，生产实践证明1一7这些主要工艺参数选定得合适与否对烧结产质量有较大的影响，几个企业烧结主要工艺参数及其产质量状况列于表1。由大量的生产实践和试验研究可以证明，烧结主要工艺参数的相互关系，料层厚度是基础，水、碳是保证，混合料的透气性是关键，下面将分别讨论主要工艺参数对烧结产质量的影响。,表1 我国几个企业烧结主要工艺参数及其产质量状况,2.1料层厚度对烧结产质量的影响 建国以来，我国烧结生产的操作方针经历了三个发展阶段，70年代以前，普遍采用薄料快推，大水高碳、低强度高FeO

4、的第一阶段，70年代末进入厚料层，高负压大风量低FeO高强度的第二阶段。近几年来已开始进入厚料层低能耗，强化制粒、偏析布料，低负压小风量改善环保的均匀烧结新阶段。烧结生产的不同发展阶段，料层厚度是不一样的，第一阶段低于300mm，第二阶段400500mm，第三阶段高于600mm，它的前提条件都是根据料层厚度不同而变化的，因此料层厚度始终是影响烧结生产的基础条件。尤其现代烧结要实现低碳、低FeO、高强度和高还原率的目标，更离不开厚层料这个基础条件。几个企业料层厚度和配碳对烧结产质量的影响列于表2。,A料层厚度对烧结产量的影响：由于料层厚度直接影响垂直烧结速度和成品率，在这两者的双重作用下，利用系

5、数先是随料层厚度增加而提高，当料层厚度提高到600mm后，又会开始下降，一般料层厚度在500600mm阶段，烧结机的利用系数是最高的。,表2 料层高度、配炭变化对烧结产质量的影响,B料层厚度对烧结质量和能耗的影响：由于厚料层烧结有利于铁酸钙和 Fe203矿物相的生成，不利于Fe304的存在，因此厚料层操作有利于FeO含量的降低和强度的提高。一般料层每提高100mm，成品矿的FeO可降低0.6%1.5，转鼓指数(Ti+6.3)可提高1.52.5。由于料层有自动蓄热作用，为低配碳提供了条件，一般料层提高100mm，固体燃耗可下降10Kgt矿 正因为厚料层对烧结产质量有如此举足轻重的影响，故烧结生产

6、总是应设法强化制粒，改善混合料的透气性，坚持实现厚料层烧结。2.2 配碳和混合料水分对烧结产质量的影响水、碳是烧结生产获得高产、优质的保证，这充分说明了混合料水分和配碳在烧结生产中的重要地位和作用，柳钢和攀钢混合料水分对烧结产质量影响列于表3。,由表3可知，柳钢的烧结生产混合料水分在厚料层和低配碳条件下，只有降低了混合料水分，才能做到降低FeO含量和返矿率，攀钢烧结试验研究证明，混合料水分对烧结速度、成品率、利用系数和转鼓指数的影响，它不是越低越好，而是在一定料层的基础上有个最佳值。因此，烧结生产为了获得高产、优质的目标，应该探索在具体条件下的混合料水分最佳值。,表3 混合料水分变化对烧结产质

7、量的影响,配碳(C)的高低会明显影响烧结的产质量，配C高了，会扩大燃烧带，增加烧结层的阻力，造成产量降低，同时还会因为温度过高，增大烧结料层还原气氛浓度，使Fe203不稳定，分解为Fe304和FeO，造成成品矿的Fe3O4含量上升，铁酸钙含量下降，FeO含量上升，直接影响烧结矿的质量。反之，配C低了，造成烧结带温度不足，成品率和强度下降，影响烧结的产量和质量。混合料水分和配碳的适宜值与矿种及其粒度组成、碱度、燃料的种类、粒度及加入方式，料层厚度和温度，热返矿的粒度及数量等因素相关，该适宜值应通过烧结杯试验初步确定，再通过工业生产作调整确认。,2.3 抽风负压对烧结产质量的影响 在工艺参数对烧结

8、产质量的影响中，透气性是关键。料层的透气性是由混合料的粒度及其组成，混合料适宜的水分及抽风负压三因素所决定的。在这三因素中，混合料的粒度及其组成是基础，适宜的水分是透气性良好的保证条件，抽风负压起着主导作用。莱钢抽风负压和机速对烧结产质量的影响列于表4，由表 4可见，料层增厚后，抽风负压要相应提高，此时减慢机速，虽然产量没有增加，但烧结矿的质量能获得显著改善，表现为能耗降低，成品矿的FeO降低，转鼓指数得到提高。提高烧结抽风负压，能增加通过混合料层的风量，加快垂直烧结速度，从而提高烧结产量；当抽风负压过高后，会,会因垂直烧结速度过快，造成成品率和强度下降；或者还会因负压过高，烧结料层被抽风压紧

9、，使透气性下降，造成产量反而降低。因此掌握适当的抽风负压，是控制烧结产质量的重要环节：抽风负压不是越高越好，高到一定程度后会适得其反；低负压操作有利于固体燃耗下降，成品率和转鼓指数的提高。,表4 莱钢抽风负压和机速对烧结产质量的影响,适宜的烧结抽风负压是应通过烧结杯模拟烧结生产的正交试验，得出的结论再通过生产检验作适当调整而确定的。也有根据相应条件和经验数据而确定的，但这样往往会造成事倍功半的结果。点火负压也是一项不可忽视的工艺参数，一般取抽风负压的5060，即60008000Pa。点火负压太低，不易点好火以便将燃烧带往下引，从而影响垂直烧结速度和产量：点火负压过高,会破坏原始料层的透气性,严

10、重影响产质量。2.4 机速对烧结产质量的影响机速及垂直烧结速度对烧结产质量的影响，它处在对立统一的矛盾中，为追求产量，就需加快机速和垂直烧结速度；为追求强度和质量，又需要放慢机速和垂直烧结速度，,宝钢450m2烧结机不同机速及垂直烧结速度对烧结产质量的影响列于表5，由表5可见，机速和垂直烧结速度与产量强度和固体燃耗直接相关。产量和质量应在一定的原料和设备条件下统一到一个最佳值范围内。偏面追求产量就得不到高质量的成品矿，合理的状态应在保证质量条件下去探索提高产量的措施。表4所表现出莱钢105m22烧结机的生产数据是比较规范和值得效发的。,表5 宝钢不同机速及垂直烧结速度的生产指标,2.5 成品矿

11、的FeO含量对烧结产质量的影响 成品烧结矿的FeO含量在烧结生产中它既是一个主控因素，也是一个被控因素。既可以通过料层厚度和原料条件，确定成品矿的FeO目标值，去控制烧结矿产量和强度；也可以通过配矿、配碳、碱度和料层厚度达到控制烧结矿FeO的目标成品矿FeO含量的高低是衡量一个企业烧结技术水平的重要标志，成品矿FeO含量高，不仅会造成烧结能耗高，恶化环境保护，它还会对高炉炼铁的能耗和产量造成直接影响因此，从高炉炼铁的需求出发，要求烧结矿低FeO，高还原性。国家优质烧结矿质量标准规定；烧结矿的FeO应10，宝钢近几年来烧结矿的FeO均保持7.0%左右的水平，柳钢50m2厚料层烧结2000年已达到

12、6.03的水平，并已提出要破5的大关，在保证强度的前提下追求低FeO的方向是正确的。,烧结矿的FeO与配C直接相关，一般配C增加1，FeO会升高1-2，低配C才能实现成品矿的低FeO，高配C是烧结矿质量差的一大根本原因，高配C即高温型烧结，由于料层温度过高，会引起Fe203不稳定，分解为Fe304+FeO，这样不仅会降低烧结过程CaOFe203的形成，升高FeO含量，即使生成的铁酸钙一般也很少生成针状复合铁酸钙(SFCA)，而多般为板状或块状铁酸钙，不仅强度不会高而且RDI也会恶化，导致烧结矿的质量下降，因此坚持厚料层和低配C始终是烧结生产的一个方向。目前，国内已有几家企业掌握了烧结FeO管理

13、和现场控制技术810，包括柳钢提出的采用均质烧结技术实现低FeO的做法应得到效发。3、结论性意见：由以上论证和分析，可以得出如下结论性意见：,(1)烧结主要工艺参数的相互关系,料层厚度是基础，适宜的水、碳是保证，混合料的透气性是烧结产质量的关键。(2)厚料层是烧结生产实现低碳、低FeO、高强度、高还原性的基础。料层增加100mm，一般可降低FeO 0.6-1.5，提高转鼓指数1.5-2.5，降低固体燃耗10kg/t矿。(3)混合料适宜的水分和配炭取决于矿种、碱度、料层厚度和热返矿的粒度及数量，适宜的水分随料层厚度而下降，厚料层低水分才能实现低FeO，高配碳不利于铁酸钙的生成和RDI、FeO的降

14、低。(4)高抽风负压高机速有利于产量的提高，不利于强度的改善；厚料层低负压、低机速有利于固体燃耗和FeO的降低，也有利于转鼓指数的改善。(5)FeO是衡量一个企业烧结技术水平的重要标志，厚料层、低配炭和低水分有利于降低FeO，配炭降低1，FeO将会下降12。,主要参考文献:(1)马洛文等 宝钢三号烧结机开工投产与实践 2000年炼铁生产技术工作会议文集2000.6(140)(2)石宝云 莱钢105M2烧结机600mm厚料层生产实践，烧结球团2000.25（39）3(3)迪 超 鞍钢新三烧工艺特点及开工生产 烧结球团1992.17(19)2(4)孙丽霞等 武钢四烧投产后产品质量跟踪研究 2000

15、年炼铁生产技术工作会议文集2000.6.(109)(5)张同山 600mm料层生产操作制度的确立与工艺参数 的优化选择 2000年炼铁生产技术工作会议文集2000.6.（113）,(6)臧疆文等 小球团烧结最佳工艺参数的选取 烧结球团1999.24(14)4(7)关红兵等 安（阳）钢90M2烧结机增产节能的措施 烧结球团2001.26(45)6(8)尹德等 烧结矿FeO影响因素的研究和生产实践 烧结球团1999.24(31)3(9)魏继忠等 论述FeO对临钢烧结矿质量的影响 第二届全国炼铁精料学术会议论文集1998.（55）(10)汪华斌 烧结过程FeO现场控制技术的研究探讨 第五届全国炼铁精

16、料学术会议论文集1996.(289)(11)郭怀功等 莱钢高铁低硅烧结矿研究与生产实践2002年全国炼铁生产技术会议暨炼铁年会文集2002.6(420),DISCUSS THE INFLUENCE AND ANALYSIS OF PROCESS PARAMETERS TO OUTPUT AND QUALITY OF SINTERINGXu ManxingAbstract:This Paper discussed the meaning of right know for sintering process Parameters to sintering Production.Presented the Sintering process parameters and they mutuality.Discussed the influence of sintering main process parameters to they output and quality.Raised some conclusion of know sintering process parameters.Key words:Process Parameters,mutuality,sintering output quality.,