烧结原料的准备与加工.ppt
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1、第十章 烧结原料的准备与加工,10.1 原料的接受与储存10.2 原料的中和混匀10.3 原料的破碎与筛分 10.4 配料工艺及计算 10.5 烧结料的混合与制粒,原料场,(1)原料接受系统,原料场的系统组成及作用,原料接受系统由码头、翻车机卸车线、受料槽等部分组成,接收进厂的各种原料及冶金厂内的循环返料。,原料堆场用来堆存来自接受系统的名种原料,其作用是:a、贮存定数量的原料,保证冶金厂的均衡生产。当矿源变动及运输不正常,来料不稳定时,能在一段时间内稳定向各用户供料。b、保证混匀和整粒作业的正常进行,使混匀料堆有比较理想的配料比。c、汇集冶金厂内产生的可供烧结利用的各种返料。d、使用特殊的堆
2、料方式,使参加下步混匀的原料在造堆过程中达到一定程度的均化,为混匀创造良好的条件。,(2)原料堆场(一次堆场、辅料堆场、燃料堆场),(3)整粒系统,该系统包括铁矿石、熔剂、燃料的破碎与筛分设施。使各种原料在使用前达到用户要求的粒度。,混匀系统由予筛分、预配料、混匀料场等部分组成。参加混匀的原料包括所有的含铁粉料如:富矿粉、精矿粉、高炉返矿、冶金厂含铁粉尘及混匀料堆的端部返料等。,(4)混匀系统,供料系统由料场的取料设备及通向各用户的胶带运输机组成。,(5)供料系统,(6)取样检验设施,原料场的工艺流程,卸堆系统流程图,混匀系统,武钢混匀料场工艺流程图,鳞形堆料平面图,人字形行走布料,中和混匀,
3、混匀矿质量评价,混匀效率指数,M=,波动系数,N=,M表示混匀操作过程的质量;,N表示输出混匀矿的实物质量。,10.3 原料的破碎与筛分,(一)熔剂的破碎与筛分,一般要求运入烧结厂的熔剂粒度为800mm或400mm,应破碎到30mm,采用的破碎流程有,(1)锤式破碎机闭路破碎流程;(2)反击式破碎机闭路破碎流程;(3)棒磨机磨碎开路流程。,其中前两种流程较为常用,在闭路破碎流程中,又可分预先筛分及检查筛分两种流程,锤式破碎机,反击式破碎机,产量高、破碎比大、单位产品的电耗小、维护比较容易,设备重量轻,体积小,生产能力大,单位电能消耗低,较适合熔剂细破碎,武钢三烧熔剂破碎筛分流程,1缓冲矿仓;2
4、胶带给料机;3锤式破碎机;4振动筛,宝钢石灰石(蛇纹石)破碎筛分流程,10.3 原料的破碎与筛分,(二)燃料的破碎与筛分,烧结生产要求适宜的固体燃料粒度一般为30mm。宝钢烧结的焦粉粒度小于3mm的占80%,平均粒度1.5mm。,燃料一段开路破碎流程,燃料两段开路破碎流程,对辊破碎,四辊破碎,宝钢焦粉破碎工艺流程,10.4 配料,(一)配料的目的和意义,目的,满足高炉高炉冶炼对烧结成分的要求。保证烧结矿质量温度。使厂内有计划用料、均衡稳定生产。优化配料降低成本。合理利用矿产资源。,TFe 0.51.0%CaO/SiO2 0.050.1%,TFe 0.30.4%CaO/SiO2 0.03%FeO
5、 0.1%SiO2 0.2%,10.4 配料,(二)配料方法,1.容积配料法,容积配料法是根据物料具有一定的堆比重,借助给料设备对物料的容积进行控制以选混合料所要求的添加比例的一种配料方法。它是通过调节圆盘给料机闸门的开口度或圆盘转速从而控制料流的体积即物料的重量。,重量配料法是按物料的重量进行配料的一种方法,通常称为连续重量配料法。按原料的重量来配料,它借助于电子皮带秤和调速圆盘,通过自动调节系统来实现。,2.重量配料法,3.化学成分配料法,国外有烧结厂用X荧光分析仪分析混合料各种化学成分,控制成分波动,实现按原料化学成分的配料。,10.4 配料,(三)配料计算,(1)各种铁料、熔剂、燃料的
6、有关物理性能和化学成分。(2)烧结矿的技术规格。(3)返矿的循环量。(4)原料的贮备量和供应量。(5)配料设备的能力,即设备的最大和最小下料量,以及稳定的平均下料量。,准备数据,配料计算方法,简易理论计算法 单烧计算法 现场验算法 线性规划优化计算法,根据烧结基础特性配矿,优化配料与传统配料的区别,做出决策:确定各原料配比,得到配料方案,优化配料模型,给出最优配料方案,改变技术规范要求或原料条件重新配料,或终止配料,验算:化学成分是否符合要求?,调整部分原料配比,是否有唯一最优解?,原始数据,原始数据,否,是,否,是,传统配料,优化配料,传统配料模型,初等代数方程模型,传统配料模型,代数方程的
7、弊端:配料计算中,很多情况下是要求产品成份在一定范围内波动,而并不是确定的值 如上述方程组只能求解四种原料的配入量,而烧结用原料通常近十种甚至十几种,其它几种原料只能取经验配比。因此这类求解方法一般是建立在人为经验的基础上的。利用初等代数方程组求解,考虑的约束条件个数是有限的,既忽略了对原料允许用量的要求又没有考虑配料成本的高低。,烧结优化配料模型考虑烧结配料问题具有多变量、多约束的数学特征,应用线性规划最优化技术求解烧结配料问题,目标函数:约束条件:,实际应用框图,应用,10.5 混合与制粒,(一)混合的目的,(1)、一是加水湿润、混匀,使混合料的水分、粒度和料中各组份均匀分布;(2)、二是
8、造球,使烧结台车上的料层保持良好的透气性,以利于烧结过程进行。,水分、粒度、温度,10.5 混合与制粒,(二)工艺配置,烧结料的混合机理 配合料被送入混合机后,物料随混合机的回旋而不断的运动着。物料在混合机里受到摩擦力、重力等作用,使其产生剧烈运动,因而被混合均匀。混合机旋转时,配合料颗粒沿圆筒内壁上升,沿斜面下降。颗粒群中微细的(或密度大的)颗粒,与比它大的(或密度小的)颗粒相比,更有向斜面内部移动和集中的倾向。,在混合机内颗粒群的运动可以分为三类混合形式,同时存在并起作用。(1)、对流混合:由于颗粒群的移动引起大的流动,而造球的全体混合。(2)、扩散混合:由于邻近颗粒相互换位造成的局部混合
9、。(3)、剪断混合:颗粒群内的颗粒相互滑动、冲撞等造成的局部混合。,圆筒混合机内部物料运动状态示意图,烧结料的造球机理 物料受水后,在物料颗粒表面被吸附水和薄膜水所覆盖,同时在颗粒与颗粒之间形成U型环,在水的表面张力作用下,使物料颗粒集结成团粒,此时颗粒之间大部分还是充满空气。此时的团粒强度差,当水分一旦失去,团粒便立即成散粒状的颗粒。由于混合机的回转,使得初步形成的团粒在机械力的作用下,团粒不断地滚动、挤压,则颗粒与颗粒之间的接触越来越紧,颗粒之间的空气被挤出,空隙变小。此时,,在毛细力的作用下,水分充填所有空隙,则团粒也就变得比较结实。这些团粒在混合机内继续滚动逐步长成具有一定强度和一定粒
10、度组成的烧结混合料。,10.5 混合与制粒,(三)效果的评价,混合效率,混合效果评价,制粒效果的评价,混合料粒度分布,准颗粒指数GI0,透气性指数,制粒效率,干态抗粉化指数,人工筛分分级,计算不同粒级的含量,表示细粉的粘附程度,10.5 混合与制粒,(四)影响因素,(1)原料性质的影响,(2)加水润湿方法及地点,(3)混合时间,(4)充填系数,(5)添加物,(五)趋势,设备大型化,延长混合时间,强化添加剂,新设备开发,混料及其影响因素磁化水,水经过磁化处理后变为磁化水将有利于制粒效果的改善,提高烧结的产质量指标。通常的水分子之间以氢键连接水的表面形成蹦紧的面,在外力的作用下,如磁场,使得分子间
11、距离增加,氢键断裂,分子的自由度加大,水的性质将发生变化。,磁化水,磁化水是将水以一定的流速经过磁场处理,使得水的溶解氧增加,溶解物质增加,润湿物料的性能改善,降低了水的表面张力和粘度。其作用主要表现在:1)提高颗粒的强度和增加成球率 磁化水表面张力和粘度的降低,使得水分子扩散迅速,水分子可以迅速的分散和附着在物料表面体现良好的润湿效果,在外力的作用下,使得颗粒之间靠近与缩小距离,依靠水分子的氢键将颗粒紧密的连接在一起。特别是对强磁性物料。,2)磁化水可以帮助传递热量、氧量和物质,加速烧结反应的进行和固结过程 水经过磁化后,溶解氧的增加17%左右,为料层中的炭氧反应创造了有利条件。有利于加速反
12、应。磁化水溶解物质的增加10%左右,溶解的物质随水分子扩散到颗粒表面或其中,使得物质与物料的接触改善,为固相反应创造了条件,有利于低熔点物质的生成改善烧结矿的固结。,磁化水,球团烧结法知识,烧结矿受原料条件的限制,强度低,运输易破碎,而球团矿强度高,但高温性能差,需要新的造块方法。球团烧结法弥补了烧结矿和球团矿两种工艺的不足,改善了质量,有利于产量的提高。也称小球烧结和小球团烧结统称强化制粒烧结。,球团烧结法知识,球团烧结法HPS特征,能适应粗、细不同粒度原料,扩大了原料来源。矿相结构由扩散型赤铁矿和细粒长状铁酸钙构成,高温还原性和低温还原粉化性能好。圆盘造球,制粒效果改善,料层透气性提高,产
13、量增加。,球团烧结法HPS工艺特征,增加了强化造球设备将全部烧结混合料制成小球团,粒度510mm。增加了外滚燃料工序,添加方式,外加7080%;内配2030%,以1mm为主。一般建议采用圆筒外滚燃料,不同粒级时间差别小。,球团烧结法HPS工艺特征,新型布料系统圆辊布料使得颗粒破碎,采用宽皮带+辊式布料。点火前设干燥段。防止直接点火易破裂,造成透气性下降。产品外观:小球集合体呈葡萄状。,球团烧结法HPS使用效果,第十一章 混合料的烧结,11.1 布料11.2 点火11.3 烧结,布料系统示意图,烧结混合料布到烧结机台车上之前,先在台车上铺上一层3040mm厚,一般是通过三次筛的分配器采取的粒级为
14、1020(25)mm的成品烧结矿作为铺底料。,(一)铺底料,铺底料的作用(1)、使烧结的赤热层不与台车篦条直接接触,降低了篦条和台车本体的温度,使用寿命延长,成本降低;(2)、铺底料组成过滤层,防止粉料由炉篦缝被抽走,大大减少废气含尘量,从而减轻除尘器负荷,提高抽风机转子的使用寿命;,(3)、防止粉料和烧结矿堵塞和粘结炉篦,增加有效抽风面积,提高料层透气性,强化了烧结过程,使生产率提高;(4)、使烧结料能烧透而不粘炉篦,成品率提高,返矿质量改善,燃耗降低,并能准确控制烧结终点;(5)、改善厂区环境和劳动条件。,(二)布 料,1、布料的意义 将布到台车上的烧结料分成几层时,各层的粒度组成和含碳量
15、有所不同,并使各层气体阻力、烧结反应和烧结速度发生变化,对烧结生产率和烧结矿质量产生很大影响。,2、布料的要求(1)、布料应使混合料在粒度、化学成分及水分等沿台车宽度和台车前进方向分布均匀,使混合料具有均一的透气性,稳定烧结操作;(2)、布料应使物料具有一定的松散性,防止产生堆积或压紧。但对于松散、堆比重小的烧结料应适当压料,以防烧结速度过快;(3)、最理想的布料是混合料沿料层高度的分布由上而下粒度变粗,含碳量逐步减少。,11.2 点 火 烧结点火过程是点火器向烧结混合料表层供热和使混合料中碳素燃烧共同加热烧结混合料表层的过程。,1、点火的作用 布到台车上的混合料表面点火是否良好,对于成品率和
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