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取料机 冶金与材料工程学院 取料机 冶金与材料工程学院 烧结原料粒度的要求 （1）矿粉的粒度 -（8-10）mm，高碱度和高硫矿粉，-（6-8）mm 粒度太细，不利于改善透气性； 粒度太粗，会出现： 在较短的高温作用时间内，矿粒不易熔融黏结，烧结矿 强度低； 垂直烧结速度过快，出现“夹生”现象，返矿率增大， 产量下降； 布料时易引起粒度偏析，使烧结不均匀； 不利于硫的分解和氧化，影响去硫效果。 冶金与材料工程学院 （2）熔剂粒度 -3mm 以保证烧结过程中能充分分解和矿化。 过粗，易出现“白点”和正硅酸钙 （3）燃料粒度 0.5~3mm 太细燃烧过快，燃烧层过窄，温度降低，高温反 应来不及进行，烧结矿强度变坏，返矿增加， 生产率降低。 冶金与材料工程学院 粒度过大时，燃料分布不均匀：这是因为同 样用量时，料层中碳的分布点少，在粗燃料 颗粒周围，温度高，还原性气氛强，液相过 多且流动性好，形成难还原的薄壁粗孔结构， 强度降低； 另一方面，布料时粒度易于偏析集中在料 层下部，燃料粗，燃烧带变厚，料层透气性 变差，也会导致产质量下降。 冶金与材料工程学院 （4）返矿粒度 -（5-6）mm 来源： 热返矿、整粒筛分返矿、高炉槽下返矿、烧结过程产 生粉末 作用： 改善烧结料层透气性，作为物料的制粒核心。 已烧结的低熔点物质，它有助于烧结过程液相的生成。 热返矿用于预热混合料。 冶金与材料工程学院 粒度过大,在烧结料中加水混匀过程难于冷却和润湿,对成 球不利. 大颗粒返矿很难粘结,烧结矿强度降低,影响烧结矿成品率 和产量. 粒度过小,特别是<1mm的粒级比例过大,会降低烧结料层 透气性. 冶金与材料工程学院 （5）其他烧结物料粒度 -10mm,有利于配料操作和混匀. 冶金与材料工程学院 原料的化学成分与粒度组成 Fe2O3：三氧化二铁，又称为赤铁矿、红矿，一 般粉矿多以赤铁矿为主。 Fe3O4：又称为磁铁矿、黑矿，一般精矿多以磁 铁矿为主。磁铁矿的化学分子式可视为 Fe2O3+FeO，其中FeO称为氧化亚铁，简称为 亚铁。在烧结生产中，烧结矿的亚铁含量与烧结 燃耗和烧结矿质量密切相关，因此亚铁是烧结工 艺的一个重要指标。 冶金与材料工程学院 TFe：全铁，指物料中以各种化合物形态存在的 铁的总和。又称为含铁原料的含铁品位。烧结矿 的全铁越高，高炉的产量越高，渣量低，焦比低。 但过高的含铁品位可能导致烧结矿强度的降低。 由于烧结矿和含铁原料中，铁多以Fe2O3和 Fe3O4形式存在，因此烧结矿和含铁原料化验 TFe和FeO，由TFe和FeO可计算Fe2O3和Fe3O4 的含量. 冶金与材料工程学院 SiO2：二氧化硅，适量的SiO2有利于烧结矿的强 度，但SiO2越高，全铁越低，因此，国内外不断 进行低硅烧结的研究，在保证烧结矿强度的前提 下，尽可能降低烧结矿SiO2的含量。 Al2O3：三氧化二铝，由矿石中泥质物带入，对 烧结与炼铁多有不利影响。Al2O3与SiO2也称为 矿石的脉石成分。 冶金与材料工程学院 CaO：氧化钙，熔剂，降低SiO2的熔点，有利于高炉炉 渣的形成与渣铁分离。在烧结矿中通常将CaO/ SiO2的 比称为二元碱度（简称碱度，以R表示）。根据烧结矿碱 度的高低，可以将烧结矿分为低碱度烧结矿（R＜1.0）， 自熔性烧结矿（R=1.2~1.4）和高碱度烧结矿（R＞ 1.6）。 MgO：氧化镁，熔剂，高炉操作需要一定量的氧化 镁，以改善高炉渣的性能。烧结矿含一定量的MgO， 有利于烧结矿冶金性能的改善，但过高对烧结矿强 度有不利影响。 冶金与材料工程学院 矿石中有害杂质的危害及界限含量 元素 名称 允许含量(%) 危 害 及 某 些 说 明 S 硫 ＜0.3 使钢产生“热脆”，易轧裂。 P 磷 0.2～1.2 对碱性转炉生铁 0.05～0.15 对普通铸造生铁 0.15～0.6 对高磷铸造生铁 磷使钢产生“冷脆”。烧结及炼铁过程皆不能除磷。 Zn900℃挥发，上升后冷凝沉积于炉墙，位炉墙膨胀，破坏炉壳。烧结可除去50－ 60%的Zn Zn 锌 ＜0.1~0.2 Pb 铅 ＜0.1 Pb易还法，比重大与Fe分离沉于炉底，破坏砖衬，Pb蒸汽在上部循环累积，形成炉 瘤，破坏炉衬 Cu 铜 ＜0.2 少量Cu可改善钢的耐腐蚀性。但Cu过多使钢热脆，不易焊接和轧制。Cu易还原并 进入生铁。 As 砷 ＜0.07 砷使钢“冷脆”不易焊接。生铁含[As]：＜0.1%。炼优质钢时，铁中不应有[As]。 Ti 钛 (TiO2) 15～16 钛降低钢的耐磨性及耐腐蚀性。使炉渣变粘易起泡沫。含(TiO2)过高的矿可作为宝 贵的Ti资源 K， Na 钾， 钠 <0.2~0.5 易挥发，在炉内循环累积，造成结瘤，降低焦炭及矿石的强度。 F 氟 <2.5 氟高温下气化，腐蚀金属，危害农作物及人体，CaF2侵蚀破坏炉衬。 冶金与材料工程学院 含铁原料 含铁原料的来源： a 粉矿：开采、破碎过程中形成的0~10mm的铁矿石， 常称为粉矿 b 精矿：贫矿经过深磨细选后所得到的细粒铁矿，常称 为精矿。 C 冶金循环料：冶炼或其它工艺过程形成的细粒、含有 价成分的粉末（如除尘粉等）。 d 烧结返矿：烧结矿在运输、破碎整粒过程中形成的小 于5mm粒级的粉末，返回烧结。返矿的化学成分基 本上与烧结矿相同。 冶金与材料工程学院 冶金与材料工程学院 原料入厂条件 对含铁原料，要求烧结用的精矿粒度不宜太细，褐铁矿、 菱铁矿的精矿或粉矿要考虑结晶水、二氧化碳的烧损。 国内褐铁矿烧损为9~15%，菱铁矿烧损为l7~36％。烧 损大，烧结时体积收缩，褐铁矿收缩8％左右，菱铁矿收 缩10％左右。 精矿水分大于12％时，影响配料准确性，混合不易均匀； 粉矿粒度要求控制在8mm以下，便于烧结矿质量。 冶金与材料工程学院 粉矿的入厂条件如下： 化学成分： 一级 TFe≥54%，SiO2≤12%，S≤0.2%，P≤0.1% 二级 TFe≥50%，SiO2≤15%，S≤0.3%，P≤0.15% 三级 TFe≥48%, SiO2≤18%，S≤0.4%，P≤0.2% 四级 TFe≥45%，SiO2≤22%，S≤0.5%，P≤0.3% 其他成分：Cu≤0.2%，As≤0.07%，Pb≤0.1%， Zn≤0.1%,Sn≤0.08%， 铁品位波动范围为±0.5%。 粒度： 磁铁矿、赤铁矿≤10mm，其中≥10mm不超过10％， 高硫矿≤8mm，其中≥8mm不超过5％， 褐铁矿≤10mm 冶金与材料工程学院 冶金与材料工程学院 对精矿的其他要求： 品位波动范围：±0.5％ 水分：磁铁矿为主的精矿I类≤10%， II类≤11% 赤铁矿为主的精矿I类≤11%， II类≤12% 攀西式钒钛铁矿≤10% 包头式多金属矿≤11% 冶金与材料工程学院 俄罗斯 冶金与材料工程学院 冶金与材料工程学院 冶金与材料工程学院 冶金与材料工程学院 熔剂 冶金与材料工程学院 冶金与材料工程学院 冶金与材料工程学院 燃料 国内焦化厂的碎焦供应量，25~0mm碎焦约占全焦总量7 ％，其中10~0mm约占4％。高炉槽下筛下焦25~0mm占 高炉用焦炭量的2％以下。 冶金与材料工程学院 冶金与材料工程学院 冶金与材料工程学院 原料的破碎、筛分 烧结生产对熔剂和燃料的粒度都有严格要 求。一般要求3~0mm的含量大于85％，而入 厂的原燃料粒度上限大于40 mm，所以都需要 在烧结厂内进行破碎与筛分。 流程分类： 1) 开路流程：破碎后直接进入下一道工序 闭路流程：粒度合格的物料直接进入下一道工 序，不 合格物料返回破碎 2) 预先筛分：先筛分，不合格物料后破碎，然后返回 筛分。 检查筛分：先破碎，后筛分，不合格物料返回破碎 冶金与材料工程学院 熔剂的破碎与筛分 闭路流程（图５－４）： 流程(a)为一段破碎与检查筛分 组成闭路流程 流程(b)为预先筛分与破碎组成 闭路流程 当给矿中3～0 mm的含 量较多(大于40％)时才 使用预先筛分流程(b) 破碎设备： 锤式破碎机 反击式破碎机 图5-4 闭路流程 冶金与材料工程学院 燃料破碎 开路流程（图5-5） ： 粒度小于25mm时可 采用一段四辊破碎机 开路流程 粒度大于25mm，应 考虑两段开路破碎流 程 采用煤作为燃料，为 防止过粉碎，可采用 预先筛分的破碎流程 破碎设备： 一般采用对辊、四辊破碎 机 图5-5 开路流程 冶金与材料工程学院 燃料破碎流程选择依据 燃料含水量 ： 一般企业，采用水熄焦，焦 粉含水量大，容易堵 塞筛孔 ，选用开路流 程 采用干熄焦时，可考虑采用 闭路流程。 图5—6 为宝钢焦粉破碎工艺 流程 。采用棒磨机， 可减少过粉碎，也不 存在对辊、四辊破碎 机辊轮磨损，间隙增 大，产品粒度过大的 问题 图5-6宝钢焦粉破碎工艺流程 冶金与材料工程学院 5.2烧结配料 5.2.1配料要求与方法 目的： 使烧结矿的物理性能和化学成分稳定 有害元素控制，符合高炉的冶炼要求 使烧结料具有良好透气性以获得较高的烧结生产率 要求： （1）化学成分的稳定性 我国要求：TFe±0.1%~0.3％， CaO/SiO2±0.03~0.05； 日本要求： TFe±0.3%~0.4%，CaO/SiO2±0.03，FeO±0.1％， SiO2±0.2％。 （2）料流的稳定性，保证烧结的稳定性。 冶金与材料工程学院 冶金与材料工程学院 容积配料法 重量配料法 化学成分配料法 冶金与材料工程学院 一般概念 1.配料设备： 料仓→给料设备→计量设备→配料皮带 2.物料下料顺序： 原则：不粘皮带，少扬尘 物料下料顺序:返矿 生石灰 燃料 白云石 石灰石 中 和粉(混匀矿)(先) 冶金与材料工程学院 配料室的圆盘给料机 冶金与材料工程学院 容积配料法： 方法： 假设物料堆密度不变，按容积计量物料量。定时进 行校对（端盘子），以保证配料的准确性。由圆盘 给料的开启度调整物流量 特点： 计量设备简单 手工操作，劳动强度大 准确性差：原料的粒度，水分，料仓料位高度 都会影响物料的堆密度。 冶金与材料工程学院 重量配料法： 方法： 电子皮带称按质量计量物料流量，由自动调节系统控 制调速圆盘，控制、调整流量 特点： 1）配料准确提高，精确度：重量法0.5- 1.0%，容积法 5%。 2）自动化程度高，不用端盘子。 冶金与材料工程学院 重量配料法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。 冶金与材料工程学院 配料室的圆盘给料机 冶金与材料工程学院 按化学成分配料法 方法： 用连续x射线萤光分析仪对原料进行化学成分分析， 根据化学成分确定各种物料的最佳配比,通过计算 来控制化学成分的波动. R波动为 ±0.035 特点： 可保证化学成分的稳定性 问题： 试样的代表性，在什么位置取样，如何取样？ 冶金与材料工程学院 5.2.2影响配料准确性的因素分析 (1)原料条件 原料条件的稳定性、原料粒度和水分等。 (2)设备状况 如圆盘中心与料仓中心不吻合或盘面不水平使圆盘各个方 向下料不均匀； (3)操作因素 冶金与材料工程学院 5.2.3 烧结配料计算 常用的方法简易理论计算法和现场经验计算法。 1．配料计算方法 （1）经验配料法——现场 1）特点 ①快 ② 误差大（经验） 2）思路 设置配料比（根据原料种类和化学成分、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% 冶金与材料工程学院 ② 验证（烧结矿化学成分化验结果） 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，再进行调 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） 冶金与材料工程学院 （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 焦粉（或煤）：n kg ② 原料的烧残率，% ai 100 Igi 0.9Si 冶金与材料工程学院 ③ 列平衡方程 a. 铁平衡方程 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 冶金与材料工程学院 b. 碱度平衡方程 CaO x CaO y CaO z CaO m CaO n R SiO x SiO y SiO z SiO m SiO n CaOx R SiO2 x x CaOy R SiO2 y y CaOZ R SiO2Z Z x y z m 2X 2y 2z 2m n 2n R SiO2m CaOm m R SiO2n CaOn n 冶金与材料工程学院 c. 氧平衡方程 失氧（FeO的增加）： FeO Q烧FeO烧 Qi FeOi /100 O2 19 FeO 失氧（烧结矿失重）： O2 Qi ai 100 Q烧 冶金与材料工程学院 1 9 Q烧 FeO烧 Qi FeOi /100 Qi ai 100 Q烧 100 FeO烧 x FeOx y FeOy z FeOZ m FeOm n FeOn 9 ax x a y y az z am m an n 90000 9ax FeOx x 9a y FeOy y 9az FeOz z 100FeO烧 90000 m9am FeOm n9an FeOn 冶金与材料工程学院 Fex x Fey y Fez z 100 Fe烧 m Fem n Fen CaO R SiO x CaO R SiO y CaO R SiO z x 2x y 2y z 2z R ( SiO2 ) m CaOm m R ( SiO2 ) n CaOn n 9a FeO x 9a FeO y 9a FeO z x y z z z x 100FeO烧 90000 m9a m FeOm n9a n FeOn 冶金与材料工程学院 x y z 1 2 3 冶金与材料工程学院 a1 b1 c1 a 2 b2 c 2 a3 b3 c3 a1 d1 c1 d1 b1 c1 1 d 2 b2 c 2 2 a 2 d 2 c 2 d 3 b3 c3 a 3 d 3 c3 冶金与材料工程学院 x的配比＝x/(x+y+z+m+n) y的配比＝y/(x+y+z+m+n) z的配比＝z/(x+y+z+m+n) m的配比＝m/(x+y+z+m+n) n的配比＝n/(x+y+z+m+n) 3）计算烧结矿化学成分的计算结果。 冶金与材料工程学院 5）烧结矿化学成分 ① 烧结矿产量计算 *简易法，即不考虑在烧结过程中FeO的变化 Q Q1 Ig 0.9S 烧 式中：Ig——某种原料的烧损，%；S——某种原料的含S量，% *考虑FeO变化 Q1 Ig 0.9S Q烧 O2 1 O2 9 FeO烧 Q烧 Q FeO Q1 Ig 0.9S Q烧 19 FeO烧 Q烧 Q FeO Q烧 Q91 Ig 0.9S FeO/9 FeO烧 ②烧结矿化学成分预算 不变 *Fe、SiO2、CaO、MgO、 Al2O3 TFe Q ( Fe) / Q ,% S 0.1 Q S / Q ,% i i i i 烧 烧 *FeO与烧结过程氧化还原反应有关，所以不能简单计算 冶金与材料工程学院 5.3混合料制备 5.3.1混合的目的与要求 目的：使各组分分布均匀，以利烧结并保证 烧结矿成分的均一稳定。 生产中采用的有一段混合和两段混合，有的 还有三段混合。大中型烧结厂均采用两段混 合和三段混合流程。 冶金与材料工程学院 一段混合主要是加水润湿、混匀，使混合料的水分、粒 度和料中各组分均匀分布；当使用热返矿时，可以将物 料预热；当加生石灰时，可使CaO消化。 二次混合除继续混匀外，主要作用是制粒，还可通蒸汽 补充预热，提高混合料温度；三次混合主要进行外裹煤。 冶金与材料工程学院