燒結、球團生產(chǎn)工藝知識
培訓講義
一、燒結生產(chǎn)工藝知識
<一>、燒結生產(chǎn)的意義：
1、現代燒結生產(chǎn)已成為鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的重要一環(huán)，是高爐提高冶煉強度，改善技術(shù)經(jīng)濟指標最有效的途徑。
2、擴大了鐵礦資源利用范圍，使不能直接入爐的富鐵礦粉和鐵精礦粉經(jīng)燒結后成為高爐的主要原料。
3、燒結料中可配加爐塵（瓦斯灰）、鋼渣、氧化鐵皮等含鐵廢料，既變廢為寶，又改善了工廠(chǎng)環(huán)境質(zhì)量。
4、燒結礦具有品位高、化學(xué)成分穩定、粒度均勻、粉末少、機械強度高、還原性好、有害雜質(zhì)少等一系列優(yōu)點(diǎn)，有利于強化高爐冶煉和增鐵節焦。
<二>、燒結對高爐的影響 燒結廠(chǎng)的任務(wù)是向高爐提供精料，燒結礦的每項技術(shù)經(jīng)濟指標都影響高爐冶煉的效果、生產(chǎn)成本、產(chǎn)品質(zhì)量。如燒結礦含鐵量提高 1%，可降低焦比 2%，高爐增產(chǎn) 3%，燒結礦含粉率下降 1%，焦比下降 4～7kg/t，高爐產(chǎn)量上升 0.6～0.8%，燒結礦 TFe 標準偏差由 1%減少到 0.5%，焦比下降 1%，增產(chǎn) 2%，堿度標準偏差由 0.1 減少到 0.05，焦比下降 0.3%，增產(chǎn) 0.5%。
<三>、燒結過(guò)程的基本原理 將準備好的燒結混合料和鋪底料在燒結機上進(jìn)行鋪底、布料、點(diǎn)火，由抽風(fēng)系統通過(guò)對料層的抽風(fēng)作用，使混合料中的燃料燃燒，產(chǎn)生高溫使燒結物料局部軟化或熔化，發(fā)生一系列物理化學(xué)變化，生成一定的液相。隨后，由于料
層溫度降低、液相冷卻而凝固成塊狀燒結礦，這就是燒結過(guò)程的基本原理。
對正在燒結過(guò)程的臺車(chē)進(jìn)行解剖，根據溫度的高低和其中的物理化學(xué)變化， 自上而下可以將正在燒結的料層分為五個(gè)帶，即燒結礦帶、燃燒帶、干燥預熱帶、 水分冷凝帶及原始燒結料帶。
?。?、燒結礦帶
又稱(chēng)成礦帶，此帶中熔融物（液相）冷凝、礦物析晶， 空氣流經(jīng)此帶得到預熱。
?。?、燃燒帶
又叫燃料燃燒帶，溫度可達 1100-1500℃， 此帶中混合料軟化、熔融及形成液相。此帶對燒結過(guò)程產(chǎn)量及質(zhì)量影響很大。該帶過(guò)寬， 則料層透氣性差，導致產(chǎn)量低；過(guò)窄則燒結溫度低，液相量不足，燒結礦粘結不好，強度低。該帶的寬窄受燃料粒度、抽風(fēng)量等因素影響。
?。?、干燥預熱帶
此帶主要反應是水分蒸發(fā)、結晶水及石灰石分解、 礦石的氧化還原及固相反應等。此帶特點(diǎn)是熱交換迅速，由于熱交換劇烈， 廢氣溫度很快從 1500℃下降到 60-70℃。
?。?、水分冷凝帶 又稱(chēng)過(guò)濕帶，因為上層高溫廢氣中帶入較多的水氣， 進(jìn)入下層冷料時(shí)水分析出而形成水分冷凝帶，該帶影響燒結透氣性， 破壞已造好的燒結料小球。
?。?、原始燒結料帶
處于料層最下部。在此帶中物料的物理、
化學(xué)性質(zhì)基本不變。
<四>、燒結生產(chǎn)工藝 （一）、燒結生產(chǎn)工藝流程 通常由下列幾部分組成：含鐵原料、燃料和熔劑的接受和貯存；原燃料的破碎篩分；燒結料的配制、混合制粒、布料、點(diǎn)火與燒結；燒結礦的處理（見(jiàn)工藝流程圖）。
奧 宇 燒 結 生 產(chǎn) 工 藝 流 程 圖
鐵精粉、富礦粉、燒結返礦、球團返礦、鋼渣、鐵皮、瓦斯灰
焦粉、煤粉
生石灰 、
0～15mm
0~5mm
細 破
0~3mm
配
料
一 混
-－-_~~_
～～～～～
轉爐泥漿池
二
混
輔 料
運至料場(chǎng)
點(diǎn) 火
燒
結
水
除 塵
破 碎
0～150mm
除 塵
抽 風(fēng)
篩 分
0～6mm
抽 風(fēng)
燒結儲礦 場(chǎng)
煙 囪
冷 卻
煙 囪
<150℃
排入大 氣
排入大氣
中間倉
篩 分
0～5mm
篩 分
5～150mm
高爐礦槽
二）、燒結原料準備 燒結原料數量大，品種多，粒度及化學(xué)性質(zhì)極不均一。為了保證獲得高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的燒結礦，精心準備燒結原料是一個(gè)十分重要的生產(chǎn)環(huán)節。原料準備一般包括：接受、貯存、中和混勻、破碎、篩分。
燒結用原料主要是：鐵料、熔劑和燃料 鐵料：主要有磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦和菱鐵礦四類(lèi)鐵礦，以及工廠(chǎng)含鐵雜料（如：高爐瓦斯灰、軋鋼氧化鐵皮、煉鋼鋼渣、轉爐污泥等）對鐵料質(zhì)量要求是：鐵品位高，脈石成分低，有害雜質(zhì) S、P 含量低。
熔劑：按性質(zhì)可分為堿性熔劑（石灰類(lèi)）、中性熔劑（高鋁類(lèi)）和酸性熔劑（石英類(lèi)）。燒結常用堿性溶劑：石灰石、消石灰、生石灰、白云石等。對熔劑的質(zhì)量要求是：堿性氧化物含量高，酸性氧化物含量低。
燃料：固體燃料（焦粉、無(wú)煙煤）、氣體燃料（高爐煤氣、焦爐煤氣、高爐和焦爐混合煤氣）。對焦粉質(zhì)量的要求是：固定碳高，灰份和硫含量低。
我廠(chǎng)使用的的鐵料有：堿性精粉、酸性精粉、紅礦粉、氧化鐵皮、高爐瓦斯灰、煉鋼鋼渣、煉鋼污泥、燒結冷返礦、球團返礦等。
熔劑：生石灰、氧化鎂在堿性精粉中自帶。
燃料：固體——焦粉、無(wú)煙煤粉，氣體——高爐煤氣。
二、球團礦生產(chǎn)工藝知識
球團礦是細精礦粉（-200 目，即粒度小于 0.074mm 的礦粉占 80%以上、比表面積在 1500cm2 /g 以上）加入少量的添加劑混合后，在造球機上加水，依靠毛細力和和旋轉運動(dòng)的機械力造成直徑 8～16mm 的生球，然后在焙燒設備上干燥，在高溫氧化性氣氛下 Fe 2 O 3 再結晶的晶橋鍵固結成的品位高、強度好、粒度均勻的球狀煉鐵原料。（見(jiàn)工藝流程圖）
配
料 奧宇豎爐生產(chǎn)工藝流程圖
鐵精粉
球團灰
膨潤土
運至料場(chǎng) 場(chǎng)
混勻烘干
潤
磨
運到燒結料場(chǎng)
~ ~ -~ ~--- ~~ ~ ~
造
球 ~-~ --~ ~- ~~ ~
8～16mm
轉爐泥漿池
生球篩分
0～8mm
布
料 煤氣加壓
焙燒、冷卻
水
0~5mm
電除塵
篩 分
8～16mm
抽
風(fēng)
冷 卻
＜150℃
煙
囪
高爐礦槽
排入大氣
<一>布料 豎爐是一種按逆流原則工作的熱交換設備。其特點(diǎn)是在爐頂通過(guò)布料設備將生球將入爐內，球以均勻速度連續下降，燃燒室的熱氣體從噴火口進(jìn)入爐內。熱氣體自下而上與自上而下的生球進(jìn)行熱交換。生球經(jīng)過(guò)干燥、預熱進(jìn)入焙燒區，在焙燒區進(jìn)行高溫固結反應，然后在爐子下部進(jìn)行冷卻和排料，整個(gè)過(guò)程在豎爐中一次完成。豎爐正常操作最重要的條件是，爐料應具有良好的透氣性。為保證這一點(diǎn)，生球必須松散而均勻地被布到料柱表面上。
我國豎爐均采用直線(xiàn)布料。架設在屋脊形干燥床頂部的布料車(chē)行走線(xiàn)路與布料線(xiàn)路平行。這種布料裝置大大簡(jiǎn)化了布料設備，提高了設備作業(yè)率，縮短了布料時(shí)間。但布料車(chē)在沿著(zhù)爐口縱向中心線(xiàn)平行運行過(guò)程中，由于爐頂溫度過(guò)高，皮帶易燒損，因而要求加強爐頂排風(fēng)能力，降低爐頂溫度，改善爐頂操作條件。
<二>干燥和預熱 國外豎爐生球主要依靠自上而下與預熱帶上升的熱廢氣發(fā)生熱交換進(jìn)行干燥，無(wú)專(zhuān)門(mén)干燥設備。生球下降到離料柱表面 120－150 ㎜深處時(shí)，相當于經(jīng)過(guò)了 4－6 分鐘的停留時(shí)間，其時(shí)大部分生球被干燥，并開(kāi)始預熱，磁鐵礦進(jìn)入氧化階段。當爐料下移到約 500 ㎜時(shí)，便達到最佳焙燒溫度即 1350℃左右。
我國豎爐干燥采用屋脊形干燥床，生球料層厚約 150－200 ㎜。
預熱帶上升的熱廢氣和從導風(fēng)墻導出的熱風(fēng)（330℃）在干燥床的下面混合，其混合氣體溫度為 550－750℃，穿過(guò)干燥床與自干燥床頂部向下滑落的生球進(jìn)行熱交換，達到使生球干燥的目的。生球在干燥床上經(jīng)過(guò) 5－6 分鐘后基本上完成了干燥過(guò)程到達爐喉。然后按其自然堆角向爐子中心滾動(dòng)并進(jìn)行再分配，小球和粉末多聚集在爐壁附近（離爐壁 200 ㎜左右），大球因具有較大的動(dòng)能，多滾向中心導風(fēng)墻處。由于靠爐壁處的球層較厚，而聚集的又多是小球和粉末，因此基本上抑制了邊緣氣流的過(guò)分發(fā)達。相反，由于中心球料低，球徑較大，
則有利于中心氣流的發(fā)展。
豎爐采用干燥床干燥生球，提高了干球質(zhì)量，防止了濕球入爐產(chǎn)生變形和彼此粘結的現象，改善了爐內料層的透氣性，為爐料順行創(chuàng )造了條件。此外采用干燥床后，相應地擴大了干燥面積，實(shí)現了薄層干燥，可使熱氣體均勻穿透生球料層。由于熱交換條件的改善，其爐口溫度從 550－750℃降低到 200℃以下，提高了熱利用率，減輕了布料機皮帶的燒損。除此之外，采用干燥床還可將干燥工藝段與預熱工藝段明顯分開(kāi)，有利于穩定豎爐操作。
<三>焙燒 生球經(jīng)過(guò)干燥預熱后下降到豎爐焙燒段，焙燒段獲得的熱量包括下列各項：
1、從冷卻段回收的高溫球團礦的顯熱。這項熱量隨著(zhù)冷卻風(fēng)流傳遞到豎爐上段，與從燃燒室出來(lái)的熱氣體混合。
2、磁鐵礦氧化放出的熱量。這項熱量占總需要熱量的 40%，它輔助升高爐內溫度，并使熱量在橫斷面上變得較均勻。
3、由燃燒室內重油或煤氣加助燃空氣燃燒所生成的燃燒氣體供給的熱量。這項熱量通過(guò)相應的火道口鼓入豎爐內。
<四>冷卻 豎爐爐膛大部分用來(lái)對焙燒球團礦的冷卻。豎爐下部由一組擺動(dòng)著(zhù)的齒輥隔開(kāi)，齒輥支承整個(gè)料柱，并破碎焙燒帶可能粘結的大塊，使料柱保持疏松狀態(tài)。冷卻風(fēng)由齒輥標高處鼓入豎爐內。冷卻風(fēng)的壓力和流量應能使之均衡地向上穿過(guò)整個(gè)料柱，并能使球團礦得到最佳冷卻。排出爐外的球團礦溫度可通過(guò)調節冷卻風(fēng)量達到控制。
<五>球團對膨潤土的質(zhì)量要求 用于鐵礦粉造球粘結劑的膨潤土應具有如下性能：膨潤土膨脹倍應大于9.5；分散度（在水中膨脹后 1.5μm 粒級的含量）不小于 90%，膨脹容積不小于5cm3 /g（土）；皂土數大于 95；陽(yáng)離子交換容量 82－97mL/100g（土）；在交換性
絡(luò )合物中（Na+ +K + ）大于 45 mL/100g（土）；粒度保持小于 0.074 ㎜者含量為 90%；水分 4%－10%；含硫量小于 0.1%。
<六>膨潤土質(zhì)量的控制 蒙脫石含量大于 60%的只有 21 種，膨脹倍數符合一級品的只有 17 種，吸水率符合一級品的 24 種，上述三個(gè)指標都符合一級品只有 12 種，目前我國球團的膨潤土用量過(guò)高，一般為 2%左右，個(gè)別廠(chǎng)甚至高達 4%－5%。
一般添加 1%的膨潤土，球團礦的品位降低 0.6%，如果加入 5%膨潤土，球團礦降低 3 個(gè)百分點(diǎn)的品位，這對高爐冶煉來(lái)說(shuō)是很大的損失。因此必須認識到降低膨潤土用量的重要性； 球團礦質(zhì)量考核除了考核強度指標外，還應嚴格考核球團礦的鐵品位。有些球團廠(chǎng)由于本地沒(méi)有優(yōu)質(zhì)膨潤土，需增加運輸費用。相對而言，球團成本費用增加，經(jīng)濟效益降低。但高爐冶煉技術(shù)經(jīng)濟指標得到改善 <七>球團對鐵精礦的粒度要求 從造球角度來(lái)說(shuō)，鐵精礦的粒度愈細，又有合適的粒度組成，則生球中的顆粒排列愈緊密，形成的毛細管直徑越小，所產(chǎn)生的毛細力就愈大，生球強度愈高。同時(shí)焙燒過(guò)程中，由于磨礦作用，產(chǎn)生的晶格缺陷愈多，有利于固相擴散和固結，也有利于提高成品球團礦的強度。但是精礦粒度過(guò)細，一方面增加磨礦費用，另外礦漿難于過(guò)濾脫水，濾餅必須進(jìn)行干燥，造成工藝復雜化。同時(shí)過(guò)細粒度也會(huì )降低生球爆裂溫度，給干燥帶來(lái)困難。因此鐵精礦的粒度應有一定的粒度范圍。國外經(jīng)驗證明粒度小于 0.044 ㎜的含量應占 60%以上，或者粒度小于 0.074 ㎜的含量應大于 90%。原料的粒度范圍用比表面積表示應能更好地反應物料的成球性好壞，一般精礦的比表面積在 1500－1900cm2 /g 范圍內比較合適。我國要求鐵精礦比表面積大于1300cm2 /g，小于0.074㎜的粒度含量大于80%。
<八>球團對鐵精礦水分的要求 水分是影響球團生產(chǎn)的重要因素。造球時(shí)原料水分過(guò)少，由于礦粒之間毛
細水分不足，導致生球長(cháng)大速度慢，強度低。如果水分嚴重不足時(shí)，甚至還會(huì )造成母球內的孔隙可能被空氣充填，礦粒接觸不緊密，母球很脆弱，在機械力的作用下有可能碰碎，使得成球過(guò)程難以進(jìn)行。不過(guò)原料水分不足時(shí)，造球過(guò)程中可以添加水。如果原料水分過(guò)高，就會(huì )給生產(chǎn)帶來(lái)下述問(wèn)題：
1、過(guò)濕的精礦粉自身的運輸和配料都困難，易堵塞漏斗和配料礦槽下料不暢通，配料不準。
2、生球料度不均勻，易形成大球。
3、過(guò)濕的物料和過(guò)濕的生球容易粘附在造球機內，破壞母球正常的運動(dòng)軌跡，使母球失去滾動(dòng)能力，造球操作發(fā)生困難。
4、生球塑性大，在運輸過(guò)程中易變形或互相粘結。
5、生球爆裂溫度低，給干燥帶來(lái)困難。
原料的適宜水分是受原料物理性能、原料的粒度和粒度組成、混合料的組成和添加劑等影響的。
三、奧宇進(jìn)廠(chǎng)原燃料質(zhì)量控制標準
品
名 H 2 O
?。?TFe
?。?Sio 2％ CaO
?。?Mgo
?。?S
％ C％ ≥10mm
?。?≥8mm ％ 8～5mm ％ ≤3mm％ —200（目）％ 灰分％ 堿性精粉
≤11 ≥63±1 ≤4.5 ＜1 ≤6 ≤0.1
＞60
酸性精粉
≤11 ≥66.5±1 ≤7 ＜0.5 ≤1 ≤0.1
＞60
紅
礦
≤5 ≥53±1 ≤15 ＜0.5 ≤1.5 ≤0.2
＜10
＜30
氧化鐵皮
≤10 ≥69±1 ≤3 ＜1 —— ——
＜10
生
石
灰
0.00
—— ≤5 ≥78 ≤1 ≤0.1
0.00
0.00
?。?5 ≥85
無(wú)
煙
煤
≤10 —— ＜8 —— —— ≤0.1 ≥75 0.00
0.00
?。?5 ≥75
≤15 焦
粉
≤14 —— ＜6 —— —— ≤0.1 ≥80
＜15 ≥85
≤13
四、奧宇燒結廠(chǎng)工藝操作參數控制標準
生產(chǎn)線(xiàn) 控制項目 控制標準 備
注 燒
結 燃料破碎粒度 ≤3mm≥80％
含鐵料下料誤差 ＜1.5％
燃料下料誤差 ＜0.4％
溶劑下料誤差 ＜0.4％
混合料水分 8±0.5％
混合料粒度 ≤3mm＜30％
燒結料層厚度 560～580mm
點(diǎn)火溫度 1100±50℃
終點(diǎn)溫度 280～340℃
總管溫度 130～160℃
燒結礦溫度 ＜150℃
返礦粒度 ≤6.5mm
球
團 含鐵料下料誤差 ＜1.5％
皂土下料誤差 ＜0.3％
混合料烘干水分 6.5±0.5％
混合料烘干溫度 ＞40℃
混合料潤磨細度 ≤200 目＞70％
生球粒度 8～16mm＞80％
生球落下強度 ≥5 次/0.5m
豎爐煙罩溫度 80℃—120℃
烘干床溫度 450±50℃
燃燒室溫度 1020±20℃
燃燒室壓力 ≤16 kPa
冷風(fēng)流量 ≥35000m3/h
冷卻水壓 ≥0.2Mpa
成品球團礦溫度 ＜150℃
返礦粒度 ≤6.5mm
生
石
灰
五、奧宇燒結廠(chǎng)產(chǎn)品質(zhì)量標準
生產(chǎn)線(xiàn) 控制項目 控制標準 合格率 燒
結
礦 鐵品位 ±1％ ＞98％ 堿度 ±0.1 倍 ≥93％ 氧化鎂 3.0±0.5％ ≥95％ 亞鐵 8～12％ ≥95％ 轉鼓指數 ≥6.3mm ≥71.5% 篩分指數 ≤5mm ＜11％ 成礦率 5～150mm ≥85％
球
團
礦 鐵品位 ±0.8％ ≥98％ 亞鐵 ＜0.8％ 100% 轉鼓指數 ≥6.3mm ＞91％ 成礦率 8～18mm ＞95% 篩分指數 ≤5mm ＜4％ 內返粉率 ＜6.3mm ＜60kg
生
石
灰
授課：李 炳 榮
2012 年 8 月 26 日
