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真空烧结工艺流程详解

钢铁生产工艺中一个重要环节就是烧结,它是将铁矿粉、无烟煤粉和石灰按照一定比例混匀。经烧结而成的有足够强度和粒度的烧结矿作为炼铁的熟料。利用烧结熟料炼铁对于提高高炉利用率、降低焦比、提高高炉透气性保证高炉运行都有一定的意义。

由于烧结技术具体的作用和应用太广泛了,以下介绍一些烧结生产在钢铁工业粉矿造块的意义和作用。

我国的铁矿石大部分都是贫矿,贫矿直接入炉冶炼是不合算的,因此须将贫矿进行破对、选出高品位的精矿后,再将精矿粉造块成为人造富矿才能入高炉冶炼。所以粉矿造块是充分合理利用哦银矿不能缺少的关键环节。富矿开采的过程要发生粉矿,为了满足高炉的粒度要在整体过程中也会产生粉矿,粉矿直接入炉引起高炉不顺。恶化高炉经济技术指标,因此粉矿也需要经过造块才能入炉。粉矿经过迭决后,可进一步控制相改善合铁原料的性状获得气孔串高、还原性好、强度合适、软熔温度较高、成分稳定的优质冶金原料,有助于炉况的稳定性和技术经济指标的改善。粉矿造块的过程中,还可除去部分有害杂质,像硫、氟、锌等,有助于提高生铁的质量。因为人造富矿比天然富矿更有优越性,成为了现代原料的主要来源。

粉矿迭块还可综合利用含铁、含钡、含钙的粉状工业废料,如高炉炉尘、钢迢、轧钢皮、硫酸渣、燃料铁红、电厂烟尘适当配入可称为链接的高炉好原料,又可减少环境污染,取得良好的经济效益和社会效益。粉矿造块是现代高炉冶炼并获得优质高产的基础,对高炉冶炼有十分重要的意义,是钢铁生产不可少的重要工序,对钢铁生产的发展有着很重要的作用。

粉矿造块的方法

粉矿造块方法很多,主要是烧结矿和球团矿。此外,还有压制方团矿、辊压团矿、蒸养球团碳酸化球团,其成球方式和固节方法与球团矿不同,还有小球烧结,国外称为HPs球团化烧结矿,界于球团和烧结之间,还有铁焦生产,是炼焦和粉矿造块相结合。

球团矿的配烧方法主要是竖队带式焙烧机链篦机-回转窑。烧结方法主要有吹风烧结法和抽风烧结法两大类。吹风烧结有平地堆挠、饶结识、挠结盘、抽风烧结和路式挠结、艰面步进式烧结机、带式烧结机。国内外经常采用的是常式抽风烧结机,在国内一些地方小铁厂还有相当一部分用平地吹风堆烧和箱式抽风烧结。此外,还有回转窑烧结法、悬浮烧结法。所谓“烧结”就是指粉矿物料加热到熔点以下而粘结成固体形象。

烧结过程简单说来,就是把品味满足要求,但是粒度不满足的精矿与其他辅助原料混合后在烧结机上点火燃烧,重新造块,以满足高炉的要求。点火器就是使混合料在烧结机上燃烧的关键设备,控制好点火器的温度、负压等等,混合料才能成为合格的烧结成品矿。

烧结的主要体系是配料、混料、看火等等。看火的经验:看火主要控制的三点温度是:点火温度、终点温度和总管废气温度。一般说来就是把终点温度控制在倒数第二号风箱的温度。铁矿粉造块目前有两种方法:烧结法和球团法。两种方法所获得的块矿分别为烧结矿和球团矿。

粉矿造块的目的

综合利用资源,扩大炼铁用的原料种类。

去除有害杂质,回收有益元素,保护环境。

改善矿石的冶金性能,适应高炉冶炼对铁矿石的质量要求。

铁矿粉烧结生产

烧结的概念

将各种粉尘含铁原料,配入适量的燃料和熔剂,加入适量的水,经混合和造球后再烧结设备上使物料发生一系列物理化学变化,将矿粉颗粒粘结成块的过程。

烧结生产的工艺流程

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,钢渣等等。一般要求含铁原料品味高,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。

在烧结料加入一定量的比啊陨石,使烧结矿含有适当的MgO,对烧结过程有良好的作用,可提高烧结矿的质量。

燃料

主要为焦和无烟煤,对燃料的要求是固定含碳量高,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。

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,原料的质量和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。

混合目的:使烧结料的成分均匀,水分合适,易于造球,从而获得粒度组成良好的烧结混合料,以保证烧结矿质量和提高产量。

混合作业:加水湿润、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:湿润和混匀,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,以改善烧结料层的透气性。用粒度10-0mm的富矿粉烧结时,因其粒度已达到造球需要,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,为了改善透气性,需在混合过程中造球,所以采用二次混合,混合时间一般不少于3.2-3分钟。我国烧结厂大多采用的是二次混合。

烧结生产

烧结作业是烧结生产的中心环节。包括布料、点火、烧结等主要工序。

布料

将辅底料、混合料辅在烧结机台车上作业。

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。

烧结

准确控制烧结的风量、真空度、料层厚度、机速和烧结终点。

真空度:决定风机能力、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250-500mm。

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到处第二个风箱处,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下进行的,沿其料层高度温度变化的情况一般可分为5层。点火开始后,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,后来只剩烧结矿层。

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再结晶凝固成网孔结构的烧结矿。这层的主要变化时熔融物的凝结,伴随结晶和析出新矿物,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,温度在1350-1600℃,使矿物软化熔融粘结成块。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反应。

预热层

由燃烧层下来的高位废气,把下部混合料很快预热到着火温度,一般为400-800℃。此层内开始进行固结反应,结晶水及部分碳酸盐、硫酸盐分解,磁铁矿层被氧化。

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10-30mm。实际上干燥层与预热层难以截然分开,可统称为干燥预热层。该料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形成过湿层。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

碳酸盐的分解和矿化作用

铁和锰氧化物的分解、还原和氧化。

球团矿生产

球团矿的概念

把细磨铁精矿或其他含铁粉料添加少量粘合剂混合后,在加水湿润的条件下,通过造球机滚动成球,在经过干燥配烧,固结成为具有一定强度和冶金性能的球型含铁原料。

球团矿生产迅速发展的原因

天然富矿日趋减少,大量贫矿被采用,铁矿石经过细磨,选矿后的精矿粉,品味易于提高。过细的精矿粉用于烧结生产会影响透气性,降低产量和质量。细磨精矿粉易于造球,粒度越细,成球率越高,球团矿强度也越高。

球团法生产工艺的成熟

从单一处理铁精矿粉扩展到多种含铁原料

生产规模和操作也向大型化、机械化、自动化方向发展。技术经济指标显著提高。

球团矿产品也用于炼钢和直接还原炼铁等等。

球团矿具有良好的冶金性能,粒度均匀,微气孔多,还原性好,强度高,有利于强化高炉冶炼。

球团生产的工艺流程一般包括:原料的准备、配料、混合、造球、干燥和焙烧、冷却、成品和返矿处理等工序。





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