燒結(jié)礦（礦粉顆粒黏結(jié)成塊的過(guò)程）

工藝流程

主要包括燒結(jié)料的準(zhǔn)備，配料與混合，燒結(jié)和產(chǎn)品處理等工序。

抽風(fēng)燒結(jié)工藝流程

準(zhǔn)備

①含鐵原料

含鐵量較高、粒度<5mm的礦粉，鐵精礦，高爐爐塵，軋鋼皮，鋼渣等。

一般要求含鐵原料品位高，成分穩(wěn)定，雜質(zhì)少。

②熔劑

要求熔劑中有效CaO含量高，雜質(zhì)少，成分穩(wěn)定，含水3%左右，粒度小于3mm的占90%以上。

在燒結(jié)料中加入一定量的白云石，使燒結(jié)礦含有適當(dāng)?shù)腗gO，對(duì)燒結(jié)過(guò)程有良好的作用，可以提高燒結(jié)礦的質(zhì)量。

③燃料

主要為高爐篩下焦粉和無(wú)煙煤。

對(duì)燃料的要求是固定碳含量高，灰分低，揮發(fā)分低，含硫低，成分穩(wěn)定，含水小于10%，粒度小于3mm的占95%以上。

入廠燒結(jié)原料一般要求

配料

配料目的：獲得化學(xué)成分和物理性質(zhì)穩(wěn)定的燒結(jié)礦，滿足高爐冶煉的要求。

常用的配料方法：容積配料法和質(zhì)量配料法。

容積配料法是基于物料堆積密度不變，原料的質(zhì)量與體積成比例這一條件進(jìn)行的。準(zhǔn)確性較差。

質(zhì)量配料法是按原料的質(zhì)量配料。比容積法準(zhǔn)確，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

混合

混合目的：使燒結(jié)料的成分均勻，水分合適，易于造球，從而獲得粒度組成良好的燒結(jié)混合料，以保證燒結(jié)礦的質(zhì)量和提高產(chǎn)量。

混合作業(yè)：加水潤(rùn)濕、混勻和造球。

根據(jù)原料性質(zhì)不同，可采用一次混合或二次混合兩種流程。

一次混合的目的：潤(rùn)濕與混勻，當(dāng)加熱返礦時(shí)還可使物料預(yù)熱。

二次混合的目的：繼續(xù)混勻，造球，以改善燒結(jié)料層透氣性。

用粒度10～Omm的富礦粉燒結(jié)時(shí)，因其粒度已經(jīng)達(dá)到造球需要，采用一次混合，混合時(shí)間約50s。

使用細(xì)磨精礦粉燒結(jié)時(shí)，因粒度過(guò)細(xì)，料層透氣性差，為改善透氣性，必須在混合過(guò)程中造球，所以采用二次混合，混合時(shí)間一般不少于2．5～3min。

我國(guó)燒結(jié)廠大多采用二次混合。

燒結(jié)

燒結(jié)作業(yè)是燒結(jié)生產(chǎn)的中心環(huán)節(jié)，它包括布料、點(diǎn)火、燒結(jié)等主要工序。

①布料

將鋪底料、混合料鋪在燒結(jié)機(jī)臺(tái)車(chē)上的作業(yè)。

當(dāng)采用鋪底料工藝時(shí)，在布混合料之前，先鋪一層粒度為10～20mm，厚度為20～30mm的小塊燒結(jié)礦作為鋪底料，其目的是保護(hù)爐箅，降低除塵負(fù)荷，延長(zhǎng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子壽命，減少或消除爐箅粘料。

鋪完底料后，隨之進(jìn)行布料。布料時(shí)要求混合料的粒度和化學(xué)成分等沿臺(tái)車(chē)縱橫方向均勻分布，并且有一定的松散性，表面平整。

②點(diǎn)火

點(diǎn)火操作是對(duì)臺(tái)車(chē)上的料層表面進(jìn)行點(diǎn)燃，并使之燃燒。

點(diǎn)火要求有足夠的點(diǎn)火溫度，適宜的高溫保持時(shí)間，沿臺(tái)車(chē)寬度點(diǎn)火均勻。

點(diǎn)火溫度取決于燒結(jié)生成物的熔化溫度。?？刂圃?100±50℃。

點(diǎn)火時(shí)間通常40～60s。

點(diǎn)火真空度4～6kPa。

點(diǎn)火深度為10～20mm。

③燒結(jié)

準(zhǔn)確控制燒結(jié)的風(fēng)量、真空度、料層厚度、機(jī)速和燒結(jié)終點(diǎn)。

燒結(jié)風(fēng)量：平均每噸燒結(jié)礦需風(fēng)量為3200m3，按燒結(jié)面積計(jì)算為(70～90)m3/(cm2．min)。

真空度：決定于風(fēng)機(jī)能力、抽風(fēng)系統(tǒng)阻力、料層透氣性和漏風(fēng)損失情況。

料層厚度：合適的料層厚度應(yīng)將高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)結(jié)合起來(lái)考慮。國(guó)內(nèi)一般采用料層厚度為250～500mm。

機(jī)速：合適的機(jī)速應(yīng)保證燒結(jié)料在預(yù)定的燒結(jié)終點(diǎn)燒透燒好。實(shí)際生產(chǎn)中，機(jī)速一般控制在1.5～4m/min為宜。

燒結(jié)終點(diǎn)的判斷與控制：控制燒結(jié)終點(diǎn)，即控制燒結(jié)過(guò)程全部完成時(shí)臺(tái)車(chē)所處的位置。中小型燒結(jié)機(jī)終點(diǎn)一般控制在倒數(shù)第二個(gè)風(fēng)箱處，大型燒結(jié)機(jī)控制在倒數(shù)第三個(gè)風(fēng)箱處。

帶式燒結(jié)機(jī)抽風(fēng)燒結(jié)過(guò)程是自上而下進(jìn)行的，沿其料層高度溫度變化的情況一般可分為5層，各層中的反應(yīng)變化情況如圖2—5所示。點(diǎn)火開(kāi)始以后，依次出現(xiàn)燒結(jié)礦層，燃燒層，預(yù)熱層，干燥層和過(guò)濕層。然后后四層又相繼消失，最終只剩燒結(jié)礦層。

①燒結(jié)礦層

經(jīng)高溫點(diǎn)火后，燒結(jié)料中燃料燃燒放出大量熱量，使料層中礦物產(chǎn)生熔融，隨著燃燒層下移和冷空氣的通過(guò)，生成的熔融液相被冷卻而再結(jié)晶(1000—1100℃)凝固成網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)的燒結(jié)礦。

這層的主要變化是熔融物的凝固，伴隨著結(jié)晶和析出新礦物，還有吸入的冷空氣被預(yù)熱，同時(shí)燒結(jié)礦被冷卻，和空氣接觸時(shí)低價(jià)氧化物可能被再氧化。

②燃燒層

燃料在該層燃燒，溫度高達(dá)1350～1600℃，使礦物軟化熔融黏結(jié)成塊。

該層除燃燒反應(yīng)外，還發(fā)生固體物料的熔化、還原、氧化以及石灰石和硫化物的分解等反應(yīng)。

③預(yù)熱層

由燃燒層下來(lái)的高溫廢氣，把下部混合料很快預(yù)熱到著火溫度，一般為400～800℃。

此層內(nèi)開(kāi)始進(jìn)行固相反應(yīng)，結(jié)晶水及部分碳酸鹽、硫酸鹽分解，磁鐵礦局部被氧化。

④干燥層

干燥層受預(yù)熱層下來(lái)的廢氣加熱，溫度很快上升到100℃以上，混合料中的游離水大量蒸發(fā)，此層厚度一般為l0～30mm。

實(shí)際上干燥層與預(yù)熱層難以截然分開(kāi)，可以統(tǒng)稱(chēng)為干燥預(yù)熱層。

該層中料球被急劇加熱，迅速干燥，易被破壞，惡化料層透氣性。

⑤過(guò)濕層

從干燥層下來(lái)的熱廢氣含有大量水分，料溫低于水蒸氣的露點(diǎn)溫度時(shí)，廢氣中的水蒸氣會(huì)重新凝結(jié)，使混合料中水分大量增加而形成過(guò)濕層。

此層水分過(guò)多，使料層透氣性變壞，降低燒結(jié)速度。

化學(xué)反應(yīng)

固體碳燃燒反應(yīng)

反應(yīng)后生成C0和C02，還有部分剩余氧氣，為其他反應(yīng)提供了氧化還原氣體和熱量。

燃燒產(chǎn)生的廢氣成分取決于燒結(jié)的原料條件、燃料用量、還原和氧化反應(yīng)的發(fā)展程度、以及抽過(guò)燃燒層的氣體成分等因素。

碳酸鹽的分解和礦化作用

燒結(jié)料中的碳酸鹽有CaCO3、MgCO3、FeCO3、MnCO3等，其中以CaCO3為主。在燒結(jié)條件下，CaCO3在720℃左右開(kāi)始分解，880℃時(shí)開(kāi)始化學(xué)沸騰，其他碳酸鹽相應(yīng)的分解溫度較低些。

碳酸鈣分解產(chǎn)物Ca0能與燒結(jié)料中的其他礦物發(fā)生反應(yīng)，生成新的化合物，這就是礦化作用。反應(yīng)式為：

CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2

CaCO3+Fe2O3=CaO ·Fe2O3+ CO2

如果礦化作用不完全，將有殘留的自由Ca0存在，在存放過(guò)程中，它將同大氣中的水分進(jìn)行消化作用：

CaO+H2O=Ca(OH)2

使燒結(jié)礦的體積膨脹而粉化。

鐵和錳氧化物的分解、還原和氧化

鐵的氧化物在燒結(jié)條件下，溫度高于l300℃時(shí)，F(xiàn)e203可以分解。

Fe304在燒結(jié)條件下分解壓很小，但在有Si02存在、溫度大于1300℃時(shí)，也可能分解。

質(zhì)量指標(biāo)

評(píng)價(jià)燒結(jié)礦的質(zhì)量指標(biāo)主要有：化學(xué)成分及其穩(wěn)定性、粒度組成與篩分指數(shù)、轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度、落下強(qiáng)度、低溫還原粉化性、還原性、軟熔性等。

化學(xué)成分主要檢測(cè)：TFe,FeO,CaO,SiO2,MgO,Al2O3,MnO,TiO2,S,P等，要求有效成份高，脈石成份低，有害雜質(zhì)（P、S等）少。

根據(jù)《我國(guó)優(yōu)質(zhì)鐵燒結(jié)礦的技術(shù)指標(biāo)》（YB/T-006-91），TFe≥54%，允許波動(dòng)±0.4%；FeO<10%，允許波動(dòng)±0.5%；堿度R（CaO/SiO2）≥1.6，允許波動(dòng)±0.05；S<0.04%。

取100Kg試樣，等分為5份，用篩孔為5X5的搖篩，往復(fù)搖動(dòng)10次，以<5mm出量計(jì)算篩分指數(shù)：C=（100-A）/100*100%，其中C為篩分指數(shù)，A為大于5mm粒級(jí)的量。

評(píng)價(jià)燒結(jié)礦冷強(qiáng)度，測(cè)量其抗沖擊能力，試樣量為20±0.2Kg，落下高度為2m，自由落到大于20mm鋼板上，往復(fù)4次，用10mm篩分級(jí)，以大于10mm的粒級(jí)出量表示落下強(qiáng)度指標(biāo)。F=m1/m2X100%，其中F為落下強(qiáng)度，m1為落下4次后，大于10mm的粒級(jí)出量，m2為試樣總量。F=80~83%為合格燒結(jié)礦，F(xiàn)=86~87%為優(yōu)質(zhì)燒結(jié)礦。

GB3209標(biāo)準(zhǔn)，轉(zhuǎn)鼓為Ø1000X500mm，裝料15Kg，轉(zhuǎn)速25r/min，轉(zhuǎn)200轉(zhuǎn)，鼓后采用機(jī)械搖動(dòng)篩，篩孔為6.3X6.3mm，往復(fù)30次，以<6.3mm的粒級(jí)表示轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度。

轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度T=m1/m0X100%，抗磨強(qiáng)度A=(m0-m1-m2)/m0X100%，其中m0為試樣總質(zhì)量，m1為+6.3粒級(jí)部分質(zhì)量，m2為-6.3+0.5mm粒級(jí)部分質(zhì)量，T，A均取兩位小數(shù)。要求：T≥70.00%，A≤5.00%。

是模擬爐料自高爐上部進(jìn)入高溫區(qū)的條件，用還原氣體從燒結(jié)礦中排除與鐵結(jié)合的樣的難易程度的一種度量。是評(píng)價(jià)燒結(jié)礦冶金性能的主要質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

低溫還原粉化性

實(shí)驗(yàn)條件：反應(yīng)罐：雙壁Ø內(nèi)75mm；試樣粒度：10.0~12.5mm，500g；還原氣體：CO/N2=30/70，H2、CO2、H2O<0.2%，O2<0.1%；還原溫度：500±10攝氏度；氣體流量：15Nl/min；還原時(shí)間：60min；轉(zhuǎn)鼓實(shí)驗(yàn)：Ø130X120mm，轉(zhuǎn)速30r/min，時(shí)間：10min。

還原強(qiáng)度指數(shù)RDI+6.3=m1/m0X100%；還原粉化指數(shù)RDI+3.15=( m1+m2)/ m0X100%；

磨損指數(shù)RDI-0.5=（m0- m1- m2-m3）/ m0X100%；其中m0 為還原后轉(zhuǎn)鼓前的試樣質(zhì)量，m1轉(zhuǎn)鼓后+6.3mm的出量， m2轉(zhuǎn)鼓后+3.15~-6.3mm的出量， m3轉(zhuǎn)鼓后-0.5mm的出量。

還原軟化-軟熔特性

一般以軟化溫度及軟化區(qū)間，熔融帶透氣性，熔融滴下物的性狀作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。