1、烧结工艺流程介绍 - 冶金自动化系列专题 【导读】：为了保证供给高炉的铁矿石中铁含量均匀，并且保证高炉的透气性，需要把选矿工艺产出的铁精矿制成 10-25mm 的块状原料。铁矿粉造块目前主要有两种方法：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。本专题将详细介绍烧结生产的工艺流程，主要工艺设备的工作原理以及控制要求等信息，其次，我们将简要介绍球团法生产的工艺流程，主要工艺设备的工作原理以及控制要求等信息。由于时间的仓促和编辑水平有限，栏目中难免出现遗漏或错误的地方，欢迎大家补充指正。 【发表建议】铁矿粉造块的目的：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
2、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。铁矿粉造块的方法：烧结法和球团法。铁矿粉造块后的产品：分别为烧结矿和球团矿。（供高炉炼铁生产的主要原料）一、烧结生产的工艺流程介绍：查看 冶金自动化频道 - 烧结频道烧结是钢铁生产工艺中的一个重要环节，它是将铁矿粉、粉（无烟煤）和石灰、高炉炉尘、轧钢皮、钢渣按一定配比混匀。经烧结而成的有足够强度和粒度的烧结矿可作为炼铁的熟料。利用烧结熟料炼铁对于提高高炉利用系数、降低焦比、提高高炉透气性保证高炉运行均有一定意义。烧结生产的流程目前生产上广泛采用带式抽风烧结机生产烧结矿。烧结生产的工艺流程如图下所示。主要包括烧结料的准备，配料与混合，烧
3、结和产品处理等工序。烧结的原材料准备: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 。一般要求含铁原料品位高，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。在烧结料中加入一定量的白云石，使烧结矿含有适当的 MgO，对烧结过程有良好的作用，可以提高烧结矿的质量。燃料： 主要为焦粉和无烟煤。对燃料的要求是固定碳含量高，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。烧结的配料与混合: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。配料方法：
4、质量配料法，即按原料的质量配料；通过电子计量设备，按一定比例配兑原材料。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，以保证烧结矿的质量和提高产量。混合的方法：加水润湿、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：润湿与混匀，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，以改善烧结料层透气性。用粒度 10Omm 的富矿粉烧结时，因其粒度已经达到造球需要，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，为改善高炉透气性，必须在混合过程中造球，所以采用二次混合，混合时间一般不少
5、于 25 3min。我国烧结厂大多采用二次混合。配料与混合的主要设备:电子计量称：对放置在皮带上并随皮带连续通过的松散物料进行自动称量的衡器。主要有机械式(常见的为滚轮皮带秤) 和电子式两大类。电子皮带秤是使用最广泛的皮带秤。由承重装置、称重传感器、速度传感器和称重显示器组成。 【查看工作原理】主要用到的自动化产品：称重传感器、速度传感器、数显表、变频器、电动机混合机：混合机械是利用机械力和重力等，将两种或两种以上物料均匀混合起来的机械。混合机械广泛用于各类工业和日常生活中。常用的混合机械分为气体和低粘度液体混合器、中高粘度液体和膏状物混合机械、热塑性物料混合机、粉状与粒状固体物料混合机械四大
6、类。 【查看工作原理】主要用到的自动化产品：断路器、接触器、电动机烧结生产：烧结作业是烧结生产的中心环节，它包括布料、点火、烧结等主要工序。布料: 将铺底料、混合料铺在烧结机台车上的作业点火：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。查看更详细的生产工艺流程： 铁矿粉烧结生产工艺流程 二、球团矿生产工艺流程把细磨铁精矿粉或其他含铁粉料添加少量添加剂混合后，在加水润湿的条件下，通过造球机滚动成球，再经过干燥焙烧，固结成为具有一定强度和冶金性能的球型含铁原料。球团矿生产的流程：一般包括原料准备、配料、混合、造球、干燥和焙烧、冷却、
7、成品和返矿处理等工序，如下图所示。球团矿的生产流程中，配料、混合与烧结矿的方法一致；将混合好的原料经造球机制成 10-25mm的球状。球团矿生产中的主要设备：圆盘造球机：将焦炭粉、石灰石粉或生石灰、铁精矿粉混合后，输入圆盘造球机上部的混合料仓内，均匀地向造球机布料，同时由水管供给雾状喷淋水，倾斜（倾角一般为 40 一 50）布置的圆盘造球机，由机械传动旋转，混合料加喷淋水在圆盘内滚动成球。 【查看工作原理】主要用到的自动化产品：断路器、接触器、电动机带式焙烧机：带式焙烧机工艺使球团焙烧的整个工艺过程干燥、预热、焙烧、冷却都在一个设备上完成，具有工艺过程简单、布置紧凑、所需设备吨位轻等特点，为工
8、厂缩小占地面积、减少工程量、实现焙烧气体的循环利用以及降低热耗和电耗创造了条件。【查看工作原理】主要用到的自动化产品：断路器、接触器、电动机查看更详细的工艺流程介绍： 球团矿生产工艺流程 与烧结和球团相关的知识：烧结工艺 烧结矿的冷却与整粒 烧结工艺 烧结机的生产操作 烧结工艺 烧结机布料与点火制度 烧结工艺 混合与制粒 烧结工艺 配料工艺及计算 烧结工艺 烧结原料的准备及加工处理 烧结工艺 烧结物理化学过程 烧结工艺 烧结基础知识 铁矿粉烧结生产工艺流程1.烧结的概念将各种粉状含铁原料，配入适量的燃料和熔剂，加入适量的水，经混合和造球后在烧结设备上使物料发生一系列物理化学变化，将矿粉颗粒黏结
9、成块的过程。2. 烧结生产的工艺流程目前生产上广泛采用带式抽风烧结机生产烧结矿。烧结生产的工艺流程如图 24 所示。主要包括烧结料的准备，配料与混合，烧结和产品处理等工序。图 2-4 抽风烧结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。一般要求含铁原料品位高，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。在烧结料中加入一定量的白云石，使烧结矿含有适当的 MgO，对烧结过程有良好的作用，可以提高烧结矿的质量。燃料主要为焦粉和无烟煤。对燃料的要求是固定碳含量高，灰分低，挥发
10、分低，含硫低，成分稳定，含水小于 10，粒度小于 3mm 的占 95以上。对入厂烧结原料的一般要求见表 22。表 2-2 入厂烧结原料一般要求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，原料的质量与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，以保证烧结矿的质量和提高产量。混合作业：加水润湿、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
11、种流程。一次混合的目的：润湿与混匀，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，以改善烧结料层透气性。用粒度 10Omm 的富矿粉烧结时，因其粒度已经达到造球需要，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，为改善透气性，必须在混合过程中造球，所以采用二次混合，混合时间一般不少于 253min。我国烧结厂大多采用二次混合。烧结生产烧结作业是烧结生产的中心环节，它包括布料、点火、烧结等主要工序。布料 将铺底料、混合料铺在烧结机台车上的作业。当采用铺底料工艺时，在布混合料之前，先铺一层粒度为 1025mm，厚度为 2025mm 的小块烧结矿作为
12、铺底料，其目的是保护炉箅，降低除尘负荷，延长风机转子寿命，减少或消除炉箅粘料。铺完底料后，随之进行布料。布料时要求混合料的粒度和化学成分等沿台车纵横方向均匀分布，并且有一定的松散性，表面平整。目前采用较多的是圆辊布料机布料。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。点火要求有足够的点火温度，适宜的高温保持时间，沿台车宽度点火均匀。点火温度取决于烧结生成物的熔化温度。常控制在 125050。点火时间通常 4060s。 点火真空度 46kPa 。点火深度为 1020mm。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。烧结风量：平均每吨烧结矿需风量为 3200m3，按烧结面
13、积计算为(7090)m3(cm2min)。真空度：决定于风机能力、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 250500mm。机速：合适的机速应保证烧结料在预定的烧结终点烧透烧好。 实际生产中，机速一般控制在 1.54mmin 为宜。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倒数第二个风箱处，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，各层中的反应变化情况如图 25 所示。点火开始以后，
14、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，最终只剩烧结矿层。图 2-5 烧结过程各层反应示意图烧结矿层 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而再结晶(10001100) 凝固成网孔结构的烧结矿。这层的主要变化是熔融物的凝固，伴随着结晶和析出新矿物，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，温度高达 13501600，使矿物软化熔融黏结成块。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等反应。预热层
15、 由燃烧层下来的高温废气，把下部混合料很快预热到着火温度，一般为 400800 。此层内开始进行固相反应，结晶水及部分碳酸盐、硫酸盐分解，磁铁矿局部被氧化。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 l030mm。实际上干燥层与预热层难以截然分开，可以统称为干燥预热层。该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有大量水分，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而形成过湿层。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
16、的燃烧反应固体碳燃烧反应为：反应后生成 C0 和 C02，还有部分剩余氧气，为其他反应提供了氧化还原气体和热量。燃烧产生的废气成分取决于烧结的原料条件、燃料用量、还原和氧化反应的发展程度、以及抽过燃烧层的气体成分等因素。碳酸盐的分解和矿化作用 烧结料中的碳酸盐有 CaC03、MgC03 、FeC03、MnC03 等，其中以 CaC03 为主。在烧结条件下，CaC03 在 720左右开始分解，880时开始化学沸腾，其他碳酸盐相应的分解温度较低些。碳酸钙分解产物 Ca0 能与烧结料中的其他矿物发生反应，生成新的化合物，这就是矿化作用。反应式为：CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2CaCO3+Fe2O3=CaO Fe2O3+ CO2如果矿化作用不完全，将有残留的自由 Ca0 存在，在存放过程中，它将同大气中的水分进行消化作用：CaO+H2O=Ca(OH)2使烧结矿的体积膨胀而粉化。
