铁矿石烧结新技术课件.ppt
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1、内容烧结在高炉炼铁可持续发展中所处的地位我国烧结工业的现状经济合理的烧结原料结构大配比褐铁矿烧结技术偏析布料技术烧结的环境保护技术烧结在高炉炼铁可持续发展中所处的地位u资源限制:铁矿石的品位下降,必须细磨深选;容易烧结的矿石储量减少,必须开采并投放市场越来越多的不容易烧结的矿石u环境限制:烧结过程是BF-BOF钢铁生产流程的主要污染源工序工序烟尘烟尘粉尘粉尘SO2比例比例/%总量总量/kg/t比例比例/%总量总量/kg/t比例比例/%总量总量/kg/t烧结烧结61.810.11138.970.44091.051.703焦化焦化14.360.02614.810.1675.090.095炼铁炼铁2
2、3.830.04346.220.5233.860.072铁前铁前1000.1801001.1301001.870高炉炼铁工艺各工序部分污染物的排放量分布高炉炼铁工艺各工序部分污染物的排放量分布 除粉尘和SO2以外,烧结和炼焦还排放很多种污染物,有些至今没有在国内引起足够的重视,但却对人体和自然环境造成严重危害。例如烧结过程中排放的NOX、碱金属、重金属的氯化物,二噁英等;炼焦过程排放的BaP、BSO、COD、挥发酚、氰化物、油类、氨氮等。 我国最近30年来烧结的技术进步1、过程技术1.1 建设综合原料场主要目的:稳定烧结和炼铁生产,改进产品质量和降低能量消耗混匀矿的化学成分稳定(反映在产品烧结
3、矿上,宝钢烧结矿TFe波动100%不超过0.5%),粒度均匀,水分合适1.2 自动按重量配料富矿粉烧结时,可以不用圆盘直接用称量皮带配料,使设备简化1.3 加生石灰某些烧结厂用生石灰做制粒的粘结剂,代替石灰石和白云石优点:提高料温,强化制粒,改善烧结过程结果产量提高,固体燃料消耗减少,质量改善是否需要设置生石灰消化器,取决于混合与制粒的时间1.4 采用有效的节能和增效剂好的添加剂不应该含氯和有腐蚀性1.5 采用各种混合料预热方法可以减少过高温度的烧结,增产和降低燃料消耗1.6 采用小球烧结小球烧结特别适合细粒物料的烧结将混合料的粒度75%以上大于3mm好处:改善烧结料层的透气性增加烧结机的产量
4、,节省燃料强化制粒措施:延长混合与制粒的时间圆筒混料机中装导料板和调节圈,以增加圆筒混料机的充填率采用含油尼龙衬板,水自动雾化还可以采用锥形对流分级制粒机1.7 烧结机布料采用了梭式布料器,小料斗加辊式布料器,或采用具备自动清理功能的反射板1.8 广泛采用铺底料不仅可以保护烧结设备,而且能够稳定生产,提高产量,改善质量,减少粉尘排放1.9 燃料分加精矿烧结采用燃料分加技术,能够提高产量,降低燃料消耗1.10 超厚料层烧结采用以上这些措施,料层厚度可以提高到700 800 mm这可以显著地改善烧结矿的质量,降低混合料水分和返矿率,节能和环保1.11 低温烧结料层厚度增加以后,可以降低烧结温度低温
5、烧结有利于产生针状铁酸钙作为主要粘结相,它的强度高,还原性好从而可以节能和环保1.12 高铁和低硅烧结一般SiO2含量等于5.56.3%,以得到足够的液相而高铁烧结矿的SiO2含量等于4.44.7%,这样熔剂用量减少,为高炉增产、降焦、减少排放和烧结矿消耗创造了条件(即减少了高炉渣比)1.13 热风烧结将冷却机的热废气引进点火炉后面的密封罩,继续加热料面,能够提高烧结矿的强度,节能和减排关键问题是保证鼓风余压和抽风压力之间有足够的热压差,粉尘能够在烟道里及时沉降除去当热废气温度为200250时,用风机送风,为了减少阻力损失和风机的磨损,在风机的前面要设重力除尘器1.14 取消热矿筛过去只是在粉
6、矿烧结时取消热矿筛,现在即使在以精矿为主要原料的寒冷地区的大型烧结机上(如鞍钢和太钢),也取消了热矿筛随之也取消了热返矿运输设备和料仓,从而降低了投资烧结作业率提高了12个百分点产量增加,成本下降,环境变化得到了改善1.15 烧结矿整粒从第七个五年计划开始,许多厂采用了烧结矿破碎和4级过筛技术现在有些厂取消了烧结矿破碎机和一道筛,只留下三道筛在第二道筛得到铺底料,在第三道筛筛除小于5mm的粉末2 主要烧结设备2.1 大型化趋势过去30年一共建设了117套180660m2的大、中型烧结机总烧结面积:35920m2许多是对原有小、老烧结机进行的改造大、中型烧结机的优点:新型结构,布料均匀,漏风率低
7、,机头和机尾安装链轮式装置,操作稳定,年日历作业率达到了98%2.2 减少漏风最大的漏风点:机头和机尾风箱与台车底部接触处,烧结机的2侧1970年代早期,漏风率最高达到了60%新烧结机采取的减少漏风的措施:(1)宝钢1号烧结机:机头和机尾,用杠杆式配重软连接;2号烧结机将软连接取消,有托架和支撑代替,密封效果良好,使用寿命长;台车与固定滑道间的密封采用弹簧;漏风率降低到3048%(2)中小型烧结机机头和机尾减少漏风的新技术:高负压接触空气密封,自调节弹性密封装置。用在日本Wakayama烧结厂,漏风率仅20%(3)台车帮子的密封:为了减少边缘效应,一般将台车帮子附近的料压实,同时将台车的宽度加
8、大,宝钢3台450m2烧结机已扩大为495m3中小型烧结机上采用双板簧密封方式宝钢的大型烧结机采用组合式台车边板结构,将密封板装在边板的空隙中采用多块磁铁密封技术能够实现边部的整体密封,使漏风率减少到30%以下2.3 强制通风环冷机一般的方式:摩擦驱动紧凑布置,台车的两侧和风箱的密封采用用2层橡胶密封装置,缺点是漏风率高,30%45%改进:将内侧的橡胶板由锥形改为垂直形中冶长天公司最佳开发了一种液体密封技术,漏风率降到5%或更低,因此可节省电能20%这种环冷机需要特殊的台车,结构简单,在实际生产中已经得到了应用2.4 新型节能点火器和保温炉采用双排倾斜式点火器,效率高,点火质量高,寿命长,不易
9、堵塞鞍钢等采用了二次连续低温点火技术,但混合料在点火以前必须预热2.5 冷烧结矿过剩技术单层和双层椭圆等厚度振动筛,筛分效率高,达85%,处理能力大,操作平稳,噪音低3 节能和减排3.1 新型除尘设备现在一般用3电场静电除尘器,即使增加到4个电场,也难以达到50mg/m3的要求正在研究开发布袋除尘器加静电除尘器和新型静电除尘器3.3 多种余热利用装置开发了多种利用烧结机尾部冷却机余热的技术,例如余热锅炉,热管,鳞片管等回收的余热用来产生蒸汽,烧热水,或发电3.4 烟气脱硫设备宝钢、梅钢、柳钢等十余家烧结厂采用脱硫率一般超过90%辽宁省规定2009年底所有烧结厂必须上烟气脱硫系统烟气循环富集脱硫
10、技术正在改进完善3.5 冶金粉尘和污泥压块处理以前是直接加到混合料里烧结,这样会使烧结不稳定现在将BOF尘(烧结粉尘)先制成泥浆,如何泵入圆筒混合机参加配料,或加到混合料皮带的料面上也可以和高炉返矿混合,送往原料场,在那里配料后再送到烧结配料槽干物料和半干物料直接参加烧结配料,也可以先送到原料场4 自动控制4.1 集成EIC控制(三电一体化)涵盖所有检测数据和设备运行状态加水、配料计算、点火和保温炉、料层厚度等主要环节4.2 人工智能中南大学宝钢不锈钢公司的烧结矿化学成分控制中冶长天开发的烧结全面控制专家系统用在韶钢和新余公司的360m2烧结机上中国烧结矿产量:2007年5.235亿吨某些厂的
11、较好指标:烧结矿含铁品位57.560%,SiO2含量4.55.0%ISO转鼓指数7983%过程能耗小于50kg/t对应的高炉技术经济指标改善:重点企业利用系数2.68t/d.m3,燃料比539kg/t,焦比392kg/t 我国已能自主设计制造360m2、459m2 、660m2等大型现代化烧结机,并且自动控制已达到国际先进水平。 例如:本钢新建的烧结机,武钢的烧结机大型化:一烧车间4台75m2烧结机改造为1台450m2烧结机,三烧车间4台82.5m2烧结机改造为1台360m2烧结机,二烧车间改造为1台293m2烧结机,四烧车间原来就是1台450m2烧结机,五烧也是1台450m2烧结机;而且一烧
12、车间从奥钢联引进了模糊控制技术,三烧车间在此基础上自主开发了烧结过程优化控制系统。 总体发展目标v采用高铁、低SiO2烧结原料v加强原料混匀作业,提高混匀矿质量v烧结机大型化和现代化v千方百计提高烧结料层透气性:强化制粒,配加适当数量的生石灰,混合料预热,新型布料设备,小球烧结(球团烧结),燃料分加等v降低烧结成本:多配廉价的褐铁矿类矿石,降低阻损和减少漏风率,回收利用机尾烟气的余热,热风烧结,添加烧结催化助燃剂v减轻环境负荷:采用高效除尘设备,开发利用钢铁厂含铁废弃物进行烧结的技术,开发烟气循环烧结技术,开发廉价高效的烟气脱SO2、脱NOx技术v推广烧结生产自动操作、计算机监视及控制技术,开
13、发应用人工智能技术v改进工艺和设备,提高烧结机作业率主要产钢国对烧结用混匀矿成分波动的要求 厂名TFe/% SiO2/% CaO/SiO2 日本大分 0.20.5 0.12 0.03 日本君津 0.167 0.08 0.025曼内斯曼 0.3 0.2 0.05前苏联 0.20.2 0.03英国 0.30.5 - 0.030.05宝钢 0.5 0.3 0.03 经济合理的烧结原料结构铁矿石的冶金价值评价法铁矿石的冶金价值评价法:p1=(F )(P-Cp2-cp3-g) 式中, p1 铁矿石的价值, 元/t F 铁矿石的品位, % 生铁含铁, % P 炼铁车间成本 元/t C 焦比, t/t p2
14、 焦炭价格 元/t c 生铁熔剂消耗 t/t p3 熔剂价格 元/t g 生铁车间加工费 元/t影响因素:含铁品位,碱度,还原性确定烧结配矿的方法用某种铁矿石生产自熔性单烧烧结矿,根据烧结矿的含铁品位和总成本,用以上铁矿石冶金价值的计算公式计算其冶金价值,再将冶金价值减去烧结成本,就能把各种铁矿石的优劣进行排队,淘汰那些没有冶金价值的铁矿石。(仅考虑配比较大的铁矿石) 用生产率和烧结矿的机械强度的综合指标来反映矿石的烧结性能(所谓的烧结反应性),确定出各种矿石的最高配比。 铁矿石烧结性能的研究方法基础特性指标法:除了通常的化学成分、粒度组成、制粒性能以外的高温物理化学性能,包括:同化性能、液相
15、流动性能、粘结相强度性能、铁酸钙生成性能、连晶性能、粘附粉核矿石的高温结合性能等用生产率和烧结矿的机械强度的综合指标表示的烧结反应性同化性能 同化性能系指铁矿石在烧结过程中与CaO的反应能力,它表征的是铁矿石在烧结过程中生成液相的难易程度。 一方面要求铁矿石有比较高的同化性,以便在烧结过程中容易生成液相,但是从对烧结矿的固结和烧结料层透气性方面考虑,不希望粗粒矿石过分熔化,以避免起固结骨架作用的核矿石减少和烧结料层透气性的恶化而影响烧结矿的质量和产量因此,又要求铁矿石的同化性不能太高。 影响矿石同化性的因素铁矿粉的致密程度、结晶水含量、脉石成分及其赋存状态等。结构硫松、结晶水含量高的铁矿粉与C
16、aO有较强的同化能力,这是因为此类铁矿粉与CaO的反应面积较大。脉石中SiO2、A12O3含量较高,并以粘土类化合物存在的铁矿粉,其同化能力亦较强。不同种类铁矿粉的同化特性根据同化性合理搭配使用铁矿粉 当实际生产中未熔矿石较多、粘结相不足而导致烧结矿的强度降低时,则可以考虑适当加大同化能力强的铁矿粉的配比,如:增加H,K,G铁矿粉的配比。在实施高铁、低Si02烧结新技术时可发挥重要作用。 不是靠提高烧结矿碱度,也不是靠增加配碳,而是靠增加高同化性的铁矿粉用量同时减少低同化性的铁矿粉用量,达到提高烧结混合料的同化能力的方法,解决了液相不足的问题保证了烧结矿的成品率和转鼓强度。液相流动性能 它指在
17、烧结过程中铁矿石与CaO反应生成的液相的流动能力它表征的是粘结相的“有效粘结范围”。液相流动性较高时,其粘结周围的物料的范围也较大,因此可以提高烧结矿的强度;而液相流动性过低时,粘结周围物料的能力下降,易导致烧结矿中气孔率增加,从而使烧结矿的强度下降。但是如果粘结相的流动性过大,形成的粘结层的厚度会变薄,烧结矿易形成薄壁大孔结构,使烧结矿整体变脆,强度降低,也使烧结矿的还原性变差由此可见,适宜的液相流动性才是确保烧结矿有效固结的基础。 液相流动性指数流动性指数是通过测定铁矿石小饼烧结后液相的流动面积与小饼原始面积的比值计算得出,流动性指数大则表明铁矿石的液相流动性强。粘结相强度粘结相强度性能是
18、指铁矿石在烧结过程中形成的液相对其周围的核矿石进行固结的能力,通过测定粘附粉试样(铁矿粉加熔剂粉)烧结后的抗压强度来评价各种铁矿石的粘结相自身强度。足够的粘结相虽然是烧结矿固结的基础,但粘结相自身强度亦是非常重要的因素 铁酸钙生成性能 铁酸钙生成性能是指在烧结过程中生成复合铁酸钙的能力,以铁矿石配成的粘结相为试样,经烧结后测定其中复合铁酸钙的含量表示。增加烧结矿中的复合铁酸钙含量既有利于提高烧结矿的强度,又有利于改善烧结矿的还原性。不同种类进口铁矿石的烧结基础特性复合铁酸钙的化学成分(能谱分析结果)烧结矿成分粘结相(SFCA)成分TFe FeO MgO Al2O3 SiO2 CaO FeO58
19、.81 10.00 0.37 2.97 4.45 13.18 79.0259.29 10.00 0.00 3.41 8.18 17.16 71.25 59.78 8.40 0.33 2.36 6.48 14.92 75.91 60.64 9.70 1.54 2.89 2.20 9.32 84.06 60.63 8.20 0.31 3.67 8.13 15.96 71.929#烧结矿中复合铁酸钙的形貌10#烧结矿中复合铁酸钙的形貌11#烧结矿中复合铁酸钙的形貌12#烧结矿中复合铁酸钙的形貌13#烧结矿中复合铁酸钙的形貌武钢高铁低SiO2烧结矿中复合铁酸钙的特点不是简单的铁酸钙,而是铁酸钙的多种类
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