烧结工艺课件.pptx
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1、烧结球团工艺及设备刘 义河北敬业集团第一章第一章 绪论绪论 第一节 基本概念 第二节 烧结原料及其质量要求 第三节 烧结矿种类第一节第一节 基本概念基本概念1、铁矿石种类 赤铁矿: 磁铁矿: 褐铁矿: 菱铁矿: Fe2O3(化学式),红色,TFe/FeO3.5理论含铁量70% ,还原性好。Fe3O4,黑色或灰色,TFe/FeO3.5,有磁性,理论含铁量72.4% Fe2O3nH2O,含有结晶水。含铁品位低,一般3755% 。结晶水去掉后,气孔率增加,可改善还原性,褐铁矿的还原性最好褐铁矿的还原性最好 FeCO3,碳酸盐。含铁量不高(易分解氧化成褐铁矿,含铁量提高且多气孔,还原性很好还原性很好)
2、2)贫矿和富矿 富矿:实际含铁品位大于理论品位的70% 贫矿:实际含铁品位低于理论品位的70% 能直接入炉的铁矿石 不能直接入炉的铁矿石 3)块矿和粉矿、贫矿和精矿 块矿 :生产中粒度为1045mm的富矿。可以直接入炉。 粉矿 :生产中粒度小于810mm的富矿粉。如可以直接入炉。 贫矿:含铁品位低,脉石(SiO2、Al2O3)含量高。必需 经过选矿以提高品位。 精矿:选矿(破碎、细磨至单体分离)后的产品。精矿的 粒度细,小于0.074mm的达到50%以上。第一节第一节 基本概念基本概念 4)高炉入炉含铁原料 品位高于55%的块矿: 烧结矿、球团矿、天然富块矿。 5)烧结含铁原料:粉矿、精矿、二
3、次含铁粉尘;石灰石;燃料(焦粉、无烟煤) 烧结产品:人造富块矿。 6)球团含铁原料:铁精粉,粒度比烧结精粉更细。第二节第二节 烧结原料及其质量要求烧结原料及其质量要求1)含铁原料 种类: 质量要求: 第二节第二节 烧结原料及其质量要求烧结原料及其质量要求第二节第二节 烧结原料及其质量要求烧结原料及其质量要求第二节第二节 烧结原料及其质量要求烧结原料及其质量要求2)熔剂 种类:石灰石;消石灰(Ca(OH)2);生石灰;白云石;蛇纹石粉等。 质量要求:CaO和MgO高;S和P低;粒度要小于3mm,要有利于分解和矿化;高活性度;成分稳定。 目的:调整碱度和MgO含量。 第二节第二节 烧结原料及其质量
4、要求烧结原料及其质量要求3)燃料 点火气体燃料: 配加固体燃料:有焦粉和煤粉,最好使用无烟煤(从烧结工艺讲)。 第三节第三节 烧结矿种类烧结矿种类 非熔剂性烧结矿:不加或少加熔剂,产品碱度小于0.5;高炉使用需加石灰石 自熔性烧结矿:加较多数量熔剂,产品碱度1.01.3;高炉使用时不加或加少量加石灰石。 高碱度烧结矿:加过量熔剂,产品碱度1.62.5;合理的炉料结构:高碱度烧结矿+酸性球团+块矿;高碱度烧结矿+酸性球团。第二章第二章 铁矿粉烧结(烧结原理)铁矿粉烧结(烧结原理)第一节第一节 抽风烧结过程抽风烧结过程第二节第二节 水分的蒸发、分解和凝结水分的蒸发、分解和凝结 第三节第三节 碳酸盐
5、分解及矿化作用碳酸盐分解及矿化作用 第四节第四节 固体碳的燃烧固体碳的燃烧 第五节第五节 烧结料层中的热交换烧结料层中的热交换 第六节第六节 烧结料层中的气体流动烧结料层中的气体流动 第七节第七节 烧结过程中的氧化和还原反应烧结过程中的氧化和还原反应 第八节第八节 固相反应和液相生成固相反应和液相生成 第九节第九节 烧结过程中有害杂质的去除烧结过程中有害杂质的去除 第十节第十节 烧结矿矿物组成、结构及其对质量的影响烧结矿矿物组成、结构及其对质量的影响 第十一第十一 烧结矿质量评价烧结矿质量评价 第十二节第十二节 烧结配料计算烧结配料计算 第一节 抽风烧结过程 1、烧结的作用 利用贫矿和粉矿 改
6、善铁矿石的冶金性能 利用钢铁厂的废弃物 烧结过程可去除有害物质富矿粉和贫矿富选的铁精粉高炉炉尘、转炉炉尘、加工铁屑、轧钢皮人造富矿冶金性能好,粒度合适高炉可少加石灰,降低热量2、抽风烧结过程特点: 烧结矿层 燃烧层 干燥预热层 过湿层 混合料层和铺底料 表层,小于1100,厚度逐渐增加,烧结完成时则全部都是。主要反应:空气预热;烧结矿冷却;液相结晶固结。 700至1350或1500,厚度为15-80mm。温度最高,透气性最差。主要反应:燃料燃烧;软熔;氧化;还原;分解等。 露点至700,升温速度快。主要反应:水分蒸发;燃料加热;固相反应;结晶水分解;部分碳酸盐。 露点以下至露点。水汽重新凝结于
7、混合料中,产生过湿,透气性差。第二节第二节 水分的蒸发、分解和凝结水分的蒸发、分解和凝结1、水分的来源和作用2、蒸发和凝结的条件 蒸发:实际PH2OPH2O (饱和蒸汽压) 有利于混合料造球;水膜使料表面变光滑;改善换热条件 3、蒸发 100时:PH2O=0.1013MPa(1atm) 实际上:烧结料层中PH2O0.9atm 4、凝结 烧结过程中汽化在烧结过程中汽化在120120至至125125完成的原因:完成的原因: 1 1)烧结过程传热速度快,烧结混合料快速加热。)烧结过程传热速度快,烧结混合料快速加热。 2 2)分子水与固体颗粒之间的结合力大,不易去除。)分子水与固体颗粒之间的结合力大,
8、不易去除。实际为水分的再分布,温度是露点:实际为水分的再分布,温度是露点:PH2O=PH2OPH2O=PH2O烧结过程中露点一般为烧结过程中露点一般为50-6050-60,消除水分凝结的措,消除水分凝结的措施是将混合料温提高到露点以上。(过湿现象对料层的施是将混合料温提高到露点以上。(过湿现象对料层的透气性不利)透气性不利)现场消除过湿的措施:现场消除过湿的措施: 1)预热混合料 2)提高烧结混合料的湿热容量 3)低水分烧结加入消石灰 5、结晶水分解 分解吸热,增加燃料消耗。 褐铁矿:250至300分解。 高岭土(Al2O3SiO22H2O):400开始分解,500至600大量分解,完成去除结
9、晶水要到1000左右。使用结晶水物料,应适当增加燃料用量第三节第三节 碳酸盐分解及矿化作用碳酸盐分解及矿化作用1、 分解规律 CaCO3=CaO+CO2 MgCO3=MgO+CO2影响碳酸盐分解的因素: 烧结温度:高有利于分解。 石灰石粒度:小有利于分解,要求小于3mm。 杂质(Al2O3、SiO2、Fe2O3):少有利于分解。 活性:高有利于分解。新破碎。 2) 矿化作用 定义:CaO与烧结料中的其他矿物(Al2O3、SiO2、Fe2O3)发生反应,生成新的化合物的过程。 实质为固化反应,形成CaOSiO2、CaOFe2O3等; 白点的危害:烧结矿储存过程易产生消化反应 CaO+ H2O=
10、Ca(HO)2 体积膨胀而粉化。在高炉槽下筛除,影响烧结矿的碱度。为什么产生白点?消除白点的有效措施?影响矿化作用的因素: 烧结温度:高有利于矿化 石灰石粒度:小有利于矿化,要求小于3mm 矿粉粒度:小有利于矿化反应 活性:高有利于分解。新破碎第四节第四节 固体碳的燃烧固体碳的燃烧1、 特征 1)C少,稀而均匀,与空气接触困难。重量比3-5%;体积比10%左右。 2)传热条件好。抽风过程,且燃烧集中在温度最高的燃烧层。 3)具有一定量的空气过剩系数:=实际耗氧/理论耗氧2、 燃烧过程 完全燃烧与不完全燃烧同时存在 xC+yO2=nCO+mCO2 t978 CO稳定 t15001600 CO/
11、CO2 =2,零级反应烧结废气成分:CO、CO2、N2、H2、O23、空气过剩系数:,一般为1.4-1.5,定义=实际耗氧/理论耗氧 计算:=N2/(N2-3.762O2)根据空气过剩系数可以计算烧结漏风率:=(2-1)/2100%漏风率一般为漏风率一般为4060%,降低漏风率是,降低漏风率是发挥现有烧结机增产能力的重要途径发挥现有烧结机增产能力的重要途径4、烧结料层的气氛条件(根据废气成分确定气氛条件) 烧结过程中:自由氧为2-6%,是氧化性或弱氧化性气氛。但在固体燃料表面附近,则是还原性气氛。烧结过程宏观上氧化性气氛;微观上有还原性气氛烧结过程宏观上氧化性气氛;微观上有还原性气氛固体燃料数
12、量越多、粒度越细固体燃料数量越多、粒度越细还原气氛越强,要求还原气氛越强,要求固体燃料粒度小于固体燃料粒度小于3mm70%3mm70%。5、固体碳燃烧速度:处于扩散速度范围内 固体燃料粒度降低,气流速度提高,气流中含氧增加增加燃烧反应的速度增加风量增加风量强化燃烧过程和增加烧结速度强化燃烧过程和增加烧结速度第五节第五节 烧结料层中的热交换烧结料层中的热交换1、烧结过程的温度分布自动蓄热作用:热烧结矿将热量传给气体,气体温度上升,然后气体将热量带给下层烧结料,这种现象称为自动蓄热作用。影响:自动蓄热作用对燃烧带的温度影响很大,可以提供燃烧带全部热量的3840%以上。料层越厚,自动蓄热作用越强。废
13、气温度变化:废气温度在预热层和干燥层迅速降低 ;过湿层废气和混合料温度变化不大 第五节第五节 烧结料层中的热交换烧结料层中的热交换2、高温区对烧结过程的影响 垂直烧结速度:燃烧带(高温区)向下移动的速度(本质,但实际上没有该速度,只有台车运行速度)。与料层内的风量(料层透气性)成正比;是决定烧结矿产量的重要因素。垂直烧结速度、高温区的温度水平、高温区的厚度对烧结过程影响很大垂直烧结速度、高温区的温度水平、高温区的厚度对烧结过程影响很大垂直烧结速度垂直烧结速度产量的决定因素。产量的决定因素。 高温度的温度高温度的温度对烧结矿的机械强度影响很大。对烧结矿的机械强度影响很大。 3、影响垂直烧结速度的
14、因素 1)凡能增加风速的因素即可增加垂直烧结速度 2)烧结料性质 3)工艺因素烧结料的热容量大、导热性好、粒度小、吸热反应发展增加烧结料吸收热量的能力高温区的移动速度变慢 增加水分和石灰石用量增加水分和石灰石用量增加了吸热反应,但改善了透气性,风速增大,其风速增加超过吸热影响垂直烧结速度增大。垂直烧结速度增大。 4、高温区温度和厚度 1)高温区的温度水平:决定于高温区的热平衡和气流与物料间的传热条件。mCQQQQQT54321Q1:空气显热,kJ。Q2:烧结过程中燃料燃烧放热以及所发生的各种反应的热效应总和,kJQ3:从烧结上层下来的废气中吸收的热量,kJ。Q4:废气带走的热量,kJ。Q5:高
15、温区热损失,kJm :高温区物料重量,kg。C :烧结料比热,kJ/kg. 。 2)高温区的厚度:高温区是料层透气性最差的一层。在15 80mm范围内。 3)影响因素 配碳量 :配碳量增加,两者均增加。 返矿用量 :增加,提高高温区温度。 石灰石用量 :增加,Q2下降,T降低 燃料粒度 :增大,降低燃烧速度,改善透气性,T降低,但厚度增大。 燃烧速度与传热速度的配合: P67图图4-5 烧结过程合理的加热制度:保证料层上、下部具有合烧结过程合理的加热制度:保证料层上、下部具有合理而均匀的温度和保证烧结矿层具有较慢的冷却速度。理而均匀的温度和保证烧结矿层具有较慢的冷却速度。第六节第六节 烧结料层
16、中的气体流动烧结料层中的气体流动1、表示方法 在料层高度和抽风量不变的条件下,透气性可用气体通过料层的压力差P表示。 P大,透气性差;P小,透气性好。 即:气体流动阻力 P=f(、w、d、H), 、w、d、H:分别为孔隙度、气体流速、 物料直径、料层高度。2、透气性的变化 规律:先增大,后平稳,再降低的过程 3)改善透气性的主要措施 改善烧结料粒度和成球效果 控制混合料水分 添加剂的使用 增加有效风量 适当的粗粒度,可增加孔隙率,改善透气性实际生产:精矿粉+富矿粉+返矿;返矿的作用?采用大风量、高负压、厚料层操作 第七节第七节 烧结过程中的氧化和还原反应烧结过程中的氧化和还原反应1、Fe2O3
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