《钢铁冶金》第二章铁矿烧结综述课件.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《《钢铁冶金》第二章铁矿烧结综述课件.ppt》由用户(晟晟文业)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 钢铁冶金 钢铁 冶金 第二 铁矿 烧结 综述 课件
- 资源描述:
-
1、第二章第二章 铁矿烧结铁矿烧结v富矿粉和贫矿富选后得到的精矿粉都不能直接入炉富矿粉和贫矿富选后得到的精矿粉都不能直接入炉冶炼,必须将其重新造块,冶炼,必须将其重新造块,烧结是最重要最基本的烧结是最重要最基本的造块方法之一造块方法之一。2.1.1烧结的意义烧结的意义2.1 烧结铁矿料烧结铁矿料v通过烧结得到的烧结矿具有许多通过烧结得到的烧结矿具有许多优于优于天然富矿的冶炼性能,天然富矿的冶炼性能,如高温强度高,还原性好,含有一定的如高温强度高,还原性好,含有一定的CaOCaO、MgOMgO,具有足,具有足够的碱度,而且已事先造渣,高炉可不加或少加石灰石。通够的碱度,而且已事先造渣,高炉可不加或少
2、加石灰石。通过烧结可过烧结可除去除去矿石中的矿石中的S S、ZnZn、PbPb、AsAs、K K、NaNa等等有害杂质有害杂质,减少其对高炉的危害。高炉使用冶炼性能优越的烧结矿后,减少其对高炉的危害。高炉使用冶炼性能优越的烧结矿后,基本上基本上解除解除了天然矿冶炼中常出现的了天然矿冶炼中常出现的结瘤故障结瘤故障;同时极大地;同时极大地改善了高炉冶炼效果。烧结中可广泛利用各种含铁粉尘和废改善了高炉冶炼效果。烧结中可广泛利用各种含铁粉尘和废料,扩大了矿石资源,又改善了环境。因此自上世纪料,扩大了矿石资源,又改善了环境。因此自上世纪5050年代年代以来,烧结生产获得了迅速发展。以来,烧结生产获得了迅
3、速发展。v烧结矿质量对高炉冶炼效果具有重大影响。改善其质量是烧结矿质量对高炉冶炼效果具有重大影响。改善其质量是“精料精料”的主要内容之一。的主要内容之一。v对烧结矿质量的要求是:对烧结矿质量的要求是:品位高,强度好,成分稳定,还原品位高,强度好,成分稳定,还原性好,粒度均匀,粉末少,碱度适宜,有害杂质少性好,粒度均匀,粉末少,碱度适宜,有害杂质少。v一般要求与天然矿同,仅讨论几个特殊问题一般要求与天然矿同,仅讨论几个特殊问题2.1.2 烧结矿质量评价烧结矿质量评价v1.强度和粒度强度和粒度v烧结矿烧结矿强度好,粒度均匀强度好,粒度均匀,可减少转运过程中和炉内产生,可减少转运过程中和炉内产生的粉
4、末,改善高炉料柱透气性,保证炉况顺行,从而导致的粉末,改善高炉料柱透气性,保证炉况顺行,从而导致焦比降低,产量提高焦比降低,产量提高。烧结矿强度提高意味着烧结机产量。烧结矿强度提高意味着烧结机产量(成品率成品率)增加,同时大大减少了粉尘,改善烧结和炼铁厂增加,同时大大减少了粉尘,改善烧结和炼铁厂的环境,改善设备工作条件,延长设备寿命。一个年产的环境,改善设备工作条件,延长设备寿命。一个年产500万吨生铁的炼铁厂,若烧结矿强度差,粉末多,使炉万吨生铁的炼铁厂,若烧结矿强度差,粉末多,使炉尘吹出量增加尘吹出量增加50kg/t铁,则一年光吹损的烧结矿就达铁,则一年光吹损的烧结矿就达25万万吨吨,相当
5、于浪费了,相当于浪费了50万吨万吨/年年的采选能力,再计上炉况不的采选能力,再计上炉况不顺带来的损失,那就更大了。相当于损失一个中型炼铁厂。顺带来的损失,那就更大了。相当于损失一个中型炼铁厂。足见提高烧结矿强度特别是高温还原强度之重要。足见提高烧结矿强度特别是高温还原强度之重要。v国内外多采用国内外多采用标准转鼓标准转鼓的鉴定方法来确定烧结矿强度。取粒度的鉴定方法来确定烧结矿强度。取粒度2525150mm150mm的烧结矿试样的烧结矿试样20kg20kg,置于直径,置于直径1.0m1.0m,宽,宽0.65m0.65m的转鼓中的转鼓中(鼓内鼓内焊有高焊有高100mm100mm,厚,厚10mm10
6、mm,互成,互成120120布置的钢板三块布置的钢板三块)。转鼓以。转鼓以25r/min25r/min的转速旋转的转速旋转4 4分钟。然后用分钟。然后用5mm5mm的方孔筛往复摆动的方孔筛往复摆动1010次进行次进行筛分,取其中大于筛分,取其中大于5mm5mm的重量百分比作为烧结矿的转鼓指数。的重量百分比作为烧结矿的转鼓指数。v式中式中AA试样中小于试样中小于5mm5mm部分的重量,部分的重量,kgkg。显然。显然转鼓指数愈大,烧转鼓指数愈大,烧结矿强度愈好结矿强度愈好。一般要求烧结矿的转鼓指数大于。一般要求烧结矿的转鼓指数大于75%75%。v2.还原性还原性v烧结矿烧结矿还原性好还原性好,有
7、利于强化冶炼并相应减少还原剂消耗,有利于强化冶炼并相应减少还原剂消耗,从而从而降低焦比降低焦比。还原性的测定和表示方法亦未标准化。生。还原性的测定和表示方法亦未标准化。生产中习惯用烧结矿中的产中习惯用烧结矿中的FeO含量含量表示还原性。一般认为表示还原性。一般认为FeO升高升高,表明烧结矿中难还原的硅酸铁,表明烧结矿中难还原的硅酸铁2FeOSiO2(还有还有钙铁橄榄石钙铁橄榄石)多,烧结矿过熔而使结构致密,气孔率低,多,烧结矿过熔而使结构致密,气孔率低,故故还原性差还原性差。反之,若。反之,若FeO降低降低,则,则还原性好还原性好。一般要求。一般要求FeO应低于应低于10%。国外有低于。国外有
8、低于5%的。鞍钢新烧结厂烧结的。鞍钢新烧结厂烧结矿标准规定矿标准规定FeO含量含量8.51.5为合格品。为合格品。v3.碱度碱度v烧结矿碱度一般用烧结矿碱度一般用CaO/SiO2表示。按照碱度的不同,烧表示。按照碱度的不同,烧结矿可分为三类:结矿可分为三类:v凡烧结矿碱度凡烧结矿碱度(如如0.9)低于低于炉渣碱度的称为炉渣碱度的称为酸性酸性(或普通或普通)烧结矿烧结矿。高炉使用这种烧结矿,尚须加入相当数量的石灰。高炉使用这种烧结矿,尚须加入相当数量的石灰石才能达到预定炉渣碱度要求,通常高炉渣的碱度石才能达到预定炉渣碱度要求,通常高炉渣的碱度(CaO/SiO2)在在1.0左右。左右。v凡烧结矿碱
9、度凡烧结矿碱度(1.01.4)等于或接近等于或接近炉渣碱度的称为炉渣碱度的称为自熔性自熔性烧结矿烧结矿。高炉使用自熔性烧结矿一般可不加或少加石灰石。高炉使用自熔性烧结矿一般可不加或少加石灰石。v烧结矿碱度烧结矿碱度(1.4)明显高于明显高于炉渣碱度的称为炉渣碱度的称为熔剂性烧结矿熔剂性烧结矿或高碱度或高碱度(2.03.0)、超高碱度、超高碱度(3.04.0)烧结矿烧结矿。高炉使用。高炉使用这种烧结矿无须加石灰石。由于它含这种烧结矿无须加石灰石。由于它含CaO高,可起熔剂作高,可起熔剂作用,因此往往要与酸性矿配合冶炼,以达到合适的炉渣碱用,因此往往要与酸性矿配合冶炼,以达到合适的炉渣碱度。度。v
10、为了改善炉渣的流动性和稳定性,烧结矿中常含有一定量为了改善炉渣的流动性和稳定性,烧结矿中常含有一定量的的MgO(如如23%或更高或更高),使渣中,使渣中MgO含量达到含量达到78%或或更高,促进高炉顺行。在此情况下,烧结矿和炉渣的碱度更高,促进高炉顺行。在此情况下,烧结矿和炉渣的碱度应按应按(CaO+MgO)/SiO2来考虑。来考虑。v目前世界各国目前世界各国90%以上的烧结矿由以上的烧结矿由抽风带式烧结机抽风带式烧结机生产,生产,其工艺流程如图其工艺流程如图2-1所示。其他烧结方法有所示。其他烧结方法有回转窑烧结回转窑烧结,悬浮烧结悬浮烧结,抽风或鼓风盘式烧结抽风或鼓风盘式烧结和和土法烧结土
11、法烧结等。各法生产等。各法生产工艺和设备尽管有所不同,但烧结基本原理基本相同。下工艺和设备尽管有所不同,但烧结基本原理基本相同。下面着重以带式抽风烧结法来论述。面着重以带式抽风烧结法来论述。2.2 烧结反应过程烧结反应过程v抽风烧结过程是将抽风烧结过程是将铁矿粉、熔剂和燃料铁矿粉、熔剂和燃料经适当处理,按一定经适当处理,按一定比例比例加水混合加水混合,铺在烧结机上,然后从上部点火,下部抽风,铺在烧结机上,然后从上部点火,下部抽风,自上而下进行烧结,得到烧结矿。取一台车剖面分析,抽风自上而下进行烧结,得到烧结矿。取一台车剖面分析,抽风烧结过程大致可分为五层烧结过程大致可分为五层(图图2-2),即
12、,即烧结矿层、燃烧层、预烧结矿层、燃烧层、预热层、干燥层和过湿层热层、干燥层和过湿层。v这五层并不是截然分开的。点火烧结开始,这五层并不是截然分开的。点火烧结开始,各层依次各层依次出现,出现,一定时间后,各层又依次消失,而最终剩下烧结矿层。一定时间后,各层又依次消失,而最终剩下烧结矿层。一、抽风烧结过程一、抽风烧结过程v(1)烧结矿层烧结矿层v从表面开始随着烧结过程的进行从表面开始随着烧结过程的进行逐渐增厚逐渐增厚。抽入的空气通过。抽入的空气通过烧结矿层被预热供给燃烧,而烧结矿层则被冷却和氧化。在烧结矿层被预热供给燃烧,而烧结矿层则被冷却和氧化。在同燃烧层接近处,进行液相的同燃烧层接近处,进行
13、液相的冷却结晶冷却结晶(10001100),使,使烧结物烧结物固结形成固结形成多孔的烧结矿。多孔的烧结矿。v(2)燃烧层燃烧层v燃料被预热空气燃烧,产生燃料被预热空气燃烧,产生13001500的高温,的高温,使使烧结料烧结料局部局部熔化、造渣熔化、造渣并进行还原、氧化,石并进行还原、氧化,石灰石及硫化物的灰石及硫化物的分解反应分解反应。从燃料着火开始到燃。从燃料着火开始到燃烧完毕,需要一定时间。故燃烧层有一定厚度,烧完毕,需要一定时间。故燃烧层有一定厚度,约约1550mm。燃烧层沿着高度下移的速度称为。燃烧层沿着高度下移的速度称为垂直烧结速度垂直烧结速度,一般为,一般为1040mm/min。这
14、一速这一速度决定着烧结机的生产率度决定着烧结机的生产率。v(3)预热层预热层v已干燥的烧结料被燃烧层的高温气体迅速加热到燃已干燥的烧结料被燃烧层的高温气体迅速加热到燃料的料的着火点着火点(一般为一般为700左右,但在烧结层中实际左右,但在烧结层中实际为为10501150),并进行氧化、还原、分解和固相,并进行氧化、还原、分解和固相反应,出现少量反应,出现少量液相液相。v(4)干燥层干燥层v同预热层交界处温度约同预热层交界处温度约120150,烧结料中的,烧结料中的游离水游离水在此大量蒸发,使料在此大量蒸发,使料干燥干燥。同时料中热稳。同时料中热稳定性差的一些球形颗粒可能破裂,使料层透气性定性差
15、的一些球形颗粒可能破裂,使料层透气性变坏。变坏。v(5)过湿层过湿层v即即原始的烧结混合料层原始的烧结混合料层。由于干燥层来的废气中。由于干燥层来的废气中含有大量的水蒸气,当其被湿料层冷却到露点温含有大量的水蒸气,当其被湿料层冷却到露点温度以下时,水气便重新凝结,使料的湿分超过原度以下时,水气便重新凝结,使料的湿分超过原始水分,造成过湿现象,使料层透气性恶化。始水分,造成过湿现象,使料层透气性恶化。为为避免过湿,应确保湿料层温度在露点以上。避免过湿,应确保湿料层温度在露点以上。v可见烧结过程是许多物理和化学变化过程的综合。其中有可见烧结过程是许多物理和化学变化过程的综合。其中有燃烧和传热;燃烧
16、和传热;蒸发和冷凝;蒸发和冷凝;氧化和还原;氧化和还原;分解和吸附;分解和吸附;熔化和结晶;熔化和结晶;矿矿(渣渣)化和气体动力学等。化和气体动力学等。v在某一层中可能同时进行几种反应,而一种反应又可能在几层中进行。在某一层中可能同时进行几种反应,而一种反应又可能在几层中进行。下面对各过程分别进行研究和讨论。下面对各过程分别进行研究和讨论。v任何粉料在空气中总含有一定水分,烧结料也不例外。除任何粉料在空气中总含有一定水分,烧结料也不例外。除了各种原料本身带来和吸收大气水分外,在混合时为了各种原料本身带来和吸收大气水分外,在混合时为使矿使矿粉成球,提高料层透气性粉成球,提高料层透气性,常外加一定
17、量的水,使混合料,常外加一定量的水,使混合料中含水达中含水达78%。这种水叫。这种水叫游离水或吸附水游离水或吸附水。100即可即可大量蒸发除去。如用褐铁矿烧结,则还含有较多结晶水大量蒸发除去。如用褐铁矿烧结,则还含有较多结晶水(化合水化合水)。需要在。需要在200300才开始分解放出,若含有粘才开始分解放出,若含有粘土质高岭土矿物土质高岭土矿物(Al2O32SiO2H2O)则需要在则需要在400600才能分解,甚至才能分解,甚至9001000才能去尽。才能去尽。二、烧结料中水分的蒸发、分解和凝结二、烧结料中水分的蒸发、分解和凝结 v为加速结晶水分解必须严格控制粉料的为加速结晶水分解必须严格控制
18、粉料的粒度粒度。因为。因为结晶水结晶水的高温的高温分解分解要要吸收热量吸收热量,同时,同时消耗碳素消耗碳素,这不论在烧结过,这不论在烧结过程或是高炉冶炼中都要引起燃耗增加,因而不利。其反应程或是高炉冶炼中都要引起燃耗增加,因而不利。其反应为:为:v5001000v2H2O+C=CO2+2 H2H=99600J/mol v1000以上时以上时vH2O+C=CO+H2 H=133100J/molv烧结料中的烧结料中的碳酸盐碳酸盐有有CaCO3、MgCO3,如果用菱铁矿和,如果用菱铁矿和菱锰矿烧结,则还有菱锰矿烧结,则还有FeCO3和和MnCO3。生产熔剂性或高。生产熔剂性或高碱度烧结矿时,需加入大
19、量的碱度烧结矿时,需加入大量的CaCO3和一定的和一定的MgCO3。CaCO3的分解温度较其他碳酸盐高。其分解反应为的分解温度较其他碳酸盐高。其分解反应为:三、碳酸盐分解及矿化作用三、碳酸盐分解及矿化作用v其其分解速度分解速度同温度、粒度、外界气流速度和气相中同温度、粒度、外界气流速度和气相中COCO2 2浓浓度等相关,度等相关,温度升高,粒度减小,气流速度加快,气相温度升高,粒度减小,气流速度加快,气相中中COCO2 2浓度降低,则分解加速浓度降低,则分解加速。在烧结过程中,上述分解。在烧结过程中,上述分解温度是完全可以满足的。石灰石的粒度一般小于温度是完全可以满足的。石灰石的粒度一般小于3
20、mm3mm。这一方面有利于其迅速分解,更重要的是有利于矿化作这一方面有利于其迅速分解,更重要的是有利于矿化作用,即用,即CaOCaO同其他氧化物反应形成新的矿物的作用。同其他氧化物反应形成新的矿物的作用。v烧结料中固体烧结料中固体碳的燃烧碳的燃烧为形成粘结所必须的液相和进行为形成粘结所必须的液相和进行各种反应提供了必要的条件各种反应提供了必要的条件(温度、气氛温度、气氛)。烧结过程所需。烧结过程所需要的热量的要的热量的8090%为燃料燃烧供给。然而燃料在烧结混为燃料燃烧供给。然而燃料在烧结混合料中所占比例很小,按合料中所占比例很小,按重量重量计仅计仅35%,按,按体积体积计约计约10%。在碳量
21、少,分布稀疏的条件下,要使燃料迅速而。在碳量少,分布稀疏的条件下,要使燃料迅速而充分地燃烧,必须供给充分地燃烧,必须供给过量的空气过量的空气,空气过剩系数达,空气过剩系数达1.41.5或更高。或更高。四、燃料燃烧和传热四、燃料燃烧和传热v由于燃料分布不均,在燃料少,透气性好,空气充足处,进行完全由于燃料分布不均,在燃料少,透气性好,空气充足处,进行完全燃烧形成燃烧形成氧化区氧化区。C焦焦+O2=CO2v在燃料多,透气性差,空气不足处,进行不完全燃烧形成在燃料多,透气性差,空气不足处,进行不完全燃烧形成还原区还原区。C焦焦+1/2O2=COv所以,在所以,在燃烧层燃烧层的燃烧产物中,同时有的燃烧
22、产物中,同时有CO2和和CO,还有过剩的,还有过剩的O2和和不发生反应的不发生反应的N2。在燃烧层中,主要是。在燃烧层中,主要是氧化区氧化区,也有部分的还原区。,也有部分的还原区。v增加燃料用量,减小燃烧速度,可增强还原剂气氛。减少燃料用量,增加燃料用量,减小燃烧速度,可增强还原剂气氛。减少燃料用量,改善料层透气性,增加气流速度和含氧量,可提高燃烧速度,提高改善料层透气性,增加气流速度和含氧量,可提高燃烧速度,提高烧结过程的氧势。烧结过程的氧势。v燃料燃烧燃料燃烧虽然是烧结过程的主要热源,但仅靠它并不能虽然是烧结过程的主要热源,但仅靠它并不能把燃烧层温度提高到把燃烧层温度提高到13001500
23、13001500的水平。相当部分的热的水平。相当部分的热量是靠上部灼热的燃烧矿层将抽入的空气预热到足够高量是靠上部灼热的燃烧矿层将抽入的空气预热到足够高的温度来供给燃烧层燃料燃烧的。灼热的烧结矿层相当的温度来供给燃烧层燃料燃烧的。灼热的烧结矿层相当于一个于一个“蓄热室蓄热室”。这一作用称为烧结过程中的。这一作用称为烧结过程中的自动蓄自动蓄热作用热作用。热平衡分析指出,这种自动蓄热作用带来的热。热平衡分析指出,这种自动蓄热作用带来的热量约占供热总量的量约占供热总量的40%40%。v随着烧结过程的进行,随着烧结过程的进行,燃烧层向下移动燃烧层向下移动,烧结矿层,烧结矿层增厚增厚,自动蓄热作用愈显著
24、,愈到下层燃烧温度愈高。这就出自动蓄热作用愈显著,愈到下层燃烧温度愈高。这就出现上层温度不足现上层温度不足(一般为一般为11501150左右左右),液相不多,强度较,液相不多,强度较低,返矿较多;而下部温度过高,液相多,过熔,强度低,返矿较多;而下部温度过高,液相多,过熔,强度虽高而还原性差,即虽高而还原性差,即上下烧结矿质量不均的现象上下烧结矿质量不均的现象。为改。为改善这种状况,提出了具有不同配碳量的善这种状况,提出了具有不同配碳量的双层或多层双层或多层烧结烧结的方法。即的方法。即上层含碳量应高于平均含碳量上层含碳量应高于平均含碳量,而下层应低而下层应低于平均含碳量,以保证上下层温度均匀于
25、平均含碳量,以保证上下层温度均匀,质量一致。而,质量一致。而且节省燃料。苏联采用分层烧结某矿粉,下部含碳量低且节省燃料。苏联采用分层烧结某矿粉,下部含碳量低1.2%1.2%,节省燃料,节省燃料10%10%,联邦德国某厂使用双层烧结,节省,联邦德国某厂使用双层烧结,节省燃料燃料15%15%,日本用此法节省燃料,日本用此法节省燃料10%10%。v随着烧结料层的增厚随着烧结料层的增厚,自动蓄热量增加,有利于降低燃,自动蓄热量增加,有利于降低燃料消耗,但随着料层厚度增加,蓄热量的增加逐渐减少,料消耗,但随着料层厚度增加,蓄热量的增加逐渐减少,所以燃耗降低幅度也减小。当烧结矿层形成一个稳定的所以燃耗降低
展开阅读全文