燒結礦（礦粉顆粒黏結成塊的過(guò)程）

工藝流程

主要包括燒結料的準備，配料與混合，燒結和產(chǎn)品處理等工序。

抽風(fēng)燒結工藝流程

準備

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，成分穩定，含水3%左右，粒度小于3mm的占90%以上。

在燒結料中加入一定量的白云石，使燒結礦含有適當的MgO，對燒結過(guò)程有良好的作用，可以提高燒結礦的質(zhì)量。

③燃料

主要為高爐篩下焦粉和無(wú)煙煤。

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

入廠(chǎng)燒結原料一般要求

配料

配料目的：獲得化學(xué)成分和物理性質(zhì)穩定的燒結礦，滿(mǎn)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。比容積法準確，便于實(shí)現自動(dòng)化。

混合

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

混合作業(yè)：加水潤濕、混勻和造球。

根據原料性質(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：潤濕與混勻，當加熱返礦時(shí)還可使物料預熱。

二次混合的目的：繼續混勻，造球，以改善燒結料層透氣性。

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

使用細磨精礦粉燒結時(shí)，因粒度過(guò)細，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。

我國燒結廠(chǎng)大多采用二次混合。

燒結

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

①布料

將鋪底料、混合料鋪在燒結機臺車(chē)上的作業(yè)。

當采用鋪底料工藝時(shí)，在布混合料之前，先鋪一層粒度為10～20mm，厚度為20～30mm的小塊燒結礦作為鋪底料，其目的是保護爐箅，降低除塵負荷，延長(cháng)風(fēng)機轉子壽命，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)火操作是對臺車(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，沿臺車(chē)寬度點(diǎn)火均勻。

點(diǎn)火溫度取決于燒結生成物的熔化溫度。常控制在1100±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

準確控制燒結的風(fēng)量、真空度、料層厚度、機速和燒結終點(diǎn)。

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

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

料層厚度：合適的料層厚度應將高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)結合起來(lái)考慮。國內一般采用料層厚度為250～500mm。

機速：合適的機速應保證燒結料在預定的燒結終點(diǎn)燒透燒好。實(shí)際生產(chǎn)中，機速一般控制在1.5～4m/min為宜。

燒結終點(diǎn)的判斷與控制：控制燒結終點(diǎn)，即控制燒結過(guò)程全部完成時(shí)臺車(chē)所處的位置。中小型燒結機終點(diǎn)一般控制在倒數第二個(gè)風(fēng)箱處，大型燒結機控制在倒數第三個(gè)風(fēng)箱處。

帶式燒結機抽風(fēng)燒結過(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，各層中的反應變化情況如圖2—5所示。點(diǎn)火開(kāi)始以后，依次出現燒結礦層，燃燒層，預熱層，干燥層和過(guò)濕層。然后后四層又相繼消失，最終只剩燒結礦層。

①燒結礦層

經(jīng)高溫點(diǎn)火后，燒結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(zhù)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晶(1000—1100℃)凝固成網(wǎng)孔結構的燒結礦。

這層的主要變化是熔融物的凝固，伴隨著(zhù)結晶和析出新礦物，還有吸入的冷空氣被預熱，同時(shí)燒結礦被冷卻，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1350～1600℃，使礦物軟化熔融黏結成塊。

該層除燃燒反應外，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。

③預熱層

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

此層內開(kāi)始進(jìn)行固相反應，結晶水及部分碳酸鹽、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)際上干燥層與預熱層難以截然分開(kāi)，可以統稱(chēng)為干燥預熱層。

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，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，降低燒結速度。

化學(xué)反應

固體碳燃燒反應

反應后生成C0和C02，還有部分剩余氧氣，為其他反應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的原料條件、燃料用量、還原和氧化反應的發(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

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

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

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

鐵的氧化物在燒結條件下，溫度高于l300℃時(shí)，Fe203可以分解。

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

質(zhì)量指標

評價(jià)燒結礦的質(zhì)量指標主要有：化學(xué)成分及其穩定性、粒度組成與篩分指數、轉鼓強度、落下強度、低溫還原粉化性、還原性、軟熔性等。

化學(xué)成分主要檢測：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《我國優(yōu)質(zhì)鐵燒結礦的技術(shù)指標》（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，往復搖動(dòng)10次，以<5mm出量計算篩分指數：C=（100-A）/100*100%，其中C為篩分指數，A為大于5mm粒級的量。

評價(jià)燒結礦冷強度，測量其抗沖擊能力，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4次，用10mm篩分級，以大于10mm的粒級出量表示落下強度指標。F=m1/m2X100%，其中F為落下強度，m1為落下4次后，大于10mm的粒級出量，m2為試樣總量。F=80~83%為合格燒結礦，F=86~87%為優(yōu)質(zhì)燒結礦。

GB3209標準，轉鼓為Ø1000X500mm，裝料15Kg，轉速25r/min，轉200轉，鼓后采用機械搖動(dòng)篩，篩孔為6.3X6.3mm，往復30次，以<6.3mm的粒級表示轉鼓強度。

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

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

低溫還原粉化性

實(shí)驗條件：反應罐：雙壁Ø內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；轉鼓實(shí)驗：Ø130X120mm，轉速30r/min，時(shí)間：10min。

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

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

還原軟化-軟熔特性

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