1、含铁原料
精矿粉是含铁贫矿经过细磨选矿处理,除去了一部分脉石和杂质使含铁量提高的极细的矿粉。在烧结生产过程中,除了精矿粉外,往往还添加一些其它的含铁原料(如高炉返矿、铁皮和富矿粉等),这样做有两个目的,一是为了增加烧结混合料成球核心,改善混合料的透气性,提高烧结机利用系数,降低烧结矿成本。二是为了提高烧结矿的品位,为高炉顺产、高产创造条件。
返矿具有多孔的结构,含低熔点化合物,有利于烧结过程液相的生成,提高烧结矿的强度,有利于烧结料粒度的组成,改善透气性,提高烧结矿质量。因此,返矿的配加量、返矿质量的好坏,直接影响烧结生产过程的进行。 2、熔剂
(1)熔剂的分类
熔剂可分为碱性熔剂、酸性熔剂和中性熔剂三类。多国铁矿的脉石多以SiO2为主,所以普遍使用碱性熔剂。碱性熔剂即含CaO和MgO高的熔剂。常用的熔剂有:石灰石(CaCO3)生石灰(CaO)、消石灰(Ca(OH)2)和白云石(主要是CaCO3和MgCO3)。
(2)烧结对熔剂的要求
碱性氧化物含量要高;S、P杂质要少;酸性氧化物含量(SiO2+Al2O3 ) 越低越好,;粒度和水分适宜。
(3)配加熔剂的目的
烧结生产过程中配加熔剂的目的主要有三个;一是将高炉冶炼时高炉所配加的一部分或大部分熔剂和高炉中大部分化学反应转移到烧结过程中来进行,从而有利于高炉进一步提高冶炼强度和降低焦比;二是碱性熔剂中的CaO和MgO与烧结料中的氧化物及酸性脉石SiO2、Al2O3 等在高温作用下,生成低熔点的化合物,以改善烧结矿强度、冶金性和还原性;三是加入碱性熔剂,可提高烧结料的成球性和改善料层透气性,提高烧结矿质量和产量。
白灰也称生石灰,主要成分是CaO,其遇水即消化成消石灰(Ca(OH)2)后,在烧结料中起粘结剂的作用,增加了料的成球性,并提高了混合料成球后的强度,改善了烧结料的粒度组成,得高了料层的透气性。其次,由于消石灰粒度极细,比表面积比消化前增大100倍左右,因此与混合料中其它成分能更好的接触,加快固液相反应,不仅加速烧结过程,而且防止游离CaO存在,而且它还可以均匀分布在烧结料中,有利于烧结过程化学反应的进行。再次,白灰消化放出的热量,可以提高混合料料温。 从另一个方面来看,生石灰用量也不宜过多;
a、生石灰用量过多,烧结料会过分疏松,混合料堆密度下降,生球强度反而会变坏。由于烧结速度过快,返矿率增加,产量降低。另外,生石灰量过多,烧结料水分不易控制。
b、烧结前必须使生石灰全部消化,使用生石灰时必须相应增加混合前打水量,保证必要消化时间,使生石灰颗粒一般在一次混合机内松散开,绝大多数消化,生石灰粒度一般要小于3mm。 c、生石灰在配料前的运输和储运中,尽量避免受潮,以防止事先消化去CaO的作用。 d、生石灰不宜长途运输和皮带转运,极易产生粉尘,恶化劳动条件。
(4)、烧结料中加入石灰石对烧结矿质量的影响
a、CaO成分增加,其软化区间缩小,燃烧层厚度减薄,改善料层透气性。
b、石灰石的细粉比精矿粘结性好,有利于混合料成球,而较粗的部分本身就具有良好的透气性,可以
改善烧结料透气性。
c、烧结过程中石灰石分解,放出CO2,起疏松料层作用,大大改善料层透气性。通过石灰石的加入,使垂直燃烧速度增加,产量提高。
d、石灰石的加入量也不宜过多,如石灰石量过多成球条件变坏,由于透气性变好,机速加快,矿物结晶不完全。另外,CaO过多易形成正硅酸钙体系液相,导致冷却时风化碎裂,使烧结矿强度降低。
(5)、用消石灰来代替石灰石的好处
a、消石灰粒度很细,亲水性强,而且有粘性,大大改善烧结料透气性,提高小球强度。 b、消石灰比表面积大,增加混合料最大湿容量,可使烧结料过湿层有较好的透气性。
c、粒度细微的消石灰颗粒比粒度较粗的石灰石颗粒更易产生低熔点化合物,液相流动好,凝结成块,从而降低燃料用量和燃烧带阻力。但消石灰用量也不宜过多,过多的消石灰使烧结料过于松散,烧结矿脆性大,强度下降,成品率下降。
3、烧结矿碱度
(1)碱度的分类
碱度是烧结矿的碱性氧化物与酸性氧化物百分比含量比值。 二元碱度R=Cao/SiO2; 三元碱度R=(CaO+MgO)/SiO2;
四元碱度R=(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3 )
烧结矿按R分为三种;普通烧结矿、自熔性烧结矿,高碱性烧结矿。
普通烧结矿又叫酸性烧结矿。即烧结矿的碱度低于高炉炉渣的碱度,一般都有小于1.0,这种烧结矿在入炉冶炼时需加入一定数量的熔剂。
自熔性烧结的碱度等于或稍高于高炉炉渣的碱度,一般为1.2-1.5左右,其烧结矿在入炉冶炼时不需另加熔剂。
高碱度烧结矿又叫熔剂性烧结矿,其碱度高于高炉炉渣的碱度,一般都大于1.5。其烧结矿在入炉冶炼时,可以代替部分或全部熔剂,可常与富矿或酸性烧结矿、酸性球团矿配合使用。
(2)高碱度烧结矿的特点
因现在普遍生产的是高碱度烧结矿,就其特点做一概述; a、高碱度烧结矿强度高,稳定性好,粒度均匀,粉末少。
b、高碱度烧结矿具有良好的还原性,这是因为高碱度烧结矿是以易还原的铁酸钙为主要液相;随碱度提高,烧结矿中FeO降低,还原性得到改善;高碱度烧结矿处于还原性最好的结构状态。其中的磁铁矿晶粒细小且密集,并被铁酸钙包裹或溶蚀。
c、高碱度的烧结矿软化开始温度和软化终了温度均有所下降。
d、高碱度烧结矿含硫量有所提高,这是因为烧结料中的CaO有吸硫作用,形成CaS留于烧结矿中。
(3)烧结中配加白云石的目的
烧结料中加入白云石主要是为了提高烧结矿MgO含量从而提高烧结矿的质量(强度),并改善高炉炉渣的流动性。
4、影响烧结矿TFe高低和碱度高低的原因
(1)含铁原料品位不稳定
当品位高时,烧结矿的TFe升高,SiO2下降,CaO正常,R上升。 当品位低时,烧结矿的TFe降低,SiO2升高,CaO正常,R下降。
(2)熔剂下料量不稳定
下料量大,相当于配比高,SiO2稍低,烧结矿TFe下降,CaO上升,R上升。 下料量小,相当于配比代,SiO2稍高,烧结矿TFe上升,CaO下降,R下降。
(3)含铁原料下料不稳定
下料量大,铁上升,SiO2稍高,CaO下降,R下降。 下料量小,铁下降,SiO2稍低,CaO上升,R上升。
(4)熔剂中CaO不稳定
CaO高时,SiO2变动不大,R上升。 CaO低时,SiO2变动不大,R下降。
(5)熔剂水分变化,相当于配比或下料量变化 水分大,SiO2稍高,铁上升,CaO下降,R下降。 水分小,SiO2稍低,铁下降,CaO上升,R上升。
[烧结工艺]混合与制粒
一、混合制粒的目的与方法
混合制粒的目的有三:第一,将配料配好的各种物料以及后来加入的返矿进行混匀,得到质量比较均一的烧结料;第二,在混合过程中加入烧结料所必须的水分,使烧结料为水所润湿;第三,进行烧结料的造球,提高烧结料的透气性。总之,通过混合得到化学成分均匀、粒度适宜、透气性良好的烧结料。
为了达到上述目的,将原料进行两次混合。一次混合主要是将烧结料混匀,并起预热烧结料的作用。二次混合主要是对已润湿混匀的烧结料进行造球并补加水分。我国烧结厂一般都采用两次混合工艺。
二、影响物料混合及造球的因素
物料在混合机混匀程度和造球的质量与烧结料本身的性质、加水润湿的方法、混合制粒时间、混合机的充填率及添加物有关。
(1)原料性质的影响。物料的密度:混合料中各组分之间比重相差太大,是不利于混匀和制粒的。
物料的粘结性:粘结性大的物料易于制粒。一般来说,铁矿石中赤铁矿、褐铁矿比磁铁矿易于制粒。但对于混匀的影响却恰好相反。
物料的粒度和粒度组成:粒度差别大,易产生偏析,对于混匀不利,也不易制粒。因此,对于细精矿烧结,配加一定数量的返矿作为制粒核心。返矿的粒度上限最好控制在5~6mm,这对于混匀和制粒都有利。如果是富矿粉烧结,国外对作为核心颗粒、粘附颗粒和介于上述两者之间的中间颗粒的比例亦有一定要求,以保证最佳制粒效果。另外,在粒度相同的情况下,多棱角和形状不规则的物料比圆滑的物料易于制粒,且制粒小球强度高。
(2)加水润湿方法及地点。混合料的水分对烧结过程有重要的影响。a、通过水的表面张力,使混合料小颗粒成球,从而改善料柱透气性;b、被润湿的矿石表面对空气摩擦阻力较小,也有利于提高透气性。
随着水分的增加,混合料的透气性增大,从而提高生产率。一般达到最佳值后又下降,直到泥浆界限,致使空气不能再通过混合料。
加水方式是提高制粒效果的重要措施之一。一次混合的目的在于混匀,应在沿混合机长度方向均匀加水,加水量占总水量的80%~90%。二次混合的主要作用是强化制粒,加水量仅为10%~20%。分段加水法能有效提高二次混合作业的制粒效果,通常在给料端用喷射流使料形成球核,继而用高压雾状水,加速小球长大,距排料端1m左右停止加水,小球粒紧密坚固。
(3)混合制粒时间。为了保证烧结料的混匀核制粒效果,混合过程应有足够的时间。混合时间与混合机的长度、转速和倾角有关。增加混合机长度,可以延长混合制粒时间,有利于混匀和制粒。混合机的转速决定着物料在圆筒内的运动状态。转速太小,筒体所产生的离心力作用较小,物料难以达到一定高度,形成堆积状态,所以混合制粒效果都低但转速过大,则筒体产生的离心力作用过大,使物料紧贴于筒壁上,致使物料完全失去混匀和制粒作用。混合机的倾角决定物料在机内停留时间,倾角越大,物料混合时间越短,故其混匀和制粒效果越差。圆筒混合机用于一次混合时,其倾角应小于2.0o ,用于二次混合时,其倾角不小于1.5o 。
(4)混合机的充填率。充填率是以混合料在圆筒中所占体积来表示的。充填率过小时,产量低,且物料相互间作用力小,对混合制粒不利,充填率过大,在混合时间不变时,能提高产量,但由于料层增厚,物料运动受到限制和破坏,对混匀制粒不利。一般认为一次混合机的充填率为15%左右,而二次混合比一次混合的充填率要低些。
(5)添加物。生产实践表明,往烧结料中添加生石灰、消石灰、皂土等,能有效地提高烧结混合料的制粒效果,改善料层透气性。
三、混合料水分的测量方法
混合料水分的测量方法通常是在混合机的出口处以人工检查或采用自动测水装置测量烧结料最后的水分。
人工检查采用烘干法及观察法。烘干法将烧结料取出,称500克,放在烘箱内加热到110℃烘干,再称其料量,失去的量即水分数量。
水分={500克— 烘干后量(克)}/500克× 100%
观察法是凭经验用眼睛检验料的外部特征,水分适当时有以下现象:
1、手紧握料后能保持团状,轻微搅动就能散开;
2、手握料后感到柔和,有少数粉料粘在手上;
3、有1~3mm的小球;
4、料面无特殊光泽。
水分不足时,手握不能成球,无小球。水分过大时,料有光泽,手握成团后,搅动后不易散开,有泥粘在手上。
自动测水装置主要有中子测水和红外线测水等水分测量装置,这里就不一一介绍了。
[烧结工艺]烧结机布料与点火制度
1、烧结机布料
(1)对布料的要求
首先,布料应该使混合料在粒度、化学成分及水分等沿台车宽度均匀分布,保证混合料具有均一的透气性。
其次,应该保证料面平整,并有一定的松散性,防止产生堆积或压料现象。但对于松散、堆比重小的烧结料,应该适当的压料。
再次,最理想的布料方法,应该使混合料沿料层高度的分布,是由上而下粒度变粗,含碳量逐渐减少,这样的布料有利于热的利用,并有利于改善料层的透气性和提高烧结矿的产质量(提高上部料层强度并使下层不致过熔)。
(2)布料方法
目前我国采用的布料方式有两种:
一种是圆辊给料机、反射板布料。这种布料方法的优点是工艺流程简单,设备运转可靠,缺点是反射板经常粘料,引起布料偏析,不均匀。目前新建厂都采用圆辊给料机与多辊布料器的工艺流程,用多辊布料器代替反射板,这样消除了粘料问题。使用精矿粉烧结时要求较大的水分,反射板的粘结问题更为突出。生产实践证明,多辊布料效果较好。
第二种是梭式布料器与圆辊给料机联合布料。这种方法布料均匀,有利于强化烧结过程,提高烧结矿产质量。对台车上混合料粒度的分布及碳素的分布检查表明:当梭式布料器运转时,沿烧结机台车宽度方向上混合料粒度的分布比较均匀,效果较好;当梭式布料器固定时,混合料粒度有较大的偏析,大矿槽布料效果最差。
(3)布料操作
一般烧结生产时,首先要在烧结机的台车炉篦上铺上一层较粗粒级的(10~25毫米)的烧结料。这部分料被称做铺底料。铺底料的作用:
①、减少篦条烧坏的比率。在一般的情况下,篦条的消耗为每吨烧结矿0.03~0.1千克。篦条的消耗