基本介紹
- 中文名：燒結礦
- 外文名：Sinter ore / Sinter
- 工藝流程：抽風燒結工藝流程
- 準備：含鐵原料
- 分類：工程技術
- 採用：帶式抽風燒結機
概念,工藝流程,準備,配料,混合,燒結,化學反應,質量指標,化學成分,穩定性,篩分指數,落下強度,轉鼓強度,還原性,
概念
將各種粉狀含鐵原料，配入適量的燃料和熔劑，加入適量的水，經混合和造球後在燒結設備上使物料發生一系列物理化學變化，將礦粉顆粒黏結成塊的過程。
工藝流程
主要包括燒結料的準備，配料與混合，燒結和產品處理等工序。
抽風燒結工藝流程
準備
①含鐵原料
一般要求含鐵原料品位高，成分穩定，雜質少。
②熔劑
要求熔劑中有效CaO含量高，雜質少，成分穩定，含水3%左右，粒度小於3mm的占90%以上。
③燃料
主要為高爐篩下焦粉和無煙煤。
入廠燒結原料一般要求
配料
常用的配料方法：容積配料法和質量配料法。
容積配料法是基於物料堆積密度不變，原料的質量與體積成比例這一條件進行的。準確性較差。
質量配料法是按原料的質量配料。比容積法準確，便於實現自動化。
混合
混合作業：加水潤濕、混勻和造球。
根據原料性質不同，可採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，因其粒度已經達到造球需要，採用一次混合，混合時間約50s。
使用細磨精礦粉燒結時，因粒度過細，料層透氣性差，為改善透氣性，必須在混合過程中造球，所以採用二次混合，混合時間一般不少於2．5～3min。
我國燒結廠大多採用二次混合。
燒結
燒結作業是燒結生產的中心環節，它包括布料、點火、燒結等主要工序。
①布料
當採用鋪底料工藝時，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，延長風機轉子壽命，減少或消除爐箅粘料。
鋪完底料後，隨之進行布料。布料時要求混合料的粒度和化學成分等沿台車縱橫方向均勻分布，並且有一定的鬆散性，表面平整。
②點火
點火操作是對台車上的料層表面進行點燃，並使之燃燒。
點火要求有足夠的點火溫度，適宜的高溫保持時間，沿台車寬度點火均勻。
點火溫度取決於燒結生成物的熔化溫度。常控制在1100±50℃。
點火時間通常40～60s。
點火真空度4～6kPa。
點火深度為10～20mm。
③燒結
準確控制燒結的風量、真空度、料層厚度、機速和燒結終點。
燒結風量：平均每噸燒結礦需風量為3200m3，按燒結面積計算為(70～90)m3/(cm2．min)。
真空度：決定於風機能力、抽風系統阻力、料層透氣性和漏風損失情況。
料層厚度：合適的料層厚度應將高產和優質結合起來考慮。國內一般採用料層厚度為250～500mm。
機速：合適的機速應保證燒結料在預定的燒結終點燒透燒好。實際生產中，機速一般控制在1.5～4m/min為宜。
燒結終點的判斷與控制：控制燒結終點，即控制燒結過程全部完成時台車所處的位置。中小型燒結機終點一般控制在倒數第二個風箱處，大型燒結機控制在倒數第三個風箱處。
帶式燒結機抽風燒結過程是自上而下進行的，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。點火開始以後，依次出現燒結礦層，燃燒層，預熱層，乾燥層和過濕層。然後後四層又相繼消失，最終只剩燒結礦層。
①燒結礦層
這層的主要變化是熔融物的凝固，伴隨著結晶和析出新礦物，還有吸入的冷空氣被預熱，同時燒結礦被冷卻，和空氣接觸時低價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
④乾燥層
乾燥層受預熱層下來的廢氣加熱，溫度很快上升到100℃以上，混合料中的游離水大量蒸發，此層厚度一般為l0～30mm。
實際上乾燥層與預熱層難以截然分開，可以統稱為乾燥預熱層。
該層中料球被急劇加熱，迅速乾燥，易被破壞，惡化料層透氣性。
⑤過濕層
此層水分過多，使料層透氣性變壞，降低燒結速度。
化學反應
固體碳燃燒反應
燃燒產生的廢氣成分取決於燒結的原料條件、燃料用量、還原和氧化反應的發展程度、以及抽過燃燒層的氣體成分等因素。
碳酸鹽的分解和礦化作用
碳酸鈣分解產物Ca0能與燒結料中的其他礦物發生反應，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，在存放過程中，它將同大氣中的水分進行消化作用：
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，溫度高於l300℃時，Fe203可以分解 。
Fe304在燒結條件下分解壓很小，但在有Si02存在、溫度大於1300℃時，也可能分解。
質量指標
化學成分
化學成分主要檢測：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（P、S等）少。
穩定性
根據《我國優質貼燒結礦的技術指標》（YB/T-006-91），TFe≥54%，允許波動±0.4%；FeO<10%，允許波動±0.5%；鹼度R（CaO/SiO2）≥1.6，允許波動±0.05；S<0.04%。
篩分指數
取100Kg試樣，等分為5份，用篩孔為5X5的搖篩，往復搖動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為大於5mm粒級的量。
落下強度
評價燒結礦冷強度，測量其抗衝擊能力，試樣量為20±0.2Kg，落下高度為2m，自由落到大於20mm鋼板上，往復4次，用10mm篩分級，以大於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次後，大於10mm的粒級出量，m2為試樣總量。F=80~83%為合格燒結礦，F=86~87%為優質燒結礦。
轉鼓強度
GB3209標準，轉鼓為Ø1000X500mm，裝料15Kg，轉速25r/min，轉200轉，鼓後採用機械搖動篩，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為試樣總質量，m1為+6.3粒級部分質量，m2為-6.3+0.5mm粒級部分質量，T，A均取兩位小數。要求：T≥70.00%，A≤5.00%。
還原性
是模擬爐料自高爐上部進入高溫區的條件，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。是評價燒結礦冶金性能的主要質量標準。
實驗條件：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；還原時間：60min；轉鼓實驗：Ø130X120mm，轉速30r/min，時間：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 為還原後轉鼓前的試樣質量，m1轉鼓後+6.3mm的出量， m2轉鼓後+3.15~-6.3mm的出量， m3轉鼓後-0.5mm的出量。
還原軟化-軟熔特性
