2022年钢铁冶金学课件 .pdf

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1、本科生主干课钢铁冶金学炼铁部分授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利杨世山19第二章铁 矿 粉 造 块(Agglomeration of Fine Iron Ores)2.1 铁矿粉造块的意义和作用铁 矿 石 造 块 的 必 要 性现代高炉 (Blast furnace) 生产对原料 (Raw materials) 提出更加严格的要求 (精料方针 )；天然富矿 (Natural rich ore) 少，富矿粉 (Ore fines)和贫矿 (Lean ore)选矿(Ore-dressing 或 Beneficiation) 后的精矿粉 (Concentrates) 粒度(Size)细，不适合在填充

2、床 (Packed bed)中的冶炼；通 过 造 块 工 艺 ， 可 改 善 铁 矿 石 (Iron ores)的 冶 金 性 能(Metallurgical properties)；通过造块过程，可脱除某些杂质，如：S、P、K、Na 等；造块过程可综合利用冶金企业产生的大量粉尘(Fines or Dusts)和烟尘 (Flue dust) 。我国烧结矿 (Sinter)生产的发展我国第一台 55M2烧结机 (Sintering machine)建于 20年代的鞍钢我国第一台 450M2烧结机建于80 年代的上海宝钢我国烧结矿生产的发展13874816185618637496541283121

3、76732850420000500010000150002000025000300003500040000450001952 1957 1962 1975 1984 1991 1997 2002 2004 2005年份烧结矿产量（万吨）本科生主干课钢铁冶金学炼铁部分授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利杨世山19名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 44 页 - - - - - - - - - 本科生主干课钢铁冶金学炼铁部分授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利杨世山2

4、0铁矿石烧结的发展简史1897年硫化铅矿烧结工艺专利1902年侧翻式烧结锅 (Sintering pan) 专利1921年21M2烧结机投入运行1911年基于带式 (Pallet-type/Strand)烧结机的铁矿石烧结工艺专利1911年第一台铁矿石烧结的DL (Dwight - Lloyd) 烧结机在德国的布鲁克钢铁公司诞生（6M2）1970 年600M2烧结机在日本诞生1952年烧结单机面积增至90M21956年120M2烧结机投入运行1909年铁矿石烧结锅专利1936年75M2烧结机投入运行本科生主干课钢铁冶金学炼铁部分授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利杨世山20名师资料总结 - -

5、-精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 44 页 - - - - - - - - - 本科生主干课钢铁冶金学炼铁部分授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利杨世山212.2 造块的基础理论散 料 造 块 的 基 础 理 论引力液相作用力固相联结力分子引力过剩电荷力磁性引力水桥表面张力(毛细力)粘性液体桥固相扩散联结熔化物联结粘结物固化晶桥键联结散粒物料聚结现象是颗粒间相互联结力与相互排斥力作用的结果结合力 联结力 排斥力 (重力 )太小，无实际意义球团矿焙烧固结生料成球球团矿的冷态固结烧结矿

6、的液相固结本科生主干课钢铁冶金学炼铁部分授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利杨世山21名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 44 页 - - - - - - - - - 本科生主干课钢铁冶金学炼铁部分授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利杨世山222.3 烧结过程 (Sintering Process) 2.3.1 烧结工艺流程现代烧结生产是一种抽风烧结 (Wind-drawing sintering) 过程；料层厚度 (Sinter mix/blend bed he

7、ight)为 350700mm；点火温度 (Ignition temperature)为 9501200；抽风负压 (Wind-drawing negative pressure) 为 10001600mmH2O柱；烧结温度 (Sintering temperature)为 12601500。本科生主干课钢铁冶金学炼铁部分授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利杨世山22名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 44 页 - - - - - - - - - 本科生主干课钢

8、铁冶金学炼铁部分授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利杨世山23烧结过程沿料层高度的变化状况1. 烧结矿层(Sinter ore layer)上冷下热， 约 4050 mm 为脆性层(T 低、急冷 )；2. 燃烧层(Combustion layer)即烧结层(Sintering layer)，厚度约为 1550 mm ，温度为 11001400，主要反应为燃烧反应；3. 预热层(Preheating layer)厚度为2040 mm ，特点是热交换剧烈，温度快速下降， 主要反应为水分蒸发、结晶水及石灰石分解、矿石氧化还原及固相反应；4. 冷料层(Mix/Blend layer)即过湿层(Wetti

9、ng layer)，上层带入的水分由于温度低而凝结， 过多的重力水使混合料小球被破坏 影响料层透气性(Permeability)；5. 垫底料层(Hearth layer)为保护烧结机炉篦子不因燃烧带下移而烧坏。烧结机台车 (Pallet)纵向剖面示意图烧结矿层燃烧层预热层冷料层垫底料层台车行进方向点火炉本科生主干课钢铁冶金学炼铁部分授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利杨世山23名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 44 页 - - - - - - - - - 本

10、科生主干课钢铁冶金学炼铁部分授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利杨世山242.3.2 烧结过程的主要反应(CombustionDecompositionGasification)燃烧反应分解反应水分蒸发与还原与再氧化反应气化反应冷凝反应(Evaporation & condensationReduction & reoxidation)SSSSS结晶水分解需要耗热。S碳酸盐中石 灰 石 分 解相 对 需 要 更高的温度。S烧结过程中 石 灰 石 的有 效 分 解 时间不足2 分钟。S Fe2O3在燃烧 带 可 以 分解成 Fe3O4。S 制粒需加水进行。精矿粉 8%富矿粉 5%S 烧结过程水 分

11、 蒸 发快，故干燥带很薄。S 废气中的水蒸气在温度下降后，冷凝析出水分，造成烧结料层下部的 过 湿 现象。S烧 结 过 程既 有 还 原 反应，又有氧化反应。S烧 结 过 程的目的不在于还 原 铁 氧 化物，相反还要限制还原反应的进行。S2FeO?SiO2、CaO?FeO?SiO2的 再 还 原 性差，高炉不欢迎。S S的氧化气化为烧结过程 提 供 热 量和温度。C 的完 全 燃 烧 占主导地位。局部区域可 有 还 原 性气氛。燃烧反应速 度 决 定 燃烧带厚度。燃料粒度是 决 定 烧 结质 量 的 重 要因素。可使 烧结 过程脱 硫 率 达 到85%以上。S K、Na、Zn的还原气化，在烧结

12、 过程 只占少量。S用CaCl2进行氯化气化，可脱除原 料中 的有害元素，但有设备腐蚀问题。C+O2=CO2（易）2C+O2=2CO C+CO2=2CO 2CO+O2=2CO2（易）碳酸盐分解：CaCO3=CaO+CO2MgCO3=MgO+CO22FeCO3+1/2O2=Fe2O3+CO2高价氧化物分解：6Fe2O3=4Fe3O4+O2氧化气化：例如， S+O2=SO2还原气化：例如，2K2O+C=4K+CO2卤化气化：例如，CaCl2+MeO =MeCl2+CaO本科生主干课钢铁冶金学炼铁部分授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利杨世山24名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - -

13、 - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 44 页 - - - - - - - - - 本科生主干课钢铁冶金学炼铁部分授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利杨世山252.3.3 烧结过程的固结 (烧结矿的成矿机理 ) (Binding)(Minerals formation mechanism)固相反应生成低熔点物质金属： (0.30.4) T熔盐类： 0.57 T熔硅酸盐： (0.80.9) T熔为液相生成创造条件液相生成(Acid/Siliceous sinterSelf-fluxed sinterHigh basici

14、ty sintered ore ) (Super-fluxed sinter)(超高碱度烧结矿 ) FeO-SiO2 系液相CaO-SiO2-FeO系液相CaO-SiO2 系液相CaO-Fe2O3 系液相11751205107312171450154012051449非自熔性烧结矿的主要粘结相液相生成量是烧结料固结的基础冷凝固结液相放出能量冷却速度慢冷却速度快结晶体析出玻璃体析出熔化物的冷凝成为未熔物之间的粘结剂，把烧结料粘结成多孔状的烧结体自熔性烧结矿的主要粘结相高碱度烧结矿的粘结相高碱度烧结矿的主要粘结相完成烧结过程本科生主干课钢铁冶金学炼铁部分授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利杨世山25

15、名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 44 页 - - - - - - - - - 本科生主干课钢铁冶金学炼铁部分授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利杨世山26固 相 反 应(Solid-phase reaction) 定义 在一定温度下，某些离子克服晶格结合力，进行位置交换，并扩散到与之相邻的其它晶格内的过程，称为固相反应。特点反应温度远低于固相反应物的熔点或它们的低共熔点；温度高有利于固相反应的进行；固相反应受化学组成的影响，例如： Fe3O4不与 CaO发生

16、固相反应，Fe2O3不与 SiO2发生固相反应，CaOSiO2的反应开始温度为600，Fe3O4SiO2的反应开始温度为950；虽不能形成有效的固相连接，但为液相的生成提供了前提条件 (低熔点的固相反应产物) CaO-Fe2O3系液相 (Liquid phase)高碱度烧结矿的主要粘结相(Binding phase)铁酸半钙 CaO?2Fe2O3在 11551225稳定；铁酸一钙 CaO?Fe2O3异分熔点1215；铁酸二钙 2CaO?Fe2O3熔点 1449；CaO?Fe2O3-CaO?2Fe2O3形成该系熔点最低的共晶混合物(1205) 该体系的特点无需高温，燃料消耗少；矿物强度及还原性均

17、好。SFCA theory (Low temperature sintering theory) 铁酸钙理论(低温烧结理论 )本科生主干课钢铁冶金学炼铁部分授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利杨世山26名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 44 页 - - - - - - - - - 本科生主干课钢铁冶金学炼铁部分授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利杨世山27烧结矿的矿相(Mineralogical)组成与结构对其质量的影响粘结相矿物：铁橄榄石、钙铁橄榄石、硅灰石、

18、钙铁灰石、铁酸钙、正硅酸钙、硅钙石、游离石英、游离氧化钙。含铁矿物： 赤铁矿 (Hematite) 、磁铁矿 (Magnetite) 、方铁矿。烧结矿是多种矿物(minerals) 组成的复合体烧结矿中主要矿物的机械强度 (Strength)与还原性(Reducibility) 球磨机实验后的筛级， % 荷重条件下未裂前的印痕数， % 矿物名称瞬时抗压强度，kg/mm25mm 1mm20kg 50kg 还原度，% 赤铁矿26.7 49.9 磁铁矿36.9 26.7 铁橄榄石与磁铁矿共晶26.7 13.2 钙铁橄榄石(CaO)x(FeO)2-xSiO2X=0 20.3 68 10 13 0 1.

19、0 X=0.25 26.5 2.1 X=0.5 56.6 77 4 50 0 2.7 X=1.0 23.3 55 14 18 0 6.6 X=1.0(玻璃) 4.6 8 0 3.1 X=1.5 10.2 8 0 4.2 铁酸一钙37.0 81 4 41 33 40.1 铁酸二钙14.2 45 22 18 8 28.5 (1) 磁铁矿、赤铁矿、铁酸一钙、铁橄榄石有较高强度，其次为钙铁橄榄石及铁酸二钙，最差的是玻璃相。(2) 赤铁矿、磁铁矿和铁酸一钙容易还原，铁酸二钙还原性较差， 玻璃体、钙铁橄榄石、 钙铁辉石，特别是铁橄榄石难以还原。(3) 烧结矿中以强度好的组分为主要粘结相，烧结矿的强度就好。

20、以还原性好的组分为主要粘结相，且气孔率高、 晶粒嵌布松弛、裂纹多的烧结矿易还原。本科生主干课钢铁冶金学炼铁部分授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利杨世山27名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 44 页 - - - - - - - - - 本科生主干课钢铁冶金学炼铁部分授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利杨世山28影响烧结矿矿相组成与结构的因素影响因素SiO2Al2O3含量MgO含量矿 粉 的 种类、粒度组成、矿物组成等点火温度、料层厚度、布料方式、冷却速度等碱度烧

21、 结 混合 料 的配碳量原 料 自 身的 特 性 及配矿方案烧 结 生 产的 工 艺 、技术参数烧结矿质量及产量本科生主干课钢铁冶金学炼铁部分授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利杨世山28名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 44 页 - - - - - - - - - 本科生主干课钢铁冶金学炼铁部分授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利杨世山292.3.4 烧结过程的传输现象 (Transfer phenomenon)(Aerodynamic phenomenon

22、) 烧结过程的气体力学现象Voice 公式描述Ergun 公式描述nphAQP)(*P 透气性指数Q 抽风量A 抽风面积h 料层高度P 压差n 系数6. 02. 16. 08.16. 06. 0)1(*4.1*-=dPP 透气性指数 形状系数d 颗粒直径 料层孔隙率 气体密度 Q/A 分 析h、P 不变 Q/A 与 P 成一次方关系，即：欲提高产量，需改善料层透气性。P、h不变 Q/A 与Pn成正比关系，即：欲提高产量，可提高抽风负压。P、P 不变 Q/A 与料层厚度成反比，即：透气性和负压不变时，增加料层高度会导致产量下降透气性指数P 与烧结料粒径d成正比，与料层孔隙率成正比本科生主干课钢铁

23、冶金学炼铁部分授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利杨世山29名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 44 页 - - - - - - - - - 本科生主干课钢铁冶金学炼铁部分授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利杨世山30烧结料层中各层阻力损失(Pressure loss)的变化a烧结矿层； b燃烧层； c预热层； d冷料层 (过湿层 ) 改善烧结料层透气性的对策提高料层孔隙度合适的原料粒度控制燃烧带厚度清除湿料层S 强化制粒S 配天然矿S 合适的粒度分布S 合适的

24、布料方式Sd 有 利于 PSd 不 利于烧结反应的进行S 配 C 量要合适S 燃料粒度合适S 提高燃料燃烧性S 严格控制烧结原料的水分S 提高烧结料的料温(蒸气预热、 配热返矿等 ) 冷态热态本科生主干课钢铁冶金学炼铁部分授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利杨世山30名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 44 页 - - - - - - - - - 本科生主干课钢铁冶金学炼铁部分授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利杨世山31烧结过程的传热 (Heat transf

25、er) 现象烧结所需空气量不仅要供给燃烧过程，而且还需满足传热的需求。由于烧结配 C 量不高，烧结废气率取决于传热过程，而不是燃料的燃烧过程。烧结过程存在 “自蓄热作用”，即随烧结矿层的下移， 料层温度最高值逐渐升高。自蓄热来源于被上层热烧结矿预热了的空气以及自上层带入的热废气加热冷料的作用。“自蓄热作用”是厚料层烧结技术的理论基础。厚料层烧结可降低能源以及提高成品率。烧结负压及料层温度的变化情况0300600900120015001800051015202530 （min）t（）030060090012001500p（mmH2O）z3z2pz1料层深度：Z1 Z2 Z3 本科生主干课钢铁冶金

26、学炼铁部分授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利杨世山31名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 44 页 - - - - - - - - - 本科生主干课钢铁冶金学炼铁部分授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利杨世山32 烧结生产中对“自动蓄热现象”扬长避短的技术对策 (Automatic stored heat phenomenon ) 扬长 厚料层烧结 (Thick/High mix bed sintering)料层厚度为 180220mm 时，自动蓄热率为354

27、5% ；料层厚度为 400mm 时，自动蓄热率为65%；基于烧结自动蓄热原理的厚料层烧结技术，为降低固体燃料提供了可能，也为低温烧结技术创造了有利条件。同时，对改善烧结矿质量亦有好处。避短 控制燃料在料层高度方向上的分布烧结过程的自动蓄热现象烧结料层上下部不均匀：上 部 热 量 不 足下 部 热 量 过 剩人为地调整燃料分布，解决热量分布不均匀的问题，并降低燃耗双层布料技术燃料分加技术偏析布料技术混合料两次布料，两次点火烧结， 使烧结料层上、下部的燃 料 配 加量 得到人为控制燃 料 配加分 为 二次进行，少部分燃料 配 在混合 料 制粒之前，大部分燃料 在 制粒后 期 添加利用偏析布料设备使

28、混合料在料层上部颗粒细，下部颗粒粗，而固体燃料较细，故可使料层上部含量高些，而料层下部含量低些本科生主干课钢铁冶金学炼铁部分授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利杨世山32名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 44 页 - - - - - - - - - 本科生主干课钢铁冶金学炼铁部分授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利杨世山332.3.5 烧结工艺 (Sintering Process)(自学) 2.3.6 改善烧结过程的途径2.3.6.1 强化烧结生产率 (Pr

29、oductivity) 的技术对策强化烧结过程的技术措施 以生石灰 (Lime) 代替部分石灰石(Limestone)作用：a. 生石灰消化成极细的 Ca(OH)2胶凝体 改善混合料制粒性；b. 在干燥后仍能保持混合料小球的强度 改善烧结料透气性；c. 在过湿层可吸收水分 改善过湿层的透气性；d. 生石灰与水反应可生成热量提高料温 抑制烧结料层的过湿现象。效果：1%生石灰 产量 10%(我国 )；产量 36%(日本)。 强化混合料制粒(Mix/Blend nodulizing/pelletizing)方法： . 延长混合造球的时间 (一混 2 分钟，二混 3 分钟)；. 改进混料筒 (Rota

30、ry drum mixer)的结构，提高制粒效果；. 使用有机添加剂，改善制粒效率；. 自动控制混料的加水量；. 园盘造球机 (Disc-pelletizer) 预制粒 (HPS 法小球烧结法 ) (HPS2.91t/m2h，一般烧结法 1.31.5 t/m2h) 混合料预热 (Mix/Blend preheating)目的：防止水分的冷凝，改善实际料层的热态透气性。手段：加热返矿 (Return ore) ，加生石灰，加热水，通热蒸气。 改进烧结机布料系统(Mix/Blend feeding system)目的：保证稳定的布料状态，改善料层透气性。手段：a. 计算机动态控制给料，保持混合料槽

31、有稳定的料位；b. 保持混合料槽与圆辊给料机的相对位置，防止混合料自然落料；c. 实现实际烧结料层的自动控制；d. 设置偏析布料装置，防止粒度偏析和崩塌现象。本科生主干课钢铁冶金学炼铁部分授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利杨世山33名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 44 页 - - - - - - - - - 本科生主干课钢铁冶金学炼铁部分授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利杨世山34小 球 烧 结 法 (HPS) 概 念将烧结混合料用圆盘造球机预先制成一定

32、粒度的小球(粒度上限为68mm)，然后使小球外裹部分燃料， 最后铺在烧结台车上进行烧结的造块新工艺。小球烧结法的重要效果是提高产量，能耗指标和产品质量也有改善。小球烧结的产品仍属于烧结矿。小球烧结又名 HPS(日本)。HPS由日本钢管公司 (NKK) 开发，于 1988 年在日本福山550m2烧结机上投产，年产 600万吨小球烧结矿。利用系数大幅度提高，达2.91t/m2h；成品率由 80%上升至 85%以上；FeO4%，还原度 (Reduction ratio) 由 65%提高到 80%；烧结燃耗下降 20%，电耗下降 30%。本科生主干课钢铁冶金学炼铁部分授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利

33、杨世山34名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 44 页 - - - - - - - - - 本科生主干课钢铁冶金学炼铁部分授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利杨世山352.3.6.2 改善烧结矿质量的技术对策(1) 改善烧结矿的还原性 (Reducibility)烧结矿的还原性烧结矿含铁品位烧结矿的组成矿物烧结矿的显微结构赤铁矿还铁酸钙原磁铁矿性钙铁橄榄石提铁橄榄石高硅酸盐脉石少， 还原性气孔率大、晶粒小、晶粒间的硅酸盐包裹体时，还原性受资源影响受原料条件、烧

34、结矿强度条件制约主攻目标提高烧结矿碱度R1.82.2 低温烧结技术本科生主干课钢铁冶金学炼铁部分授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利杨世山35名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 44 页 - - - - - - - - - 本科生主干课钢铁冶金学炼铁部分授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利杨世山36提高烧结矿还原性的重要思路赤铁矿 Fe2O3磁铁矿 Fe3O4氧化性气氛氧化性气氛还原性气氛强保持Fe2O3 FeO 生成Fe2O3生成高碱度下铁酸钙生成钙铁橄榄石铁

35、橄榄石高碱度下铁酸钙生成还原性还原性本科生主干课钢铁冶金学炼铁部分授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利杨世山36名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 18 页，共 44 页 - - - - - - - - - 本科生主干课钢铁冶金学炼铁部分授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利杨世山37低温烧结理论(Low temperature sintering theory)高碱度下生成的钙的铁酸盐 铁酸钙，不仅还原性好，而且强度也高。铁酸钙主要是由 Fe2O3和CaO组成。烧结温度超过

36、1300后，Fe2O3易发生热分解，形成 Fe3O4和FeO，而Fe3O4是不能与 CaO结合的。相反， FeO的出现会导致 2FeO SiO2，CaO FeO SiO2的生成，从而恶化还原性。不同形态的铁酸钙组成的烧结矿，其质量是不同的；而烧结温度对铁酸钙的形态影响显著：11001200，针状铁酸钙生成 (1020%)，但晶粒间尚未连接，故强度较差；12001250，2030%的针状铁酸钙生成， 晶桥连接， 且有交织结构出现，强度较好；12501280，呈交织结构的铁酸钙生成，强度最好；12801300，铁酸钙量下降至1030%，结构由针状变为柱状，强度上升，但还原性变坏。为了生成优质的铁酸

37、钙矿物以改善烧结矿的还原性和强度实现低温烧结工艺 SFCA 的概念实际烧结矿中的铁酸钙，无论是针状还是片状， 都不是单纯的 CaO和Fe2O3构成；铁酸钙中均含有一定量的Al2O3、SiO2等，故称为复合铁酸钙，记为SFCA 。本科生主干课钢铁冶金学炼铁部分授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利杨世山37名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 19 页，共 44 页 - - - - - - - - - 本科生主干课钢铁冶金学炼铁部分授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利杨世山38实现

38、低温烧结的工艺措施加强原料准备强化混合料制粒高碱度烧结矿调整烧结矿成分降低点火温度低水低碳作业达 到 成分、粒度稳 定 均匀目 标 是达 到 料层 厚 度400mm以 上 的透气性S R=1.8 2.0S SFCA 30 40%以上S 以 1050 1150为宜S 时 间 控制 在 不 过烧为宜Al2O3/SiO2为 0.100.35 S FeO 低S Tmax为12501280S1100 以上高温保持时间在3min以上本科生主干课钢铁冶金学炼铁部分授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利杨世山38名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - -

39、- - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 20 页，共 44 页 - - - - - - - - - 本科生主干课钢铁冶金学炼铁部分授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利杨世山39(2) 提高烧结矿强度 (Strength)烧结矿强度冷态强度热态强度转鼓强度抗磨指数筛分指数低温还原粉化性能粘结相数量残余CaO内应力矿物自身强度结晶程度热应力相应力表 面 与 中心 的 温 差引起矿 物 的 不同 热 膨 胀引起正 硅 酸 钙(2CaO SiO2)的 多 晶 转 变引起还 原 条 件下， 400600铁 氧 化物 有 晶格转变有析 C反应 造 成 烧结矿粉化软化性在 炉 内 高于800

40、 1000后，矿 石 出 现软化熔融，使 烧 结 矿失去强度本科生主干课钢铁冶金学炼铁部分授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利杨世山39名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 21 页，共 44 页 - - - - - - - - - 本科生主干课钢铁冶金学炼铁部分授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利杨世山40烧结矿的热处理对已烧完并部分冷却的烧结矿， 用 1000左右的热风施行再加热处理（12min）减小烧结矿中的热应力改善结晶程度，减少玻璃体烧结矿软化温度得以提高孔 隙 率

41、增大，还原性正硅酸钙（ C2S）造成烧结矿粉化的原因在烧结矿冷却过程中C2S C2S， 体积膨胀约 12%；C2S C2S， 体积膨胀约 10。变形稳定区间密度(g/cm3) C2S 213014383.07 C2S 14387053.31 C2S 7055053.28 C2S 505以下2.97 本科生主干课钢铁冶金学炼铁部分授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利杨世山40名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 22 页，共 44 页 - - - - - - - - - 本科生

42、主干课钢铁冶金学炼铁部分授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利杨世山41抑制C2S相应力产生的对策抑制C2S生成抑制C2S的相变降低原料中SiO2含量提高原料中MgO 含量添加少量分子半径小于 Si的硼、磷等取 代 Si 进 入 C2S晶格中以形成固溶体的形式，稳定C2S的相变形 成 钙 镁 橄 榄 石等 ， 减 少 SiO2与CaO反应的活度MgO 固 溶 于 C2S中，稳定 C2S促进铁酸钙矿物的生成本科生主干课钢铁冶金学炼铁部分授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利杨世山41名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心

43、整理 - - - - - - - 第 23 页，共 44 页 - - - - - - - - - 本科生主干课钢铁冶金学炼铁部分授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利杨世山422.3.6.3 降低烧结过程能耗的技术对策存 在 问 题指标企业类别最好最差平均重点企业46 79 62 1996 年烧结固体燃耗 (kg/t) 地方企业56 115 70 重点企业48 79 61 1997 年烧结固体燃耗 (kg/t) 55 139 66 地方企业降低烧结固体燃耗开源节流提高燃料燃烧效率控制原料的特性新技术和新工艺厚料层烧结尽量从外界 带 入 显热 ， 如 利用热返矿 、 生 石灰 ， 混 料加 蒸 气

44、，热 风 烧 结等减少废气带走热量控制燃料粒度提高成品率燃料分加(可降低燃耗 5 15kg/t) 双层烧结Al2O31%，723kg/t 结 晶 水 1%，25kg/t FeO1%，13kg/t 混合料水分1%，多 耗 热 量46kJ/t 充 分 利用 烧 结过 程 的自 蓄 热原理料 层 10mm ，燃 耗 0.3kg/t 低温烧结小球烧结偏析布料废气余热利用本科生主干课钢铁冶金学炼铁部分授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利杨世山42名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2

45、4 页，共 44 页 - - - - - - - - - 本科生主干课钢铁冶金学炼铁部分授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利杨世山43厚料层烧结的理论基础烧结过程有自动蓄热作用：料层厚度为 180220mm 时，自动蓄热率为3545%；料层厚度为 400mm 时，自动蓄热率为65%。烧结自动蓄热作用，为降低固体燃料提供了可能，也为低温烧结技术创造了有利条件。厚料层烧结的效果节省固体燃耗，降低总热耗(自动蓄热作用所致 )；改善烧结矿强度，提高成品率：. 强度低的表层烧结矿相对减少. 高温保持时间长，矿物结晶充分，结构得以改善。降低 FeO 含量，改善烧结矿还原性：. 低配碳的结果，使氧化性气氛加强

46、；. 低配碳使料层最高温度下降；. 低配碳量抑制过烧现象，烧结矿结构改善。本科生主干课钢铁冶金学炼铁部分授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利杨世山43名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 25 页，共 44 页 - - - - - - - - - 本科生主干课钢铁冶金学炼铁部分授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利杨世山44提高烧结料层厚度的技术措施改善料层透气性提高烧结负压分层烧结图增加富矿粉用量采用新技术新工艺强化混合料制粒提高混合料温度控制燃料粒度减少烧结漏风率提高风机风量

47、偏析布料技术燃料分加技术双层布料技术小球烧结工艺低温烧结工艺合理搭配矿粉种类和粗细比例添加粘结剂改善成球性能改进制粒设备结构和优化工艺参数本科生主干课钢铁冶金学炼铁部分授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利杨世山44名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 26 页，共 44 页 - - - - - - - - - 本科生主干课钢铁冶金学炼铁部分授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利杨世山452.4 球团过程 (Pelletizing Process) 生产球团矿 (Pellets)的

48、背景因对含铁品位要求高，选矿后精矿粉(Concentrates)粒度细， 烧结困难，指标差；球团矿机械强度好，粒度均匀；便于长期储存和长途运输， 球团矿可成为商品。20 年代瑞典提出此方法，50 年代美国、加拿大首先工业化生产球团工艺较复杂、 投资较大发展烧结? or 发展球团? 最主要看原料条件！高炉使用的球团矿 (Acid oxidizing roasting pellets) 按碱度分类酸性球团、熔剂性球团。高炉常用酸性氧化焙烧球团按固结方式分类氧化焙烧球团、冷固球团；本科生主干课钢铁冶金学炼铁部分授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利杨世山45名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 -

49、- - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 27 页，共 44 页 - - - - - - - - - 本科生主干课钢铁冶金学炼铁部分授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利杨世山462.4.1 球团工艺流程球团生产工艺流程Additives Concentrate pulps Blending FilteringMixture burdeningMixingPelletizingScreeningPulpingRoastingScreeningGrinding添加剂精矿浆 A精矿浆 B 中和过滤筛分造球磨细返矿焙烧配料混合浆化筛

50、分成品 Finished products/pelletsReturn ore本科生主干课钢铁冶金学炼铁部分授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利杨世山46名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 28 页，共 44 页 - - - - - - - - - 本科生主干课钢铁冶金学炼铁部分授课资料北京科技大学冶金学院吴胜利杨世山47三种球团焙烧方法的比较焙烧方法设备及操作生产能力产品质量基建费用经营费用电耗竖炉(Shaft furnace) 设备简单，材质无特殊要求原料适应范围小焙烧