铁矿粉烧结生产工艺流程模板.doc
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1、铁矿粉烧结生产工艺步骤1.烧结概念将多种粉状含铁原料,配入适量燃料和熔剂,加入适量水,经混合和造球后在烧结设备上使物料发生一系列物理化学改变,将矿粉颗粒黏结成块过程。2. 烧结生产工艺步骤现在生产上广泛采取带式抽风烧结机生产烧结矿。烧结生产工艺步骤图24所表示。关键包含烧结料准备,配料和混合,烧结和产品处理等工序。图2-4 抽风烧结工艺步骤 烧结原料准备 含铁原料含铁量较高、粒度5mm矿粉,铁精矿,高炉炉尘,轧钢皮,钢渣等。通常要求含铁原料品位高,成份稳定,杂质少。熔剂要求熔剂中有效CaO含量高,杂质少,成份稳定,含水3左右,粒度小于3mm占90以上。在烧结料中加入一定量白云石,使烧结矿含有合
2、适MgO,对烧结过程有良好作用,能够提升烧结矿质量。燃料 关键为焦粉和无烟煤。对燃料要求是固定碳含量高,灰分低,挥发分低,含硫低,成份稳定,含水小于10,粒度小于3mm占95以上。对入厂烧结原料通常要求见表22。表2-2入厂烧结原料通常要求配料和混合配料配料目标:取得化学成份和物理性质稳定烧结矿,满足高炉冶炼要求。常见配料方法:容积配料法和质量配料法。容积配料法是基于物料堆积密度不变,原料质量和体积成百分比这一条件进行。正确性较差。质量配料法是按原料质量配料。比容积法正确,便于实现自动化。混合混合目标:使烧结料成份均匀,水分适宜,易于造球,从而取得粒度组成良好烧结混合料,以确保烧结矿质量和提升
3、产量。混合作业:加水润湿、混匀和造球。依据原料性质不一样,可采取一次混合或二次混合两种步骤。一次混合目标:润湿和混匀,当加热返矿时还可使物料预热。二次混合目标:继续混匀,造球,以改善烧结料层透气性。用粒度10Omm富矿粉烧结时,因其粒度已经达成造球需要,采取一次混合,混合时间约50s。使用细磨精矿粉烧结时,因粒度过细,料层透气性差,为改善透气性,必需在混合过程中造球,所以采取二次混合,混合时间通常不少于253min。中国烧结厂大多采取二次混合。烧结生产烧结作业是烧结生产中心步骤,它包含布料、点火、烧结等关键工序。布料 将铺底料、混合料铺在烧结机台车上作业。 当采取铺底料工艺时,在布混合料之前,
4、先铺一层粒度为1025mm,厚度为2025mm小块烧结矿作为铺底料,其目标是保护炉箅,降低除尘负荷,延长风机转子寿命,降低或消除炉箅粘料。铺完底料后,随之进行布料。布料时要求混合料粒度和化学成份等沿台车纵横方向均匀分布,而且有一定松散性,表面平整。现在采取较多是圆辊布料机布料。点火点火操作是对台车上料层表面进行点燃,并使之燃烧。点火要求有足够点火温度,适宜高温保持时间,沿台车宽度点火均匀。 点火温度取决于烧结生成物熔化温度。常控制在125050。 点火时间通常4060s。 点火真空度46kPa。点火深度为1020mm。烧结正确控制烧结风量、真空度、料层厚度、机速和烧结终点。烧结风量:平均每吨烧
5、结矿需风量为3200m3,按烧结面积计算为(7090)m3(cm2min)。真空度:决定于风机能力、抽风系统阻力、料层透气性和漏风损失情况。料层厚度:适宜料层厚度应将高产和优质结合起来考虑。中国通常采取料层厚度为250500mm。 机速:适宜机速应确保烧结料在预定烧结终点烧透烧好。实际生产中,机速通常控制在1.54mmin为宜。 烧结终点判定和控制:控制烧结终点,即控制烧结过程全部完成时台车所处位置。中小型烧结机终点通常控制在倒数第二个风箱处,大型烧结机控制在倒数第三个风箱处。 带式烧结机抽风烧结过程是自上而下进行,沿其料层高度温度改变情况通常可分为5层,各层中反应改变情况图25所表示。点火开
6、始以后,依次出现烧结矿层,燃烧层,预热层,干燥层和过湿层。然后后四层又相继消失,最终只剩烧结矿层。图2-5烧结过程各层反应示意图烧结矿层 经高温点火后,烧结料中燃料燃烧放出大量热量,使料层中矿物产生熔融,伴随燃烧层下移和冷空气经过,生成熔融液相被冷却而再结晶(10001100)凝固成网孔结构烧结矿。这层关键改变是熔融物凝固,伴伴随结晶和析出新矿物,还有吸入冷空气被预热,同时烧结矿被冷却,和空气接触时低价氧化物可能被再氧化。燃烧层 燃料在该层燃烧,温度高达13501600,使矿物软化熔融黏结成块。该层除燃烧反应外,还发生固体物料熔化、还原、氧化和石灰石和硫化物分解等反应。预热层 由燃烧层下来高温
7、废气,把下部混合料很快预热到着火温度,通常为400800。此层内开始进行固相反应,结晶水及部分碳酸盐、硫酸盐分解,磁铁矿局部被氧化。干燥层 干燥层受预热层下来废气加热,温度很快上升到100以上,混合料中游离水大量蒸发,此层厚度通常为l030mm。实际上干燥层和预热层难以截然分开,能够统称为干燥预热层。该层中料球被急剧加热,快速干燥,易被破坏,恶化料层透气性。过湿层从干燥层下来热废气含有大量水分,料温低于水蒸气露点温度时,废气中水蒸气会重新凝结,使混合料中水分大量增加而形成过湿层。此层水分过多,使料层透气性变坏,降低烧结速度。 烧结过程中基础化学反应 固体碳燃烧反应固体碳燃烧反应为:反应后生成C
8、0和C02,还有部分剩下氧气,为其它反应提供了氧化还原气体和热量。燃烧产生废气成份取决于烧结原料条件、燃料用量、还原和氧化反应发展程度、和抽过燃烧层气体成份等原因。碳酸盐分解和矿化作用 烧结料中碳酸盐有CaC03、MgC03、FeC03、MnC03等,其中以CaC03为主。在烧结条件下,CaC03在720左右开始分解,880时开始化学沸腾,其它碳酸盐对应分解温度较低些。碳酸钙分解产物Ca0能和烧结料中其它矿物发生反应,生成新化合物,这就是矿化作用。反应式为:CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2CaCO3+Fe2O3=CaO Fe2O3+ CO2假如矿化作用不完全,将有残留自由Ca0存在,
9、在存放过程中,它将同大气中水分进行消化作用:CaO+H2O=Ca(OH)2使烧结矿体积膨胀而粉化。 铁和锰氧化物分解、还原和氧化 铁氧化物在烧结条件下,温度高于l300时,Fe203能够分解:Fe304在烧结条件下分解压很小,但在有Si02存在、温度大于1300时,也可能分解:烧结矿冷却和整粒一、烧结矿冷却目标和意义 烧结矿在烧结机上烧成后从机尾卸下时其温度大约在6001000,对这么赤热烧结矿,在现代化得烧结厂中,通常却要将其冷却到150以下,这是因为以下多个原因: 1、保护运输设备,使厂区配置紧凑。假如烧结矿不冷却,运输赤热得烧结矿就需要使用较多得专用矿车来装载,当烧结配比不妥、残碳较多时
10、,烧结矿还会在专用得矿车中继续燃烧,致使矿车烧坏变形,而且使用矿车时还要有较长铁路运输线,会使烧结厂和炼铁厂在配置上不得不拉得很远。若将烧结矿冷却就可采取胶带机运输,使厂区配置紧凑,少占农田用地。 2、保护高炉炉顶设备及高炉矿槽。烧结矿如不冷却贮存在高炉矿槽之中,会很快损坏高炉矿槽,致使有时要停止生产修补矿槽,影响作业率,降低产量。使用不经过冷却得烧结矿,高炉炉顶温度高,为了保护炉顶设备,通常炉顶压力不敢提升。而使用冷烧结矿,能够提升炉顶压力,对强化高炉冶炼、提升产质量有利,高炉上料系统及炉顶设备不易损坏,使用寿命也大大提升了。 3、改善高炉、烧结厂劳动条件。因为烧结矿冷却后能够筛除粉末,冷烧
11、结矿在由烧结厂到高炉矿槽和高炉上料系统一系列装卸运输运转过程所产生污染环境灰尘比热烧结矿大大降低,从而改善了劳动条件和环境卫生。 4、为烧结矿整粒及分出铺底料发明了条件。烧结矿不经过冷却,因为温度高,极难进行较根本破碎筛分和分出烧结厂需要铺底料。烧结矿冷却到150以下,就可使用在常温下工作破碎机,筛子及胶带运输机进行冷破碎,和数次筛分运输作业,较根当地筛除粉末(50mm),分出铺底料(1020mm)。 5、为实现高炉生产技术现代化发明条件。现代化高炉生产技术已发展到超高压炉顶操作,无料钟炉顶,胶带机炉顶上料,外燃式热风炉,炉内料位控制等等,全部这些全部必需建立在烧结矿冷却及整粒分级基础上,所以
12、烧结矿如不冷却也无法实现高炉技术现代化。 二、烧结矿冷却方法 烧结矿冷却方法很多,从方法上来分,有自然冷却和强制通风冷却两类;从冷却地点和设备来分,有烧结机外冷却和烧结机上冷却两种。 1、烧结机外冷却,即烧结矿在烧结机上烧成以后卸出来,另外进行冷却,其方法有以下多个: (1)在空气中自然冷却。因为效率低、时间长、不能连续作业、环境条件差等原因,现在已不再采取。 (2)强制通风冷却。热烧结矿在卸离烧结机后,经过筛分,除去粉末,然后在特制冷却机中强制通风措施使其冷却下来。强制通风方法有两种:一个是抽风冷却,另一个是鼓风冷却。采取强制通风冷却机种类很多,关键有鼓风或抽风带式冷却机、鼓风或抽风环式冷却
13、机、盘式冷却机、格式冷却机、塔式振动冷却机、水平式振动冷却机等,使用效果很好有鼓风或抽风带式冷却机、鼓风或抽风环式冷却机。 2、机上冷却。机上冷却方法是将烧结机延长,将烧结机前段作为烧结段,后段作为冷却段,当台车上混合料在烧结段已烧成为烧结矿后,台车继续前进,进入冷却段,经过抽风将热烧结矿冷却下来,冷却空气是经过烧结饼裂缝、孔隙和冷却过程中因收缩而新产生裂隙将烧结矿冷却下来,通常情况下烧结段和冷却段备有专用风机。 三、烧结矿整粒目标和意义 烧结矿整粒,就是对烧结矿进行破碎、筛分、控制烧结矿上、下限粒度,并按需要进行粒度分级,以达成提升烧结矿质量目标。烧结机铺底料也在筛分过程中分出。经过整粒后烧
14、结矿粒度均匀、粉末少、强度高,对改善高炉冶炼指标有很大作用。通常情况下,烧结矿整粒后保持在505mm(或605mm,对于小型高炉可保持在355mm)范围内,其中经整粒后粉末含量(50mm),不超出5%。 烧结矿整粒能够达成以下目标: 1、使供给高炉成品烧结矿粉末量降到最低程度。在整粒过程中烧结矿要经过数次筛分,小于5mm粒级粉末得到较根本筛除,通常情况下整粒后出厂烧结矿小于5mm粒级含量小于5%,且因为经过破碎,没有大块,在运转过程中新生小于5mm粒级不再增加。小于5mm粉末降低大大有利于高炉料柱透气性改善,有利于高炉顺行,从而使高炉节焦增产。 2、消除大块烧结矿,烧结矿各级含量趋于合理。通常
15、整粒步骤中首先将烧结矿进行一次冷破碎,控制烧结矿上限小于50mm(或60mm),这么就消除了烧结矿中过大块(100150mm粒级),使成品烧结矿各级粒度趋于合理。过大块烧结矿存在使高炉布料产生偏析,不利于料柱透气性均匀分布。 3、可得到满意铺底料。铺底料能起到保护炉箅子,使烧结料烧好烧透作用。 4、使烧结矿强度提升。整粒后大块烧结矿经破碎筛分及数次落差转运,已磨掉和筛除了大块中未粘结好颗粒,所以出厂烧结矿转鼓强度、筛分指数全部有所提升。烧结机生产操作烧结机生产操作内容包含:生产工艺联络,设备开停管理,点火温度控制,混合料水分、碳量控制,料层厚度选择和烧结机速度控制,真空制度和烧结终点控制。这里
16、着重介绍后三点操作。 一、烧结机机速和料层高度 烧结机机速和料层高度对烧结过程和产质量有着直接影响。烧结机速度只许可在较窄范围内调整。它关键依据料层垂直烧结速度来决定,目标在于确保烧结终点能在预定地域完结。所谓料层垂直烧结速度就是在烧结过程中,混合料料层自上而下烧结,燃烧层厚度方向移动速度,以毫米/分来表示。 料层厚度对烧结过程热利用及烧结矿成品率影响是突出。料层太厚,料层阻力加大,水汽冷凝现象加剧,轻易造成料层透气性变坏,从而降低垂直烧结速度。薄料层烧结是能够提升烧结速度和机速。不过因为强度差表层烧结矿相对增加,成品率肯定下降。所以,适宜料层高度应该依据优质、高产标准统一考虑。比如,原料条件
17、,设备能力等。当料层透气性好,抽风能力较强,能够考虑合适提升料层厚度或加紧机速来提升烧结机产量。 在实际生产操作上,通常不提倡用调整料层厚度方法来控制烧结终点,而应采取改变机速方法来控制烧结过程进行。只是在料层透气性发生较大改变时,改变机速不能满足要求情况下才采取改变料层厚度方法。而且为了稳定烧结操作,预防忽快忽慢大幅度调整,要求调整间隔时间不能低于10分钟,每次机速调整范围不能高于 0.5米/分钟。 二、混合料水、碳含量控制 烧结混合料水、碳含量对烧结过程改变起着很关键作用。 烧结过程是很多物理化学反应综合过程。影响混合料水、碳改变原因很多,所以必需从生产过程中反应出来现象进行分析判定。混合
18、料水分大小和粒度组成、化学成份、亲水性和季节气候条件相关,同时还和原料配比,尤其是生石灰、消石灰配比,混合料温度和混合料贮存时间等原因有着亲密关系。在混合料含水量相同情况下,宏观现象是粒度大表面看起来水分偏大,粒度小则水分偏小。亲水性强物料,看起来水分不大,而实际上却水分较大,而亲水性差物料看起来水分偏大,而实际水分不一定大。 混合料水分改变除能够从机头直接取混合料观察外,机头机尾仪表也全部有反应。通常水分过大时,圆辊布料机下料不畅,料层会自动减薄,布料机后面出现鳞片状,点火器火焰向外喷,点火料面有黑点,负压略有升高,机尾烧结矿层断面红火层变暗,强度变差。若水分过小时,点火器火焰外喷,料面有浮
19、灰,总管负压升高,机尾出现“花脸”、烧不透现象,烧结矿孔小且发松疏散。 燃料用量判定,能够直接从机尾料层断面来进行判定。当燃料适宜时,断面正常,不发散,不溜台车,红、黑层分明没有火苗。燃料多时,红层厚且发亮,有火苗,烧结矿成大孔薄壁结构,同时返矿量降低,粘台车严重。燃料少时,红层薄而且断面红火层发暗,断面松散孔小,灰尘大,返矿量增多。燃料粒度大时,局部过熔白亮,冒火苗,局部发黑松散,且粘台车。从点火器来看:燃料多时料面红延续长,点火温度正常时,料面发亮过熔。燃料少时,台车出点火器后料面发暗,很快变黑。点火温度正常时,即使表面有部分熔化,但上层烧不成块,一捅即碎。从仪表来看:燃料多时,总管负压升
20、高,总管废气温度升高,机尾风箱温度也将上升。燃料少时,温度下降,总管负压改变不大或略高。 总括来讲,经验表明,当水、碳适宜时,生产稳定,其表现为: 1、点火器火焰均匀顺利地抽入料层,台车离开点火器后,料面红至45号风箱。机尾断面整齐,气孔均匀,无夹生料,赤红部分占断面1/2。2、台车在机尾翻转时,烧结矿顺利卸下,不粘料。3、机尾落下烧结矿块度均匀,粉末少。4、在不变动料层厚度条件下,垂直烧结速度,大烟道及风箱废气温度,真空度只在很窄范围内波动,烧结终点稳定。 当水、碳添加量不宜时,烧结机看火工应该立即和混合机看水工或配料室联络加减水或燃料,同时应该考虑到调整水或燃料滞后过程,对应采取增减料层,
21、提、降点火温度,加、减机速进行调整。 三、烧结终点控制 烧结终点表示烧结过程结束,所以正确控制烧结终点是生产操作关键步骤。通常判定终点关键依据有: 1、仪表所反应主管废气温度、负压,机尾末端三个风箱温度、负压差。2、机尾断面黑、红、厚、薄。3、成品烧结矿和返矿残碳量。 生产稳定时,烧结终点基础不变。假如记器仪表反应主管负压升高,废气温度下降,这意味着终点后移。反之,如负压下降,温度上升,意味着终点提前。 在烧结过程抵达终点风箱上时,料层燃烧反应基础完成,故该风箱废气温度最高,通常可达280300以上。它比前后相邻风箱废气温度要高2540。终点以后风箱,因为上部台车物料全部变成烧结矿层,透气性良
22、好,再加上烧结机端部漏风影响,故负压随之下降,和前一个风箱差值在100毫米水柱左右。主管废气温度不能太低。不然,因为终点控制不妥,会使烧结矿质量下降,同时也会使废气中蒸汽冷凝,造成风机叶片挂泥及废气中SO2生成亚硫酸,腐蚀风机叶片,缩短了风机转子使用寿命。所以,通常要求主管废气温度为110150。烧结机布料和点火制度1、烧结机布料 (1)对布料要求 首先,布料应该使混合料在粒度、化学成份及水分等沿台车宽度均匀分布,确保混合料含有均一透气性。其次,应该确保料面平整,并有一定松散性,预防产生堆积或压料现象。但对于松散、堆比重小烧结料,应该合适压料。 再次,最理想布料方法,应该使混合料沿料层高度分布
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