烧结生产工艺完全版本

第一篇 烧结生产工艺

1.1 烧结常用名词解释

1、品位——物料中有用成份的重量与该种物料总重量之比的百分数，称该种物料的品位，如铁品位等。

2、堆重比——包括孔隙体积的单位体积物料的重量。 3、料度——物料块度大小的量度。

4、合格率——符合质量要求的物料重量占物料总重量的百分含量。 5、生产能力——设备在单位小时内生产或运输物洋量。

6、烧结矿碱度——烧结矿中碱性氧化物与酸性氧化物的比值，通常用二元碱度CaO/SiO2来衡量。

7、稳定率——物料中的某种成分波动符合规定标准的数量与物料中该种成分的总数量之比的百分数，如品位稳定率等。

8、粒级——松散物料借用某种方法分成若干粒度级别。

9、烧结——将细粒（精矿）和粉状（粉矿）物料按一定比例配合起来，加水制粒后，经过高温作用在不完全熔化的条件下结成块状物料（烧结矿）。 10、作业率—有效作业时间与有效日历作业时间的比值。

11、烧结机利用系数—单位时间内烧结机每单位面积所生产的烧结矿的数量。

烧结机生产能力—Q=q3A q —利用系数 t/m2·h A—有效烧结面积，m2 12、有效烧结面积—A=烧结矿年产量/3653作业率 13、烧结矿质量合格率

总厂量—未验品量—试验品量—出格品量 烧结矿合格率= ×100%

总产量—未验品量—试验品量

1.2 生产工艺流程

根据原料特性，选择相应的烧结方法、加工程序及工艺流程，以获得预期的产品，这一过程谓之烧结生产工艺选择过程。选择生产工艺必须保证其技术上先进可靠、经济上合理，以获得先进的技术经济指标为目的。在生产实践中，烧结生产工艺随原料条件，对产品质量要求和生产规模不同，其工艺流程也有差异。图1—1所示为现行常用的烧结生产工艺流程。

烧结生产工艺流程通常由下列几部分组成：含铁原料、燃料和溶剂的接受和贮存；原 料、燃料和溶剂的破碎筛分；烧结料的配制、混合制粒、布料、点火与烧结；烧结矿 的破碎和筛分、冷却、整粒和铺底料。对于大型中和料场，以保证所供原料物理性 质、化学成分稳定。

烧结生产工艺流程大体可分为8个工序系统及其作用：

1、受料工序系统——主要包括翻车机（卸车机）受料槽、矿粉仓、熔剂仓、燃

料仓等，其作用主要是负担原料的接受、运输和贮存。

2、配料准备工序系统——包括燃料、熔剂的破碎、含铁原料的中和，其目的是

为了准备好烧结原料。

3、配料工序系统——包括配料仓、圆盘给料机、电子皮带秤，其目的是为了

获得合乎要求的烧结矿。

4、混合工序系统——包括热返矿圆盘、两次圆筒混合机，其目的是加水润

湿、混云、预热和制粒。

5、烧结工序系统——包括布料、点火、烧结，其任务是将混合烧结成合格的

烧结矿。

6、抽风工序系统——包括风箱、集尘管、除尘器、抽风机、烟囱等。

7、成品处理系统——包括热破碎、热筛分、冷却、冷筛分，其任务在于分出返矿、冷却热矿获得粒度、温度适宜的烧结矿。

8、保除尘工序系统——包括除尘管道、除尘器，其作用在于将各处扬尘点的废

气，经过除尘器净化后排入大气，保护烧结厂区环境。

铁矿 熔剂 燃料 高炉灰 返矿

混匀 破碎 破碎

筛分 配 料

混合 煤气 布料 点火 空气 烧 结 破碎 除尘

热返矿 筛分 抽风 冷却 烟气排入大气 整料 辅底料 冷返矿 成品烧结

图1-1 烧结生产工艺流程图

1.2.1 烧结原料基本知识

1.2.1.1铁矿石种类

铁矿石主要由一种或几种含铁矿物和脉石组成，是各种矿物的机构组合体。根据含 铁矿物的性质、铁矿主要有以下四种类型：磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿和菱铁矿。我厂烧结用含铁原料主要是赤铁矿、褐铁矿和菱铁矿。

1、磁铁矿

磁铁矿为主要压住含铁矿物，其化学分子式为Fe3O4也可以看作FeO2Fe2O3，理论

含铁量为72.4％。磁铁矿晶体为八面体，组织致密坚硬，外表颜色为钢灰色或黑灰色，难还原和破碎。其显著特点是具有磁性。当含铁量大于45%粒度小于5mm可用于烧结，含铁量小于45%或有害杂质含量超过规定范围时须经选矿处理方可用于烧结。

2、赤铁矿

又称红矿，化学式为FeO3，理论含铁量70%。赤铁矿组织结构多种多样，由致密的结晶组织到疏松分散的粉状，外表颜色为暗红色，其冶金性能较磁铁矿优越，当粒度＜5mm含铁量＞40%，可用于烧结。 有黄褐色、暗褐色及黑色，组织结构松软，比重小，但可烧性差，能耗大。

3、褐铁矿

褐铁矿是含结晶小的Fe2O3，其化学式为mFe2O32nH2O，外表颜色有黄褐色、暗褐色及黑色，组织结构松软，比重少，但可烧性差能耗大。

4、菱铁矿：FeCO3，理论含铁48.2%，组织结构坚硬致密、外表颜色呈灰色或黄褐铁，风化后为深褐色，其可烧性差，能耗大。

烧结生产对于铁矿粉的质量要求如下：

①含铁品位高。②脉石含量少。③有害杂质含量少。④粒度适宜强度艰。⑤冶金性能好，

铁矿粉或铁精矿性质如矿石种类，化学成分亲水性、粒度组成、含水量等对烧结过程

及烧结矿的质量有十分重要影响，表1为涟钢烧结主要含铁原料的理化性质。

表1-1 涟钢目前用含铁原料的理化性能 化学成分(%) 原料名称 堆比重t/m水分% 粒度0～10㎜ Fe SiO2 CaO MgO S P 烧损

纽曼粉 2.1 5 ＞90% 64.5 3.5 0.12 0.14 0.01 0.04 2.5 广湖粉 1.7 12 ＞90% 63.4 4.2 0.9 1.9 0.03 0.08 0.00 南非粉 1.8 10 ＞90% 65.6 3.1 0.12 0.11 0.13 0.04 1 宝华粉 1.8 10 ＞90% 67.5 2.1 0.10 0.05 0.01 0.03 0.75 闽精 2.3 12 -200目＜80% 65 4.9 0.90 1.90 0.03 0.08 -1.00

1.2.1.2、碱性熔剂

碱性熔剂主要含CaO、MgO是烧结过程和高炉冶炼过程的造渣物质。

烧结用碱性熔剂主要有：石灰石粉、白云石粉、生石灰、消石灰等。我厂主要使用石灰石粉、白云石粉。

1、石灰石粉：其化学成分主要是CaCO3，理论含CaO56%，性脆，外表颜色为灰白色或青灰色，堆比重1.2～1.6t/m3。我厂要求CaO≥52%，SiO2≤2%，粒度0～3㎜≥90%。

2、白云石粉：其化学式为CaCO32MgCO3，理论含CaO30.4%，MgO21.8%，外表颜色为灰白或浅黄色，我厂要求MgO≥17%，SiO≤3%，粒度0～3㎜≥90%。

3、生石灰：其化学式为CaO，一般含CaO85%左右，外表颜色为白色，表面有裂纹，堆比重1.4t/m3.

4、消石灰：是生石灰与水作用的产物，化学式为Ca（OH）2，堆比重0.55t/m3，烧结用消石灰含水要求＜15%.

烧结生产对碱性熔剂的要求：①碱性氧化含量高；②硫、磷等有害杂质含量少；③粒度和水分适宜.

1.2.1.3、固体燃料

烧结常用的固体燃料有焦粉、无烟煤.

1、焦粉：焦粉一般是在烧结厂由碎焦经对辊机、四辊机加工而成，碎焦来源于高炉用焦炭的筛下物及焦化厂焦炭破碎的筛下物.我厂对碎焦的质量要求有：灰分＜20%，挥发分＜10%，粒度0～25㎜，焦粉与无烟煤相比具有手感粗糙，发热值高，无光泽性等特点.我厂对于焦粉的质量要求有；灰分＜20%，粒度3～0㎜≥85%，且小于0.5㎜越少越好.

2、无烟煤：无烟煤是各种炭化最好的煤，具有挥发分低的优点，无烟煤性脆好破碎，呈灰黑色，光泽很强，含水量低，无烟煤同其它煤种比较固定碳含量高，一般为70%～80%，灰分为15～20%，烧结使用的粒度要求小于3㎜.

烧结生产对于固体燃料的要求有：①固体碳含量高；②挥发份分低；③灰分低；④有害杂质含量少；⑤粒度要求3～0㎜粒级≥85%.

表1-2 涟钢止前用碱性熔剂、固体燃料的理化性能 原料名称 堆重比t/m3水分% 粒度＜3㎜化学成分（%） （%） Fe SiO2 CaO MgO S P 石粉 1.2～1.6 3 85 ---- 1.3 53.1 1.9 ---- ---- 白粉 1.3～1.6 2 88 ---- 1.20 31 19.5 ---- ---- 焦粉 0.6 10 86 0.525 7.73 0.71 0.75 0.1 ---- 1.2.2烧结设备知识

生产离不开设备，烧结生产设备繁多，性能复杂.要搞好生产，必须了解设备的性能，维护保养好设备.烧结设备大致可分以下几类：

1、运输设备——含胶带机、链板机、振动输送机等，其任务主要是运输各种物料。

2、电气设备——含电机、主要用于将电力转化为机械力使各种设备生产各种规定的运动

或动作。

3、给料设备——含圆盘给料机、圆辊布料器，其作用主要用于给料。

4、工艺设备——含电子皮带科、圆筒混合机、烧结机、点火机、单辊破碎机、热矿振动

筛、冷却机、主抽风机等，主要用于完成各项规定工艺任务以获得合乎高炉需要的烧结矿。

5、除尘设备——含各种除尘器，主要用于烧结厂区的环保，确保职工的身体健康和保护

自然环境。

1.2.3 烧结原料准备

烧结原料数量大，品种繁多，粒度及化学性质不均一。为保证获得高产、优质烧结矿，精心准备烧结原料是一十分重要的生产环节。原料准备一般包括：接受、贮存、中和混匀、破碎、筛分等作业。

1.2.3.1原料接受、贮存及中和混匀

1、原料要求

根据烧结厂所用原料来源及生产规模的不同，原料接受方式大致可分为四种。

（1） 沿海并主要使用进口原料的大型烧结厂，其所需原料用大型专用货船运输。因此应有专门的卸料码头和大型\\高效的卸料机，卸下的原料 由皮带机运至原料场。

卸料机一般为门式，有卷扬滑车工绳索滑车工抓斗滑车和水平滑牵入式卸料车等。 （2）距选矿厂较远的内陆大型烧结厂，可采用翻车机接受精矿粉和块状石灰等原料。 来自冶金厂的高炉灰，轧钢皮，碎焦及无烟煤，消石灰等辅助，以及少量的外来原料则用受料槽接收，受料槽的容积能满足10小时烧结用料量即可。受料槽常用螺旋卸料机卸料。生石灰可采用密封罐车或风动运输。。

(3) 中型烧结厂(年产100～200万吨烧结矿)，可采用接受与贮存合用的原料仓库。这种原料仓库一则，采用门型刮板，桥式抓斗式或链斗式卸料机，接受全部原料 。如果原料数量品种较多时，可根据实际情况，采用受料槽接受数量少和易起灰的原料。

(4) 小型烧结厂(年产20万吨以下的烧结厂)。对原料的接受可因地制宜，采用简便形式；如用电动手扶拉铲和地沟胶带机联合卸车，电耙造堆，原料棚贮存；或设适当形式的容积配料槽，以解决原料接受贮存问题。也可以在铁路的一侧挖一条深约2m的地沟，安装皮带机，用电动手扶拉铲直接将原料卸在皮带机上，再转运到配料矿槽或小仓库内。

2、原料贮存、中和混匀

烧结厂用原料 种类多，数量大，原料基地远且分散。为了保证烧结生产连续稳定进行，烧结厂都设有原料场或原料仓库，贮存原料 并进行中和混匀。原料场的大小根据其生产规模，原料基地远近，运输条件及原料种类等因素决定。

图1－2所示为原料场的堆存，中和混匀作业示意图，它包括如下作业；

图1-2原料场中和混匀示意图

1～8—配料槽；9～10—中和混匀矿堆场；11—入槽皮带机系统；12—定量

8 7 6 5 4 3 2 1 给料装置； 13～14—堆料机；

大多烧结厂都设有一次堆料场，各种物料从原料码头卸下后，直接用皮带运往一次料场，按品种，成份不同分别堆放并初步混匀。

(1) 设有中和料槽。由取料机并通过皮带运输机将一次料场中的各种原料送入中和料槽，起贮存，配料，控制送料量提高混匀作业的效果。

(2) 设有混匀料。通过配料槽进行中和作业的混和料，送往混匀料场，由堆料机沿料场的长度方向进行平辅堆积，堆积层数为2581(堆料机单程行走次数3同时切出槽数)。然后沿料堆垂直面，用取样机切取。料堆成对配制，一个在辅堆时。另一个取样送烧结厂与矿槽。

设置原料场，可以简化烧结厂的贮矿设施及给料系统，也取消了单品种料仓，使场地和设备的利用率得到善。 烧结厂的原料仓库，其中和作业则借助于移动漏矿皮带车和桥式起重机抓斗，将来料在指定地段逐层辅放。当辅到一定高度后，再用抓斗自上而下垂直取样，把中和料卸入料斗送往配料室。原料仓库平辅载取示意图示1-3所示。

1 2 3 Ⅰ 5 4 6

图1-3 原料仓库平辅载取示意图 1—漏矿皮带；2—桥式吊车；3—抓斗；4—中和料堆；5—卸料；6—队运输皮带

原料中和混匀效果的计算，目前尚无统一的方法。常见的有最大值和最小值比较法，图象法和标准偏差法。

提高中和混匀效果的措施有：1、增加堆料层数，一般理论堆积层数大致在500层左右；2、合理选择配料组成来调整各种原料在料堆横截面内的位置，减少横向波动。例如把品位相差最大的几种原料组合在一起，避免粒度较粗的和水分较大的原料最后入堆；杂副原料锰矿粉、炉尘等就应堆积在料堆横截面中部等措施，都能大大减低混匀料的成分波动；3、选择混合效率高的取料机；4、除去端部料也可提高混匀效果。

1.2.3.2 原料的破碎、筛分

烧结生产对溶剂和燃料的粒度都有严格要求，一般要求3 ～ 0mm的含量应大于85%，而入厂的原料粒度上大于40mm，所以都需要在烧结厂内进行破碎与筛分。

1、料的破碎与筛分

烧结厂所用的固体燃料有碎焦和无烟煤，其破碎流程是根据进厂粒度和性质来确定的。当粒度小于25mm时可休用一段四辊破碎机开路破碎流程(图1-5(a))。如果料度大于25mm，应考虑两段开路破碎流程(图示1-5(b))

我国烧结用煤或焦粉的来料都含有相当高的水分( ＞10%)，采用筛分作业时，筛孔易堵，降低筛分效率。因此，固体燃料破碎多不设筛分。

四辊破碎机是破碎燃料的常用设备。当给料粒度小于25mm时，能一次破碎到3mm以下，无需进行检查筛分。当给料大于25mm时，常用对辊破碎机作粗碎设备 ，把固体燃料破碎到15mm后再进入四辊破碎机碎至小于3mm。

缓冲矿仓库 缓冲矿仓库 25～0mm 80～0mm 4～mm 四辊破碎机

15～0mm 3～0mm 粗破碎 送配料 四辊破碎

3～0mm 配料

(a) (b)

图 1-5燃料破碎筛分流程

烧结用固体燃料为干熄焦，其含水低，不堵筛孔。破碎采用设有预先筛分和检查筛分的两段破碎(见图1-6)。第一段由反击式破碎机与筛子组成闭路，第二段采用棒机磨机，可减小过粉破，但劳动条件较差。

＋15mm 粗筛 —15mm

反击式 粗筛 15～4mm 4～0mm 棒磨

4～0mm (3～0mm)占80

图1-6焦粉破碎工艺流程

2、熔剂的破碎与筛分

烧结厂常用石灰、白云石均需破碎，图1-4为常用的在两种破碎工艺 流程图。

原矿 原矿

筛上＞3 mm 筛分 破 碎 筛下＜3mm 的 筛上＞3 mm 产 破碎 品 筛分 破碎 筛下＜3mm

成品 （a） (b)

图1-4熔剂破碎筛分流程

流程(a)为一段破碎与检查筛分组成闭路流程，筛下为合格产品，筛上物返回与原矿一起破碎。流程(b)设预先筛分与破碎组成闭路流程，原矿首先经过预先筛分分出合格的细粒级，筛上物进入破碎机破碎后返回与原矿一起进行筛分。

两种流程比较，流程(b)只有当给矿中3 0mm的含量较多(大于40%)时才使用，但因筛孔小，特别是含泥质的矿石，筛分效率低。此外，给矿中大块多，筛网磨损加快。而且石灰石原矿中3 0mm的负荷作用不大所以目前烧结厂多采用(a)流和破碎熔剂。

熔剂破碎的常用设备有锤式 破碎机和反击式破碎机。锤式破碎机具有产量高。破碎比大，单位产品的电耗小和维护比较容易的特点。锤式破碎机按转子旋转方向有可逆式和不可逆式两种，可逆式破碎机能延长锤头寿命和保证破碎效率。锤头与篦条间隙对产品产量和质量有显著影响，间隙愈小，产品粒度愈细。经常保持间隙在职10 20mm时就可获得较高产量和较好质量。水分是另一个影响破碎效率的重要因素，当原料水分大于3%时，因篦缝堵塞，而影响破碎能力，产品合格率降低

反击式破碎机，属于冲击能破碎矿石的一种设备，与其它型式破碎机比，其设备重量轻，体积小，生产能力在，单位电能消耗低，较适合熔剂细破碎。

与破碎机组成闭路所用的筛子多休用自定中心振动筛，也有采用惯性筛或其它类型的振动筛，筛网有单层的。双防止大块料对下层细网筛冲击，以提高筛子作业率，对提高下层筛的筛分效率也有一定作用。

我国烧结厂的石灰破碎在多在厂内进行，日本、美国和法国等国则多在矿山进行，破碎后的石灰石转动烧结厂料场。

1.2.4 配料的目的和要求

烧结厂处理的原料种类繁多，且物理化学性质差异也甚大。为使烧结矿的物理性能和化学万分稳定，符合冶炼要求，同时使烧结料具有良好透气性以获得较高的烧结生产率。必须把不同成分的含铁原料 、熔剂和燃料等。

烧结生产实践证明，配料发生偏差是影响烧结过程正常进行和烧结矿产质量的重要因素。固体燃料配入量波动0。2%，会使烧结矿的强度和还原性受到影响，烧结矿的铁量和碱

度波动就会影响高炉炉温和造渣制度，严重时，会引发高温悬料、崩料现象。因此各国d都非常重视烧结矿化学成分的稳定性。我国要求±0.5 ～0.1%，CaO/SiO2± 0.05 ～0.10；日本要求：TFe ±0.3～ 0.4，CaO/ SiO2 ±0.03，FeO±0.1%， SiO2 ± 0.2%。

首先根据冶炼对烧结矿化学成分的要求进行配料计算，以保证烧结矿的含铁量、碱度、S含量、FeO等主要成分控制在规定范围内，然后选择适当的配料方法和设备以保证配料的精确性。

1.2.5 配料方法

配料的精确性在很大程度上取决于所采用的配料方法。目前有两种配料方法，即容积配料法和重量配料法。

1容积配料

假设物料堆积密度一定的情况下，借助于给料设备控制其容积达到配料所要求的添加比例。为了增加其精确性，经常辅助以重量检查。

该法的优点是设备简单，操作方便，因此我国烧结厂仍有不少采用此法。但由于物料的堆积密度随料度等因素的变化而发生波动，致使配料产生较大误差。为了提高容积配料的准确度，各烧对厂采取许多措施，如安装给料圆盘的中心仓中心应相吻合；保持料仓的料位在一定高度，且物料应均匀分布；严格控制物料料度和水分波动等，基本上可满足烧结生产的要求。

由于容积配料法是靠人工调节圆盘给料机闸门开口度的大小来控制料量的，准确度差，且调整时间长，对配料精确度影响大重量检查的劳动强度亦相当大，难于实现自动配料。因此在严格质量管理的今天种配料方法已不能适应技术进步和形式发展的要求。

2 重量配料法

是按原料的重量来配料，它借助于电子皮带秤和调速圆盘，通过自动调节系统来实现。

图1-7为重量配料系统控制图，由电子皮带秤出称量皮带的瞬时料量信号，信号输入圆盘调整系统，调节部分根据给定值和电子皮带秤测量值的偏差，通过自动调节圆盘转速以达到给定的料量。与容积配料比较，重量法易实现自动配料，精确度高。

生产实践证明，当负荷50%时，重量配料法精确度为了1.0%，而容积配料法为名5%。我国近期新建的大型烧结厂多采用重量配料法。

中部的位置上沿水平方向安装一排或多排。30～40mm钢管，称之为“透气棒”。钢管间距离为150～200mm，辅料时钢管被埋上，当台车离布料器时，那些透气棒原来所占的空间被腾空，料层形成一排排透气孔带，改善料层透气性。

在我国自1979年乌鲁木齐钢铁厂成功使用这一技术后，首钢、西林、梅山冶金公司、宝钢等烧结厂先后使用了水平松料器，均使料层升高，产量提高，能耗下降的良好效果。如西林钢铁厂，料高从250mm增加到320mm，利用系数从1.12提高到1.35/m22h,燃耗下降了5kg/t烧结矿。宝钢应用后，产量增加3.8%，转鼓强度了2.3%，粉降低1.04kg/t烧结矿。

1.2.9 烧结点火与保温

1．点火目的与要求

点火的目的是供给混合料表层以足够的热量，使其中的固体然料着火然烧，同时使表层混合料在点火器内的高温烟气作用下干燥、脱碳和烧结，并借助于抽风使烧结过程自上而下进行。点火好坏直影响结过程的正常进行和烧结矿质量。

为此，烧结点火应满足如下要求：有足够高的点火温度；有一定的点火时间；适宜的点火负压；点火烟气中氧含量充足；沿台车宽度方向点火要均匀。

2．影响点火过程的主要因素。

⑴点火时间与点火温度的影响；为了点燃混合料中的碳，必须将混合中的碳加热到其燃以上，因此点火火焰须向碳提供足够的热量。

Q= h · A(Tg—Ts)t

式中 Q—点火时间内，点火器传递给烧结料表层的热量，KJ； A—点火面积，m2； h—传热系数，kJ/m2 · min C； Tg— 火焰温度，C；

TS— 烧结混合料的原始温度，C； t — 点火时间，min。

（1-10）式可以看出，为了获得足够的点火热量，有两种途径：一是提高点火温度，二是延长点火时间。

1400 1200 点火温度,C 1000 点火界线 800 600 30 60 90

时间，s

图1-9点火度和点火时间的关系

O —烧结过程能进行的点火条件； X—烧结过程不能进行的点火条件

图1-9的点火温度与点火时间关曲线表明，点火温度一定时，相应的点火时间也有一个定值，才能确保表层烧结料有足够热量使烧结过程正常进行。延长点火时间，虽然可使烧结料得到更多热量，这对提高表层烧结矿的强度和成品率有利，但同时也会增加点火燃料消耗。这种办法对料层较薄时有一定积极作用，现在烧结料层高度有了很大提高，表层烧结所占整个烧料层的比例很小。因此，采用延长点火时间和增设保段来改善烧结质量的方法也就

不那么重要了

若提高点火温度，点火时间可相应缩短，目前国内外研制的许多新型点火器，都是采用集中火焰点火，可以有效地使表层混合料在较短时间内获得足够热量，还可以降低点火燃耗。

（2）点火强度的影响

所谓点火强度是指单位面积上的混合料在点火地这程中所需供给的热量或燃烧的煤气量。

Q J = （1－10） 602V2B 式中 J—点火强度， kJ/m2；

Q — 点火段的供热量，kJ/h；

V— 烧结台车的正常速度，m/min； B— 台车宽度，m。

点火强度主要与混合料的性质，通过料层风量和点火器热效率有关。日本普遍用低风箱压点火，点火强度J=4200KJ/m2，最低川崎公司J=27000kJ/m2，我国采用低风箱负压（1960Pa）J=3900KJ/m2。

料层表面所需热量由点火器供给。点火器的供热强度是指在正常的点火时间范围内，给单位点火面积所提供的热量，它与点火强度的关系式如（1—11）式所示。

J Q J。= — = kJ/m2 min； （1-11） t 60. V .B. t

根据测定的结果，点火深度基本上与点火器的供热泪盈眶强度成正比。点火供热强 度高，点火料层厚度大，高温区宽，表层烧结矿质量好。但烧结速度减慢。为了把有限的 点火热量集中在较窄的范围内，以提高料层表面的燃烧温度，点火器供热强度不宜太高， 通常以29000～58600KJ/m22min为宜。

（3）烟气含氧量的影响

烟气中含有足够的氧可保证混合料表层的固体燃料充分燃烧，这不但可以提高燃料利用率，而且也可提高表层烧结的质量。假若烟气中的含有氧量不足，固体燃料燃烧推迟，一方面会使表层供热不足，另一方会影响垂直烧结速度，产量下降。根据前苏联经验。当点火烟气中的氧量为13%时，固体燃料的利用率与混合料在大气中烧结时相同。在氧含量为3~13%时范围内，点火烟气增加1%的氧，烧结机利用系数提高0.5%，燃料消耗降低收入0.3㎏/t烧结矿。根据2卡帕林的计算不同固体燃料耗的条件下，碳完全燃烧所需的点火烟气中最低含量时表明，当燃料单耗40㎏/t烧结矿和成品率为67%时，最低氧含量为8.1%，当燃料单耗为67㎏/t烧结矿和成品率为60%时，点火烟气中的氧含量不应低于12.2%。

提高点火烟气中的氧含氧的主要措施是：

（1）增加燃烧时的过剩空气量，点火烟气中的含氧量与过剩空气量可用下式计算： 0．21(a—1) L。 Q2= ×100% Vn

式中 Q2——烟气中含氧量，%； a—过剩空气指数；

L。—理论燃烧所需空气量m3标/m3标； Vn—燃烧产物的体积，m3标/m3标；

！由（1-12）式中可看出，点火烟气中的含氧量随过剩空系数的增大而增加，图1-11为不同的点气体燃料的烟气含量与过剩空气系数的关系。这些曲线表明，提高过剩空气量使烟气中氧含量增加的办法，只适用于高热值的天然气或焦煤气，对低热值的市炉煤气或混合煤气，其过剩空掘量要大受限制。 3 4 15 1 2

10

6

5 5 1 2 3 a 图1-11 气体燃烧产物含量与过剩空气系数的关系

曲线1～3—天然气；曲线2～4焦炉煤气； 曲线5～6高炉煤气

（2）利预热空气助燃；利预热空气助燃不但可节省燃料，而且也是提高烟气氧浓度的方法。

（3）采用富氧空气点火无论对高温热值煤气或热值较低的煤气，富氧点火都是提高烟气含量的重要措施，点火烟气中含氧量增加到9~10%，氧消耗为3.5m3/t烧结矿生产率可提高2.5%~4.5%，固体燃耗可降低10kJ/t烧结矿。但是采用富氧空气费用，而且氧气供应困难。

2．点火技术的改进

我国采用厚料层烧结工艺，50年代所建的烧机点火器大都使用DW—Ⅲ环缝低压涡流烧嘴，已不能适应了。自70年代后期着手新型点火器研究，点火燃耗大幅度降低。每吨烧结矿点火从70年代中期每吨烧结矿耗的418.7MJ，到1985年全国重点企业已下降至242.8MJ，1990年为164MJ；武钢90m2烧结机的点火燃耗仅为56MJ。而国外的先进水平每吨烧结矿的燃料单耗已降至40MJ以下，日本千叶厂使用线式烧嘴后又创造了点火燃耗12.5MJ的先进水平。

近年来国内外烧结点火技术进步表现在：采用高效低燃耗的点火器、选择合理的点火参数、合理组织燃料燃烧。

高效低燃耗点火器的特点：①采用集中火焰直接点火技术，缩短点火器长度，降低点火强度，通常为29~5.86（MJ/m2·min）；②使用高效的烧嘴，缩短火焰长度，降低炉膛高度（400~500mm），点火器容积缩小，热损失减少；③降低点火风箱的负压，避免冷气吸入，沿台车宽度方向的温度分布更加均匀。

1.2.10 烧结矿处理

从烧结机上卸下的烧结饼，都夹带有未烧好的矿粉，且烧结饼块度大，温度高

。

600~1000C，对运输、贮存及高炉生产都有不良的影响。因此，需进一步处理。

处理流程有热矿和冷矿两用人才种，如图1-13所示。热矿流程（a），已很少采用了。烧结厂大都采用冷矿流程（b），它包括：破碎、筛分、冷却和整粒。

1.2.10.1烧结矿的破碎筛分

生产实践证明，不设置破碎筛分作业时，大块烧结矿不仅堵塞矿槽，而且在冶炼过程中，在高炉的上、中部未能充分还原进入炉缸，破坏了炉缸的热工制度，造成焦比升高。若不筛除末，不仅仅影响烧结矿的冷却，粉末进入高炉内会恶化料柱透气性，引起煤气分布不均，炉况不顺，风压升高。悬料崩料，高炉产量下降。据统计烧结矿中的粉末每增加1%高炉产量下降6~8%，焦比升高，大量炉尘砍出会加速炉顶设备的磨损和恶化劳动条件。烧结矿—5㎜的粉末减少10%，可降低焦比1.6%，产量增加76%，因此，在烧结机尾设置破碎筛分作业，对烧结厂和炼冶厂都是十分必要的。

热烧结矿 热烧结矿

破碎 破碎

筛分 筛分

热返矿 成品 热返矿 冷却

高炉 筛分

（a） 二次返矿 成品

图 1-13 烧结矿处理流程 (b) 高炉 目前我国烧结厂普遍采用剪切式单辊破碎机，它具有如下优点：

①破碎过程中的粉化程度小，成品率高；②结构简单、可靠，使用维修方便；③破碎能耗低。

热烧结矿的筛分，国内多采用筛分效率高的热矿振动筛，这种设备能有效地减少成品烧结矿中粉尘，可降低冷却过程中的烧结矿层阻力和扬尘。同时所获得的热返矿可改善烧结混合料的粒度组成和预热混合料，对提高烧结矿的产质量有好处。但热矿筛也有缺点，因在高温下工作，振动筛事故多，降低工资烧结机作业率。因此，近年来设计投厂的大型烧结机取消了热矿筛，烧结矿自机尾经单辊破碎后直接进入冷却机冷却。

1.2.10.2 烧结矿的冷却

1．冷却意义； 将炽热的烧结矿（700~800oC）冷却至100~150oC，有如下好处； （1） 冷烧结矿便于整粒，为高炉冶炼提供粒度均匀的产品，可以强化高炉冶炼，降

低焦比，增加产量；

（2） 冷矿可用胶带机运输和上料，适应高炉大型化的要求； （3） 可提高高炉炉顶压力，延长烧结矿仑和高炉炉顶设备的使寿命； （4） 采用鼓风冷却时，有利于冷废气的余热利用； （5） 有利于改善烧结厂和冶炼厂的厂区环境

3．冷却方法；

烧结矿的冷却方式主要有鼓风冷却、抽风冷却和机上冷却几种。 抽风冷却采用薄料层（H ＜500㎜），所需风压相对要低（600~750pa），冷却机的密封回路简单，而且风机功率小，可以用大风量进行热交换，缩短冷却时间，一般经过20~30min，烧结矿可冷却到100oC左右。抽风冷却的缺点在天，风机在含尘量较大、气体温度较高的条件下工作，叶片寿命短，且所需冷却面积大，一般冷却面积与烧结面积比为1.25~1.50，不能适应烧结设备大型化的要求。另外，抽风冷却第一段废气温度较低（约150~200oC），不便于废热回收利用。

鼓风冷却采用厚料层（H=1500㎜），低转速，冷却时间长约60分钟，冷却面积相对较小，冷却面积与烧结面积双为09~12。冷却后热废气温度为300~400oC，较抽风冷却废气温度高，便于废气回收利用。鼓风冷却的缺点是所需风压较高，一般为2000~5000pa，因此必须选用密封性能好的密封存装置。

抽风冷却与鼓风冷却比较，各有优缺点，但总的看来，鼓风冷却优于抽风冷却，在新建的烧结厂中，抽风冷却已逐渐被取代。

带式冷却机和环式冷却机是比较成熟的冷却设备，在国外获得广泛的应用。它们都有较好的冷却效果，两者比较，环式冷却机具有占地面积小，厂房布置紧凑的优点。带式冷却机则在冷却过程中能同时起到运输作用，对于多于两台烧结机的厂房，工艺便于布置，而且布料较均匀，密封结构简单，冷却效果好。

机上冷却是将烧结机延长后，烧结矿直接在烧结机的后半部进行冷却的工艺，其优点是单辊破碎机工作温度低，不需热矿筛和单独的冷却机，可以提高设备作业率，降低设备维修费，便于冷却系统和环境的除尘。

目前，烧结冷却方式与设备的研究日趋深入，这一技术经过20多年的发展，取得显著的进步，新的冷却技术和设备不断涌现。但不管采用什么样的设备，除具有良好的冷却效果外，还应具备如下条件：冷却能耗低，且应为烧结生产式序耗的降低创造条件；有利于废热回收利用；环境污染要小；便于检修和操作，占地面积小。

4．影响烧结矿冷却的因素；影响烧结矿冷却比较显著的参数有：冷烧比、风量、风压、

料层厚度、烧结矿块度及冷却时间等。

1.2.10.3 烧结矿的整粒

随高炉的现代化，大型化和节能需要，对烧结矿的质量要求越来越高。烧结矿整粒技术就是随技术发展而逐步发展完善的一项技术，近年来国内新建的烧结厂大都设有整粒系统，一些老厂的改造也增设了较完善的整粒系统。设有整粒系统的烧结厂。一般烧结矿从冷却机卸出后要经过冷破碎，然后经2~4次筛分，分出—5mm粒级作返矿，10~20mm（或15~25mm）作辅低料，其余的为成品烧结矿，成品烧结矿的粒度上限一般不超过50mm经过整粒的烧结矿粒度均匀，粉末量少，有利于高炉冶炼指示的改善。如德国萨尔吉特公司高炉，使用整粒后的烧结矿入炉，高炉利用系数提高了18%，每吨生铁焦比降低20㎏，炉顶吹出粉尘减少，延长了炉顶设备的使用寿命。

烧结厂的整粒流程各异，大型烧结厂多采固定筛和单层振动筛作四段筛分的整粒流程，如图1-13为单层筛分三段整粒流程。

④在不变动料层厚度的情况下，垂直烧结速度，主管的废气温度，真空度波动范围窄，烧结终点稳定。

⑤返矿基本平衡。

当水碳的添加量不适宜时，生产上常见的异常现象有； A、混合料水偏高。

火焰外喷，料面有黑斑，点火温度，垂直烧结速度 加快，机尾断面发红，有”花脸”，局部有类生料，有潮泥层，废气温度下降。

B混合料水分偏低

火焰外喷，料面崩小火星，给料流量变大，垂直烧结速度变慢，机尾断面有”花脸”，粉尘飞杨。

C、混合料碳偏高

离开点火器后台车的红料面向机尾延长，表面过熔结硬壳，机尾断面赤红部分超过1/2，温度高，大气孔并呈峰窝状，断面冒火焰，粘炉篦。废气温度主管负压、FeO含量、转鼓强度均上升。

D、混合料碳偏低

红料面短，欠熔，炒面扬尘，机尾断面红层薄，火色发暗，呈现”花脸”。主管负压、废气温度、FeO含量、转鼓强度均下降。

1.3.2 燃料

在烧结过程中，在烧结过程中，必须加入一定的固体燃料才能产生高温，得以使烧结过程持续下去。它提供了大量的热量，使料层的温度升高，从而为生产液相和其它反应创造条件。固体燃料的物理化学性质，用量结烧结料层温度的高低，燃烧速度的快慢、燃烧带的宽窄及烧结过程的气氛和产品质量有很大的影响。因此燃料的性质是影响烧结过程的重要因素，根据热平衡计算，固体燃料燃烧放出的热量占烧结整个热量 的60～80%。因此固体燃料的燃烧是保证烧结产质量的先决条件。

烧结生产通常使用的固体燃料有焦粉和无烟煤。焦粉和无烟煤的含碳量、发热量、挥发分、灰分必须符合烧结生产所规定的技术规格。固体燃料是复杂的物理化学反应，既有相的变化，也有放热和吸热反应。

固体燃料燃烧属于多相反应。首先是燃料中的固定碳，在氧的帮助下着火燃烧，放出热量，并生产废气，可用一个式子来表示。

固体（碳）+气体（氧）=气体（废气）+热 它的反应过程可分为五个连续步骤：

1、气体分子扩散到固体表面上；2、气体分子被固体表面吸附；3、被吸附的气体与碳发生化学反应，生成中间产物；4、中间产物断裂，形成反应产物——新的气体，但仍然吸附在碳的表面上；5、反应产物新气体脱附，向气体中逸出扩散。

上述所述的吸附，化学反应和脱附的环节是为了叙述方便而人为划分的。实际上它是连续的不可分割的反应过程。

烧结生产是在1200°C以上的高温条件下进行的，因此固体燃料的燃烧基本上是在扩散燃烧区进行的。影响烧结质量的主要因素是燃料的化学性质、粒度和用量大小等因素。

一、燃料的化学性质对烧结过程的影响

烧结生产的燃料包括点火燃料和烧结固体燃料两种。烧结燃料是指在料层中燃烧的无烟煤和焦粉。它是使料层中产生高温的主要来源。对烧结用的固体燃料有严格的要求，即固定

碳高、挥发份少、灰分小、含硫低等。

1㎏标煤的发热量为29307。6㎏J(70000k卡)。固体燃料中固定碳高，发热量就高。选用固定碳含量高的燃料，可以保证料层达到烧结的高温要求。要求煤的含硫量低是为了防止燃料中的一部分残硫转移到烧结矿中，使成品矿的含硫量升高。

焦粉是冶金焦的筛下产物，它的烧结性能优于无烟煤。

二、燃料粒度对烧结过程的影响

烧结燃料粒度的大小，关系到燃料在烧结过程中着火和燃烧速度以及分布均匀性等问题，燃料粒度过大时，将会带来下列的不利影响：

(1)燃烧时间延长，燃烧带增宽，使料层级透气性变坏。

(2)燃料在布料时容易发生偏析，使其在料层中分布不均匀，以致在大颗粒燃料的周围形成局部过熔，而离燃料大颗粒较远的地方温度偏低。

(3)粗颗粒燃料的周围，耗氧量增加，还原气氛较强，而燃料颗粒细或无燃料的地方，氧量过高，空气得不到充分利用。

(4) 燃料一旦发生偏析，大颗粒的燃料集中于料层底部，使料层的表面温度偏低，底部温度过高，这不但造成表层产品强度低，下层FeO上升，而且还会使大量的热有来加热炉篦，随后进入风箱，严重浪费热能。

燃料粒度过小，燃烧速度过快，燃烧时间短，高温持续时间短，产生的液相少而且这少量的液相没有来得及扩散就被冷却下来，使烧结矿的强度难以保证。另外，燃料粒度过细(小于0.5㎜)会使烧结料层的透气性变坏，并有可能被气流带走。

燃料粒度到底多大才适合于烧结工艺? 应该指出，燃料的适宜粒度，应根据混合料中返矿的数量，质量、料层厚度、燃料种类灵活掌握。

三、燃料的用量对烧结过程的影响

在烧结过程中，铁氧化物的再结晶，高价氧化物的还原与分解，液相生成的数量，烧结矿的矿和组成以及烧结矿的宏观结构等，在很大程度上取决于燃料的用量。一般说来，烧结料中燃料用量不足时，达不到必要的烧结温度，液相少，烧结矿强度差；燃料过量时，烧结温度过高，还原气氛强，料层过熔，强度变好，但FeOH升高，还原性能变差。

燃料用量对烧结矿的宏观结构的影响，主要表现为:含碳量低时，烧结矿微孔结构发达；碳量增加时，烧结矿就变成大孔薄壁结构，料层的底部尤为明显。燃料的用量还会影响烧结过程的垂直烧结速度。燃料用量过高，料层的温度水平高，燃烧带加宽，气流阻力变大，透气性差，负压升高，垂直烧结速度降低。

烧结生产的燃料用量应根据燃料的质量，铁矿石的种类和要求的碱度水平等而定。适宜的烧结燃料用量与矿石的软化温度高低、粒度大小、熔剂的添加量、混合料水分含量、料层厚度、点火温度、保温时间、外加热源以及燃料本身的质量等因素有关。燃料用量是否适宜，可以通过垂直烧结速度 的变化、料面火色、废气温度、主管负压以及机尾断面状况反映出来。但是要注意，有时燃料粒度过粗燃烧反应迅速、燃烧时间短，又容易作出燃料用量过少的错误判断。

适宜的燃料用量应保证的烧结矿具有足够的强度，良好的还原性能。在保证烧好烧透的前提下，目前各厂对降低单位燃耗方面都在采用得力措施。

1.3.3 熔剂

熔剂是高炉冶炼过程中造渣的物质。在烧结过程中加入熔剂，生成熔剂性、自熔性、高碱度的烧结矿，既能大幅度地提高高炉冶炼的技术经济指标，也可以强公烧结过程，提高烧

结矿的质量。

熔剂中有效成分是CaO和MgO，杂质成分有S iO2AL2O3、S、P、等。如果SiO2的含量偏高，会大大减低熔剂的效能。

一、熔剂的种类对烧结过程的影响

石灰石加到烧结料中后，在烧结过程中会发生分解，吸收热量。因此在配碳量不变的情况下，料层的温度水平将会降低，这样它可以抑制燃烧带的宽度。加入石灰石后，可以增加料层折松散程度，改善料层的透气性，但石灰石用量过多时，不公要增加燃料用量，而且还会使烧结矿中残存游离的CaO数量增加，“白点”增多，使机械强度下降。

消石灰是生石灰加水消化后的产物，具有粒度细，亲水性强，粘结性好的特点。加入混合料后，可以改善混合料的制粒过程，提高小球强度，还可以增大混合料的湿容量，保持良好的透气性。

提高消石灰的用量，烧结机的生主率将会升高。但过量的消石灰使料层变得过份松散，堆比重降低。虽然垂直烧结速度高，但产量反而降低。

生石灰作为烧结熔剂加入混合料，不仅其有石灰石和消石灰同样的效果，而且还会消化放热，提高料温，对强化烧结过程作用极大。

烧结料中加入白云石或菱镁石，在烧结过程中的作用与石灰石相似，当其加入量适当时结烧结矿的强度和还原性都有良好的影响。

1.3.4 碱度

烧结矿中碱性氧化物总量与酸性氧化物总量之比称为碱度。习惯上把子1.1以下的碱度称为低碱度，1.2—1.4碱度称为自熔性碱度，而在于1.8以上的称为高碱度。生产实践证明，烧结矿碱度高低，不仅对高炉的冶炼效果影响极大，而且对烧结本身影响也很大，碱度不同，烧结生产指标也不同，质量相差极为悬殊。

1、自然碱度烧结矿

烧结矿的矿物以2FeO、SiO2为主，生成温度高，燃料消耗多，烧结时间长，生产率低，还原性能差。但烧结矿强度好，粉末少。

2、自熔性烧结矿

在自然碱度的烧结料中，加入数量的CaO就可以生成自熔性的烧结矿。燃料消耗较低烧结机生产率有所提高。

但就烧结工艺本身而言，生产自熔性碱度的烧结矿仍在着矿物组成复杂，内应力大，强度差，FeO高，粉末多等问题。

3、高碱度烧结矿

高碱度烧结矿对高炉冶炼有如此良好的效果，这是因为高碱度烧结矿具有优良的技术持性。

①提高了烧结矿的强度。

生产碱度烧结时，需要加入大量的熔剂因而使烧矿的矿物组成发生了本质的变化。在自然和自熔性碱度中，烧结矿的粘结构主要以强度脆弱的硅酸盐或铁酸盐为主，而高碱度则不然，粘结相中以强度好的铁酸钙为主，结构上成针状和树状交织结构，从而大大提高了烧结矿的强度。

②降低了FeO的含量

随着选矿技术的为断进步，精矿品位不断提高，用这种高品位，低SiO2含量的矿石生产高碱度烧结矿时，无需加入过多的石灰石。

③烧结矿的粒度趋向无效均匀

根据各厂的研究和生产实践证明，高碱度烧结矿的粒度组成更加趋于无均匀化。与自熔性或低碱度烧结矿比较，大于心不忍40㎜和小于是10㎜的粒级减少，中等腰三角形粒级明显增加，从而更符合于高炉装料和冶炼要求。

④改善了烧结矿的冶金性能

烧结矿的冶金性能是指烧结矿在高炉冶炼过程中强度的好坏，软熔特性和还原度等。高碱度烧结矿由于FeO含量低，气孔度、还原度均升高。同时又为高碱度烧结中存在着低熔点物质，故软化温度有所下降。

⑤降低了脱S率

碱度升高后，烧结过程的脱S率均下降。这是因为碱度提高后，CaO浓度增加，容易与烧结过程产生的SO2在料层的底部生成难以分解的CaO和CaSO4。同时，碱度升高后，烧结的实际料温下降，不能从硫化物或硫酸盐的分解中脱S。高碱度烧结生产时，脱S率可能降低到40-60%。因此，在进行高碱度生产时，应该注意选择含S低的原料或只能少量搭配使用高S原料，以防产品出格。

1.3.5 风量与负压

国内烧结生产实践证明，在一定范围内增加单位烧结面积的风量，能有效的提高烧结矿的产质量。烧结生产过程中气流的运动单位时间内通过料层气流的多少叫做风量。风量的大小对烧结机的生产率有着重要的意义。生产经验证明，在风机能力一定的条件下，通过料层的风速与料层的高度，料层的松散状态以及燃烧反应程度有关，也就是说，与料层中气流运动是畅通还是受阻等因素有关，而气流畅通还是受阻就是人们常说的透气性。

一、透气性的概念

透气性是衡量料层中混合料孔隙度的标志。在生产过程中，透气性随过程的进行而变化，

一般可分成三个阶段，即： 1、原始透气性；

2、点火燃烧过程透气性； 3、 烧结过程的平均透气性。

第一阶段是烧结点火前的混合料原始透气性。它主要取决于原料的性质，加水量、混合料的粒度组成以及有无铺底料和布料方法等。

第二阶段是点火烧结过程的透气性。料层透气性随烧结过程的进行而发生规律性变化。

二、改善料层透气性的措施

改善烧结料层的透气性，能增加料层的有效烧结风量，它是强化生产的有效措施。

而改善料层透气性的主要措施是能通过改进设备来加强混合料制粉、减少料层阻力及增加风机能力等。而混合料粒度组成，对烽结过程影响也很大，加强混合料制粒有着重要的意义。

改善料层透气性的措施有以下几个方面

1、加入返矿

实验证明，在同样条件下，加入返矿比没有加入返矿的混合料，其垂直烧结速度提高

30。8%。同时由于返矿中含有低熔点物质，有助于熔融物的形成，增加液相量，可以提高烧结矿的强度。适宜的返矿用量一般为25～30%。

2、严格控制混合料的水分

水分是混合料滚动成球体的先决条件。

为提高产量而加大混合炎水分会造成产品质量低劣。水分过少，使颗粒表面粗糙而增加气流阻力。适宜的烧结水分低于适宜的造球水分的1～2%。因此，混合料水分应尽量控制在下限，而且范围越窄越好。

烧结料水分的作用，还在于它能限制料层中燃烧带在比较窄的范围内，可以改善料层透气性和保证燃料带达到足够的温度。

3、增加通过料层的有效风量

根据料层透气性公式，在料层高h和抽风负压s一定的条件下，通过料层的风量增加，透气性也增加。因为烧结机的产量与垂直烧结速度成正比。而垂直烧结速度又与通过料层的风量有关。

目前在烧结风量与负压的选择有如下几种情况。

（1）大风量高负压烧结；70年代以来，国外一些烧结厂在不断强化烧结过程的基础上，采用高负压大风量，以满足进一步提高烧结料层厚度的要求。单位烧结面积的风量一般高达85~100m3标/㎡2min，主风机抽风负压为14.2~17.1kpa。有的竟高达19.6kpa以上，首钢2#、3#烧结机对比试验表明，单位烧结面积风量分别为80和100m3标/㎡2min时，烧结机利用系数提高34%。

一般说在料高一定的条件下，提高负压伴随着风量增加，烧结利用系数提高，但烧结矿强度有所下降。若风量一定，随负压和料层高度的增加收入，利用系数乎为一常数，烧结矿强度提高。

（2）低负压大风量烧结；是采用高的单位面积的量和较低的风机负压，在不断强化烧结过程的基础上不断提高烧结料层厚度，其单位烧结面积每分钟的风量为80~90m3,负压为10290~12250pa。

1.3.6 料层厚度

改变料厚度能显著影响烧结生产率、烧结矿质量及固体燃料消耗。生产率随料层厚度的改变有极值特性，这是因为增加料层厚度，一方面使垂直烧结速度降低，另一方面由天烧结矿强度提高而使成品率增加。图1-12为负压一定时，生产率与料层厚度的关系。当料层厚度300mm以内时，随着料层厚度的增加，生产率有一程度的提高。但当料层厚度达到350mm时，再增加料层厚度，生产率则有乐降低。因此在一定的风机负压下，就有一个相应适宜的料层厚度，随着风机负压提高，适宜的料层厚度随之增加。

1．15

1．10 生产率，t/㎡2h

1．05 0．90

200 250 300 350 400 450 料层厚度，㎜

图1-12料层厚度与生产率的关系

另外，料层厚度增加，使烧结料层中的蓄热量增加，烧结带在高温区的停留时间延长，烧结矿的形成条件改善，液相的同化和熔体结晶较为充分。而且料层增高后，表层烧结矿的数量相对减少。因此，厚料层烧结可在不增加燃料用量的条件下，烧结矿的强度提高。

对于每一层料高的烧结混合料，其含碳量有一个相应值，此值应确保碳燃烧时放出的热量满足烧结料烧结要求。随着料层厚度增加蓄热量增加。固体燃料消耗下降，可使烧结过程的温度——热水平沿料层高度的分布较为合理。

改变料层厚度直接影响到烧结的产质量和燃料消耗。

选择适宜的烽结料层厚度取决于抽风机的能力和烧结料的透气性。抽风能力大，混合料的透气性又好时。料层可选择厚一些；反之，则应薄一些。在一定的抽风能力和透气性的条件下，料层增厚必然增加空气透过料层的阻力，单位时间抽入的空气量相应减少，垂直烧结速度 变慢，使产量下降。但也并不是说，降低了料层的高度就可以改善料层的透气性提高产量。因为料层过薄时，蓄热作用降低，温度水平低，热量不足，粘结相少，从而引起返矿增加，产量下降，质量变差。

在风机能力允许的情况下，应尽量创造条件提高料层的厚度。近年来厚料层操作经验证明，料层提高后，烧结过程的蓄热增加，烧结料的高温时间延长，烽结矿的成矿条件改善液相的同化和熔体结晶更加充分。另外，厚料层操作还会相应减少脆弱的表面比例。因此，厚料层烧结可以在减少燃料用量的情况下提高烧结矿的强度，改善烽结矿的质量。根据国内一些烧结厂厚料层后产的技术指标可知，料层增加后，烧结矿的强度提高了，燃料消耗如烧结矿的FeO降低了，但生产率也有降低趋势。这是因为料层增厚之后，气体动力学阻力增加水分冷凝现象加剧。特别是北方的烧结厂，冬天气温低，厚料层操作的困难更大。为了减少过湿的影响，厚料层烧结应预热混合料并采用低水分操作的方针。

随着料层增厚，料层阻力增大，水分冷现象加剧。因此为减少过湿的影响，厚料层烧结应预热混合料，同时采用低碳低水操作。

1.3.7布料与点火制度

抽风烧结过程受到诸多因素的影响。在开始抽风烧结之前，布料是否均匀，点火能否达到要求的温度，关系到烧结机的产质量。

一、布料结烧结生产的影响

根据烧结工艺要求，制备好的烧结料应沿台车的宽度均匀分布。即烧结料的粒度、水分和化学成分，燃料含量不发生过大的偏析，而且料面应平整。这样可以使烧结层具有均一的透气性。特别是台车两侧栏板附近，更应布满混合料，避免栏板与料层之间存在空隙，造成严重漏风；同时，在布料过程中应保证料层有足够的松散度，防止受压和堆积。

根据烧结生产经验，对布料环节应满足以下的技术要求:

1、混合料小矿槽与圆辊机给料机的相对位置要有合适的距离，防止混合料落差太大。 2、尽量缩小圆辊给料机的直经，并应降低其与台车之间的高度，防止料球落差太大而破费坏。

3、排料活页门应能灵活调整，以保证料层圆辊全长均匀下料。 4、混合料小矿槽要有恒定的料位，防止混合料过载受挤压。 5、若用反射板布料时，应设置自动清扫装置，防止粘料。

5、在点火前，设置松料器，以增进料层的透气性，同时，在烧结机上设置平料器，使料

面平整无沟。

二、点火制度对烧结生产的影响

点火的目的在于将混合的煤或焦粉点燃，向料层提供一定的热量，使混合料借助抽风的作用继续燃烧。点火制度不但对表层烧结矿有一定的影响而且对烧结机的生产率和燃料消耗也有相当大的影响。

点火温度过高，时间过长，料层表面产生过熔现象，形成致密的硬壳，使通过料层的空气气量减少，导致垂直烧结速度下降。点火温度过低，时间过短，则表层欠熔，不粘结，产生大量的返矿。为满足烧结工艺要求，点火时要做到；

1、点火温度不低于1200°C； 2、点火是间应大于1.5分钟；

3、点火炉膛内应维持氧化气氛和零压；

4、每吨烧结矿的点火供热量不得低于5万千卡；

2

5、点火供热强度不应低于8000K卡/分2米 6、点火强度应在8000～1200K卡/米2以上

1.3.8 烧结终点

在烧结过程中，终点的控制是生产操作的重要环节。不同规格的烧结机，烧结终点控制位置也不同。除机上冷却的烧结机外，一般把终点控制在倒数第二个风箱上。烧结终点的判断依据是:

①仪表所反映的主管废气温度、负压、机尾末端三个风箱的温度、负压差。 ②机尾观察断面红、黑层的厚薄和灰尘的大小。 ③成品烧结矿和返矿的残碳量。

烧结过程中，当烧结废气温度达到最高值时，并开始下降称为烧结终点。若烧结终点提前，使有效烧结面积减少，降低了烧结机产量并使无意义的冷却面积扩大；而且使机尾2～3个风箱的透气风量增加，破坏了抽风制度，终点提前主管废气温度将下降。

如果烧结终点滞后，会造成机尾生料增加返矿增加，成品降低。万里且没有烽尽的燃料在冷却机内将会继续燃烧，影响冷却效果。终点滞后，表现出主管废气温度上升。

就一般操作而言，烧结终点的控制是通过调整烧结机台车移动速度来实现的。如果机速与垂直烧结速度相适应，烧对终点可控制在预定位置上，烧结机可获得最佳生产指标。但混合料水分、粒度、含碳量、抽风负压、点火条件、料层厚度、返矿的特性等都会影响到垂直烧结速度的变化。因此，烧结终点的控制必须根据实际情况，随机应变。若发现终点滞后，应减慢机速或减少给料量。若终点提前，应加快机速，增加给料量，以确保终点控制在预定的位置上。在新设计的烧结厂里，这些系统大都是自动控制的。

1.3.9 返矿平衡

在烧结过程中，产生一部分返矿是不可避免的。返矿是烧结过程中的筛下产物，其中包括未烧透和没有烧结的混合料，以及强度较差在运输过程中产生的小块烧结矿。返矿的成分和成品烧结矿基本相同，但是TFe和FeO较低，且含有有少量的残碳，它是整个烧结过程中的循环物。根据所设计的工艺流程不同，返矿可分为热返矿和冷返矿，或两者并存。粒度小的返矿虽然降低了烧结生产的成品率，但把返矿加入新的混合料中，它却能强化烧结过程，在混合料中加入一定量的返矿后，混合料中＜3㎜部分大大减少，烧结过程负压降低，说明透气性得到改善，垂直烧结速度加快，烧结料层的热交换条件改善，粘结液相分布均匀，质量均一，故成品率提高，利用系数增加，转鼓强度变好。这是因为混合料加入返矿后；

1、返矿粒度粗，气孔多，加入混合料中可改善烧结料层透气性，提高垂直烧结速度，改善混合料的粒度组成；

2、返矿粒成为制粒的“核心”，强化造球过程；

3、返矿是低熔点物质，。同时由于返矿中含有已烧结的低熔点物质，它有助于烧结过程液相的生成，促进烧结过程的发展；

4、热返矿用于预热混合料，提高温度，可减轻过湿现象。

一、返矿数量的影响

在细精矿烧结中，因为返矿粒度粗，且具有疏松多孔的结构，因而对改善烧结料的粒度组成极为有利，烧结矿的生产率和强度在一定的范围内随着返矿的添加量的增加而升高，但超过某一数值后，由于混合料的混匀制粒效果差，透气性过好，垂直烧结速度 太快，料层达不到足够的高温，从而使烧结矿的强度差，产量低。n同时，返矿用量过大时，也会引起水、碳的波动。因此，在生产上，保持返矿稳定是十分重要的。衡量返矿在数量上是否稳定，可引入返矿平衡系数的概念。

在生产过程中，如果返矿量逐渐增加，意味着烧结过程恶化，使粉末增加，成品产量下降。另外加到混合料中支的返矿将会增加；

1、混合料打水量相应要增加；2、混合料的配碳量要增加；3、碱度会升高；4、铁含量下降。

二、返矿质量的影响

返矿质量一般指返矿的粒度组成和化学成分。粒度组成取决于烧结过程是否烧透，是否夹杂混合料和筛孔的大小。

很多烧结厂的生产经验表明，混合料中配加的返矿数量不在于多，而在于稳定与平衡；返矿的粒度不在于大，而在于均匀与烧透，返矿的质量和数量直接影响烧结的产质量，应当严加于控制，正常的烧结生产过程是在返矿平衡的条件下进行的。所谓返矿平衡就是烧结生产中筛分所得的返矿（RA）与加入到烧结混合料中的返矿（RE）的比例为1时，称之为返矿平衡。

1.4 现我厂产品质量标准及要求

指 标 一等 ≥60 一级品 二级品

化学成分 TFe（%） 二等 三等 热矿 物理性能 冷矿 类 别 57～60 ≤50 ≤±0.5 ≤±1.0 R2（倍） 转鼓指数 筛分指数 FeO S（%） 转鼓指数 波动范围 ≥5㎜ ≥5㎜ ≥5㎜ （%） ≥6.3㎜（%） ≥6.3㎜（%） （%） ≥78.0 ≥78.0 ≤20 ±0.05 ≤0.08 ≤10.0 ≥65.5 ≥65.5 ≤22 ±0.10 ≤0.10 ≥75.0（老） ≥75.0（老） ≥62.5（新） ≥62.5（新） ≤13.0

1.5烧结新工艺

随着钢铁工业的发展和科学技术的进步,高炉冶炼对烧结矿质量提出了更高的要求：良好的热态性能和冷强度,稳定适宜的化学组成。

近年来烧结各项强化措施得到普遍推广应用，例如配加生石灰\\强化混合制粒,安装松料器.提高抽风负压,高料层低碳烧结及采用新型高效点火器等,使传统的烧结法在工艺技术和产品质量方面都达到了较高水平,但仍存在能耗高,产品质量差及对原料粒度范围适应性较小的缺点,为此，广大的造块和烧结工作者进行了大量的研究工作，提出和开发了不少的新工艺,新技术，其中低温烧结法和小球团烧结法最为人们关注。

1.5.1低温烧结法概述

低温烧结法是一种在较低温度(1220℃～1300℃)下,生产以强度好,还原性高的针状铁酸钙为主要粘结相，同时使烧结矿中含有较高比例的还原性好的残留原矿—赤铁矿的方法.为此,在工艺操作上，低温烧结法要求控制到理想的加热曲线。也就是说,烧结料层温度不能超过期作废1300°C，以减少磁铁矿的形成,同时要求在1250°C的时间要长,以稳定针状铁酸钙和残存赤铁矿的形成条件。

烧结法虽然可以在较低温度下烧结,然而它仍是一种熔融型烧结,其烧结矿的还原性普遍较低,RI60～65%。在我烧结厂已取得阶段性成功。

1.5.2小球团烧结法概述

烧结和球团是目前广泛用于制取高炉炉料的铁矿粉造块方法。尽管两种方法在技术上已经成熟,但各自都存在一定缺陷,两种工艺都不得受到原料粒度的限制,烧结矿运输和贮存时易碎裂成小块,而球团矿则高温性能差。其于上述情况,人们开始研究一种新的造块方法—小球团烧结法,它既弥补了现有烧结和球团两种工艺的不足,又吸收了这两种工艺的优点。

HPS工工具有如下主要特征：

1、能适应粗细原料粒级,从而扩大了原料来源；

2、矿相结构主要由扩散型赤铁矿和细粒型钙酸钙组成，因而其还原性和低温粉化性都得到了改善；

3、由于采用了圆盘造球机制粒,提高了制粒效果,改善了料层透气性，从而提高了烧结矿质量。

目前在济钢已投入生产使用。

问题

1、试比较磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿的烧结性能；

2、烧结试验对固体燃料的质量有哪些要求?固体燃料的灰分和挥发份过高，对烧结过程有什么不良影响?

3、在烧结过程中，为什么燃料用量增加时，烧结矿的FeO含量会升高。 4、何谓熔剂的有效性?熔剂中对SiO2的含量有何要求?

5、高碱度烧结矿有何特点?为什么高碱度烧结矿具有较高的机械强度和较好的冶金性能?

6、在烧结过程中，水碳值不适宜时，烧结料断面有哪些异常现象?

7、烧结终点是如何控制的?根据什么? 8、烧结工艺对布料有何要求?

9、往混合料中加入返矿有什么作用?

10、什么是品位，品位的高低对烧结的利与弊。

11、烧结生产设备主要分为几个大的工序，各自有些什么工艺设备。

12、水分对烧结的影响很大，在实际生产中，怎么判断水分是否适宜，着重考虑或控制那几个因素。

13、如何评价烧结矿的质量，采取什么的工艺操作措施能有效稳定和提高烧结矿的性能指标。

14、试简述烧结生产的工艺流程特点。

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