節(jié)能環(huán)保環(huán)冷機工藝流程
1.燒結的概念
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(jīng)混合和造球后在燒結設備上使物料發(fā)生一系列物理化學變化,將礦粉顆粒黏結成塊的過程。
2. 節(jié)能環(huán)保環(huán)冷機生產(chǎn)的工藝流程
目前生產(chǎn)上廣泛采用帶式抽風燒結機生產(chǎn)燒結礦。燒結生產(chǎn)的工藝流程如圖2-4所示。主要包括燒結料的準備,配料與混合,燒結和產(chǎn)品處理等工序。
抽風燒結工藝流程
燒結原料的準備
①含鐵原料
含鐵量較高、粒度<5mm的礦粉,鐵精礦,高爐爐塵,軋鋼皮,鋼渣等。
一般要求含鐵原料品位高,成分穩(wěn)定,雜質少。
②熔劑
要求熔劑中有效CaO含量高,雜質少,成分穩(wěn)定,含水3%左右,粒度小于3mm的占90%以上。
在燒結料中加入量的白云石,使燒結礦含有適當?shù)腗gO,對燒結過程有良好的作用,可以提高燒結礦的質量。
③燃料
主要為焦粉和無煙煤。
對燃料的要求是固定碳含量高,灰分低,揮發(fā)分低,含硫低,成分穩(wěn)定,含水小于10%,粒度小于3mm的占95%以上。
對入廠燒結原料的一般要求見表2-2。
入廠燒結原料一般要求
配料與混合
①配料
配料目的:獲得化學成分和物理性質穩(wěn)定的燒結礦,滿足高爐冶煉的要求。
常用的配料方法:容積配料法和質量配料法。
容積配料法是基于物料堆積密度不變,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,便于實現(xiàn)自動化。
②混合
混合目的:使燒結料的成分均勻,水分合適,易于造球,從而獲得粒度組成良好的燒結混合料,以保證燒結礦的質量和提高產(chǎn)量。
混合作業(yè):加水潤濕、混勻和造球。
根據(jù)原料性質不同,可采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(xù)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(jīng)達到造球需要,采用一次混合,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,所以采用二次混合,混合時間一般不少于2.5~3min。
我國燒結廠大多采用二次混合。
燒結生產(chǎn)
燒結作業(yè)是燒結生產(chǎn)的中心環(huán)節(jié),它包括布料、點火、燒結等主要工序。
①布料
將鋪底料、混合料鋪在燒結機臺車上的作業(yè)。
當采用鋪底料工藝時,在布混合料之前,先鋪一層粒度為10~25mm,厚度為20~25mm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。
鋪完底料后,隨之進行布料。布料時要求混合料的粒度和化學成分等沿臺車縱橫方向均勻分布,并且有松散性,表面平整。
目前采用較多的是圓輥布料機布料。
②點火
點火操作是對臺車上的料層表面進行點燃,并使之燃燒。
點火要求有足夠的點火溫度,適宜的高溫保持時間,沿臺車寬度點火均勻。
點火溫度取決于燒結生成物的熔化溫度。常控制在1250±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:決定于風機能力、抽風系統(tǒng)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(chǎn)和結合起來考慮。國內一般采用料層厚度為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(chǎn)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臺車所處的位置。中小型燒結機終點一般控制在倒數(shù)第二個風箱處,大型燒結機控制在倒數(shù)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。點火開始以后,依次出現(xiàn)燒結礦層,燃燒層,預熱層,干燥層和過濕層。然后后四層又相繼消失,只剩燒結礦層。
①燒結礦層
經(jīng)高溫點火后,燒結料中燃料燃燒放出大量熱量,使料層中礦物產(chǎn)生熔融,隨著燃燒層下移和冷空氣的通過,生成的熔融液相被冷卻而再結晶(1000-1100℃)凝固成網(wǎng)孔結構的燒結礦。
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(fā)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
由燃燒層下來的高溫廢氣,把下部混合料很快預熱到著火溫度,一般為400~800℃。
此層內開始進行固相反應,結晶水及部分碳酸鹽、硫酸鹽分解,磁鐵礦局部被氧化。
④干燥層
干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(fā),此層厚度一般為l0~30mm。
實際上干燥層與預熱層難以截然分開,可以統(tǒng)稱為干燥預熱層。
該層中料球被急劇加熱,迅速干燥,易被破壞,惡化料層透氣性。
⑤過濕層
從干燥層下來的熱廢氣含有大量水分,料溫低于水蒸氣的露點溫度時,廢氣中的水蒸氣會重新凝結,使混合料中水分大量增加而形成過濕層。
此層水分過多,使料層透氣性變壞,降低燒結速度。
燒結過程中的基本化學反應
①固體碳的燃燒反應
固體碳燃燒反應為:
反應后生成C0和C02,還有部分剩余氧氣,為其他反應提供了氧化還原氣體和熱量。
燃燒產(chǎn)生的廢氣成分取決于燒結的原料條件、燃料用量、還原和氧化反應的發(fā)展程度、以及抽過燃燒層的氣體成分等因素。
②碳酸鹽的分解和礦化作用
燒結料中的碳酸鹽有CaC03、MgC03、FeC03、MnC03等,其中以CaC03為主。在燒結條件下,CaC03在720℃左右開始分解,880℃時開始化學沸騰,其他碳酸鹽相應的分解溫度較低些。
碳酸鈣分解產(chǎn)物Ca0能與燒結料中的其他礦物發(fā)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。
③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,溫度高于l300℃時,F(xiàn)e203可以分解
Fe304在燒結條件下分解壓很小,但在有Si02存在、溫度大于1300℃時,也可能分解