烧结基础知识

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-可编辑修改- 1. 烧结基础知识

2. 烧结的含义

将含铁粉状料或细粒料进行高温加热，在不完全熔化的条件下烧结成块的过程。铁矿粉烧结是一种人造富矿的过程。

2.1. 烧结的方法

(1)鼓风烧结：烧结锅，平地吹；

(2)抽风烧结：

(a)连续式：带式烧结机和环式烧结机等；

(b)间歇式：固定式烧结机，如盘式烧结机和箱式烧结机；移动式烧结机，如步进式烧结机；

(3)在烟气中烧结：回转窑烧结和悬浮烧结。

2.2. 烧结生产的工艺流程

一般包括：原燃料的接受、贮存，溶剂、燃料的准备，配料，混合，制粒，布料，点火烧结，热矿破碎，热矿筛分，热矿冷却，冷矿筛分，铺底料、成品烧结矿及返矿的贮存、运输等工艺环节。

机上冷却工艺不包括热矿破碎和热矿筛分。

现代烧结工艺流程不再使用热矿工艺，应使用冷矿工艺。在冷矿工艺中，宜推广具有铺底料系统的流程。

2.3. 烧结厂主要技术经济指标

烧结厂的主要技术经济指标包括利用系数、作业率、质量合格率、原材料消耗定额等。 。

-可编辑修改- 2.3.1. 利用系数

每台烧结机每平方米有效抽风面积(m2)每小时(h)的生产量(t)称烧结机利用系数，单位为t/(m2*h)。它用台时产量与烧结机有效抽风面积的比值表示：

利用系数=台时产量

有效抽风面积 =总产量

总生产台时 总有效面积

台时产量是一台烧结机一小时的生产量，通常以总产量与运转的总台时之比值表示。这个指标体现烧结机生产能力的大小，它与烧结机有效面积的大小无关。

利用系数是衡量烧结机生产效率的指标，它与烧结机有效面积的大小无关。

2.3.2. 烧结机作业率

作业率是设备工作状况的一种表示方法，以运转时间占设备日历时间的百分数表示：

设备作业率=运转台时日历台时×100%

日历台时是个常数，每台烧结机一天的日历台时即为24台时。它与台数、时间有关。

日历台时=台数×24×天数

事故率是指内部事故时间与运转时间的比值，以百分数表示：

事故率=事故台时运转台时×100%

设备完好率是衡量设备良好状况的指标。按照完好设备的标准，进行定期检查。设备完好率是全厂完好设备的台数与设备总台数的比值，用百分数表示： 。

-可编辑修改- 设备完好率=完好设备台数设备总台数×100%

2.3.3. 质量合格率

烧结矿的化学成分和物理性能符合原冶金部YB/T421标准要求的叫烧结矿合格品，不符合的烧结矿叫出格品。

根据部颁标准的规定，实际生产检验过程及工艺试验中出现的一部分未检验品和试验品，不参加质量合格率的计算。因此：

质量合格率=总产量 未验品量 试验品量 出格品量总产量 未验品量 试验品量×100%

质量合格率是衡量烧结矿质量好坏的综合指标。

烧结矿合格品、一级品或出格品的判定根据其物理化学性能的检验结果而定，主要包括烧结矿全铁(TFe)、氧化亚铁(FeO)、硫(S)含量、碱度(CaO/SiO2)、转鼓指数(≥6.3mm)、粉末(<5mm)等，有的厂还包括氧化镁(MgO)、氟(F)、磷(P)等。

一级品率=一级品量合格品量×100%

转鼓指数=检测粒度 的重量试样重量×100%

筛分指数=筛分后粒度 的的重量试样重量×100%

2.3.4. 烧结矿的原料、燃料、材料消耗定额

生产一吨烧结矿所消耗的原料、燃料、动力、材料等的数量叫消耗定额，包括含铁原料、熔剂料、燃料、煤气、重油、水、电、炉蓖条、胶带、破碎机锤头、润滑油、蒸气等。

2.3.5. 生产成本与加工费

生产成本是指生产一吨烧结矿所需的费用，由原料费及加工费两部分。

-可编辑修改- 构成。

加工费是指生产一吨烧结矿所需的加工费用(不包括原料费)。它包括辅助材料费(如燃料、润滑油、胶带、炉蓖条、水、动力费等)，工人工资，车间经费(包括设备折旧费、维修费等)。

2.3.6. 劳动生产率

劳动生产率是指每人每年生产烧结矿的吨数。这个指标反映工厂的管理水平和生产技术水平，它又称全员劳动生产率(全员包括工人和干部)。另外，还有工人劳动生产率，即每个工人每年生产烧结矿的吨数。

3. 烧结物理化学过程

3.1. 基本概念

烧结过程是许多物理化学变化的综合过程。这个过程不仅错综复杂，而且瞬息万变，在几分钟甚至几秒钟内，烧结料就因强烈的热交换而从70℃以下被加热到1200~1400℃，与此同时，它还要从固相中产生液相，然后液相又被迅速冷却而凝固。这些物理化学变化包括：

(1)燃料的燃烧和热交换；

(2)水分的蒸发及冷凝；

(3)碳酸盐的分解，燃料中挥发分的挥发；

(4)铁矿物的氧化、还原与分解；

(5)硫化物的氧化和去除；

(6)固相间的反应与液相生成；

(7)液相的冷却凝结和烧结矿的再氧化等。 。

-可编辑修改- 3.2. 燃料的燃烧和热交换

3.2.1. 烧结矿生产使用的燃料

烧结生产使用的燃料分为点火燃料和烧结燃料两种。

3.2.1.1. 点火燃料

现在烧结使用的点火燃料有气体燃料(高炉煤气、焦炉煤气、发生炉煤气和天然气等)和液体燃料(重油)两种，发生炉煤气在这里不再介绍，因固体燃料已经不再使用，在这里也不做介绍。

3.2.1.1.1. 气体燃料

3.2.1.1.1.1. 高炉煤气

高炉煤气是高炉冶炼时的一种副产品。高炉每炼一吨生铁可以获得3500~4000m³的高炉煤气。其成分随冶炼时所采用的燃料种类及高炉操作条件而不同。一般含有大量氮、二氧化碳等气体(约占63~70%)。因此，它的发热量不高，约为850~1100千卡/标m³(其成分见表2-1)，若不经过预热，高炉煤气燃烧温度达不到1250，高炉煤气中一般含尘量为50~80毫克/m³，所以必须除尘后才能应用。做为烧结点火用的煤气含尘量不应大于30毫克/m³，经过除尘后高炉煤气含尘量可以降至5~20毫克/m³，煤气温度在40℃以下。输送到烧结厂的煤气压力一般为300毫米水柱左右。

表3-1高炉煤气成分

成分 CO2 CO CH4 H2 N2 发热量(kJ/m³)

范围 9.0~15.5 25~31 0.3~0.5 2.0~3.0 55~58 (850~1100)×4.1868

3.2.1.1.1.2. 焦炉煤气

焦炉煤气是炼焦过程产生的副产品。平均每吨干煤炼焦时可产生320m³的焦炉煤气，约占全部产品的17.6%，经过洗涤后的煤气含焦油量为0.00~0.02克/标m³，用于烧结的焦炉煤气的发热量为4000×4.1868kJ/m³左右(其成分见表2-2)。 。

-可编辑修改- 表3-2焦炉煤气成分

成分 H2 CO CH4 CO2 N2 O2 发热量(kJ/m³)

范围 54~59 5.5~7.0 23~28 1.5~2.5 3~5 0.3~1.7 (3160~4580)×4.1868

3.2.1.1.1.3. 天然气

天然气是由地下开采出来的可燃性气体，它的发热量很高可达8000~9000×4.1868kJ/m³，主要可燃物质是甲烷(CH4)(其成分见表2-3)。

表3-3天然气气成分

成分 H2 CO CH4 H2S H2 N2 O2 发热量(kJ/m³)

范围 0.4~0.8 0.1~0.3 85~95 0.9 0.4~0.88 1.5~5. 0.2~0.3 (8000~9000)×4.1868

3.2.1.1.2. 液体燃料

石油是天然的液体燃料，也称为原油。它基本上由炭、氢、氮、氧、硫五种元素组成。将石油加热分馏后，比重最大的残留物就是重油。重油具有发热值高(大于9000×4.1868kJ/kg)、粘性大等特点。呈黑褐色或绿褐色的粘稠液状，比重约为0.9~0.96kg/L。重油的灰分含量非常低，一般不超过0.3%。重油按粘度不同，可分为20号、60号、200号几种，重油粘度越大，含氢量越少，重油含的杂质主要是少量的硫化物、氧化物、水分以及混入的机械杂质。我国重油的含硫量都在1%以下，重油的着火点约为500~600℃。

3.2.1.2. 烧结燃料

烧结燃料主要指在料层内燃烧的固体燃料，最常用的是碎焦粉粉末和无烟煤等。

3.2.1.2.1. 碎焦粉末

焦碳是炼焦煤在隔绝空气高温加热后的固体产物。碎焦粉末是高炉用的焦碳的筛下物，粒度一般小于25毫米。

焦碳的质量的好坏，主要从它的化学成分、物理机械性能、物理化学。

-可编辑修改- 性质几方面来衡量。

焦碳的化学成分通常以工业分析测得。主要有固定炭、灰分、挥发分和含硫量。

焦碳的物理机械性能主要指机械强度(如耐磨性和抗冲击强度、抗压强度)及筛分粒度组成。

焦碳的物理化学性质是指其燃烧性和反应性。燃烧性是指焦碳与氧在一定温度下的反应速度。反应速度越快，燃烧反应性越高，一般反应性好的焦碳燃烧性也好。

3.2.1.2.2. 无烟煤

随着煤炭化的程度不同，煤中的挥发物含量的差别是很大的。炭化程度越高，它的挥发分含量也就越少。无烟煤是各种煤中炭化最好的烧结燃料，在生产上要求无烟煤的发热量大于6000千卡/公斤，挥发分小于10%，灰分小于15%，硫小于2.5%，进厂的粒度小于40毫米。

挥发分高的煤不宜做烧结燃料，因为煤在烧结中的挥发物会被抽入抽风机和抽风系统，冷凝后使除尘器、抽风机等挂泥结垢。

3.2.1.2.3. 兰炭

兰炭也称为半焦，

表3-4兰炭质量要求

序号 名称 符号 单位 质量指标

甲类地区 乙类地区 丙类地区

1 干燥基全硫 St，d % ≤0.40 ≤0.50 ≤0.60

2 干燥无灰基挥发分 Vdaf % 6.00~12.00

3 收到基低位发热量 Qnet，ar MJ/kg ≥24.50

4 干燥基灰分 Ad % ≤12.00

5 全水分 Mt % ≤10.0

7 限下率 Rx % ≤10.0

， 、 、 和 ， 为强制性项目｡

表3-5兰炭质量指标

序号 名称 符号 单位 等级 质量指标 。

-可编辑修改- 序号 名称 符号 单位 等级 质量指标

1 灰分 % 一级

二级

三级 <8.00

<10.00

≤12.00

2 全硫 ， % 一级

二级

三级 <0.20

<0.40

≤0.60

3 固定碳 % 一级

二级

三级 ≥85.00

≥80.00

≥75.00

4 反应性1(1100℃) α % ≥95.0

5 氧化铝2 % 一级

二级

三级 <1.50

<2.50

≤3.00

6 挥发份 % <8.00

7 磷3 Pd % ≤0.040

8 电阻率4 ρ(10-6) Ω·m >15000

9 限下率 Rx % ≤10.0

10 全水分 Mt % ≤10.0

注：百分号为质量分数；

全水分不作为考核指标；

1、兰炭用作化肥、气化是考核指标；

2、兰炭用作铁合金时考核该指标；

3、兰炭用作高炉喷吹时考核该指标；

4、兰炭用作电石、铁合金时考核该指标。

3.3. 烧结生产对燃料物理化学性能的要求

烧结过程必须在一定的高温下才能进行，而高温是由燃料的燃烧产生的。温度的高低，燃烧速度的快慢，燃烧带的宽窄，以及烧结料中的气氛等都将影响烧结过程的进行和烧结矿的产、质量。而这些因素又都与燃料的物化性能、用量有关。因此，燃料的物化性能是影响烧结过程的重要因素。