炼铁2

第二章 铁 矿 粉 造 块
2．1．铁矿粉造块的意义和作用
我国烧结矿生产的发展
铁矿石烧结的发展简史
2．2 造块的基础理论
散料造块的基础理论
2．3 烧结过程
2．3．1 烧结工艺流程
●现代烧结生产是一种抽风烧结过程；
●料层高度为350－700mm；
●点火温度为950－1200℃；
●抽风负压为1000－1600mmH2O柱；
●烧结温度为1260－1500℃。

烧结过程沿料层高度的变化状况
1.烧结矿层――上冷下热，约40－50 mm为脆性层（T低、急冷）；
2.燃烧层――即烧结层，厚度约为15－50mm，温度为1100－
1400℃，主要反应为燃烧反应；
3.预热层――厚度为20－40 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――即过湿层，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；
5.垫底料层――为保护烧结机炉蓖子不因燃烧带下移而烧坏。

烧结机台车纵向剖面示意图
2．3．2 烧结过程的主要反应
2．3．3烧结过程的固结（烧结矿的成矿机理）
●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发生固相反应，
Fe2O3不与SiO2发生固相反应，
CaO－SiO2的反应开始温度为600℃，
Fe3O4－SiO2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
高碱度烧结矿的主要粘结相
铁酸半钙－CaO•2Fe2O3在1155－1225℃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•2 Fe2O3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好；
烧结矿的矿相组成与结构对其质量的影响
烧结矿中主要矿物的机械强度与还原性
（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。

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。

影响烧结矿矿相组成与结构的因素
2．3．4烧结过程的传输现象
烧结料层中各层阻力损失的变化
a－烧结矿层；b－燃烧层；c－预热层；d－冷料层（过湿层）
烧结负压及料层温度的变化情况
料层: Z1 < Z2 < Z3
烧结生产中对“自动蓄热现象”扬长避短的技术对策
扬长↑厚料层烧结
●料层高度为180～220mm时，自动蓄热率为35～
45％；料层高度为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
2．3．5烧结工艺（自学）
2．3．6改善烧结过程的途径
1 强化烧结生产率的技术对策
强化烧结过程的技术措施
①以生石灰代替部分石灰石
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↑3～6％（日本）。

②强化混合料制粒
方法：Ⅰ. 延长混合造球的时间（一混2分钟，二混3分钟）；
Ⅱ. 改进混料筒的结构，提高制粒效果；
Ⅲ. 使用有机添加剂，改善制粒效率；
Ⅳ. 自动控制混料的加水量；
Ⅴ. 园盘造球机预制粒（HPS法、小球烧结法）
（HPS－2.91t/m2.h，一般烧结法－1.3-1.5 t/m2.h）
③混合料预热
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，加生石灰，加热水，通热蒸气。

④改进烧结机布料系统。

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。

小球烧结法
(1)改善烧结矿的还原性
提高烧结矿还原性的重要思路
(2)提高烧结矿强度
3 降低烧结过程能耗的技术对策
分层烧结图
2．4 球团过程
因对含铁品位要求高，选矿后精矿粉粒度细，
→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！
2．4．1 球团工艺流程
球团生产工艺流程
三种球团焙烧方法的比较
2．4．2 生球成型
2．4．3 生球干燥
2．4．4 球团矿的焙烧固结
氧化球团的焙烧固结机理
影响球团矿质量的因素
2．4．5 特种造块方法（自学）2．5 烧结矿及球团矿的质量检验1．高炉对含铁原料的要求
各种含铁原料性能对高炉冶炼的影响（1）
各种含铁原料性能对高炉冶炼的影响（2）
有害元素的控制
各种含铁原料性能对高炉冶炼的影响（3）
有害元素的危害
2．人造富矿的质量检验
烧结矿的质量标准
球团矿的质量标准
2．6．高炉炉料结构
2．6．1高碱度烧结矿及球团矿的冶金性能比较
高碱度烧结矿与球团矿的冶金性能的互补性高碱度烧结矿与酸性氧化球团矿组成的综合炉料有如下优点：
☐可克服因烧结矿碱度过高难熔而单体不能滴落,给高炉操作造成困难的缺点。

☐可以避免酸性炉料软化温度过低,软化区间过宽的缺点。

☐可以提高压差陡升温度,并使最大压差值降低,改善料柱透气性。

☐可以发挥高碱度烧结矿冶金性能优良的优越性及球团矿品位高、还原性好、强度高、粒度均匀的优点。

☐酸性球团矿在升温还原过程中形成的低熔点液相渣与呈固体状态的高碱度烧结矿会产生渣化反应,抑制升温还原过程中低熔点液相渣的生成,有效地改善综合炉料的高温冶金性能。

2．6．2国内外炼铁原料模式的发展
2．6．3 高炉合理炉料结构的新概念
合理炉料结构的新概念
第二章思考题、作业
1、试述高炉冶炼对含铁原料的要求。

2、简述固相反应的特点及其对烧结反应的影响。

3、简述烧结矿的固结机理。

何种液相有利于烧结矿质
量的提高?
4、改善烧结料层透气性的对策如何?
5、试述烧结生产中对“自动蓄热现象”扬长避短的技
术对策。

6、试述低温烧结理论的要点。

7、归纳影响烧结矿强度的因素。

8、简述影响烧结矿还原性的因素以及提高还原性的主
攻方向。

9、简述铁精矿粉的成球机理，并讨论其影响因素。

10、简述氧化球团矿的焙烧固结机理。

11、从烧结矿和球团矿性能比较，说明合理的含铁原
料搭配模式。

12、归纳“合理炉料结构”所包含的内容。