冶金行业烧结培训幻灯片.ppt

冶金行业烧结培训1第1页，共155页，编辑于2022年，星期五主要内容主要内容 高炉炼铁过程高炉炼铁过程 烧结生产概述烧结生产概述 烧结原理烧结原理 提高烧结矿质量的途径提高烧结矿质量的途径 球团生产的方法球团生产的方法 球团矿与烧结矿的比较球团矿与烧结矿的比较2第2页，共155页，编辑于2022年，星期五第一讲第一讲 高炉冶炼过程高炉冶炼过程3第3页，共155页，编辑于2022年，星期五高炉冶炼的工艺流程高炉冶炼的工艺流程4第4页，共155页，编辑于2022年，星期五高炉的五大系统5第5页，共155页，编辑于2022年，星期五铁矿石种类铁矿石种类成分理论含铁量%实际富矿含铁%最低工业品位%冶炼性能磁Fe3O472.445702025P，S难还原赤Fe2O370556030P，S易还原褐n Fe2O3.mH2O55.266.1375530P 易还原菱FeCO348.2304025P，S熔烧后易还原6第6页，共155页，编辑于2022年，星期五各类铁矿石图各类铁矿石图赤铁矿赤铁矿磁铁矿磁铁矿菱铁矿菱铁矿褐铁矿褐铁矿7第7页，共155页，编辑于2022年，星期五高炉冶炼过程高炉冶炼过程 炉料从高炉上部分批加入炉料从高炉上部分批加入 8第8页，共155页，编辑于2022年，星期五高炉冶炼过程高炉冶炼过程热风、煤粉及氧气热风、煤粉及氧气从风口鼓入燃烧焦从风口鼓入燃烧焦炭炭,产生大量高温还产生大量高温还原性煤气原性煤气 9第9页，共155页，编辑于2022年，星期五高炉冶炼过程高炉冶炼过程 炉料与煤气两大流炉料与煤气两大流股逆向运动股逆向运动提高料层的透气性提高料层的透气性炉料粒度均匀、减少粉末炉料粒度均匀、减少粉末炉料强度高炉料强度高 10第10页，共155页，编辑于2022年，星期五高炉冶炼过程高炉冶炼过程高炉内发生热交换高炉内发生热交换换热效果好换热效果好矿石粒度不能过大（矿石粒度不能过大（8 840mm)40mm)温温度度升升高高温温度度降降低低11第11页，共155页，编辑于2022年，星期五铁氧化物的还原铁氧化物的还原 Fe2O3Fe3O4FeOFe提高产量提高产量提高矿石的还原性提高矿石的还原性提高矿石含铁量（品位）提高矿石含铁量（品位）高炉冶炼过程高炉冶炼过程12第12页，共155页，编辑于2022年，星期五u品品位位高高：将将含含Fe量量达达到到理理论论值值的的70%以以上上的的矿矿石石称称为为富富矿。矿。u脉脉石石成成分分少少和和分分布布合合适适：SiO2、Al2O3越越好好（须须重重视视Al2O3），），CaO要多，要多，MgO要合适要合适u有有害害杂杂质质少少：S、P、As、Cu（影影响响钢钢质质）；Pb、Zn、K、Na（对炉衬和高炉顺行有害）（对炉衬和高炉顺行有害）u高高温温冶冶金金性性能能好好：低低温温粉粉化化率率和和高高温温还还原原粉粉化化率率要要小小。软化温度高，软化区间要窄。软化温度高，软化区间要窄。铁矿石的评价铁矿石的评价13第13页，共155页，编辑于2022年，星期五u粒粒度度分分布布合合适适：粒粒度度5mm的的粉粉末末要要少少，830mm为为宜宜；太太大大对还原不利；对还原不利；太小太小对顺行不利对顺行不利 不同粒度应分级入炉不同粒度应分级入炉;u还原性好还原性好：被CO、H2还原的难易；u从矿石种类上说：从矿石种类上说：褐铁矿赤铁矿磁铁矿褐铁矿赤铁矿磁铁矿;人造富矿天然铁矿人造富矿天然铁矿;u 从结构上来说：从结构上来说：疏松结构、微气孔多的矿石还原性好疏松结构、微气孔多的矿石还原性好u化化学学成成分分稳稳定定：TFeTFe波波动动0.5%0.5%，SiOSiO2 2 0.03%0.03%混混匀匀的的重重要要性（条件：平铺直取性（条件：平铺直取原料场应足够大）原料场应足够大）;铁矿石的评价铁矿石的评价14第14页，共155页，编辑于2022年，星期五我国现代高炉的我国现代高炉的追求追求l高高 产产 率率l低低 能能 耗耗l低低 成成 本本15第15页，共155页，编辑于2022年，星期五含含铁铁品位的影响品位的影响提高入炉原料提高入炉原料铁铁品位品位 1高炉焦比高炉焦比 2高炉高炉产产量量 3含含铁铁原原料料性性能能对对高高炉炉冶冶炼炼的的影影响响机械机械强强度增加的影响度增加的影响提高提高烧结矿转烧结矿转鼓鼓强强度度 1高炉高炉产产量量 1降低降低烧结矿烧结矿自然粉化率自然粉化率 1高炉焦比高炉焦比 0.5高炉高炉产产量量 116第16页，共155页，编辑于2022年，星期五含含铁铁原原料料性性能能对对高高炉炉冶冶炼炼的的影影响响还还原性能的影响原性能的影响降低降低烧结矿烧结矿FeO 1高炉焦比高炉焦比 11.5高炉高炉产产量量 11.5降低原料在高炉内的降低原料在高炉内的rd 1高炉焦比高炉焦比 0.80.9高炉高炉产产量量 0.80.9粒度均匀性的影响粒度均匀性的影响原料粒度由原料粒度由840mm825mm高炉焦比高炉焦比 18Kg/t17第17页，共155页，编辑于2022年，星期五含含铁铁原原料料性性能能对对高高炉炉冶冶炼炼的的影影响响低温低温还还原粉化性能的影响原粉化性能的影响降低降低烧结矿烧结矿RDI 1高炉焦比高炉焦比 0.3高炉高炉产产量量 0.3化学成分化学成分稳稳定性的影响定性的影响降低入炉原料含降低入炉原料含铁铁量波量波动动 1高炉焦比高炉焦比 3高炉高炉产产量量 618第18页，共155页，编辑于2022年，星期五有害元素的危害有害元素的危害l硫硫在在钢钢凝凝固固过过程程中中以以FeFeFeSFeS共共晶晶形形式式凝凝固固在在晶晶界界上上，在加热过程中先熔化，造成在加热过程中先熔化，造成“热脆热脆”现象。现象。l磷磷化化物物聚聚集集在在晶晶界界周周围围减减弱弱晶晶粒粒间间结结合合力力，使使钢钢冷冷却却时时发发生很大的脆性，从而导致钢的生很大的脆性，从而导致钢的“冷脆冷脆”现象。现象。l当当铜铜含含量量超超过过0.30.3时时，钢钢的的焊焊接接性性能能降降低低，并并产产生生“热热脆脆”现象。现象。l砷砷能使钢增加脆性，并使钢的能使钢增加脆性，并使钢的焊接性能变坏焊接性能变坏。l铅铅的的密密度度大大于于铁铁水水，极极易易渗渗入入砖砖缝缝，破破坏坏炉炉底底砌砌砖砖。另另外外，铅在高炉内有富集现象，造成铅在高炉内有富集现象，造成高炉结瘤高炉结瘤。19第19页，共155页，编辑于2022年，星期五有害元素的控制有害元素的控制SPCuPbZnAsFK2O+Na2O0.12%0.030.08%0.3%0.1%0.10.2%0.07%1%3mm），燃烧时间延长，速度降低，燃烧层变厚，透气性变差。粒度大布料时产生偏析：下部燃料多，烧坏篦条，还原性差；上部燃料少，烧结矿强度差。n粒度过小，燃烧速度快，高温时间短，烧结矿强度差；透气性变差，风量少，产量低；部分燃料被废气带走。燃料用量影响：燃料用量影响：n用量多：燃烧层温度高且厚，液相多，透气性差。料层下部烧不透，产量降低。n用量少：无法烧结，38第38页，共155页，编辑于2022年，星期五烧结料层中的温度变化烧结料层中的温度变化1、烧结料层中的温度变化、烧结料层中的温度变化：1）烧结温度：指烧结料层中某一点所达到的最高温度。2）温度分布：烧结温度实际就是燃烧层温度。随着燃烧带自上而下移动，燃烧层的温度是逐渐升高的。烧结过程中烧结矿层有“自动蓄热”的过程，当燃烧带上部的烧结矿层达180220mm时，烧结矿层的自动蓄热作用可提供燃烧层总热量的3545%。39第39页，共155页，编辑于2022年，星期五二、烧结料层中气流运动烧结料层中气流运动料层透气性料层透气性G：在一定的压差下，单位时间内通过单：在一定的压差下，单位时间内通过单位面积和一定高度的烧结料层的气体流量。位面积和一定高度的烧结料层的气体流量。n在抽风面积一定时，单位时间内通过料层的空气量越大，则说明烧结料层的透气性越好。真空度（负压）真空度（负压）：在一定料层厚度的抽风量不变的情况下，以气体通过料层时的压头损失P来表示料层的透气性。n真空度越高，透气性越差真空度越高，透气性越差。40第40页，共155页，编辑于2022年，星期五料层透气性变化烧结中，各层透气性n烧结矿层：气孔多，透气性最好。n燃烧层：液相多,体积膨胀,透气性最差。n预热干燥层：料球被破坏，透气性较差，影响不太大。n过湿层：料球被破坏，透气性很差，对烧结过程影响比较大。烧结过程中，料层透气性的变化n点火开始：料膨胀、抽风作用、过湿层出现，使料层透气性变坏。n烧结过程：烧结矿层出现，改善透气性；燃烧层有大量液相生成；过湿层仍然存在。透气性很差。n烧结后期：烧结矿层加厚、燃烧层继续存在、过湿层消失，透气性变好。41第41页，共155页，编辑于2022年，星期五提高料层透气性的措施 改善混合料的粒度组成n 加强二次混合机的制粒作用，提高烧结料粒度提高烧结料粒度，延长混料时间，提高料球强度提高料球强度。n 成球效果最好的烧结料粒度组成烧结料粒度组成，应是30mm粒级含量小于15%，35mm含量4050%，510mm含量小于30%，大于10mm的不超过10%。n 加粒度较大的富矿粉、返矿加粒度较大的富矿粉、返矿。42第42页，共155页，编辑于2022年，星期五提高料层透气性的措施 降低燃烧层的厚度n选择和发展低熔点液相，保持较低燃料用量，低温烧结低温烧结。燃料用量少，燃烧速度快，燃烧层薄。使用小球料烧结小球料烧结：烧结料层的原始透气性较普通烧结料高2735%，其球粒上限一般为68mm，下限要大于1.21.5mm。43第43页，共155页，编辑于2022年，星期五提高料层透气性的措施 适宜的混合料水分，提高造球效果。n亲水性顺序：磁铁矿、赤铁矿、菱铁矿、褐铁矿 增加烧结料层的有效风量n增加单位烧结面积的抽风量、减少漏风损失、料面耙沟、富氧空气烧结。44第44页，共155页，编辑于2022年，星期五提高料层透气性的措施 混合料中加入添加物n 混合料中加入消石灰、生石灰、皂土、水玻璃、亚硫酸盐溶液、氯化钠、氯化钙及丙烯酸酯等有有机粘结性物质，可提高混合料的亲水性机粘结性物质，可提高混合料的亲水性，对改善混合料的透气性有良好的作用。n 加消石灰：提高矿石的成球性、增大混合料的加消石灰：提高矿石的成球性、增大混合料的湿容量，吸附大量的水而不失去物料的透气性、湿容量，吸附大量的水而不失去物料的透气性、含有消石灰颗粒得料球强度高（含有消石灰颗粒得料球强度高（消石灰在受热干燥中收缩，使周围的固体颗粒进一步靠近）45第45页，共155页，编辑于2022年，星期五负压对烧结过程的影响负压小，风量小，燃料燃烧不完全，放出热量少，烧结料达不到需要的温度，产生液相少，强度差。燃烧速度慢，产量低。负压提高，风量增加，产量增加，但是电能消耗更高。负压：250%，产量：163%，电耗：276%。负压过大，抽风系统的漏风率也增大；废气带走的热量多，造成能量浪费。46第46页，共155页，编辑于2022年，星期五三、烧结过程中水分蒸发、分解与冷凝三、烧结过程中水分蒸发、分解与冷凝 烧结料中水分的来源烧结料中水分的来源：原料自身含水带入、烧结混合造球过程补加的。烧结料中水分的作用烧结料中水分的作用n利于混匀造球，改善料层透气性n原料颗粒被润湿后减少气体阻力；n改善烧结料的换热条件。水分的用量水分的用量n由于烧结料的性质和组成的差异，一般混合料含水在68%。47第47页，共155页，编辑于2022年，星期五水分的蒸发蒸发：液体表面个别能量高的分子可能挣脱周围分子的引力而逸至空间成为蒸气。饱和蒸气压：一定温度下，密闭容器中，开始分子从液体中逸出速度快，随着气体分子数的增多，气体分子返回液体的速度上升，逸出速度与返回速度相等，处于动态平衡时，蒸气所具有的压强。简称蒸气压。元素的饱和蒸气压随温度升高而增大。元素的饱和蒸气压随温度升高而增大。水分蒸发条件水分蒸发条件：气相中水蒸气的实际压力小于水的饱和蒸气压。48第48页，共155页，编辑于2022年，星期五烧结中水分的蒸发刚开始时，热废气温度高和废气中水蒸气压力低，满足水蒸汽蒸发的条件，水分蒸发速度逐渐加快，废气的含湿量很快升高，温度很快降低。烧结料含湿量降低形成干燥层。由于蒸发吸热，使废气温度下降，饱和蒸气压也相应下降，而废气中水蒸气压力却增大，两者逐渐接近，当相等时，蒸发停止。干燥层终了温度为150左右。49第49页，共155页，编辑于2022年，星期五水分的冷凝水分的冷凝冷凝冷凝：在空间蒸气中某些能量较低的分子也会回到液体中的过程。水分冷凝的条件：露点露点：水蒸气开始冷凝的温度。影响水气冷凝的因素：n料温低，水气凝结多。n原始含水量多，则凝结水量多。n料细，比表面积大，亲水性强，凝结水多。50第50页，共155页，编辑于2022年，星期五烧结过程水分的凝结通过干燥层的带着水气的废气在穿过下层冷料时，由于与料间进行热交换，自身温度不断降低，饱和蒸气压也降低，满足水分冷凝的条件，废气中的水气就开始在冷料表面上发生冷凝，出现过湿层。过湿层对透气性非常不利：加大了气体通过的阻力；破坏造好的小球，甚至出现泥浆阻碍气体通过。51第51页，共155页，编辑于2022年，星期五消除过湿层的措施提高料温，使料温预热到露点以上。提高料温，使料温预热到露点以上。n用返矿预热混合料；用返矿预热混合料；n用生石灰预热混合料；用生石灰预热混合料；n用蒸气预热混合料；用蒸气预热混合料；n热风预热混合料。热风预热混合料。降低烧结料的水分。降低烧结料的水分。n烧结料水分降至烧结料水分降至5.5%，料面补充喷水，料面补充喷水0.3%，产量提高，产量提高2.7%52第52页，共155页，编辑于2022年，星期五消除过湿层的措施改善烧结料层原始透气性。改善烧结料层原始透气性。提高烧结混合料的湿容量。提高烧结混合料的湿容量。n生石灰消化成消石灰胶体颗粒，可以吸附和生石灰消化成消石灰胶体颗粒，可以吸附和持有大量水分而不失去物料的松散性和透气持有大量水分而不失去物料的松散性和透气性。因此，烧结料层内的少量冷凝水，将会性。因此，烧结料层内的少量冷凝水，将会为料球中的这些胶体颗粒所吸附和持有，可为料球中的这些胶体颗粒所吸附和持有，可使混合料的料球不被破坏，也不至堵塞孔道，使混合料的料球不被破坏，也不至堵塞孔道，使烧结层保持良好的透气性。使烧结层保持良好的透气性。53第53页，共155页，编辑于2022年，星期五四、碳酸盐的分解及矿化作用 烧结料中常见的碳酸盐：烧结料中常见的碳酸盐：FeCO3、MnCO3、CaCO3、MgCO3。碳酸盐碳酸盐分解：MeCO3=MeO+CO254第54页，共155页，编辑于2022年，星期五分解压力分解压力 定义：定义：在一定温度下，纯固体(液体)化合物分解时，分解出纯固体(液体)和一种气体，达到平衡时气体产生的分压，叫做该化合物的分解压。特点：特点：n分解压越大，该化合物越易分解。即化合物的稳定性差，而单质的稳定性好；n分解压越小，元素越活泼，与氧的亲合力越强，其氧化物越稳定，不易分解。n温度升高，分解压增大。55第55页，共155页，编辑于2022年，星期五碳酸盐分解碳酸盐分解：碳酸盐分解：MeCO3=MeO+CO2n ：的分解压；的分解压；n ：气相中：气相中CO2的分压的分压碳酸盐的分解条件：碳酸盐的分解条件：n开始分解开始分解n开始分解温度：分解压力等于外界气相中开始分解温度：分解压力等于外界气相中CO2的分压力时的的分压力时的温度。温度。n激烈分解激烈分解：56第56页，共155页，编辑于2022年，星期五烧结情况下的碳酸盐的分解烧结情况下的碳酸盐的分解 CaCO3在在720左右开始分解，左右开始分解，880开始开始剧烈分解（化学沸腾）。剧烈分解（化学沸腾）。石灰石的分解主要在燃烧带进行，其它碳石灰石的分解主要在燃烧带进行，其它碳酸盐分解压较大，可能在预热带开始分解。酸盐分解压较大，可能在预热带开始分解。在料中存在在料中存在 ，进行固相反应。，进行固相反应。开始温度降低，在开始温度降低，在550650开始分解。开始分解。57第57页，共155页，编辑于2022年，星期五影响石灰石分解速度的因素影响石灰石分解速度的因素温度：升高，分解压增大，分解速度加快。气相中CO2的浓度大：分解慢。石灰石粒度：粒度小，受热升温快，分解速度快。气流速度：若快，气相中浓度低，分解快。在烧结过程中，为了保证其完全分解，要求石灰石粒度小于3mm外，还要适当增加燃料用量，保证燃烧层温度。58第58页，共155页，编辑于2022年，星期五矿化作用：烧结过程中，CaCO3的分解产物CaO与烧结料中的其它矿物（SiO2、Fe2O3、Al2O3等）发生反应，生成新的化合物过程。CaOCaO的矿化作用对烧结的影响的矿化作用对烧结的影响n矿化的好，可提高烧结矿的强度。w游离的CaO少，减少消化反应发生，可提高烧结矿的强度。n矿化的好，能提高烧结矿的质量和产量。w加5%的CaO，能降低燃烧层温度，缩短烧结时间，可提高产量。wCaO在预热带与 矿化生成CaO ，其熔点低，产生液相多，能提高结矿强度（即质量）。氧化钙的矿化作用氧化钙的矿化作用59第59页，共155页，编辑于2022年，星期五影响影响CaO矿化的因素矿化的因素石灰石粒度：石灰石粒度小，接触面积多，反应数量就多。n粒度为：10mm时，在1250，10分钟内矿化程度为8095%。n粒度为：30mm时，在1250，10分钟内矿化程度为5574%。温度升高，有利于CaO的矿化。n1200，粒度为0.6mm,只有50%矿化。n1350，粒度为1.73.0mm,则100%矿化。60第60页，共155页，编辑于2022年，星期五影响影响CaO矿化的因素矿化的因素矿粉的粒度越小,矿化的数量越多。矿粉 CaCOCaCO3 3 温度 矿化程度 00.2mm 3mm 1300 100%6mm 3mm 1300 Po2（周围气氛中氧的分压）n 即氧化物的分解压必须大于气相中氧的分压。62第62页，共155页，编辑于2022年，星期五铁氧化物在烧结过程中的分解铁氧化物在烧结过程中的分解Fe2O3在烧结过程中的分解情况在烧结过程中的分解情况n烧结温度下：Fe2O3（Po2）=0.21大气压；而烧结矿层:PO2=0.180.19大气压；预热层:PO2=0.070.09大气压n在烧结中烧结中Fe2O3是可以分解的。是可以分解的。Fe3O4在烧结中的分解情况。在烧结中的分解情况。nFe3O4=Fe2O3（69%）+FeO（31%）n温度达到温度达到1300-1350，Fe3O4可能分解。（有可能分解。（有SiO2存在）存在）FeO在烧结时的分解情况。在烧结时的分解情况。n在温度为1500时，FeO（PO2）=10-3.2大气压。nFeO在烧结时是不能分解的。在烧结时是不能分解的。63第63页，共155页，编辑于2022年，星期五铁氧化物的还原是分步进行的。在烧结料层的预热带开始，在铁氧化物的还原是分步进行的。在烧结料层的预热带开始，在固体燃料的燃烧带激烈进行固体燃料的燃烧带激烈进行。Fe2O3Fe3O4 FeOFe Fe2O3分解压很大，被还原成Fe3O4，基本是不可逆反应，因此燃烧带、预热带均可以发生Fe2O3的还原。Fe3O4可能会被还原成可能会被还原成FeO在碳燃料集中的地方在碳燃料集中的地方FeO可以还原出铁，但是金属铁的生成是很少可以还原出铁，但是金属铁的生成是很少的。的。一般说来，在烧结过程中，不希望还原过程过分发展，而希望在保证烧结矿强度的前提下，尽力发展氧化过程，有利于提高烧结矿的还原性能。铁氧化物在烧结过程中的还原铁氧化物在烧结过程中的还原64第64页，共155页，编辑于2022年，星期五铁氧化物在铁氧化物在烧结过程中烧结过程中的氧化的氧化烧结过程中处于冷却过程中的烧结矿层内，已经还原的FeO、Fe3O4可能被分别再氧化成Fe3O4、Fe2O3。再氧化的好处：n FeO少，Fe2O3多,还原性好.n FeO、Fe3O4再氧化是放热反应，可以减少燃料用量。nFeO、Fe3O4再氧化，在适当的温度下，能够产生较多的CaO.Fe2O3，有利于液相的生成。65第65页，共155页，编辑于2022年，星期五FeO多难还原的原因FeO多，形成的难还原的硅酸铁增多。多，形成的难还原的硅酸铁增多。2FeOSiO2熔点低熔点低,流动性好流动性好,很快进入很快进入炉缸炉缸,带到炉缸热量少。带到炉缸热量少。2FeOSiO2在炉缸直接还原吸热，使炉在炉缸直接还原吸热，使炉缸温度降低，引起焦比升高。缸温度降低，引起焦比升高。66第66页，共155页，编辑于2022年，星期五减少减少FeO的措施的措施A控制燃料用量。综合考虑烧结矿的强度和还原度，采用磁铁精矿烧结燃料用量56%，而采用赤铁矿烧结时，燃料用量要高23%，采用褐铁矿和菱铁矿时，分解耗热，需增加燃料用量，但分解产物H2O、CO2可以加强氧化气氛，也可以减少FeOB缩小燃料粒度。C适当增加风量。67第67页，共155页，编辑于2022年，星期五六、烧结过程中的固相反应 固相反应：在两种固体料接触的表面上发固相反应：在两种固体料接触的表面上发生的化学反应，其产物还是固体的反应。生的化学反应，其产物还是固体的反应。通过固相反应形成了低熔点化合物，为烧结产生液相创造了条件，固相反应是产生液固相反应是产生液相的源泉相的源泉 68第68页，共155页，编辑于2022年，星期五反应机理：离子扩散n任何物质的分子都处于运动状态中，只是因为固体分子质点间的结合力较大，所以运动的范围较小。随温度升高和粉碎细化，固体表面晶格的一些离子（或原子）的运动激烈起来，温度越高，就越容易取得进行位移所需要的能量（活化能）。当这些离子具有足够的能量时，它们就可以向附近的固体表面进行扩散。使固体表面之间互相生成新的化合物。固相反应机理固相反应机理69第69页，共155页，编辑于2022年，星期五固相反应的条件固相反应的条件外在条件：温度外在条件：温度内在条件：晶格内在条件：晶格的不完整，接触的不完整，接触面积大。面积大。70第70页，共155页，编辑于2022年，星期五固相反应的特点固相反应的特点均为发热反应均为发热反应只在固体表面进行；只在固体表面进行；两种物质的固相反应最初只能两种物质的固相反应最初只能生成同一种化合物，对烧结具生成同一种化合物，对烧结具有实际意义的是固相反应的最有实际意义的是固相反应的最初产物和反应的开始温度。初产物和反应的开始温度。（烧结高温时间短）（烧结高温时间短）固相反固相反应应混合物中分混合物中分子比例子比例反反应应的最初的最初产产物物CaO-SiOCaO-SiO2 2 3:1;3:1;2:1;3:2;2:1;3:2;1:11:12CaO2CaOSiOSiO2 2MgO-SiOMgO-SiO2 2 2:1;2:1;1:11:12MgO2MgOSiOSiO2 2CaO-FeCaO-Fe2 2O O3 3 2:1;2:1;1:11:1CaOCaOFeFe2 2O O3 3CaO-AlCaO-Al2 2O O3 3 3:1;3:1;5:3;1:1 5:3;1:1 1:2;1:6;1:2;1:6;CaOCaOAlAl2 2O O3 3MgO-AlMgO-Al2 2O O3 3 1:1 1:1 1:6;1:6;MgOMgO Al Al2 2O O3 371第71页，共155页，编辑于2022年，星期五影响固相反应的因素影响固相反应的因素A接触面积越多，反应数量越多。接触面积越多，反应数量越多。u过分松散的烧结料，采用压紧压紧的方法，促进固相反应。B、延长时间有利于固相反应速度的增加。、延长时间有利于固相反应速度的增加。C、适当的温度，反应速度快。、适当的温度，反应速度快。u固相反应只有在与该物质完全一致的温度下才有可能发生 D、添加活性物质，促进固相反应、添加活性物质，促进固相反应 u 添加烧结粉末及亚铁酸盐混合物，加快垂直烧结速度72第72页，共155页，编辑于2022年，星期五反反应应物物固相反固相反应产应产物物反反应产应产物开始出物开始出现现的温度的温度/0 0C CSiOSiO2 2+Fe+Fe2 2O O3 3不形成化合物不形成化合物SiOSiO2 2+Fe+Fe3 3O O4 42SiO2SiO2 2FeO FeO 铁铁橄橄榄榄石石990990，995995CaO+FeCaO+Fe2 2O O3 3CaOCaO Fe Fe2 2O O3 3 铁铁酸一酸一钙钙500500，600600，610610，6506502CaO+Fe2CaO+Fe2 2O O3 32CaO2CaO Fe Fe2 2O O3 3 铁铁酸二酸二钙钙400400CaCOCaCO3 3+Fe+Fe2 2O O3 3CaOCaO Fe Fe2 2O O3 3 铁铁酸一酸一钙钙5905902CaO+SiO2CaO+SiO2 22CaO2CaO SiO SiO2 2正硅酸正硅酸钙钙500,610,690500,610,6902MgO+SiO2MgO+SiO2 22MgO2MgO SiO SiO2 2镁镁橄橄榄榄石石680680MgO+FeMgO+Fe2 2O O3 3MgOMgO Fe Fe2 2O O3 3 铁铁酸酸镁镁600600CaO+AlCaO+Al2 2O O3 3 SiO SiO2 2CaOCaO SiO SiO2 2+Al+Al2 2O O3 3530530固相反应产物开始出现的温度固相反应产物开始出现的温度 73第73页，共155页，编辑于2022年，星期五赤铁矿被还原赤铁矿被还原和分解为和分解为Fe3O4和和FeO和金属铁，在温度升高时在固相反应中将形形成铁橄榄石成铁橄榄石（2SiO2FeO）烧结料中常见的固相反应及产物烧结料中常见的固相反应及产物1、烧结非熔剂性赤铁矿74第74页，共155页，编辑于2022年，星期五2、烧结熔剂性赤铁矿CaO与SiO2反应生成正硅酸生成正硅酸钙，钙，又与Fe2O3反应形成铁酸钙，部分铁酸钙，部分未作用完的未作用完的SiO2同样转到同样转到熔融物中熔融物中。75第75页，共155页，编辑于2022年，星期五3、烧结非熔剂性磁铁矿一部分Fe3O4被氧化成Fe2O3，没有氧化的和已还原的FeO和SiO2形成铁橄榄形成铁橄榄石石76第76页，共155页，编辑于2022年，星期五4、烧结熔剂性磁铁矿Fe3O4和已还原的FeO和SiO2形成铁橄榄石，形成铁橄榄石，部分Fe3O4被氧化成Fe2O3，与CaO形成铁酸铁酸钙钙；CaO与SiO2进行固相反应生成正硅酸钙，生成正硅酸钙，77第77页，共155页，编辑于2022年，星期五固相反应对烧结过程的影响固相反应对烧结过程的影响 固相之间发生的反应，保证了在原始混合料中所没有的新的易熔固相之间发生的反应，保证了在原始混合料中所没有的新的易熔物质的形成。物质的形成。n只有当烧结配碳较低，料层温度低，生成液相少，一般固相中的产物可转到烧结矿中。成品烧结矿的最终矿物组成，在燃料用量一定条件下，只成品烧结矿的最终矿物组成，在燃料用量一定条件下，只取决于烧结料的碱度，碱度是熔融物结晶时的决定因素。取决于烧结料的碱度，碱度是熔融物结晶时的决定因素。烧结时遇到固相反应迟缓的矿石时，可以往烧结混合料中添加石灰烧结时遇到固相反应迟缓的矿石时，可以往烧结混合料中添加石灰和含铁物料，对固相反应过程进行调整。和含铁物料，对固相反应过程进行调整。78第78页，共155页，编辑于2022年，星期五七、烧结过程液相的生成及冷凝七、烧结过程液相的生成及冷凝液相生成在烧结中的作用 液相的生成是烧结矿固结成型的基础液相的生成是烧结矿固结成型的基础。液相过多不利于铁矿物的还原，需要根据原料及操作条件来确定合适的液相。79第79页，共155页，编辑于2022年，星期五影响液相生成量的因素影响液相生成量的因素烧结温度：随烧结温度升高，液相增加。烧结矿碱度：碱度越高，液相量越大。FeO含量：FeO升高时，熔点下降易于生成液相。SiO2含量：含SiO2越高，液相越多。如果SiO2含量低于5就会液相不足影响烧结。80第80页，共155页，编辑于2022年，星期五烧结过程的几种液相体系烧结过程的几种液相体系铁氧体系（FeO Fe3O4）n以以45%FeO和和55%Fe3O4组成的固熔体，熔化温度为组成的固熔体，熔化温度为1150-1220，烧结过程中可以熔化成液相，烧结过程中可以熔化成液相.硅酸铁体系（FeO SiO2）化合物主要成分熔点2FeO.Si02Fe070.5%，Si0229.5%12052FeO.Si02Si02FeO 62%，Si02 38%11782FeO.Si02Fe0Fe0 76%，Si02 24%1177应该在保证烧结矿强度的前提下尽力减少应该在保证烧结矿强度的前提下尽力减少Fe0，以减少，以减少2Fe0Si02的生成，改善烧结矿的还原性。的生成，改善烧结矿的还原性。81第81页，共155页，编辑于2022年，星期五烧结过程的几种液相体系烧结过程的几种液相体系硅酸钙体系（硅酸钙体系（CaO SiO2）n硅灰石（硅灰石（Ca0Si02）熔点温度）熔点温度1544n硅钙石（硅钙石（3CaO2SiO2）分解温度）分解温度1464n硅酸三钙（硅酸三钙（3Ca0Si02）熔点温度）熔点温度1900n正硅酸钙（正硅酸钙（2Ca0Si02）熔点温度）熔点温度2130w原始产物，晶形转变，体积膨胀，产生正应力，导致烧结矿粉碎；原始产物，晶形转变，体积膨胀，产生正应力，导致烧结矿粉碎；w-2CaOSi02 1436-2CaOSi02 1234-2CaOSi02 675-2CaOSi02，尤其是尤其是 晶型转换，体积增大晶型转换，体积增大10%10%。82第82页，共155页，编辑于2022年，星期五83第83页，共155页，编辑于2022年，星期五烧结过程的几种液相体系烧结过程的几种液相体系铁酸钙体系（CaO Fe2O3）n铁酸二钙铁酸二钙2Ca0.Fe2O3，熔点温度，熔点温度1449n二铁酸钙二铁酸钙CaO.2Fe2O3，熔点温度，熔点温度1228n铁酸一钙铁酸一钙CaO.Fe203，熔点温度，熔点温度1216w在碱度较低的熔剂性烧结矿中生成的化合物主要是Ca0.Fe2O3w当温度达到1300时，最初生成的铁酸钙可能要被Si02分解。熔体中的Fe203将要析出，甚至被还原成Fe0。w只有只有Ca0含量大，与含量大，与Si02、Fe0等结合后还剩有多余的等结合后还剩有多余的CaO时才会出现较多的铁酸钙的晶体。时才会出现较多的铁酸钙的晶体。w只有在生产高碱度烧结矿时，铁酸钙才能起主要作用。只有在生产高碱度烧结矿时，铁酸钙才能起主要作用。84第84页，共155页，编辑于2022年，星期五铁酸钙的优点铁酸钙的优点 能够提高烧结矿的强度能够提高烧结矿的强度 烧结矿的还原性好烧结矿的还原性好 节省燃料节省燃料85第85页，共155页，编辑于2022年，星期五增加增加CaO一一Fe203体系的措施体系的措施 烧结过程有强的氧化气氛：使铁的氧化烧结过程有强的氧化气氛：使铁的氧化物以物以Fe2O3形式存在。形式存在。减小熔剂粒度，加强混合过程，使减小熔剂粒度，加强混合过程，使CaO与与Fe2O3更紧密地接触。更紧密地接触。避免高温、高炭避免高温、高炭。86第86页，共155页，编辑于2022年，星期五烧结过程的几种液相体系烧结过程的几种液相体系钙铁橄榄体系（CaO FeO SiO2）钙镁橄榄石体系（CaO MgO SiO2）nMgO在烧结中的作用在烧结中的作用wMgO的存在可以阻碍的存在可以阻碍2CaOSiO2的生成并抑制晶的生成并抑制晶型转变，对提高烧结矿强度有良好作用。型转变，对提高烧结矿强度有良好作用。wMgO阻碍了难还原的铁橄榄石和钙铁橄榄石的形成，阻碍了难还原的铁橄榄石和钙铁橄榄石的形成，使烧结矿的还原性能提高。使烧结矿的还原性能提高。87第87页，共155页，编辑于2022年，星期五八、烧结中有害杂质的去除硫的去除硫的去除烧结料中的硫：烧结料中的硫：n主要来自矿粉，少量来自燃料。主要来自矿粉，少量来自燃料。n存在形式：存在形式：w硫化物：黄铁矿硫化物：黄铁矿FeS2，黄铜矿，黄铜矿CuFeS2，蓝铜矿，蓝铜矿CuS，闪锌矿，闪锌矿ZnS。w硫酸盐：硫酸盐：BaSO4，CaSO4w有机硫：燃料中有机硫：燃料中88第88页，共155页，编辑于2022年，星期五u去硫反应去硫反应n硫化物：主要以分解和氧化方式去除硫化物：主要以分解和氧化方式去除 wFeS2 FeSSO2SO3w一般硫化物如：一般硫化物如：FeS2、ZnS、PbS中的硫易于去除。中的硫易于去除。w含铜硫化物，含铜硫化物，CuFeS2，CuS等化合物较稳定，需要高温才能氧化，等化合物较稳定，需要高温才能氧化，所以含铜的烧结料去硫比较困难。所以含铜的烧结料去硫比较困难。FeS2 n 硫酸盐硫酸盐w比较困难（分解温度900，剧烈分解1300以上），但是烧结原料中有Fe2O3和SiO2改善了分解条件，比较容易去除。n有机硫有机硫：w燃料中的有机硫着火温度低于焦粉，可以燃烧后以SO2形态去除。硫的去除硫的去除89第89页，共155页，编辑于2022年，星期五硫的去除硫的去除烧结过程中去硫烧结过程中去硫n一般烧结中，硫化物脱硫率一般烧结中，硫化物脱硫率90以上，有机硫以上，有机硫达达94，硫酸盐脱硫率只有，硫酸盐脱硫率只有70左右。左右。沿烧结料层高度硫的再分布沿烧结料层高度硫的再分布n气体中含硫量向下逐渐降低，烧结料中的含硫气体中含硫量向下逐渐降低，烧结料中的含硫量则向下逐渐增加。量则向下逐渐增加。90第90页，共155页，编辑于2022年，星期五烧结温度：（适宜）烧结温度：（适宜）矿石粒度：大于矿石粒度：大于1mm，小于，小于68mm.烧结矿碱度和熔剂的性质：烧结矿碱度和熔剂的性质：n碱度提高不利脱硫；碱度提高不利脱硫；w生产中采用低硫原料生产高碱度烧结矿，高硫原料生产低碱度烧结矿。生产中采用低硫原料生产高碱度烧结矿，高硫原料生产低碱度烧结矿。n石灰、生石灰不利脱硫，石灰、生石灰不利脱硫，n白云石、石灰石粉、白云石、石灰石粉、MgO利于脱硫。利于脱硫。n添加铸铁屑对脱硫效率提高十分显著。添加铸铁屑对脱硫效率提高十分显著。燃料用量燃料用量返矿数量：返矿数量：n能够改善透气性促使脱硫；能够改善透气性促使脱硫；n使液相更多，使硫大量进入烧结矿使液相更多，使硫大量进入烧结矿。影响烧结去硫的因素影响烧结去硫的因素91第91页，共155页，编辑于2022年，星期五氟的去除氟的去除存在形式：存在形式：在矿石中主要以在矿石中主要以CaF2形态存在形态存在脱氟方式：脱氟方式：n在烧结时发生反应：在烧结时发生反应：2CaF2 SiO2=2CaO+SiF4wSiO2增多利于脱氟，而增多利于脱氟，而CaO不利于脱氟。不利于脱氟。w生产低碱度烧结矿比高碱度烧结矿利于脱氟。生产低碱度烧结矿比高碱度烧结矿利于脱氟。n在烧结过程中通入蒸汽在烧结过程中通入蒸汽 CaF2+H2OCaO+2HF 脱氟程度可提高脱氟程度可提高13倍倍 烧结过程一般脱氟率可达烧结过程一般脱氟率可达1015，多时达，多时达40含氟废气危害人体，腐蚀设备。必须考虑净化回收和劳保设施，含氟废气危害人体，腐蚀设备。必须考虑净化回收和劳保设施，如：在烧结抽风系统增设喷石灰水以去除废气中氟的设备。如：在烧结抽风系统增设喷石灰水以去除废气中氟的设备。92第92页，共155页，编辑于2022年，星期五砷的去除砷的去除砷能够被氧化成砷能够被氧化成As2O3随废气排出随废气排出烧结中去砷率不高，一般烧结中去砷率不高，一般3040%，加入氯化物（加入氯化物（CaCl2、NaCl）可提高至）可提高至5960%.As2O3为剧毒物质，工业卫生标准规定烟气含砷为剧毒物质，工业卫生标准规定烟气含砷量不大于量不大于0.3mg/m393第93页，共155页，编辑于2022年，星期五铅、锌的去除铅、锌的去除铅以方铅矿