烧结矿

主要包括烧结料的准备，配料与混合，烧结和产品处理等工序。

抽风烧结工艺流程

烧结矿准备

①含铁原料

含铁量较高、粒度<5mm的矿粉，铁精矿，高炉炉尘，轧钢皮，钢渣等。

一般要求含铁原料品位高，成分稳定，杂质少。

②熔剂

要求熔剂中有效CaO含量高，杂质少，成分稳定，含水3%左右，粒度小于3mm的占90%以上。

在烧结料中加入一定量的白云石，使烧结矿含有适当的MgO，对烧结过程有良好的作用，可以提高烧结矿的质量。

③燃料

主要为高炉筛下焦粉和无烟煤。

对燃料的要求是固定碳含量高，灰分低，挥发分低，含硫低，成分稳定，含水小于10%，粒度小于3mm的占95%以上。

入厂烧结原料一般要求

烧结矿配料

配料目的：获得化学成分和物理性质稳定的烧结矿，满足高炉冶炼的要求。

常用的配料方法：容积配料法和质量配料法。

容积配料法是基于物料堆积密度不变，原料的质量与体积成比例这一条件进行的。准确性较差。

质量配料法是按原料的质量配料。比容积法准确，便于实现自动化。

烧结矿混合

混合目的：使烧结料的成分均匀，水分合适，易于造球，从而获得粒度组成良好的烧结混合料，以保证烧结矿的质量和提高产量。

混合作业：加水润湿、混匀和造球。

根据原料性质不同，可采用一次混合或二次混合两种流程。

一次混合的目的：润湿与混匀，当加热返矿时还可使物料预热。

二次混合的目的：继续混匀，造球，以改善烧结料层透气性。

用粒度10～Omm的富矿粉烧结时，因其粒度已经达到造球需要，采用一次混合，混合时间约50s。

使用细磨精矿粉烧结时，因粒度过细，料层透气性差，为改善透气性，必须在混合过程中造球，所以采用二次混合，混合时间一般不少于2．5～3min。

我国烧结厂大多采用二次混合。

烧结矿烧结

烧结作业是烧结生产的中心环节，它包括布料、点火、烧结等主要工序。

①布料

将铺底料、混合料铺在烧结机台车上的作业。

当采用铺底料工艺时，在布混合料之前，先铺一层粒度为10～20mm，厚度为20～30mm的小块烧结矿作为铺底料，其目的是保护炉箅，降低除尘负荷，延长风机转子寿命，减少或消除炉箅粘料。

铺完底料后，随之进行布料。布料时要求混合料的粒度和化学成分等沿台车纵横方向均匀分布，并且有一定的松散性，表面平整。

②点火

点火操作是对台车上的料层表面进行点燃，并使之燃烧。

点火要求有足够的点火温度，适宜的高温保持时间，沿台车宽度点火均匀。

点火温度取决于烧结生成物的熔化温度。常控制在1100±50℃。

点火时间通常40～60s。

点火真空度4～6kPa。

点火深度为10～20mm。

③烧结

准确控制烧结的风量、真空度、料层厚度、机速和烧结终点。

烧结风量：平均每吨烧结矿需风量为3200m3，按烧结面积计算为(70～90)m3/(cm2．min)。

真空度：决定于风机能力、抽风系统阻力、料层透气性和漏风损失情况。

料层厚度：合适的料层厚度应将高产和优质结合起来考虑。国内一般采用料层厚度为250～500mm。

机速：合适的机速应保证烧结料在预定的烧结终点烧透烧好。实际生产中，机速一般控制在1.5～4m/min为宜。

烧结终点的判断与控制：控制烧结终点，即控制烧结过程全部完成时台车所处的位置。中小型烧结机终点一般控制在倒数第二个风箱处，大型烧结机控制在倒数第三个风箱处。

带式烧结机抽风烧结过程是自上而下进行的，沿其料层高度温度变化的情况一般可分为5层，各层中的反应变化情况如图2—5所示。点火开始以后，依次出现烧结矿层，燃烧层，预热层，干燥层和过湿层。然后后四层又相继消失，最终只剩烧结矿层。

①烧结矿层

经高温点火后，烧结料中燃料燃烧放出大量热量，使料层中矿物产生熔融，随着燃烧层下移和冷空气的通过，生成的熔融液相被冷却而再结晶(1000—1100℃)凝固成网孔结构的烧结矿。

这层的主要变化是熔融物的凝固，伴随着结晶和析出新矿物，还有吸入的冷空气被预热，同时烧结矿被冷却，和空气接触时低价氧化物可能被再氧化。

②燃烧层

燃料在该层燃烧，温度高达1350～1600℃，使矿物软化熔融黏结成块。

该层除燃烧反应外，还发生固体物料的熔化、还原、氧化以及石灰石和硫化物的分解等反应。

③预热层

由燃烧层下来的高温废气，把下部混合料很快预热到着火温度，一般为400～800℃。

此层内开始进行固相反应，结晶水及部分碳酸盐、硫酸盐分解，磁铁矿局部被氧化。

④干燥层

干燥层受预热层下来的废气加热，温度很快上升到100℃以上，混合料中的游离水大量蒸发，此层厚度一般为l0～30mm。

实际上干燥层与预热层难以截然分开，可以统称为干燥预热层。

该层中料球被急剧加热，迅速干燥，易被破坏，恶化料层透气性。

⑤过湿层

从干燥层下来的热废气含有大量水分，料温低于水蒸气的露点温度时，废气中的水蒸气会重新凝结，使混合料中水分大量增加而形成过湿层。

此层水分过多，使料层透气性变坏，降低烧结速度。

评价烧结矿的质量指标主要有：化学成分及其稳定性、粒度组成与筛分指数、转鼓强度、落下强度、低温还原粉化性、还原性、软熔性等。

烧结矿化学成分

化学成分主要检测：TFe,FeO,CaO,SiO2,MgO,Al2O3,MnO,TiO2,S,P等，要求有效成份高，脉石成份低，有害杂质（P、S等）少。

烧结矿稳定性

根据《我国优质贴烧结矿的技术指标》（YB/T-006-91），TFe≥54%，允许波动±0.4%；FeO<10%，允许波动±0.5%；碱度R（CaO/SiO2）≥1.6，允许波动±0.05；S<0.04%。

烧结矿筛分指数

取100Kg试样，等分为5份，用筛孔为5X5的摇筛，往复摇动10次，以<5mm出量计算筛分指数：C=（100-A）/100*100%，其中C为筛分指数，A为大于5mm粒级的量。

烧结矿落下强度

评价烧结矿冷强度，测量其抗冲击能力，试样量为20±0.2Kg，落下高度为2m，自由落到大于20mm钢板上，往复4次，用10mm筛分级，以大于10mm的粒级出量表示落下强度指标。F=m1/m2X100%，其中F为落下强度，m1为落下4次后，大于10mm的粒级出量，m2为试样总量。F=80~83%为合格烧结矿，F=86~87%为优质烧结矿。

烧结矿转鼓强度

GB3209标准，转鼓为Ø1000X500mm，装料15Kg，转速25r/min，转200转，鼓后采用机械摇动筛，筛孔为6.3X6.3mm，往复30次，以<6.3mm的粒级表示转鼓强度。

转鼓强度T=m1/m0X100%，抗磨强度A=(m0-m1-m2)/m0X100%，其中m0为试样总质量，m1为 6.3粒级部分质量，m2为-6.3 0.5mm粒级部分质量，T，A均取两位小数。要求：T≥70.00%，A≤5.00%。

烧结矿还原性

是模拟炉料自高炉上部进入高温区的条件，用还原气体从烧结矿中排除与铁结合的样的难易程度的一种度量。是评价烧结矿冶金性能的主要质量标准。

低温还原粉化性

实验条件：反应罐：双壁Ø内75mm；试样粒度：10.0~12.5mm，500g；还原气体：CO/N2=30/70，H2、CO2、H2O<0.2%，O2<0.1%；还原温度：500±10摄氏度；气体流量：15Nl/min；还原时间：60min；转鼓实验：Ø130X120mm，转速30r/min，时间：10min。

还原强度指数RDI 6.3=m1/m0X100%；还原粉化指数RDI 3.15=( m1 m2)/ m0X100%；

磨损指数RDI-0.5=（m0- m1- m2-m3）/ m0X100%；其中m0 为还原后转鼓前的试样质量，m1转鼓后 6.3mm的出量， m2转鼓后 3.15~-6.3mm的出量， m3转鼓后-0.5mm的出量。

还原软化-软熔特性

一般以软化温度及软化区间，熔融带透气性，熔融滴下物的性状作为评价指标。 2100433B

将各种粉状含铁原料，配入适量的燃料和熔剂，加入适量的水，经混合和造球后在烧结设备上使物料发生一系列物理化学变化，将矿粉颗粒黏结成块的过程 。

固体碳燃烧反应

反应后生成C0和C02，还有部分剩余氧气，为其他反应提供了氧化还原气体和热量。

燃烧产生的废气成分取决于烧结的原料条件、燃料用量、还原和氧化反应的发展程度、以及抽过燃烧层的气体成分等因素。

碳酸盐的分解和矿化作用

烧结料中的碳酸盐有CaCO3、MgCO3、FeCO3、MnCO3等，其中以CaCO3为主。在烧结条件下，CaCO3在720℃左右开始分解，880℃时开始化学沸腾，其他碳酸盐相应的分解温度较低些。

碳酸钙分解产物Ca0能与烧结料中的其他矿物发生反应，生成新的化合物，这就是矿化作用。反应式为：

CaCO3 SiO2=CaSiO3 CO2

CaCO3 Fe2O3=CaO ·Fe2O3 CO2

如果矿化作用不完全，将有残留的自由Ca0存在，在存放过程中，它将同大气中的水分进行消化作用：

CaO H2O=Ca(OH)2

使烧结矿的体积膨胀而粉化。

铁和锰氧化物的分解、还原和氧化

铁的氧化物在烧结条件下，温度高于l300℃时，Fe203可以分解 。

Fe304在烧结条件下分解压很小，但在有Si02存在、温度大于1300℃时，也可能分解。

显微结构对烧结矿的性质有很大的影响，容易开裂就是一个很重要的因素。在扫描电子显微镜下观察烧结矿的新鲜断面，发现未同化的赤铁矿颗粒上存在有裂纹。而对天然赤铁矿加热并随之用水骤冷的实验表明，赤铁矿不会产生裂纹。由此可见，赤铁矿颗粒上的裂纹是氧化和还原引起的相变而产生的。对于熔剂性烧结矿来说，粘结相裂纹相对较少，但酸性烧结矿就比较多。

在约850℃用CO或H₂对铁矿烧结矿进行还原时的试验结果表明，在赤铁矿还原为班铁矿时，由于形成孔隙和裂纹，总伴随着视在体积的明显增大。当赤铁矿晶粒塑性较低时，低温还原过程的体积增加更为严重。在550℃时裂纹数最多。次生赤铁矿顺粒一般不容易开裂，因为它们的体积比残存赤铁矿小得多 。2100433B

烧结矿的显微结构基本上由未熔矿物、粘结相、孔隙和裂纹等组成。熔剂性烧结矿的枯结相有好几种矿物，但主要是铁酸钙、磁铁矿、次生的和再氧化的赤铁矿以及硅酸盐。

未熔矿物在烧结过程中是发生了变化的。将原来的矿物结构与烧结矿中未熔颗粒进行比较，可以看出有如下变化：

1.烧结矿中矿石颗粒孔隙变大；

2.烧结矿中矿石颗粒的反射率提高。

在烧结过程中，赤铁矿晶粒重结晶和晶体聚合是可能的。

随着烧结生产技术的发展，烧结燃耗降低，从而增大了烧结矿中未熔相的比例，如日本钢厂生产的烧结矿含有的未熔相，所以研究烧结矿中未熔相颗粒的性质具有重要意义 。

《烧结矿生产》从烧结技术人员及操作工人必须掌握的知识和基本技能出发，按照烧结生产的工艺流程，系统地介绍了烧结生产原料、烧结生产配料、烧结生产混料、混合料烧结、烧结矿的处理、烧结矿质量评价、烧结生产节能与新工艺等内容。《烧结矿生产》内容点多、面广，突出实用性，理论联系实际。