烧结工艺培训教材

第一章概述传统的钢铁工业生产系统是由采矿、选矿、烧结（球团）、炼铁、炼钢、轧钢这六大工序组成的，烧结在钢铁企业中占有相当重要的地位。

所谓烧结，是把粉状和细粒含铁物料制成具有良好冶金性能的人造块矿的过程，是粉状含铁物料的主要造块方法之一。

烧结料通常由选矿厂出产的铁矿粉和对天然富矿进行破碎、筛分时产生的小于8mm的富矿粉，烧结过程中产生的小于8mm的返矿粉以及其它冶金厂的若干含铁废弃物（如高炉炉尘、转炉炉尘、轧钢皮、硫酸渣等）组成。

把这些烧结料按一定比例混合后，再根据烧结过程的热量需要和碱度要求配加适量的燃料（焦粉或无烟煤）和熔剂（石灰石、生石灰或消石灰），混匀后放入烧结设备中点火烧结。

由于燃料燃烧时产生的高温作用，料层内产生一定数量的液相（但不允许烧结料全部熔化），将那些尚未熔化的粉料粘结成块，这就是烧结矿。

由此可见，烧结是一种粉状含铁物料的造块工艺，它主要是靠烧结料中产生的液相把粉料固结成块。

在古代人们是直接用富矿来炼铁的，随着钢铁工业的迅速发展，要求日益扩大对贫矿和多种金属共生复合矿的利用，这些矿石经过选矿处理后得到的精矿粉，以及粉状富矿粉都需经过造块才能进行冶炼。

1870年英国、瑞典、德国使用烧结锅，1910年世界上第一台带式烧结机在美国投入生产，我国建国初期，只有首钢的烧结锅，本钢的烧结盘，以及鞍钢的50m2带式烧结机投入使用。

第二章配料一、配料知识简介配料是高炉优质、高产、低耗的先决条件，是获得优质烧结矿的前提，烧结矿使用的原料种类多，物理化学性质各不相同。

为了合理综合利用国家资源，生产出符合高炉冶炼要求而且成分相对稳定的烧结矿，同时还要兼顾生产过程的要求，烧结厂必须根据本厂原料的供应情况及物理化学性质选择合适的原料，通过计算确定配料比，并严格按配比确定每条电子称皮带下料量，经常进行重量检查（跑盘）及时调整。

所谓配料就是根据高炉对烧结矿的产品质量要求及原料的化学性质，将各种原料、溶剂、燃料、代用品及返矿等按一定比例进行配加的工序。

配料的目的是根据烧结过程的要求，将各种不同的含铁原料、溶剂和燃料进行准确的配料，以获得较高的生产率和理化性能稳定的优质烧结矿，符合高炉冶炼的要求。

目前国内采用的配料方法有两种，即容积配料法和重量配料法。

容积配料法是利用物料的堆比重，通过给料设备对物料容积进行控制，达到配加料所要求的添加比例的一种方法。

此法优点是设备简单，操作方便。

其缺点是物料的堆比重受物料水分、成分、粒度等影响。

所以、尽管闸门开口大小不变，若上述性质改变时，其给料量往往不同，造成配料误差。

重量配料法是按物料重量进行配料的一种方法，该法是借助于电子皮带称和定量给料自动调节系统实现自动配料的。

优点是：重量配料比容积配料更加精确，特别是对添加数量较少的原料，这一点更明显。

除这两种配料法外，化学成分配料法是一种目前最为理想的配料方法，它采用先进的在线检测技术，随时测出原料、混合料成分并输入微机进行分析、判断、调整，使烧结矿质量稳定在高水平。

国外对这种方法也处于开发阶段，我国的宝钢、首钢已具备开发这种水平的条件。

二、原燃料性质及其对烧结过程和质量的影响1、含铁原料精矿粉是含铁贫矿经过细磨选矿处理，除去了一部分脉石和杂质使含铁量提高的极细的矿粉。

在烧结生产过程中，除了精矿粉外，往往还要添加一些其他的含铁原料（如高炉返矿、铁皮和富矿粉等），这样做有两个目的，一是为了增加烧结混合料成球核心，改善混合料的透气性，提高烧结机利用系数，降低烧结矿成本。

二是为了提高烧结矿的品位，为高炉顺产、高产创造条件。

返矿具有多孔的结构，含低熔点化合物，有利于烧结过程液相的生成，提高烧结矿的强度，有利于烧结料粒度的组成，改善透气性，提高烧结矿质量。

因此，返矿的配加量、返矿质量的好坏，直接影响烧结生产过程的进行。

2、熔剂（1）熔剂的分类熔剂可分碱性熔剂、酸性熔剂和中性熔剂三类。

我国铁矿石的脉石多以SiO2为主，所以普遍使用碱性熔剂。

碱性熔剂即含CaO 和MgO高的熔剂，常用的熔剂有：石灰石（CaCO3）、生石灰（CaO）、消石灰（Ca(OH)2）和白云石（主要是CaCO3和MgCO3）。

（2）烧结对熔剂的要求碱性氧化物含量要高；S、P杂质要少；酸性氧化物含量（SiO2+Al2O3）越低越好；粒度和水分适宜。

（3）配加熔剂的目的烧结生产过程中配加溶剂的目的主要有三个：一是将高炉冶炼时高炉所配加的一部分或大部分熔剂和高炉中大部分化学反应转移到烧结过程中来进行，从而有利于高炉进一步提高冶炼强度和降低焦比；二是碱性熔剂中的CaO和MgO与烧结块中的铁氧化合物等及酸性脉石SiO2及Al2O3等在高温作用下，生成低熔点的化合物，以改善烧结矿强度的冶金性和还原性；三是加入碱性熔剂，可提高烧结料的成球性和改善料层透气性，提高烧结矿质量和产量。

白灰也称生石灰，主要成分是CaO，其遇水即消化成消石灰（Ca(OH)2）后，在烧结料中起粘结剂的作用，增加了料的成球性，并提高了混合料成球后的强度，改善了烧结料的粒度组成，提高了料层的透气性。

其次，由于消石灰粒度极细，比表面积比消化前增大100倍左右，因此与混合料中其他成分能更好的接触，更快发生固液相反应，不仅加速烧结过程，而且防止游离CaO存在，而且它还可以均匀分布在烧结料中，有利于烧结过程化学反应的进行。

再次，白灰消化时放出的热量，可提高混合料料温。

但从另一方面来看，生石灰用量也不宜过多：a.生石灰用量过多，烧结料会过分疏松，混合料堆密度下降，生球强度反而会变坏。

由于烧结速度过快，返矿率增加，产量降低。

另外，生石灰量过多，烧结料水分不易控制。

b.烧结前必须使生石灰全部消化，使用生石灰时必须相应增加混合前打水量，保证必要消化时间，使生石灰颗粒一般在一次混合机内松散开，绝大多数消化，生石灰粒度一般要小于3mm。

c.生石灰在配料前的运输和储运中，尽量避免受潮，以防止事先消化失去CaO的作用。

d.生石灰不宜长途运输和皮带转运，极易产生粉尘，恶化劳动条件。

（4）烧结料中加入石灰石对烧结矿质量的影响a.CaO成分增加，其软化区间缩小，燃烧层厚度减薄，改善料层透气性。

b.石灰石中的细粉比精矿粘结性好，有利于混合料成球，而较粗的部分本身就具有良好的透气性，可以改善烧结料透气性。

c.烧结过程中石灰石分解，放出CO2，起疏松料层作用，大大改善料层透气性。

通过石灰石的加入，使垂直燃烧速度增加，产量提高。

d.石灰石的加入量也不宜过多，如石灰石量过多成球条件变坏，由于透气性变好，机速加快，矿物结晶不完全。

另外，CaO过多易形成正硅酸钙体系液相，导致冷却时风化碎裂，使烧结矿强度降低。

（5）用消石灰来代替石灰石的好处a.消石灰粒度很细，亲水性强，而且有粘性，大大改善烧结料透气性，提高小球强度。

b.消石灰比表面积大，增加混合料最大湿容量，可使烧结料过湿层有较好的透气性。

c.含有消石灰胶体颗粒的小球，强度及热稳定性有所提高，保持混合料有较好透气性。

d.粒度细微的消石灰颗粒比粒度较粗石灰石颗粒更易生成低熔点化合物，液相流动好，凝结成块，从而降低燃料用量和燃烧带阻力。

但消石灰用量也不宜过多，过多的消石灰使烧结料过于松散，烧结矿脆性大，强度下降，成品率下降。

3、烧结矿碱度（1）碱度的分类碱度是烧结矿的碱性氧化物与酸性氧化物百分比含量比值。

二元碱度R=CaO / SiO2；三元碱度R=（CaO＋MgO）/ SiO2；四元碱度R=（CaO＋MgO）/（SiO2＋Al2O3）烧结矿按R分为三种：普通烧结矿、自熔性烧结矿、高碱度烧结矿。

普通烧结矿又叫酸性烧结矿。

即烧结矿的碱度低于高炉炉渣的碱度，一般都小于1.0，这种烧结矿在入炉冶炼时需加入一定数量的熔剂。

自熔性烧结矿的碱度等于或稍高于高炉炉渣的碱度，一般为1.2~1.5左右，其烧结矿在入炉冶炼时不需另加熔剂。

高碱度烧结矿又叫熔剂性烧结矿，其碱度高于高炉炉渣的碱度，一般都大于1.5，其烧结矿在入炉冶炼时，可以代替部分或全部熔剂，可常与富矿或酸性烧结矿、酸性球团矿配合使用。

（2）高碱度烧结矿的特点因现在普遍生产的是高碱度烧结矿，就其特点做一概述：a.高碱度烧结矿强度高，稳定性好，粒度均匀，粉末少。

b.高碱度烧结矿具有良好的还原性，这是因为高碱度烧结矿是以易还原的铁酸钙为主要液相；随碱度提高，烧结矿中FeO降低，还原性得到改善；高碱度烧结矿处于还原性最好的结构状态。

其中的磁铁矿晶粒细小且密集，并被铁酸钙包裹或溶蚀。

c.高碱度烧结矿的软化开始温度和软化终了温度均有所下降。

d.高碱度烧结矿含硫量有所提高，这是因为烧结料中的CaO有吸硫作用，形成CaS留于烧结矿中。

（3）烧结中配加白云石的目的烧结料中加入白云石主要是为了提高烧结矿MgO含量，从而提高烧结矿的质量（强度），并改善高炉炉渣的流动性。

4、影响烧结矿TFe高低和碱度高低的原因（1）含铁原料品位不稳定当品位高时，烧结矿的TFe升高，SiO2下降，CaO正常，R 上升。

当品位低时，烧结矿的TFe降低，SiO2升高，CaO正常，R 下降。

（2）熔剂下料量不稳定下料量大，相当于配比高，SiO2稍低，烧结矿TFe下降，CaO 上升，R上升；下料量小，相当于配比低，SiO2稍高，烧结矿TFe上升，CaO 下降，R下降。

（3）含铁原料下料量不稳定下料量大，铁升高，SiO2稍高，CaO下降，R下降；下料量小，铁下降，SiO2稍低，CaO上升，R上升。

（4）熔剂中CaO不稳定CaO高时，SiO2变动不大，R上升；CaO低时，SiO2变动不大，R下降。

（5）熔剂水分变化，相当于配比或下料量变化水分大，SiO2稍高，铁上升，CaO下降，R下降；水分小，SiO2稍低，铁下降，CaO上升，R上升。

（6）返矿对烧结的影响返矿对烧结的好处：a .利用返矿预热混合料；b.返矿粒度较大，具有疏松多孔的结构，可以改善混合料粒度组成，提高烧结过程透气性；c.返矿中含有已经烧结过的低熔点化合物，有利于烧结液相形成，提高烧结矿的强度；d.返矿中较大的固体颗粒，不仅是造球的核心，而且在料层内起骨架作用，防止料层在抽风作用下过分压紧。

烧结对返矿的要求：a.粒度适当数量适宜，一般在25%—40%之间，质量稳定，返矿过多，烧结料混匀与成球效果变差，透气性过好从而达不到所需的烧结温度，使烧结成型条件变坏，成品率下降，强度低，产量低。

b.返矿粒度的要求：返矿粒度过大，冷却和润湿较困难，影响烧结料的造球，同时，由于烧结过程高温持续时间短，粗粒来不及熔化，达不到烧结的目的。

返矿粒度过小（0~1mm的比例增多），不仅降低烧结料的透气性，而且含有大量未烧透的生料，达不到促进低熔点液相生成的目的。

一般返矿中小于2mm的应在10%以下，粒度上限不超过10~15mm。