铁矿烧结炼铁
烧结及高炉炼铁基本原理及工艺课件
03
烧结及高炉炼铁的能耗 与环保
能耗分析
烧结过程的能耗
烧结过程是钢铁生产中能耗最高的环节之一，其主要能耗来自于点火燃料、电力消耗和工艺用水。其中，点火燃 料是烧结过程最主要的能源，占整个烧结过程能耗的60%以上。
高炉炼铁的能耗
高炉炼铁的能耗主要包括煤炭、电力、焦炭和氧气等，其中煤炭和焦炭是最主要的能耗来源。在炼铁过程中，需 要将这些能源转化为化学能以还原铁矿石中的铁元素。
环保措施与减排技术
烧结过程的环保措施
在烧结过程中，采取一系列环保措施以减少环境污染，例如使用低硫燃料、安装除尘设备、进行烟气 脱硫等。此外，还可以通过提高烧结矿的质量和利用率来减少废渣的产生。
碳捕获和储存技术
利用该技术可以有效地减少高炉炼铁过程中的碳排放，提高环保 水平。
氢还原技术
利用氢气作为还原剂，替代焦炭，以减少碳排放和环境污染。
自动化和智能化设备
应用先进的自动化和智能化设备，可以提高生产效率、降低劳动成 本，并确保产品质量。
05
烧结及高炉炼铁生产过 程中的问题与解决方案
烧结生产过程中的问题与解决方案
高炉炼铁的环保措施
高炉炼铁过程中产生的废气和废水对环境造成的影响较大。为了减少环境污染，需要采取一系列环保 措施，例如使用高效除尘设备、进行废气脱硫、废水处理等。此外，还可以通过提高炼铁效率来减少 废渣的产生。
可持续发展的方向和前景
烧结及高炉炼铁的可持续 发展方向
为了实现烧结及高炉炼铁的可持续发展，需 要从能源消耗和环境保护两个方面入手。一 方面，需要研发和推广低能耗技术和设备， 提高能源利用效率；另一方面，需要加强环 保措施和技术的研究和应用，减少环境污染 和排放。
铁矿粉烧结生产工艺流程
铁矿粉烧结生产工艺流程1.烧结的概念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。
2. 烧结生产的工艺流程目前生产上广泛采用带式抽风烧结机生产烧结矿。
烧结生产的工艺流程如图2—4所示。
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。
图2-4 抽风烧结工艺流程◆烧结原料的准备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。
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。
对入厂烧结原料的一般要求见表2—2。
表2-2 入厂烧结原料一般要求◆配料与混合①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。
②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。
炼铁工艺中的烧结与球团化技术
焙烧：在高温下焙烧球团，
使其发生化学反应，形成具
配料：根据生产需求和原料
有一定强度的球团矿
性质进行配料
分选：根据球团矿的粒度和
造球：通过造球机将混合料 制成球团
成分进行分选，保证产品质 量
原料准备：选择合适的铁矿 石、燃料和熔剂
干燥：将球团干燥至一定湿 度，便于后续处理
成品：将分选后的球团矿包 装入库，供后续使用
新型烧结剂：提高烧结效率，降低能耗
新型球团化工艺：提高球团化效率，降 低能耗
新型球团化剂：提高球团强度，改善球 团质量
新型烧结设备：提高生产效率，降低能 耗
新型烧结工艺：提高烧结速度，降低生 产成本
新型球团化设备：提高球团化效率，降 低能耗
提高产品质量： 通过改进工艺 和设备，提高 烧结与球团化 产品的质量， 降低废品率。
降低生产成本： 通过优化生产 流程和采用节 能技术，降低 生产成本，提 高产品竞争力。
提高生产效率： 通过采用自动 化和智能化技 术，提高生产 效率，缩短生
产周期。
开发新产品： 通过研发新技 术和新材料， 开发具有更高 附加值的新产 品，满足市场
需求。
汇报人：
原料准备：选择合适的原料，如铁矿石、 燃料、熔剂等
混合：将原料按比例混合，形成烧结料
制粒：将混合后的烧结料制成颗粒状， 便于烧结
烧结：将制粒后的烧结料放入烧结设备 中，在高温下进行烧结反应，形成烧结 矿
冷却：烧结完成后，将烧结矿冷却至常 温，便于后续处理
分选：将烧结矿进行分选，去除杂质， 得到合格的烧结矿产品
节能技术的应用：如高效燃烧技 术、余热回收技术等
减排技术的应用：如废气净化技 术、废水处理技术等
炼铁的炼制过程
炼铁是将铁矿石在高炉中还原，得到生铁的过程。
具体的炼制过程如下：
1. 烧结：将铁矿石、燃料和熔剂混合后，在烧结机上进行烧结，制成烧结矿。
2. 焦化：将煤在焦炉中进行干馏，制成焦炭。
3. 炼铁：将烧结矿、焦炭和石灰石等原料按一定比例装入高炉，从高炉下部的风口吹入热风，在高温下进行还原反应，生成生铁和炉渣。
4. 炼钢：将生铁在转炉或电炉中进行炼钢，去除生铁中的杂质，制成钢水。
5. 连铸：将钢水通过连铸机铸成钢坯。
需要注意的是，在炼制过程中需要严格控制各项参数，以保证生铁和钢的质量。
同时，还需要对产生的废气、废水和废渣进行处理，以保护环境。
铁矿石的烧结与冶炼
04
铁矿石烧结与冶炼的环境 影响与控制
大气污染物排放与控制
大气污染物排放
在铁矿石的烧结和冶炼过程中，会产生大量的烟尘、二氧化硫、氮氧化物等大气污染物。这些污染物不仅对环境 造成严重污染，还会对人类健康产生严重影响。
02
铁矿石烧结过程
原料准备
01
02
03
铁矿石
选择品位高、成分稳定的 铁矿石作为原料，确保烧 结矿的质量和产量。
燃料
通常使用焦粉或煤粉作为 燃料，提供烧结所需的热 量。
熔剂
加入适量的熔剂，如石灰 石、白云石等，以调整烧 结矿的矿物组成和化学成 分。
配料与混料
配料
根据原料的化学成分和烧结矿的质量 要求，计算各种原料的配比，确保烧 结矿的品位、碱度和其它化学成分符 合要求。
利用
将处理后的烧结矿作为高炉炼铁的原 料，通过高炉冶炼提取出铁水，进一 步加工成各种钢材和铁制品。
03
铁矿石冶炼工艺
直接还原冶炼
直接还原冶炼是一种将铁矿石在还原气氛下进行高温处理，直接将铁矿石中的铁 氧化物还原成金属铁的过程。该工艺通常使用气体或固体还原剂，如天然气、煤 、焦炭等。
直接还原冶炼工艺具有流程短、能耗低、污染小等优点，但生产出的铁金属品位 较低，通常需要进一步加工处理。
混料
将各种原料按照配比混合均匀，确保 烧结过程中各组分能够均匀反应。
烧结矿的冷却与破碎
冷却
烧结矿从烧结机下来后，通过冷却设备将其冷却至适宜的温度，以利于后续的破 碎和运输。
破碎
烧结矿冷却后，经过破碎设备将其破碎至合适的粒度，以便于高炉冶炼。
《钢铁冶金》第二章铁矿烧结
四、燃料燃烧和传热
❖ 烧结料中固体碳的燃烧为形成粘结所必须的液相和进行 各种反应提供了必要的条件(温度、气氛)。烧结过程所需 要的热量的80~90%为燃料燃烧供给。然而燃料在烧结混 合料中所占比例很小，按重量计仅3~5%，按体积计约 10%。在碳量少，分布稀疏的条件下，要使燃料迅速而 充分地燃烧，必须供给过量的空气，空气过剩系数达 1.4~1.5或更高。
❖ 随着烧结过程的进行，燃烧层向下移动，烧结矿层增厚， 自动蓄热作用愈显著，愈到下层燃烧温度愈高。这就出现 上层温度不足(一般为1150℃左右)，液相不多，强度较低， 返矿较多；而下部温度过高，液相多，过熔，强度虽高而 还原性差，即上下烧结矿质量不均的现象。为改善这种状 况，提出了具有不同配碳量的双层或多层烧结的方法。即 上层含碳量应高于平均含碳量，而下层应低于平均含碳量， 以保证上下层温度均匀，质量一致。而且节省燃料。苏联 采用分层烧结某矿粉，下部含碳量低1.2%，节省燃料10%， 联邦德国某厂使用双层烧结，节省燃料15%，日本用此法 节省燃料10%。
❖ 随着烧结料层的增厚，自动蓄热量增，有利于降低燃料 消耗，但随着料层厚度增加，蓄热量的增加逐渐减少，所 以燃耗降低幅度也减小。当烧结矿层形成一个稳定的蓄热 层后，则蓄热量将不再增加，燃耗也不再降低。因此，从 热量利用角度看，厚料层烧结是有利的，但不是愈厚愈好， 在一定的条件下，存在着一个界限料层高度。同时料层高 度的进一步增加还受到透气性的限制。
❖ 在某一层中可能同时进行几种反应，而一种反应又可能在几层中进行。 下面对各过程分别进行研究和讨论。
二、烧结料中水分的蒸发、分解和凝结
❖ 任何粉料在空气中总含有一定水分，烧结料也不例外。除 了各种原料本身带来和吸收大气水分外，在混合时为使矿 粉成球，提高料层透气性，常外加一定量的水，使混合料 中含水达7~8%。这种水叫游离水或吸附水。100℃即可 大量蒸发除去。如用褐铁矿烧结，则还含有较多结晶水 (化合水)。需要在200~300℃才开始分解放出，若含有粘 土 质 高 岭 土 矿 物 (Al2O3·2SiO2·H2O) 则 需 要 在 400~600℃ 才能分解，甚至900~1000℃才能去尽。
炼铁工艺04铁矿粉造块
第四讲 铁矿粉造块一、铁矿粉烧结生产1.烧结生产的意义烧结矿的生产是充分利用自然资源，扩大铁矿石来源。
贫矿必须经过选矿和造块才能使用；富矿加工过程中产生的富矿粉也需造块才能使用。
烧结过程中可以加入高炉炉尘、转炉炉尘、硫酸渣等其它钢铁及化工工业的若干废料，使这些废料得到有效利用，既降低成本又变废为宝，化害为利；经过烧结制成的烧结矿（与天然矿相比），粒度合适，还原性和软化性好，成分稳定，造渣性好，保证了高炉冶炼稳定顺行；烧结过程能去除有害元素。
尤其去硫率高达80%-90%。
此外还能去除部分砷、氟等有害元素。
2.烧结生产流程将经过准备处理（破碎、筛分、混匀）的烧结原料（包括燃料、熔剂、铁矿粉等）按一定比例配比，再经过加水混合造小球，所得混合料由布料器铺到烧结机台车上。
铺料厚一般为500毫米。
为了保护台车篦条，在铺入混合料之前，需要在台车上先垫一层约30毫米厚的粒度为10-20毫米的成品烧结矿作为铺底料。
烧结料层经点火器点火，然后台车在向前移动时依靠抽风机从上向下抽过空气，燃烧其料层中的燃料。
燃烧产生的高温，使矿粉局部熔化或软化，生成一定数量的液相。
液相是烧结矿固结成形的基础。
之后，随着温度降低，液相冷凝，矿物逐渐凝结成块，即为烧结矿。
烧结矿从烧结机尾台车上自动卸下，经过齿式单辊破碎机破碎、冷却机冷却，再进行二次破碎筛分，得到成品烧结矿。
烧结生产工艺流程（以宝钢烧结为例）3.烧结原料的准备烧结生产历来是以原料为基础的。
要保证烧结矿优质高产必须从加强原料的管理开始；在加强原料存放管理的同时，要狠抓原料的中和混匀，使配料用的各种原料，特别是矿粉化学成分的波动尽量缩小。
原料的中和可在原料场和原料仓库进行；在仓库中和时，通常是借助于移动漏矿皮带和桥式起重机抓斗，将来料在指定地段逐层铺放，堆到一定高度后，再用抓斗自上而下垂直取料来完成。
中和效果将随着中和次数的增多而改善；配料时，首先根据原料成分和高炉冶炼对烧结矿化学成分的要求，进行配料计算，以保证烧结矿的含铁量、碱度、FeO含量和含硫量等主要指标控制在规定范围内，然后选择适当的配料方法和设备，以保证配料的准确性。
简述铁矿石到钢材的全过程
钢铁是怎样炼成的人类历史上先发现了铁然后发明了钢;从冶炼工序上看也是先冶炼后炼钢.为什么人们习惯叫"钢铁"而不是"铁钢"?"钢铁"这个词被看做人类"意志坚强"的象征就像<<钢铁是怎样炼成的>>这本书里表达的那样.那么你知道钢铁到底是怎样炼成的吗?原材料-铁矿石铁矿石是冶炼钢铁所需的原材料.但由于国产铁矿石品位低等原因我国铁矿石长期依赖进口（巴西和澳大利亚）并成为目前世界铁矿石市场的最大消费国。
现代钢铁生产的工艺流程在现代钢铁生产工艺中，需要经过四道工序。
分别是：（1）烧结烧结，就是将铁矿石等含铁粉状原料，配入适量的燃料和助熔剂，加入适量的水，经混合造球后在烧结设备上使物料发生一系列物理化学变化，在不完全熔化的条件下将矿粉颗粒黏结成块的过程，所得产品称作烧结矿。
（2）炼铁炼铁就是将铁元素从铁的氧化物中提炼出来，现代钢铁工业主要采用高炉炼铁。
从炉顶装入富矿石、烧结矿、球团矿、焦炭、造渣用溶剂（石灰石），从位于炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气。
在高温下，焦炭中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳，在炉内上升过程中除去铁矿石中的氧、硫、磷，还原得到铁。
（3）炼钢炼钢的主要原料是含炭较高的铁水或生铁以及废钢铁。
为了去除铁水中的杂质，还需要向铁水中加入氧化剂、脱氧剂和造渣材料，以及铁合金等材料，以调整钢的成分。
含炭较高的铁水或生铁加入炼钢炉以后，经过供氧吹炼、加矿石、脱炭等工序，将铁水中的杂质氧化去除，最后加入合金，进行合金化，便得到钢水。
炼钢炉有氧气转炉和电弧炉两种。
（4）轧钢炼钢得到的钢还只是半成品，必须通过轧钢，才能成为合格的钢铁产品。
轧钢板，就像传统手工制作的面条，面团经过擀面杖的多次积压与推进，越擀越薄，最后钢铁被压成各种尺寸，同时改善了钢的内部结构。
钢铁工艺的演变千百年来，炼钢工艺可谓发生了翻天覆地的变化。
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烧结配料
烧结配料
备注：卡粉，阿粉，国王粉全年比较固定，图上的总计20万吨，使用约10天
烧结配料
烧结配料控制原则
烧结配料控制原则
烧结工艺
烧结-混合系统
烧结-烧结系统
烧结-冷却系统
烧结-成品系统
高炉外景
高炉生产流程
高炉配矿原则
1、高炉的稳定顺序 2、原料库存控制 3、铁水质量控制 4、铁水成本控制
高炉配矿
高炉配矿
高炉配矿
铁水成分
高炉内部物理化学变化
高炉内部物理化学变化
பைடு நூலகம் 高炉炉前出铁
铁水温度约1500℃
铁矿-烧结-炼铁
曹学明
粉矿、精粉、块矿
品种、性质、用途
粉矿按性质分为：高品位、MNP、 高烧损、标准巴西粉、高硅粉、低 品位粉、高磷粉、
铁矿按性能分类
烧结矿、球团矿、块矿
铁矿化学成分-澳大利亚铁矿
铁矿化学成分-巴西vale铁矿
铁矿石品种全成分分析
烧结配料控制原则
1、库存控制 2、成本控制 3、质量控制