资源描述
三种密度：真密度：r0=GN0;视密度（假密度）： rn= G/（VO+Vn）;堆密度：rj= G/V; 设物质质量为 G体积 V。V=VO+Vn+Vj; V0：实际物质所占空间， Vn：物质颗粒内部孔隙所 占空间；Vj :颗粒间孔隙所占空间三种球团焙烧设备：竖炉、带式焙烧机、链篦机一回转窑。原料粒度的要求：适合造球的精矿其 -0.042mm（-325 网目）部分应控制在 60%-80 沱间或 -0.074mm（-200 网目）粒级控制在 90%以上,尤其是其中的-20 卩 m 部分不得少于 20%且要求 精矿的粒度上限不超过 0.2mm（-65 网目）。熔剂的粒度要求： 石灰石（CaC03）入厂粒度要求100mm，烧结要求3mm 占 90%.白 云石（CaCO3 MgCO3 ） 入厂粒度要求100mm， 烧结要求3mm 占 90%.生石灰 （CaO）消石灰 （Ca（OH ） 2）。熔剂粒度控制在v3mm，且v3mm 的粒度应大于 85%。标煤：1 公斤标准煤的热值为 29270 千焦耳，每公斤标准煤为29270000 焦=7000 大卡。铁矿石的亲水性依下列顺序而递增：磁铁矿T赤铁矿T菱铁矿T褐铁矿。正硅酸钙：2Ca（? SiO2 （正硅酸钙）；铁酸钙：CaO? Fe2O3;铁酸二钙：2CaO- Fe2O3 造球时的水分：吸附水：是无效水，呈固态水性质；薄膜水：增加球团机械强度， 呈粘滞性； 可提高生球强度，可使物料呈现塑性；毛细水：起主导作用，使颗粒成核；重力水：饱和水，对成球不利。圆盘造球四个区：母球区、长球区、成球区，排球区。Fe3O 4 氧化反应是吸热增重。球团焙烧时固结形式主要有四种：Fe2O3 微晶连接Fe203 再结晶Fe304 再结晶渣键连接。Fe203 再结晶是氧化球团矿固结的主要类型。链篦机-回转窑以辐射传热为主常有三种加水方法：a造球前预先将造球物料的水分调整至生球的适宜值；b.先将一部分造球物料加水成过湿物料，造球时再添加部分干料；c.造球物料进入造球前含水量低于生球水分适宜值，不足的在造球时盘内补加。把物料分别加在“母球区”和“长球区”最好的加料方法，从圆盘两边同时加入或以面布料 方式加入。球团矿的主要成分：赤铁矿（三氧化二铁）自动蓄热：烧结矿层相当于一个加热空气的蓄热器。热的烧结矿将热量传递给气体，使气体温度很快升高，这炽热气体可提供燃烧层需要的全部热量的3840%烧结速度：指燃烧带中温度最高点移动速度燃烧速度：单位时间内碳与氧反应所消耗碳的重量传热速度：指气一固相的热交换速度前沿速度：各带的推进速度，E. w.沃依斯（Voice）定名为前沿速度。传热前沿：没有内部热源时，规定当料层温度开始均匀上升时传热前沿即已到达，一般以100C等温线为准。燃烧前沿：当配有燃料时，规定当料层温度迅速上升时表明燃烧前沿到达，一般以600C或 1000C等温线为准。露点：湿空气中的水汽开始在料面冷凝的温度。透气性：指固体散料层允许气体通过的难易程度，也是衡量混合料孔隙率的标志。生球的还原性是 模拟炉料自高炉上部进入高温区的条件，用还原气体从球团矿中排除与铁结合氧的难易程度的一种度量。燃烧性：表试碳与氧气在一定温度下的反应速度。反应性：表示碳与二氧化碳在一定的温度下的反应速度。球团的还原性：球团矿还原性是模拟炉料自高炉上部进入高温区的条件，用还原气体从球团矿中排除与铁结合氧的难易程度的一种度量。它是评价球团矿冶金性能的主要质量标准。碱度：矿石碱度 R=（ CaO+MgC）/（ AI2O3 +SiO2）或（CaO/SiO2）R 接近高炉渣碱度时 （1.01.3 ），叫做自熔性矿石。R1.3 是碱性矿石。碱度小于 1.0 的烧结矿中几乎不存在铁酸钙，生产高碱度烧结矿时，铁酸钙液相才能起主要作用爆裂温度：生球干燥时炸裂散开时的初始温度。破裂温度：生球干燥时结构遭破坏时的初始温度裂纹温度：生球干燥时表面开始产生裂纹的初始温度生球的落下强度：生球由造球系统运输到焙烧系统过程中所能经受的强度。生球抗压强度：生球在焙烧设备上，所能经受料层负荷作用的强度。生球的热稳定性，称之“生球爆裂温度”：生球在焙烧设备上干燥受热时，抵抗因所含水分（物理水与结晶水）急剧蒸发排出而造成破裂和粉碎的能力，或称热冲击强度。烧结：是指在混合料中的燃料燃烧产生高温和一系列的物理化学变化的作用下，部分混合料颗粒表明发生软化和熔化，产生一定液相，并润湿其它未被熔化的矿石颗粒，当冷却后，液 相将矿粉颗粒粘结成块的过程。润磨就是将含一定水分的原料，按接近造球需水分（即润湿状态下） 在特殊的周边排料式的球磨机（润磨机）中进行磨矿和混碾。1、烧结球团中的有害杂质有哪些？1、S 以 FeS 形态存在，产生热脆，烧结和炼铁过程中可去除部分。2、P 和铁结合成化合物 Fe3P,产生冷脆，烧结、炼铁不可去除。3、AS 降低钢的机械性能和焊接性能，烧结中只能去除小部分。4、 Cu 钢中少量的铜可以改善刚的抗腐蚀性能，但超0.3%会降低焊接性能并产生热脆。5、Pb 高炉冶炼中铅易还原并不熔于生铁，沉于铁水下面，渗入炉底砖缝起破坏作用，冶 炼含铅矿石高炉易结瘤，普通烧结不能去除。6、Zn 高炉冶炼过程中锌易还原并不熔于生铁中，易挥发、破坏炉衬、导致结瘤，甚至堵 塞烟道，烧结过程中能去除 50% 60%。7、 K、Na在高炉冶炼中易还原、易挥发、破坏炉衬导致结瘤，烧结中可去除少部分2、烧结料中水的作用？a.成球作用。有利于混合料成球，改善烧结料层透气性，提高生产率；b.润滑作用。使物料颗粒表面光滑，从而减小透气性阻力；c.传热作用。水的传导性较矿石好，因而可改善烧结料的热交换条件；d.助燃作用3、固体燃料燃烧热力学原理和动力学原理？热力学：固体炭在温度达 700C以上即着火燃烧，发生如下反应：碳的不完全燃烧反应： 2C+ Q= 2CO G）=- 223426 175.31T J碳的完全燃烧反应：C+ C2= CQ & =- 394133 0.84T JCO 的燃烧反应：2COF Q= 2CQ & = 564840 + 173.64T J布都尔反应：CQ + C= 2CO G = 170707 174.47T J在烧结料层中可能进行的反应：高温 co 稳定，低温 co2 稳定；氧过剩生成 co2，碳过剩生成 co；燃料所处状态：燃料群T燃烧前沿有 CT生成 CO 单颗粒T燃烧前沿有QT生成 CQ ； 对于烧结料层，碳完全燃烧的可能性大，但在高温燃烧带，或者当燃料太多时，也可能生成CO 烧结料层中，总体是氧化气氛，局部存在还原气氛。动力学：在烧结过程中，固体燃料呈分散状分布在料层中，燃烧规律介于单体焦粒燃烧与焦粒层燃烧之间，固体碳的燃烧 属非均相反应。由五个步骤组成：（1）氧由气流本体通过界面层扩散到固体碳的表面；（2）氧在碳粒表面上吸附；（3）吸附的氧与碳发生化学反应；（4）反应产物的解吸（5）反应产物由碳粒表面通过界面层向气相扩散。限制性环节：氧向含碳表面的扩散；相界面上的化学反应。3、固体燃料的种类，用量，粒度对烧结过程的影响？种类：碎焦粉粉末和无烟煤； 焦碳是炼焦煤在隔绝空气高温加热后的固体产物；碎焦粉末是高炉用的焦碳的筛下物，粒度一般小于25 毫米.焦粉：衡量焦碳的质量 一化学成分、物理机械性能、物理化学性质。无烟煤：无烟煤孔隙率小，反应性较差，导致垂直烧结速度下降和烧结矿质量恶化。随着煤炭化的程度不同，煤中的挥发物含量的差别是很大的。炭化程度越高，它的挥发分含量也就越少。用量：燃料用量高时：1）烧结温度高，有利烧结液相的发展，烧结矿强度高；2）还原性气氛强，不利于铁酸钙体系的发展，烧结矿FeO 含量高，强度低，还原性差。最适宜的燃料用量应保证所获得的烧结矿具有足够的强度和良好的还原性。粒度：燃料的粒度过大：a燃烧带变宽，烧结料层透气性变坏；b.燃料在料层中分布不均匀，在大颗粒燃料的周围熔化得厉害，离燃料颗粒较远的地方的物料不能很好地烧结；c.粗粒燃料周围，还原性气氛较强，没有燃料地方空气得不到利用；d.布料时，易产生燃料偏析现象，大颗粒燃料集中在料层的下部，加上烧结料层下部的蓄热作用，使烧结料层的温度差异更大，造成上层烧结矿的强度差，下层过熔FeO 含量偏高。燃料的粒度过小：a烧结速度快，燃烧所产生的热量难以使烧结料达到所需的高温，从而使 烧结矿的强度下降；b.小的燃料颗粒（小于 0.5 毫米）使烧结料层的透气性变坏，并有可能 被气流带走。4、烧结过程的的蓄热原理及作用？自动蓄热：烧结矿层相当于一个加热空气的蓄热器。热的烧结矿将热量传递给气体，使气体温度很快升高，这炽热气体可提供燃烧层需要的全部热量的3840%蓄热机理：对于燃烧带，上层物料对气流的预热，使进入燃烧带的物理热增加，燃烧带的燃烧温度提高。对燃烧带而言，上层相当于高炉的热风炉。料层越高，下部蓄热量越多，高料层操作可充分利用烧结过程的“自动蓄热”。5、圆盘造球机的参数对造球的影响？一） 圆盘造球机的直径对产量的影响：圆盘造球机的直径大，造球面积随之增大，造球盘接受料增多，物料在球盘内的碰撞机率增加，物料成核率和母球的成长速度得到提高，生球产量提高。对生球强度的影响：由于造球盘直径增大，使母球或物料颗粒的碰撞和滚动次数增加，所产生的局部压力提高，生球较为紧密，气孔率降低，生球强度提高。二） 转速周速过小，产生的离心力也小，物料提升不到圆盘的顶点，造成母球区“空料”，使物料和母球向下滑动，使盘面的利用率降低，影响产量；由于母球上升的高度不大和积蓄的动能少， 当母球向下滚动时得不到必要的紧密，生球强度低。周速过大，离心力过大，盘内的物料就会被甩到盘边，造成盘心“空料”，使物料和母球不能按粒度分开，甚至造成母球的形成过程停止。 如果刮板强迫物料下降，则会造成急速而狭 窄的料流，严重恶化滚动成型特性。因此，只有适宜的转速才能使物料沿造球盘的工作面滚动，并按粒度分级而有规则地运动。三）倾角圆盘造球机的倾角与周速有关：倾角大，为使物料能上升到规定高度，要有较大的周速；周速一定，倾角的适宜值就一定。当小于适宜倾角时，物料的滚动性能变坏，盘内的物料会全甩到盘边，造成盘心“空料”，滚动成型条件恶化；当大于适宜倾角时，盘内的物料带不到母球形成区，造成有效工作面积缩小。在一定的范围内（圆盘造球机的适宜倾角一般为4550,大于物料安息角），适当的增大倾角，可以提高生球的滚动速度和向下滚落的动力，对生球的紧密过程是有利的。当倾角过分增大时，生球往下滚动的动能过大，它们与圆盘周盘内的停留时间缩短，使生球的气孔率和抗压强度降低，这些都不利于提高圆盘造球机的产量和质量。四）边高和填充率边高过高，由于填充率大，使合格粒度的生球不易排出，继续在圆盘内运动，一方面使合格粒度生球变得过大；另一方面使物料在盘内的运动轨迹受到破坏，生球不能很好的滚动和分级，达不到高生产率。边高过低，生球很快从球盘中排出，不可能获得粒度均匀而强度高的 生球。6、膨润土在造球过程中的作用？膨润土具有高度的粘结性、吸附性、分散性和膨胀性，在铁粉造球中加入膨润土能起到如下 作用：提高物料的成核率、降低生球长大速度。随着膨润土用量增加，生球长大速度下降， 成球率降低，生球粒度变小并趋向均匀，对细粒度铁精矿粉更为明显。主要是由于膨润土的强吸水性和持水性所定的。减少碰撞效果和降低了有效造球水分。使生球长大速度降低。膨润土能提高生球强度。 膨润土对成球动力学的影响，随着膨润土所吸附的阳离子不同而异。膨润土的最大作用是提高干球强度和破裂温度，强化了干燥过程。随膨润土添加量的增加，干球的抗压强度和生球的破裂温度都有提高。降低了球团品位。7、物料的表面性质对造球的影响？颗粒表面电荷数量大的，即与水的结合性大的亲水物质很容易被水湿润。颗粒的表面形状：尖角形的和不定形状的颗粒成球后多孔，松散而且强度不高。颗粒表面粗糙、凹凸不平的形状组成的生球组织，机械结合力高、强度好。对于表面粗糙的针状和片状的颗粒，具有较大的表面积，成球性好。在滚动过程中能相互嵌入，颗粒之间由于接触面积大，表面又粗糙， 故摩擦阻力大，生球强度高。如果颗粒呈球状、立方体状、多角状或星状共生体形，由于表 面积较小，所以成球性稍差。颗粒之间的接触面积小， 表面又圆滑，颗粒之间的摩擦力也小， 所以强度就差。8、造球焙烧的过程及烧结的几个带？球团焙烧过程分为五个阶段：干燥、预热、焙烧、均热、冷却1）干燥（200400C）：水分蒸发，部分结晶水分解；2） 预热（900000C）:脱除少量水，磁铁矿氧化成 Fe2O3，碳酸盐硫化物分解，氧化，相 反应；3）焙烧带（12001300C）:铁氧化物的结晶和再结晶，晶粒长大，固相反应，部分液相 形成，球团矿体积收缩及结构致密化；4）均热带：温度低于焙烧带，并保持一定时间使内部晶体长大，尽可能发育完善，矿物组成均匀化，消除部分内应力；5）冷却：1000C下降到 100200C,冷却后便于皮带运输，冷却过程中，尚未氧化的 Fe3O4TFe2O3.主要变化：各组成间的某些固相反应，新物质出现，颗粒粘结； 某些组成或生成物的结晶和再结晶，生成熔融物；孔隙率减少，球团密度增加，球团发生收缩和致密化；机械强度提高，氧化度提高，还原性变好等。9、烧结的几个带：（1）烧结矿（即成矿层）：液相凝固、矿物析晶，预热空气。表层受冷空气剧冷作用，温度低，矿物来不及析晶，故表层强度较差。气孔度高，气孔率大，阻力损失最小（2 ）燃烧层：主要反应是燃料燃烧，温度可达11001500,混合料在固相反应条件下形成低熔点矿物在高温下软化，进一步发展为液相。阻力损失较大。（3） 预热层：混合料被燃烧层的热废气干燥和预热，特点是热交换迅速剧烈，废气温度很快从 11001500C降低至 6070C（4） 干燥层：同预热层交界处温度约120150C，烧结料中的游离水在此大量蒸发，使料 干燥。同时料中热稳定性差的一些球形颗粒可能破裂，使料层透气性变坏。（5）过湿层（冷料层）：上层废气中带入较多的水分，进入本层时，温度降低到露点以下而 冷凝析出，形成料层过湿。1 褐铁矿烧结产生的危害和处理？危害：1）烧结褐铁矿时，结晶水的脱除，能耗较高。2）结晶水的脱除，将使烧结矿的孔隙度提高，3）褐铁矿烧结时，烧结水分高于赤铁矿或磁铁矿，否则烧结速度较低。措施：（1）适当增加燃料用量（2）适当延长点火时间和保温时间（3）提高混合料加水量（4）添加一些物料（5）适当压料（6）预热烧结料和提高料层厚度2、烧结过程料层结构的变化？原始料带：由原料性能和制粒过程确定其制粒的粒度与粒度分布，在烧结台车上，按简单立方体堆集，料层较高时，上层混合料对下层混合料有挤压作用，抽风时，对料层也有压密的 作用；过湿带：过湿可能引起制粒小球的破坏和变细，过湿形成的自由水，可能填充孔隙；干燥预热带：如果有爆裂，粒度将细化，水分的润滑作用消失；燃烧带：液相的形成、流动与料层的收缩，使透气性变差成品带：多孔烧结矿的形成，使孔隙度增加。3、烧结和球团的液相作用烧结：（1）液相是烧结矿的粘结相， 将未熔的固体颗粒粘结成块，保证烧结矿具有一定的强度；（2）液相具有一定的流动性，可进行粘性或塑性流动传热，使高温熔融带的温度和成分 均匀，液相反应后的烧结矿化学成分均匀化。（3）液相保证固体燃料充分燃烧，大部分固体燃料是在液相形成后燃烧完毕的，液相的数量和粘度应能保证燃料不断地显露到氧位较高的 气流孔道附近，在较短的时期内燃烧完毕；（4）液相能润湿未熔的矿粒表面，产生一定的表 面张力将矿粒拉紧，使其冷凝后具有强度；（5）从液相中形成并析出烧结料中所没有的新生 矿物，这种新生矿物有利于改善烧结矿的强度和还原性。球团： 由于液相的存在，可加快结晶质点的扩散，使晶体长大的速度比在无任何液相的 结晶结构中快。（2）融体将颗粒包裹，在表面张力的作用下，矿石颗粒互相靠拢，结果使球 团体积收缩，孔隙率减少，球团致密化。（3）液相充填在粒子间，冷却时液相凝固，将相邻粒子粘结起来。4）使固体颗粒溶解和重结晶，重结晶析出的晶体，消除晶格缺陷，提高晶 桥强度。4、球团矿的氧化机理和途径？磁铁矿的氧化从 200C开始，至 1000C左右结束，经过一系列的变化而最后完全氧化成a-Fe2O3。有关氧化反应机理，第一阶段：4Fe3O4 02丄2曲一6 - Fe2O3在这一阶段，化学过程占优势，不发生晶型转变（Fe3O4和丫一 Fe2O3都属立方晶系），只是由 Fe3O4生成了 丫 Fe2O3，即生成有磁性的赤铁矿。rFe203不是稳定相。第二阶段：- Fe2O3 - -400C a - Fe2O3由于丫汗良 03不是稳定相，在较高的温度下，晶体会重新排列，而且氧离子可能穿过表层直接扩散，进行氧化的第二阶段。晶型转变占优势，从立方晶系转变为斜方晶系，YFe2O3氧比成a-Fe203，磁性随之消失，此阶段的温度范围和第一阶段的产物，随磁铁矿的类型不 同而异。氧化途径：Fe3O4 球团氧化未反应核收缩模型，大气中的 O2 被吸附在磁铁矿球团表面，形成丫 -Fe2O3 薄层。随着焙烧温度的进一步升高，离子活动能力增大，在丫 -Fe2O3 层的外围形成稳定的a-Fe2O3 :球团氧化是 Fe2+向外扩散，Fe3+向内扩散，以及 O2-向里扩散的一 个内部晶格重新排列，最后成为固溶体的连续过程。5、提高生球爆裂温度的途径？（一）选择适宜的粘结剂：添加膨润土的生球爆裂温度明显高于添加消石灰的生球爆裂温度。膨润土能提高生球破裂温度，主要与它的结构特点有关。膨润土的层状结构，能吸附大量的 水而膨胀。（二）优化造球参数：生球水分、造球时间等是影响生球爆裂温度的主要造球参 数。在确保生球强度的条件下，应尽可能降低生球水分，以提高生球爆裂温度。对于提高生球爆裂温度而言，在确保生球强度的前提下，应减少造球时间。（三）选择适宜的原料 不同性质原料的生球爆裂温度相差很大，需根据不同的球团生产工艺选择合适的原料。（四）合理的工艺操作：（1）合理选择润磨或辊磨工艺；（2 ）逐步提高干燥介质的温度和气流速度；（3）采用鼓风和抽风相结合进行干燥；（4 ）薄层干燥（五）配加表面改性剂或防爆剂6、谈对高炉的精料的认识高炉精料。国内外高炉炼铁的实践表明，精料对高炉炼铁科技进步的影响率在70%左右。 精料工作是高炉的基础，精料技术是钢铁企业的核心竞争优势，是成本领先的关键。 炼铁高炉的精料技术要重点突出“高品位、高强度、高碱度、高熟料率、净炉料、粒度均匀、稳定性好、有害 杂质少、冶金性能好”等技术特点。精料的基本因素包含入炉矿品位高、矿石的冶金价值高、烧结矿和球团矿的强度高、烧结矿碱度高等内容。精料技术对高炉炼铁技经指标的影响率在 70%其中焦炭质量的影响占 30%左右，高炉操作占 10%精料技术的内涵，精料技术的 内容有：高、熟、稳、均、小、净、少、好 八个方面。高：入炉矿含铁品位高，原燃料转鼓指数高，烧结矿品位高。熟：指烧结矿加球团矿占入炉料比例。目前，不追求高熟料比，但建议熟料比不低于80%因熟料比下降 1%焦比会升高 23kg/t。稳：原燃料化学成分和物理性能要稳，波动范围要小。均：入炉原燃料粒度要均匀。作用：粒度均匀会提高炉料透气性，提高矿石间接还原度，炉料的填充作用，使孔隙 度减少。粒度均匀会降焦增产。小：是指原燃料粒度要小。净：要筛除小于 5mm 勺粉末要求。 少：含有害杂质少。 好：铁矿石冶金性能好，铁矿石还原性好：大于60%措施：通过购买国内高品位精矿粉和增加进口矿的比例，包括进口球团矿来提高入炉矿品位；虽然提高品位会增加矿石的采购成本，但提高入炉矿石品位：有利于提高高炉利用系数、降低焦比、提高喷煤量、降低矿耗和提高风温。
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