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冶金课件3英08《冶》H-SinteringPAGE 8 英08《冶金科技口译》(H) 3-Sintering and Pelletizing 烧结与球团 3 Sintering and Pelletizing 3.1 Vocabulary Preparation Study, translate and memorize the following words and expressions before class. iron ore hand-picked mining iron bearing or...

冶金课件3英08《冶》H-Sintering
PAGE 8 英08《冶金科技口译》(H) 3-Sintering and Pelletizing 烧结与球团 3 Sintering and Pelletizing 3.1 Vocabulary Preparation Study, translate and memorize the following words and expressions before class. iron ore hand-picked mining iron bearing ore sinter plant “state-of-the-art” technology commission bed height preheated air cooler ignition updraught type cooler short flame burners convection electrostatic precipitator mixing and balling drum pallet train cooler drive sinter screen 含铁量高 冶金性能和还原性好 杂质元素 造块 烧结和球团 ore lumps crushing to size washing to remove sand screening for the desired size sulfide ores 煤粉或焦粉 (烧结台车的)箅条 混合料 破碎 筛分 粉状熔剂 脉石 烧结矿 automatic weight batching mixture quicklime layer material thick bed igniter production water recirculation rate fume pollution source ultrafine iron ore concentrates mesh binders grain sizes “green” pellets shaft-type furnace rotary kiln a traveling grate lump ores good permeability during reduction swelling sticking 3.2 Skill Practice & Knowledge Build-up 3.2.1 Memory 3.2.2 Sight Interpreting 〔E-C: Sight I〕 Under the Two Million Expansion Programme, arising out of the increased demand of iron ore, hand-picked mining had to be discontinued and mechanized mining operation was started. During the mechanized mining process, almost 40% of the total iron bearing ore consisted of fraction below 10mm size material which could not be directly utilized in the blast furnaces. Tata Steel, therefore, decided to install a sinter plant. The sinter plant, one of the most modern plants (capacity 1.37 mtpa) with “state-of-the-art” technology supplied by Lurgi, Germany, was commissioned in December 1989 and production started regularly from June 1990. The noteworthy features of this plant include: ⑴ Operation with a deep bed height of up to 600 mm. ⑵ Use of preheated air at 300℃ from the cooler for ignition to save gaseous fuel energy. ⑶ Updraught type cooler to cool the sinter to room temperature. ⑷ A modern side fired ignition furnace using high excess air for combustion. The furnace has short flame burners and the heat is transmitted to the bed almost entirely by convection. It also has a novel type of furnace pressure control and gas flow control system. ⑸ An electrostatic precipitator for treating the waste gas and another one for dedusting of in-plant dust resulting in a dust free environment. ⑹ Mixing and balling drum, pallet train, cooler drive, and sinter screen etc, virtually trouble free in every respect. 〔C-E: Sight I〕 钢铁冶炼最重要的原料是铁矿石。目前对铁矿石的质量要求是:含铁量高,冶金性能和还原性好,杂质元素的含量低,粉末少(小于5 mm的粉末要低于5%)。要达到这些要求,通常应对矿石进行处理。 矿石中极细的颗粒不能直接装入高炉,通常需要造块。重要的造块工艺是烧结生产和球团生产。 3.2.3 Note-taking 3.3 Listening –Note-taking –Interpreting 3.4 Thematic Knowledge 3.4.1 概述 Agglomeration (造块)of Iron Ore: Iron Ore Fines/blue dust cannot be charged in the blast furnace directly since they block the passage for ascending gas inside the fee. So, they are agglomerated (by igniting at lower temperature causing only interfacial fusion) into larger lumpy pieces with/without addition of additives like limestone, dolomite etc. Two types of agglomerated products are commonly produced/used in the industry namely Sinter and Pellet. Accordingly the processes are known as Sintering and Pelletizing respectively : (1) Sinter(烧结): Sinter is a clinker like aggregate which is normally produced from relatively coarser fine iron ore (normally –3mm) mixed with coke breeze (-3mm), limestone dolomite fines (-3mm) and other metallurgical return wastes from the plant. Sinter is a much preferred input/raw material in blast furnaces. It improves BF operation and productivity and reduces coke consumption in blast furnace. Presently, more than 70% hot metal in the world is produced through the sinter. (2) Pellet (球团): Pellets are normally produced in the form of Globules from very fine iron ore (normally –100 mesh) and mostly used for production of Sponge Iron in gas based plants, though they are also used in blast furnaces in some countries in place of sized iron ore. Agglomeration generates byproducts(副产品) in the form of particulates and gases, including compounds such as carbon dioxide, sulfur compounds, chlorides, and fluorides that are driven off during the production process. These are usually treated using cyclones, electrostatic precipitators (wet and dry), and scrubbing equipment. These treatment technologies generate either a wet or a dry effluent, which contains valuable iron units and is commonly recycled back into the operation. 铁矿石可分为天然铁矿石 (natural iron ore) 和人造富矿 (agglomerated iron ore) 两种。 天然铁矿石种类较多,在自然界中已发现有300多种含铁矿物 (iron-bearing mineral)。按铁矿石中铁氧化物的主要矿物形态不同可以将铁矿石分为磁铁矿Fe3O4(Magnetite)、赤铁矿Fe2O3(Hematite)、褐铁矿m Fe2O3nH2O(Limonite)和菱铁矿FeCO3(Siderite)。 按含铁量(也称含铁品位)高低分类,铁矿石可分为富矿(high grade iron ore 实际含铁品位大于理论品位的70%时)和贫矿(lean iron ore; low grade ore实际含铁品位低于理论品位的70%时)。在生产中通常把粒度为10~45mm的富矿称为块矿 (lump ore),块矿可以直接加入高炉炼铁;把粒度小于8~10mm的富矿粉称为粉矿 (fine ore)。贫矿因其品位低,脉石(gangue 主要是SiS2、Al2O3等)含量高,必须经过选矿(beneficiation; concentration 磁选magnetic concentration或浮选 floatation)以提高其品位。选矿后的产品称为精矿 (concentrate)。由于选矿前必须将矿石破碎 (crushing) 和细磨 (grinding),精矿的粒度很细。 天然富矿开采和处理过程中产生的富矿粉以及贫矿富选后得到的精矿粉,都不满足冶炼的要求,不能直接入高炉,必须将其制成具有一定粒度的块矿。 粉矿经造块后得到人造富矿或熟料,具有优于天然富矿的冶金性能。比如:还原性好,有合适的强度和较高的软熔温度。在造块生产过程中配加一定量的熔剂,可制成有足够碱度的人造富矿,高炉冶炼过程可不加或少加熔剂,避免熔剂因分解吸热而消耗焦炭。在造块过程中还可去除矿石中某些有害杂质,如:硫、锌、钾、钠等,减少这些杂质对高炉的危害。 铁粉矿造块方法种类很多,应用最广泛的是烧结法 (sintering) 和球团法 (palletizing) 。 3.4.2 烧结 sintering 烧结:将贫铁矿经过选矿得到的铁精矿,富铁矿在破碎、筛分过程中得到的粉矿和生产中回收的含铁粉料、熔剂以及燃料等,按要求比例配合,加水制成颗粒状的烧结混合料,铺在烧结机上,经点火抽风烧结成块。得到的块状物体叫烧结矿,也叫人造富矿。 烧结技术从1911年开始采用,当时主要目的是利用钢铁厂的废弃物。随着选矿和高炉炼铁对精料要求的提高,20世纪50年代以来烧结生产发展迅速。国外烧结使用富矿粉为主,而中国以精矿粉为主。中国在细精矿烧结工艺方面有一些自己的可贵经验。 生产烧结矿,以前用过烧结盘、回转窑和悬浮烧结等方法,目前生产上广泛采用带式烧结机 (traveling grate)。烧结机是由铺设在钢结构上的封闭轨道和在轨道上连续运动的一系列烧结台车 (sintering pallet) 组成。带式烧结机由烧结机本体、布料设备 (feeder)、点火器 (igniter) 和抽风 (downdraft) 除尘系统等设备组成。 3.4.2.1烧结工艺流程(带式烧结机) 烧结生产的工艺流程主要包括烧结料的准备,配料与混合,烧结作业和产品处理等工序。 烧结前原料应当精心处理。铁精矿粉和富铁矿粉应在原料场采用专门的堆料、取料设备进行混匀处理,以保证烧结料的化学成分稳定。石灰石应破碎到粒度2~3毫米以下,以保证烧结矿的强度。用生石灰代替部分石灰石可以强化烧结过程。烧结用的固体燃料(焦粉或无烟煤),应破碎到粒度3毫米以下,但粒度 0.5毫米以下的细粉不能太多。 精确配料是保证烧结矿质量的重要环节;现在多用重量配料法。自动配料设备由圆盘(或皮带)给料机和称量装置组成。配好的烧结料通常在圆筒混合机内混合、加水润湿并形成颗粒,以获得成分均匀和透气性良好的烧结混合料 (sintering mixture)。一般分两次混合:第一次是混合和加水润湿;第二次是造球和补充加水。烧结机加料前要先铺底 (bedding)。底料一般为粒度 8~25毫米的烧结矿,厚度在30毫米左右。这样可保证烧透,防止烧坏炉篦。混合料一般用梭式布料器加到烧结机上的矿槽中,然后用圆筒布料器和辊式布料器把料均匀地布在台车上。 (1)烧结原料的准备 ① 含铁原料 iron-bearing material 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 flux 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 fuel 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。 (2) 配料与混合 ① 配料 proportioning 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 mixing 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。 (3) 烧结作业 烧结作业是烧结生产的中心环节,包括布料和点火烧结等工序。 ① 布料 feeding 将铺底料、混合料铺在烧结机台车上。 布料器安装在烧结机的头部,在布料器前面是铺底料机。在把烧结混合料布入台车之前,先用铺底料机在台车箅条上铺一层烧结矿返矿。底料铺好后,通过布料器将烧结混合料均匀布入烧结台车内。 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。 目前采用较多的是圆辊布料机布料。 ② 点火烧结 firing and sintering 点火器内煤气燃烧产生的高温将上部料层中的燃料点燃,并产生热量。在台车下风箱抽风产生的负压作用下,热量向下传递,使下部料层逐渐升温、燃烧。自上而下出现烧结矿层,燃烧层,预热层,干燥层和湿料层。 当台车行走到烧结机尾部时,烧结过程结束,红热的烧结块滑落到单辊破碎机上被剪切破碎。破碎后的烧结矿经热振动筛除 –5mm 的粉末后送冷却机冷却。 (4) 产品处理: 整粒 (size preparation):从烧结机上卸下的热烧结矿经环式冷却机冷却后需要进行破碎和筛分分级。这一工序称为整粒。通过整粒,将烧结矿按粒度分为25~40mm、12~25mm和5~12mm三级送往高炉炉槽。 3.4.2.2 抽风烧结过程(带式烧结机) 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。点火开始以后,依次出现烧结矿层,燃烧层,预热层,干燥层和湿料层。然后后四层又相继消失,最终只剩烧结矿层。 (1)烧结矿层(sinter bed):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(combustion bed):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(preheat bed):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(dry bed):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) 湿料层(wet bed):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湿料层。此层水分过多,使料层透气性变坏,降低烧结速度。 【烧结生产的工艺流程】 3.4.3 球团 pelletizing 球团:由铁精矿粉加黏结剂(膨润土或消石灰)经混匀、造球、干燥和焙烧固结后得到粒度均匀(9~16mm)的球形人造富矿,为高炉提供的熟料。(球团生产适于细磨精矿粉的造块,而粒度较粗的矿粉和碎焦、轧钢皮、高炉炉尘等不适于造球的工业废弃物,则适于生产烧结矿)。 粉矿球团造块法在1955年开始投入工业生产,比烧结约晚40年。这种方法特别适于处理细精矿。随着选矿推广细筛再磨,铁精矿粒度越来越细,加之球团矿具有较好的冷态强度(常温强度好,在运输过程中粉碎较少,并且适合于长期贮存)、还原性(高炉的冶炼实践表明,使用球团矿后一般都可以提高产量,降低焦比)和粒度组成(粒度均匀),所以近年发展较快。中国细精矿粉较多,考虑到高碱度烧结矿冶金性能优越,搭配一部分碱度较低的球团矿可能是较好的高炉炉料结构。 3.4.3.1 球团生产的过程 球团生产的工艺流程一般包括原料准备、配料、混合、造球、干燥和焙烧、冷却、成品和返矿处理等工序。 球团矿生产所用的原料主要是精矿粉 (fine concentrate)。一般占造球混合料的90%以上。为了强化造球过程和改善球团矿的质量和性能,加入黏结剂(binder 膨润土bentonite、消石灰hydrated lime等)和熔剂(flux石灰石粉limestone等)等添加剂。为了生产出符合高炉冶炼要求的球团矿,必须精确配料,以保证球团矿的含铁量、碱度、含硫量和氧化亚铁含量等主要指标控制在规定范围内。为了使添加剂能在矿粉颗粒间均匀分散,并使物料同水良好地混合,应加强混合作业。常用的混合机为圆筒混合机。 造球又称滚动成型,造出的球称为生球 (green pellet)。造球通常在圆盘或圆筒造球机上进行。成球主要是水和机械力作用的结果。矿粉借助于水在其中的毛细作用形成母球(seed pellet );然后母球在物料中不断滚动,粘附物料,球体越来越大;在机械滚动力的作用下,越来越密实,获得有足够强度的生球。 生球还需要经过高温焙烧而固结 (hardening; induration),使其具有足够的机械强度,同时还可以出去部分杂质。生球的焙烧过程包括生球的干燥、焙烧固结和冷却三个阶段。其中焙烧固结阶段又分为预热、焙烧、均热三部分。在整个焙烧过程中,生球进行了一系列物理化学反应,这阶段温度一般为800~1100℃。. 3.4.3.2 球团生产的主要设备 球团生产设备主要是粉矿造球设备 (pelletizing / balling equipment) 和球团焙烧设备(pellet firing equipment)。 粉矿造球使用的设备主要有圆盘造球机 (pelletizing disc)和圆筒造球机 (pelletizing drum)。我国广泛采用圆盘造球机。球团焙烧设备的形式主要有带式球团焙烧机 (grate palletizing machine)、链篦机-回转窑 (grate-kiln pelletizing unit) 和竖炉 (shaft furnace)。 造球设备——圆盘造球机 (pelletizing disc):将膨润土、石灰石粉或生石灰、铁精矿粉混合后,输入圆盘造球机上部的混合料仓内,均匀地向造球机布料,同时由水管供给雾状喷淋水,倾斜(倾角一般为40一50°)布置的圆盘造球机,由机械传动旋转,混合料加喷淋水在圆盘内滚动成球。 圆盘造球机造出的生球粒度均匀,不需要过筛,没有循环负荷,另外,质量轻、电能消耗少、操作方便,但是单机产量低。 焙烧设备——带式焙烧机 (traveling grate):带式焙烧机采用多辊布料器,抽风系统比烧结机复杂,供热方式也不同。一般焙烧球团矿全靠外部供热,沿焙烧机长度分为干燥、预热、焙烧、均热和冷却5个带(每个带的长度和热工 制度 关于办公室下班关闭电源制度矿山事故隐患举报和奖励制度制度下载人事管理制度doc盘点制度下载 随原料条件不同而不同)。生球在台车上依次经过这5个带后焙烧成成品球团矿。机上球层厚度约为500mm,带式焙烧机具有工艺过程简单、布置紧凑、所需设备吨位轻等特点,为工厂缩小占地面积、减少工程量、实现焙烧气体的循环利用以及降低热耗和电耗创造了条件。因此,带式焙烧机是目前球团矿生产中产量最大的一种焙烧设备,世界上近60%的球团矿使用带式焙烧机。 焙烧设备——链篦机-回转窑 (grate-kiln pelletizing unit):生球在链篦机上进行干燥和预热,然后进入回转窑中进行高温焙烧。链篦机装在陈友耐火砖的室内,分为干燥室和预热室两部分;生球经辊式布料机布在链篦机上,随着蓖条向前移动,抽来预热的废气(250~450℃)对生球进行干燥,干燥后的生球进入预热室,再被从回转窑出来的温度为1000~1100℃的氧化性废气加热,干球被部分氧化和再结晶,然后进入回转窑进行高位焙烧。链篦机-回转窑从20世纪60年代后期开始发展,用于焙烧球团矿虽然时间不长,但发展较快。目前约40%的球团矿都是由它生产,已成为焙烧球团矿的一种重要方法。链篦机-回转窑具有焙烧均匀、单机能力大等优点,但设备环节多。 焙烧设备——竖炉 (shaft furnace):竖炉是世界上最早使用的球团矿焙烧设备。竖炉的中间是焙烧室,两侧是燃烧室,下部是卸料辊和密封闸门。现代竖炉在顶部设有烘干床,焙烧室中央设有导风墙。燃烧室内产生的高温气体从两侧喷入焙烧室,向顶部运动,生球从上部均匀地铺在烘干床上,被上升热气流干燥、预热,然后沿烘干床斜坡滑入焙烧室内焙烧固结;在出焙烧室后与从底部鼓入的冷却风相遇,得到冷却。最后经排矿机排出竖炉。竖炉设备简单,操作方便;但单机能力小,加热不均,对原料适应性差。 【球团生产的工艺流程】
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