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1、2第二章第二章 铁矿粉造块铁矿粉造块 铁矿石的种类铁矿石的种类 铁矿石烧结生产铁矿石烧结生产 球团矿生产球团矿生产32.1 铁矿石的种类铁矿石的种类2.1 铁矿石的种类铁矿石的种类 自然界中存在的铁矿石，按矿物组成大致可分为：自然界中存在的铁矿石，按矿物组成大致可分为：磁铁矿、磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿和菱铁矿等。赤铁矿、褐铁矿和菱铁矿等。（1）磁铁矿）磁铁矿 主要含铁矿物为主要含铁矿物为Fe3O4，化学式也可写成，化学式也可写成Fe2O3FeO，理，理论含铁量论含铁量72.4%。 一般当一般当TFe / FeO3.5时称为磁铁矿，当时称为磁铁矿，当TFe / FeO7.0时称为假象赤铁矿，界于两
2、者之间称为半假象赤铁矿。时称为假象赤铁矿，界于两者之间称为半假象赤铁矿。42.1 铁矿石的种类铁矿石的种类 磁铁矿比较致密，外观和条痕（粉末的颜色）均为铁黑色。磁铁矿比较致密，外观和条痕（粉末的颜色）均为铁黑色。52.1 铁矿石的种类铁矿石的种类（2）赤铁矿）赤铁矿 主要矿物为主要矿物为Fe2O3，理论含铁量，理论含铁量70%。 这种矿石在自然界中常形成巨大的矿床，其贮藏量和开采这种矿石在自然界中常形成巨大的矿床，其贮藏量和开采量都占首位，是一种比较优良的炼铁原料。量都占首位，是一种比较优良的炼铁原料。 赤铁矿有原生的（称原生赤铁矿），也有再生的（称假象赤铁矿有原生的（称原生赤铁矿），也有再生
3、的（称假象赤铁矿）。赤铁矿）。62.1 铁矿石的种类铁矿石的种类 具有金属光泽的结晶态片状赤铁矿称镜铁矿。具有金属光泽的结晶态片状赤铁矿称镜铁矿。 结晶态的赤铁矿呈铁黑色或钢灰色，非结晶态赤铁矿呈红结晶态的赤铁矿呈铁黑色或钢灰色，非结晶态赤铁矿呈红色或暗红色，但无论是哪种形态的赤铁矿，其条痕均为砖色或暗红色，但无论是哪种形态的赤铁矿，其条痕均为砖红色。红色。 72.1 铁矿石的种类铁矿石的种类（3）褐铁矿）褐铁矿 褐 铁 矿 是 含 结 晶 水 的 氧 化 铁 矿 ， 其 化 学 式 为褐 铁 矿 是 含 结 晶 水 的 氧 化 铁 矿 ， 其 化 学 式 为nFe2O3mH2O，但绝大部分含
4、铁矿物是以，但绝大部分含铁矿物是以2Fe2O33H2O形式存在。形式存在。 褐铁矿理论含铁量随矿物中结晶水含量的不同变化在褐铁矿理论含铁量随矿物中结晶水含量的不同变化在5566%。褐铁矿呈浅褐色，也有呈深褐色或黑色，条痕。褐铁矿呈浅褐色，也有呈深褐色或黑色，条痕为褐色。为褐色。82.1 铁矿石的种类铁矿石的种类（4）菱铁矿）菱铁矿 菱铁矿为碳酸盐铁矿石，化学式为菱铁矿为碳酸盐铁矿石，化学式为FeCO3，理论含铁量，理论含铁量48.3%，受热分解析出，受热分解析出CO2，自然界中有工业开采价值的，自然界中有工业开采价值的菱铁矿很少。菱铁矿很少。92.1 铁矿石的种类铁矿石的种类 铁矿石可分为富矿
5、（实际含铁品位大于理论品位的铁矿石可分为富矿（实际含铁品位大于理论品位的70%时）时）和贫矿（实际含铁品位低于理论品位的和贫矿（实际含铁品位低于理论品位的70%时）。时）。 在生产中通常把粒度为在生产中通常把粒度为1045mm的富矿称为的富矿称为块矿块矿，块矿，块矿可以直接加入高炉炼铁；把粒度小于可以直接加入高炉炼铁；把粒度小于810mm的富矿粉称的富矿粉称为为粉矿粉矿。 贫矿因其品位低，脉石（主要是贫矿因其品位低，脉石（主要是SiO2、Al2O3等）含量高，等）含量高，必须经过选矿（磁选或浮选）以提高其品位。选矿后的产必须经过选矿（磁选或浮选）以提高其品位。选矿后的产品称为品称为精矿精矿。精
6、矿的粒度很细，一般。精矿的粒度很细，一般-0.074mm达到达到5090% 102.1 铁矿石的种类铁矿石的种类 目前大中型高炉炼铁生产使用的含铁物料主要是品位高于目前大中型高炉炼铁生产使用的含铁物料主要是品位高于55%的块状铁矿石（烧结矿、球团矿和富块矿）。的块状铁矿石（烧结矿、球团矿和富块矿）。 烧结矿是将不能直接加入高炉冶炼的粉矿、精矿、二次含烧结矿是将不能直接加入高炉冶炼的粉矿、精矿、二次含铁粉尘与石灰石、白云石等熔剂和燃料（焦粉、无烟煤粉）铁粉尘与石灰石、白云石等熔剂和燃料（焦粉、无烟煤粉）混合均匀后经烧结机烧结，得到具有一定粒度组成的人造混合均匀后经烧结机烧结，得到具有一定粒度组成
7、的人造富矿。富矿。 球团矿是由铁精矿粉加粘结剂（膨润土或消石灰）经混匀、球团矿是由铁精矿粉加粘结剂（膨润土或消石灰）经混匀、造球、干燥和焙烧固结后得到的粒度均匀（造球、干燥和焙烧固结后得到的粒度均匀（916mm）的）的球形人造富矿。球形人造富矿。112.2 铁矿石烧结生产铁矿石烧结生产 2.2 铁矿石烧结生产铁矿石烧结生产 2.2.1 烧结矿生产使用的原材料烧结矿生产使用的原材料 含铁物料、熔剂和燃料。含铁物料、熔剂和燃料。p烧结生产使用的含铁物料包括：精矿粉匀矿、粉矿和烧结生产使用的含铁物料包括：精矿粉匀矿、粉矿和破碎粉、钢铁厂二次含铁原料。破碎粉、钢铁厂二次含铁原料。p熔剂有：消石灰、石灰
8、石粉、白云石粉、蛇纹石粉等。熔剂有：消石灰、石灰石粉、白云石粉、蛇纹石粉等。p燃料：焦粉和无烟煤粉。燃料：焦粉和无烟煤粉。122.2.2 烧结矿种类烧结矿种类2.2.2 烧结矿种类烧结矿种类 非熔剂性烧结矿（酸性烧结矿、低碱度烧结矿）非熔剂性烧结矿（酸性烧结矿、低碱度烧结矿）：烧结配：烧结配料中不加熔剂或只加少量熔剂，烧结矿的碱度料中不加熔剂或只加少量熔剂，烧结矿的碱度R0.5。 自熔性烧结矿：自熔性烧结矿：烧结混合料中添加较多数量的熔剂，使烧烧结混合料中添加较多数量的熔剂，使烧结矿碱度控制在结矿碱度控制在R=1.01.3。 高碱度烧结矿：高碱度烧结矿：烧结混合料中加入过量熔剂，使烧结矿碱烧结
9、混合料中加入过量熔剂，使烧结矿碱度远高于正常高炉渣碱度。高碱度烧结矿的碱度（度远高于正常高炉渣碱度。高碱度烧结矿的碱度（R）通）通常为常为1.62.5。132.2.2 烧结矿种类烧结矿种类 目前，大、中型高炉炼铁生产基本上都使用目前，大、中型高炉炼铁生产基本上都使用: :p 高碱度烧结矿高碱度烧结矿+ +酸性球团矿酸性球团矿+ +块矿块矿p 高碱度烧结矿高碱度烧结矿+ +酸性球团矿的炉料结构。酸性球团矿的炉料结构。142.2.3 烧结机结构烧结机结构2.2.3 烧结机结构烧结机结构 烧结矿生产有烧结矿生产有鼓风烧结鼓风烧结和和抽风烧结抽风烧结两种方法。两种方法。 烧结机的大小烧结机的大小(或生
10、产能力或生产能力)可用烧结机的有效烧结面积表可用烧结机的有效烧结面积表示，如示，如90m2、130m2、290m2和和450m2等。等。 152.2.3 烧结机结构烧结机结构400m2带式抽风烧结机带式抽风烧结机162.2.3 烧结机结构烧结机结构武钢三烧武钢三烧396m2鼓风环式冷却机鼓风环式冷却机172.2.4 烧结生产工艺流程烧结生产工艺流程2.2.4 烧结生产工艺流程烧结生产工艺流程烧结生产工艺流程如图烧结生产工艺流程如图所示。所示。p配料与混料配料与混料 混料作业分一次混料和混料作业分一次混料和二次混料，二次混料，一次混料主一次混料主要起均匀成分作用要起均匀成分作用，二二次混料主要作
11、用是制粒次混料主要作用是制粒和提高料温。和提高料温。 182.2.4 烧结生产工艺流程烧结生产工艺流程圆筒混料机圆筒混料机192.2.4 烧结生产工艺流程烧结生产工艺流程p布料。布料器安装在烧结机头部，在布料器前面是铺布料。布料器安装在烧结机头部，在布料器前面是铺底料机。底料机。台车上料层厚度可达到台车上料层厚度可达到500800mm。 p点火与烧结点火与烧结 。 点火器内煤气燃烧产生的高温将上部料层中的燃料点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。下，
12、热量向下传递，使下部料层逐渐升温、燃烧。 202.2.4 烧结生产工艺流程烧结生产工艺流程212.2.4 烧结生产工艺流程烧结生产工艺流程p从烧结料层横截面看，可以把整个烧结料层从上向下从烧结料层横截面看，可以把整个烧结料层从上向下分为烧结矿层、燃烧层、预热层、干燥层和湿料层。分为烧结矿层、燃烧层、预热层、干燥层和湿料层。p最高温度在燃烧层中部，可达到最高温度在燃烧层中部，可达到12501350，高温，高温持续时间约持续时间约11.5min。 p在燃烧层内，燃料颗粒燃烧产生的高温使周围物料熔在燃烧层内，燃料颗粒燃烧产生的高温使周围物料熔融，形成液相。由于液相的浸润作用，将周围未熔化融，形成液相
13、。由于液相的浸润作用，将周围未熔化的矿粒粘结起来。在冷却时液相中的矿物结晶，或形的矿粒粘结起来。在冷却时液相中的矿物结晶，或形成玻璃质（冷却速度较快时），而将全部烧结料结合成玻璃质（冷却速度较快时），而将全部烧结料结合成块。成块。222.2.4 烧结生产工艺流程烧结生产工艺流程 燃烧反应燃烧反应： C+O2，烧结废气中以，烧结废气中以CO2为主，存在少量为主，存在少量CO，还有一些，还有一些自由氧和氮。自由氧和氮。 2C+O2=2CO； C+O2=CO2 分解反应分解反应： 结晶水的分解：褐铁矿（结晶水的分解：褐铁矿（mFe2O3nH2O） 高岭土（高岭土（Al2O3 2SiO22H2O) 熔
14、剂分解：熔剂分解： CaCO3=CaO+CO2(750以上以上) MgCO3=MgO+CO2(720)232.2.4 烧结生产工艺流程烧结生产工艺流程 还原与再氧化反应：还原与再氧化反应： Fe、Mn等等 靠近燃料颗粒处：靠近燃料颗粒处：3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2; Fe3O4+CO=3FeO+CO2; 远离燃料颗粒处：远离燃料颗粒处：2Fe3O4+1/2O2=3Fe2O3; 3FeO+1/2O2=Fe3O4. 气化反应：气化反应： 脱硫脱硫8595。 FeS2+11/2O2=Fe2O3+4SO2 2FeS+7/2O2=Fe2O3+2SO2242.2.4 烧结生产工艺流程烧结生产
15、工艺流程p 整粒。整粒。 从烧结机上卸下的热烧结矿经环式冷却机冷却后需要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。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 成通 过 整 粒 ， 将 烧 结 矿 按 粒 度 分 成 2 5 4 0 m m 、1225mm和和512mm三级送高炉矿槽。三级送高炉矿槽。 252.2.4 烧结生产工艺流程烧结生产工艺流程262.2.5 烧结矿质量烧结矿质量2.2.5 烧结矿质量烧结矿质量 烧结矿质量评价一般包括烧结矿质量评价一般包括化学成分、筛分指数和粒度组成、化学成分、筛分指数
16、和粒度组成、转鼓指数、还原性、低温还原粉化指数和熔滴性能转鼓指数、还原性、低温还原粉化指数和熔滴性能。 烧结矿化学成分烧结矿化学成分 烧结矿化学成分主要包括：烧结矿化学成分主要包括：TFe、FeO、CaO、SiO2、MgO、Al2O3、K2O、Na2O、S、P和和R（=CaO/SiO2）等。）等。 目前，高炉使用的高碱度烧结矿的碱度目前，高炉使用的高碱度烧结矿的碱度R1.6，TFe55%。 272.2.5 烧结矿质量烧结矿质量 筛分指数和粒度组成筛分指数和粒度组成p筛分指数是测定烧结矿中粒度筛分指数是测定烧结矿中粒度-6.3mm部分的粉末数量部分的粉末数量占烧结矿总量的百分比，代表烧结矿粉末量
17、的多少，占烧结矿总量的百分比，代表烧结矿粉末量的多少，因此也称粉末率。因此也称粉末率。p粒度组成是测定烧结矿各粒级数量，可以看出烧结矿粒度组成是测定烧结矿各粒级数量，可以看出烧结矿的 颗 粒 均 匀 程 度 和 粒 度 主 要 分 布 范 围 ， 用的 颗 粒 均 匀 程 度 和 粒 度 主 要 分 布 范 围 ， 用800500100mm方孔筛测定。方孔筛测定。p摇筛方型筛孔尺寸分别为摇筛方型筛孔尺寸分别为40mm、25 mm、16 mm、10 mm、6.3mm。 282.2.5 烧结矿质量烧结矿质量 转鼓指数和抗磨指数。转鼓指数和抗磨指数。 转鼓指数是评价烧结矿耐冲击和转鼓指数是评价烧结矿
18、耐冲击和耐磨性能的重要指标。耐磨性能的重要指标。 还原性。还原性。烧结矿还原性是测定铁矿石中氧化铁被烧结矿还原性是测定铁矿石中氧化铁被CO还原还原能力的量度。能力的量度。 低温还原粉化指数低温还原粉化指数 是评价铁矿石冶金性能优劣的重要性是评价铁矿石冶金性能优劣的重要性指标指标. 铁矿石软熔铁矿石软熔滴落性能。滴落性能。铁矿石软熔铁矿石软熔滴落性能用来模拟滴落性能用来模拟高炉内软熔带的形成与铁矿石性能之间的关系。高炉内软熔带的形成与铁矿石性能之间的关系。 292.3 球团矿生产球团矿生产2.3 球团矿生产球团矿生产 高炉炼铁使用的球团矿是高炉炼铁使用的球团矿是TFe60%、粒度均匀、粒度均匀(
19、915mm)、抗、抗压强度高压强度高(150200kg)、还原性好、还原性好的氧化球团。的氧化球团。 氧化球团的生产方法主要有竖炉氧化球团的生产方法主要有竖炉工艺、链篦机工艺、链篦机回转窑工艺和带回转窑工艺和带式焙烧工艺。式焙烧工艺。 目前，我国主要采用竖炉和链篦目前，我国主要采用竖炉和链篦机机回转窑生产氧化球团矿。回转窑生产氧化球团矿。 302.3 球团矿生产球团矿生产8m2竖炉球团厂外景竖炉球团厂外景链箅机链箅机-回转窑球团厂外景回转窑球团厂外景312.3.1 竖炉球团生产工艺竖炉球团生产工艺2.3.1 竖炉球团生产工艺竖炉球团生产工艺322.3.1 竖炉球团生产工艺竖炉球团生产工艺（1）
20、配料与混料）配料与混料 使用的主要原材料是磁铁精矿粉，用膨润土或消石灰做粘使用的主要原材料是磁铁精矿粉，用膨润土或消石灰做粘结剂。结剂。 膨润土的主要矿物是蒙脱石膨润土的主要矿物是蒙脱石(SiO266.7%, Al2O328.3%, H2O5%)，具有良好的膨胀吸水和粘结能力，能提高精矿，具有良好的膨胀吸水和粘结能力，能提高精矿粉的成球能力，提高生球落下强度和爆裂温度。粉的成球能力，提高生球落下强度和爆裂温度。 作为粘结剂的膨润土加入量一般为作为粘结剂的膨润土加入量一般为 0.82.5%。 332.3.1 竖炉球团生产工艺竖炉球团生产工艺 精矿粉与粘结剂的混匀在圆筒混料机内完成。精矿粉与粘结剂
21、的混匀在圆筒混料机内完成。 由于精矿粉水分含量高于造球需要的最佳水分含量由于精矿粉水分含量高于造球需要的最佳水分含量（810%），需要在混料工序用煤气燃烧的高温废气对过），需要在混料工序用煤气燃烧的高温废气对过湿精矿粉进行适度脱水。湿精矿粉进行适度脱水。 342.3.1 竖炉球团生产工艺竖炉球团生产工艺（2）造球）造球 造球作业用如图所示的圆盘造球机完成。造球作业用如图所示的圆盘造球机完成。 混合料用皮带机连续送入造球盘后通过滚动形成母球，并混合料用皮带机连续送入造球盘后通过滚动形成母球，并逐渐长大形成生球。逐渐长大形成生球。 圆盘造球机圆盘造球机辊轴筛对生球进行过筛辊轴筛对生球进行过筛352
22、.3.1 竖炉球团生产工艺竖炉球团生产工艺（3）焙烧固结）焙烧固结 球团焙烧在竖炉中完成。球团焙烧在竖炉中完成。 球团竖炉的大小用矩形炉口的面积表示，如球团竖炉的大小用矩形炉口的面积表示，如8m2、10m2、16m2等。等。 一座一座10m2竖炉的年产量可达到竖炉的年产量可达到50万吨。万吨。362.3.1 竖炉球团生产工艺竖炉球团生产工艺 竖炉内气流如图所示。竖炉内气流如图所示。 生球用布料器从炉口布料，生球用布料器从炉口布料，经烘床干燥，进入氧化带、经烘床干燥，进入氧化带、高温焙烧固结带和冷却带高温焙烧固结带和冷却带完成球团矿的焙烧固结过完成球团矿的焙烧固结过程。程。 372.3.1 竖炉
23、球团生产工艺竖炉球团生产工艺 干燥带主要完成生球水分的蒸发和干燥。干燥带主要完成生球水分的蒸发和干燥。竖炉炉口废气温竖炉炉口废气温度达到度达到400650，生球内部水分快速蒸发并向外迁移。，生球内部水分快速蒸发并向外迁移。 氧化带温度氧化带温度9501100。在这一区域在这一区域Fe3O4氧化成氧化成Fe2O3，保持足够氧化时间，保持足够氧化时间, 使整个球团充分氧化。使整个球团充分氧化。 焙烧固结带温度焙烧固结带温度11501300。由由Fe3O4氧化而来的新生氧化而来的新生态态Fe2O3晶体发生再结晶长大晶体发生再结晶长大, 形成强大的晶桥，球团强形成强大的晶桥，球团强度迅速提高。度迅速提
24、高。 球团经高温焙烧固结后进入球团经高温焙烧固结后进入冷却带冷却带，被下部鼓入的冷风冷，被下部鼓入的冷风冷却。却。 382.3.2 链篦机链篦机-回转窑球团矿生产工艺回转窑球团矿生产工艺2.3.2 链篦机链篦机-回转窑球团矿生产工艺回转窑球团矿生产工艺392.3.2 链篦机链篦机-回转窑球团矿生产工艺回转窑球团矿生产工艺 链篦机链篦机回转窑法对原料的适应性比竖炉法更强。它不但回转窑法对原料的适应性比竖炉法更强。它不但适应于磁铁矿，在一定程度上还能适用于赤铁矿、褐铁矿适应于磁铁矿，在一定程度上还能适用于赤铁矿、褐铁矿和菱铁矿。和菱铁矿。 由于球团的干燥和预热是在链篦机上进行的，布料平整，由于球团的干燥和预热是在链篦机上进行的，布料平整，料层静止，在正确的热工制度下，不会产生球团的粉碎；料层静止，在正确的热工制度下，不会产生球团的粉碎；球团的焙烧阶段是在窑内进行，窑内温度可以达到焙烧所球团的焙烧阶段是在窑内进行，窑内温度可以达到焙烧所要求的温度，使球团得到充分固结；要求的温度，使球团得到充分固结； 同时，由于球团得到均衡的翻滚，保证了球团焙烧的最终同时，由于球团得到均衡的翻滚，保证了球团焙烧的最终质量要求，而且总体质量也很均匀。质量要求，而且总体质量也很均匀。 40思考题 简述钢铁生产的基本流程？简述钢铁生产的基本流程？结束结束