錳礦石的燒結(jié).doc

錳礦石的燒結(jié)來(lái)源:lz日期:2008-9-24點(diǎn)擊: 301一、錳礦石燒結(jié)的目的和特點(diǎn) 錳礦石的燒結(jié)可以在帶式燒結(jié)機(jī)上完成，也可以采用燒結(jié)盤、燒結(jié)鍋或土法燒結(jié)來(lái)完成。因環(huán)保的原因，現(xiàn)在錳礦石的燒結(jié)通常采用帶式燒結(jié)機(jī)，其他方法現(xiàn)很少采用。帶式燒結(jié)機(jī)燒結(jié)的工藝流程如圖1。 各種原料由料倉(cāng)按配比卸出后，經(jīng)皮帶運(yùn)到圓筒混料機(jī)，與熱篩的熱返礦和冷篩的冷返礦進(jìn)行混合，再進(jìn)入燒結(jié)機(jī)燒結(jié)段進(jìn)行燒結(jié)；燒結(jié)完后在機(jī)尾卸礦，經(jīng)單輥破碎機(jī)破碎后進(jìn)入熱篩，篩下的小顆料進(jìn)入圓筒混料機(jī)。篩上部分進(jìn)入帶冷機(jī)，經(jīng)冷卻后，再過(guò)冷篩，小于8mm的進(jìn)入圓筒混料機(jī)。615mm的一部分做鋪底料，剩余部分與大于15mm的全進(jìn)入成品倉(cāng)。 錳礦石有多種礦物形式，有的含結(jié)晶水，有的含碳酸鹽，錳的氧化物在受熱時(shí)還易發(fā)生氧化還原反應(yīng)。錳礦石結(jié)構(gòu)疏松多孔，吸水性強(qiáng)，松軟錳礦含水甚至高達(dá)50%。錳礦石在燒結(jié)過(guò)程中受高溫作用，水分會(huì)蒸發(fā)，碳酸鹽會(huì)分解，錳的氧化物會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)。同時(shí)反應(yīng)生成的氧化亞錳和四氧化三錳與錳礦石脈石中的二氧化硅很容易生成錳橄欖石MnSiO3，或鐵錳橄欖石(MnFe)SiO4，在有CaO存在時(shí)，還有鈣錳橄欖石(CaMn)SiO4等低熔點(diǎn)液相，成為燒結(jié)的粘結(jié)相。 燒結(jié)的目的是使不能直接入爐的粉錳礦變?yōu)榫哂幸欢６炔⒎弦睙捯蟮膲K狀爐料，以改善高爐爐料的透氣性。同時(shí)通過(guò)燒結(jié)，改變粉錳礦的物理特性和化學(xué)組成，使其冶金性能得到顯著改善。 錳礦石燒結(jié)的機(jī)理與鐵礦石燒結(jié)的機(jī)理基本相同。即主要靠燒結(jié)時(shí)產(chǎn)生的液相來(lái)粘結(jié)礦物顆粒，形成類似焦炭狀的多孔且具有足夠強(qiáng)度的燒結(jié)礦。其化學(xué)成分根據(jù)冶煉要求，通過(guò)配礦可以制成不同化學(xué)成分、不同堿度的錳燒結(jié)礦。 錳燒結(jié)礦中，錳以硅酸鹽狀態(tài)存在，其還原性能要比游離狀態(tài)的錳氧化物差得多，在冶煉時(shí)要多消耗熱量，且影響錳的回收率。但通過(guò)增高燒結(jié)礦堿度的方法，促使堿性氧化物與酸性氧化物結(jié)合，以置換出酸性液相中的錳的氧化物，這樣則有利于冶煉過(guò)程中錳的還原。 自然堿度的錳燒結(jié)礦因無(wú)硅酸二鈣和游離的氧化鈣，可以長(zhǎng)期貯存，但自熔性特別是高堿度錳燒結(jié)礦，上述二種物相均存在，會(huì)因水化和晶變而使燒結(jié)礦嚴(yán)重地產(chǎn)生自發(fā)性碎裂，形成大量粉末，因而不適宜長(zhǎng)時(shí)間貯存。 研究表明，任何錳礦石在燒結(jié)時(shí)分解出的MnO對(duì)氧有極強(qiáng)的親合力，使錳迅速氧化成較高價(jià)氧化物，也極易與SiO2形成穩(wěn)定的硅酸鹽類液相。由于MnO在燒結(jié)礦中的大量存在，大大降低了液相粘度和結(jié)晶溫度。燒結(jié)過(guò)程中，生成熔點(diǎn)低、粘度小及流動(dòng)性好的液相，遇到穿過(guò)料層的高速氣流(1.41.6m/s)時(shí)，極易形成大孔薄壁的燒結(jié)礦結(jié)構(gòu)。因此，在錳礦燒結(jié)時(shí)液相強(qiáng)度較鐵礦石結(jié)構(gòu)弱的情況下，應(yīng)力求避免燒結(jié)礦石過(guò)冷卻，保證液相結(jié)晶形成，得到足夠強(qiáng)度的燒結(jié)礦。 與鐵礦石結(jié)構(gòu)相比，錳礦石燒結(jié)具有燒損大，熱耗高，軟化溫度區(qū)間窄，松散密度小，透氣性好，產(chǎn)品強(qiáng)度低，返礦率大等特點(diǎn)(表1)。 表1 錳燒結(jié)礦與鐵燒結(jié)礦比較項(xiàng)目單位碳酸錳燒結(jié)礦氧化錳燒結(jié)礦一般鐵燒結(jié)礦燒損%27281015熱耗104kJ/t247.8411.6378504247.8252軟化溫度區(qū)間100120220礦粉松散密度t/m31.651.701.322.02.5垂直燒結(jié)速度mm/min28332027返礦率%304035402030轉(zhuǎn)鼓指數(shù)5mm%868482758583 錳礦石燒結(jié)要消耗大量的熱量，同時(shí)燒損大，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)疏松，為了使燒結(jié)中產(chǎn)生較多的液相，以保證產(chǎn)品有足夠的強(qiáng)度，適當(dāng)增加燃料比是必要的。一般配料中，燃料配比為8%10%。 錳礦石受熱分解如果過(guò)于激烈，礦物會(huì)產(chǎn)生爆裂，爆裂的細(xì)粒易使點(diǎn)火器爐壁結(jié)渣，降低其壽命，因此錳礦石燒結(jié)機(jī)點(diǎn)火器長(zhǎng)度宜適當(dāng)延長(zhǎng)，增加預(yù)熱段，減緩爆裂。 粉錳礦松散密度小，燒損大，料層透氣性好，因而適當(dāng)壓料和加厚料層燒結(jié)會(huì)取得好的效果。 錳燒結(jié)礦中有一部分錳以低價(jià)氧化物方錳礦(MnO)和黑錳礦(Mn2O4)存在，在低溫下，與氧有較大的親合力，在通風(fēng)冷卻過(guò)程中，將發(fā)生氧化反應(yīng)而放出熱量，使錳燒結(jié)礦的冷卻過(guò)程變得復(fù)雜，冷卻速度變慢。 由于錳礦石燒結(jié)存在一些有別于鐵礦石燒結(jié)的特點(diǎn)，在選擇錳礦石燒結(jié)工藝流程和進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮。通過(guò)試驗(yàn)研究和比較來(lái)確定。二、錳礦燒結(jié)技術(shù)的進(jìn)步 錳燒結(jié)礦的生產(chǎn)工藝與鐵燒結(jié)礦的生產(chǎn)工藝基本相同，只要根據(jù)錳礦石燒結(jié)的特點(diǎn)，對(duì)設(shè)備和工藝過(guò)程做些相應(yīng)的調(diào)整，以適應(yīng)錳礦石燒結(jié)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，錳礦石燒結(jié)技術(shù)也迅速發(fā)展。設(shè)備和工藝方面的進(jìn)步主要有以下幾點(diǎn)： (1)燒結(jié)機(jī)由老式彎道型發(fā)展為較先進(jìn)的擺架型及平移架型。 (2)熱礦生產(chǎn)發(fā)展為冷礦生產(chǎn)。帶式冷卻機(jī)替代問(wèn)題較多的振動(dòng)式冷卻機(jī)。 (3)采用了先進(jìn)的鋪底料工藝及制粒系統(tǒng)?？裳娱L(zhǎng)臺(tái)車壽命，降低爐蓖消耗，降低廢氣含塵量。 (4)生產(chǎn)指標(biāo)不斷改善： 燒結(jié)利用系數(shù)已達(dá)到1.20t/(m2h)。 單位燃料消耗逐漸降低，根據(jù)原料、產(chǎn)品的不同，燃料比一般在120150kg/t。 燒結(jié)機(jī)作業(yè)率增高，已達(dá)90%以上。 燒結(jié)返礦率大幅度降低，已達(dá)10%15%。 (5)采用了厚料層燒結(jié)、高堿度(高氧化鎂)燒結(jié)、混合料添加消石灰等強(qiáng)化燒結(jié)措施。 (6)建立了完善的除塵系統(tǒng)，改善了工作環(huán)境，減少了粉塵污染。 錳礦燒結(jié)技術(shù)的發(fā)展，提高了錳燒結(jié)礦的產(chǎn)量，改善了錳燒結(jié)礦的質(zhì)量，因而能為冶煉工序提供優(yōu)質(zhì)的錳礦原料。 三、錳礦燒結(jié)對(duì)原料的要求 錳礦燒結(jié)的主要原料有錳粉礦(粉錳礦，錳選精礦)、熔劑(石灰石，白云石)、燃料(焦粉，無(wú)煙煤)。通常燒結(jié)過(guò)程中，處于高溫帶的厚度僅為1540mm，所有燒結(jié)反應(yīng)僅在0.51.5min內(nèi)完成。同時(shí)又要使燒結(jié)料層有良好的透氣性，并最終獲得符合質(zhì)量要求的燒結(jié)礦。因此對(duì)燒結(jié)原料的物理化學(xué)性能有相應(yīng)的要求。 (1)錳粉礦錳粉礦的粒度上限應(yīng)嚴(yán)格控制。錳礦燒結(jié)較適宜的粒度應(yīng)為06mm；含有少量610mm的也可以燒結(jié)，但應(yīng)小于12%。粒度過(guò)粗，會(huì)在燒結(jié)中形成“夾生”現(xiàn)象。粒度過(guò)粗，料層透氣性過(guò)高，空氣帶走的熱量過(guò)多，使粗粒度來(lái)不及完全反應(yīng)，或僅顆粒表面熔結(jié)，勢(shì)必造成結(jié)構(gòu)疏松和質(zhì)量低的產(chǎn)品。如果粒度過(guò)細(xì)，則會(huì)嚴(yán)重降低燒結(jié)料層的透氣性。此時(shí)應(yīng)加強(qiáng)制粒工作，必要時(shí)可配入適量的粘結(jié)劑(石灰、消石灰、膨潤(rùn)土、木質(zhì)素等)，使細(xì)粒度的錳精礦粉形成單獨(dú)的小球或以返礦為核心的外包精礦粉小球，但該小球要求具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和抗高溫?zé)釠_擊能力。 (2)熔劑添加熔劑的類型主要有石灰石和白云石、生石灰和消石灰，其添加的數(shù)量根據(jù)冶煉的要求來(lái)確定。 石灰石和白云石較便宜，且勞動(dòng)條件較好。為保證熔劑在燒結(jié)過(guò)程中完全反應(yīng)，通常采用03mm粒度范圍。粒度過(guò)粗時(shí)，在燒結(jié)礦中會(huì)出現(xiàn)大量的游離氧化鈣，在貯存過(guò)程中易發(fā)生水化作用，而使燒結(jié)礦強(qiáng)度變差，粉末增多。在生產(chǎn)中，添加的熔劑量越多，其粒度要求越細(xì)。這樣才能使其在燒結(jié)料內(nèi)分布均勻和反應(yīng)完全。 為了使熔劑中的有效氧化鈣量增大，應(yīng)選擇含酸性脈石成分盡可能少的熔劑。 在燒結(jié)料中配入一定量的生石灰或消石灰，能強(qiáng)化制粒。這對(duì)改善細(xì)粒粉礦的制粒和燒結(jié)性能是十分有利的。 (3)燃料配入燒結(jié)料的燃料要求揮發(fā)分低，灰分少，含碳量高。 配入燒結(jié)混合料中的燃料要保證高溫燃燒帶達(dá)到1300的時(shí)間為lmin左右，以使錳粉礦完全燒結(jié)。燃料粒度控制通常是03mm，平均粒度1.21.5mm。如果粒度過(guò)細(xì)，會(huì)形成閃爍燃燒，高溫保持時(shí)間不足；若粒度過(guò)粗，則會(huì)形成較多的局部還原區(qū)，高溫保持時(shí)間延長(zhǎng)，燃燒帶擴(kuò)大，粒層阻力增大。因而對(duì)06mm的粉礦燒結(jié)，燃料粒度為03mm為宜。但當(dāng)粉礦粒度增大到010mm，則燃料粒度應(yīng)為05mm。同時(shí)燃料粒度的選擇也要考慮其燃料的反應(yīng)性，反應(yīng)性強(qiáng)的無(wú)煙煤粒度可達(dá)06mm，反應(yīng)性弱的焦粉，其粒度應(yīng)為03mm。四、錳礦燒結(jié)的工藝要求 (1)錳礦燒結(jié)的點(diǎn)火技術(shù)要求 點(diǎn)火器的功能要達(dá)到使混合料固體燃燒著火并強(qiáng)烈燃燒，把表層混合料加熱到完成燒結(jié)過(guò)程所需要的溫度，且能對(duì)易爆裂物料(如碳酸鹽類礦和含大量結(jié)晶水類礦石)預(yù)熱，以及表層點(diǎn)火后為已初步燒結(jié)料減少應(yīng)力的目的(保溫三段式)。 點(diǎn)火溫度一般低于礦石的燒結(jié)溫度，但接近其軟化溫度，通常為10501250，點(diǎn)火時(shí)間為3060s。目前已延長(zhǎng)到90S。相當(dāng)于點(diǎn)火器覆蓋燒結(jié)機(jī)8%18%的有效面積。點(diǎn)火深度一般相當(dāng)于燃燒帶厚度的50%100%(燃燒帶厚度取決于燃料粒度，液相粘度與數(shù)量，負(fù)壓值等，常在2050mm范圍)，對(duì)于錳粉礦，燒結(jié)帶厚度參考值為2535mm，而對(duì)于錳選精礦，燒結(jié)帶厚度參考值為35mm, 錳礦燒結(jié)點(diǎn)火技術(shù)要求，實(shí)質(zhì)上是要考慮點(diǎn)火器結(jié)構(gòu)，燒嘴類型，相應(yīng)的點(diǎn)火工藝參數(shù)等問(wèn)題。點(diǎn)火用燃料一般為冶煉高爐或電爐煤氣，個(gè)別也有用發(fā)生爐煤氣點(diǎn)火的。 點(diǎn)火器的規(guī)格和結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足必要的點(diǎn)火時(shí)間和保證煤氣完全燃燒，還要根據(jù)燒嘴的火焰特征來(lái)確定。點(diǎn)火器的高度，要保證火焰最高溫度區(qū)與燒結(jié)料面相一致，一般混合效果差的燒嘴(即火焰長(zhǎng)的)，要求高度大。反之亦然，高度可以低。因而燒嘴的選擇對(duì)點(diǎn)火器高度影響有決定性作用。目前的趨勢(shì)是縮小和降低點(diǎn)火器，以減少點(diǎn)火燃料的消耗。 點(diǎn)火器燒嘴總的趨勢(shì)是選擇燃燒火焰短、輻射強(qiáng)度大的小型燒嘴，達(dá)到高效無(wú)焰燃燒，大多采用半預(yù)混施流式火焰燒嘴和多噴式帶狀火焰燒嘴。其火焰長(zhǎng)度前者為400800mm，后者為200400 mm。 使混合料的固體碳燃燒的著火溫度要達(dá)800以上，而且碳燃燒需要點(diǎn)火熱廢氣中含有一定的氧量。實(shí)踐證明，增加點(diǎn)火煙氣中氧濃度是強(qiáng)化燒結(jié)和節(jié)省燃料的有效辦法。經(jīng)驗(yàn)證明：煙氣中含氧量從3%增加到13%，每增加1%可使燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)平均增高0.5%，燃料消耗下降為每噸燒結(jié)礦0.3kg. 點(diǎn)火時(shí)，點(diǎn)火器風(fēng)箱的負(fù)壓應(yīng)保持點(diǎn)火器內(nèi)為零壓值才適宜，這樣，保證了整個(gè)點(diǎn)火器面積內(nèi)點(diǎn)火溫度的均勻性，而決不會(huì)降低燒結(jié)生產(chǎn)率。 點(diǎn)火后，對(duì)燒結(jié)料表層保溫，要避免冷空氣抽入時(shí)產(chǎn)生的急冷作用，保證液相結(jié)晶完善，以得到強(qiáng)度較高的表層燒結(jié)礦。這對(duì)任何礦種的燒結(jié)均是有利的。而點(diǎn)火前對(duì)燒結(jié)混合料的預(yù)熱，主要是用于那些在點(diǎn)火時(shí)受熱沖擊易爆裂的礦種。對(duì)于易爆裂的礦石燒結(jié)，當(dāng)不采用預(yù)熱措施時(shí)，飛濺的礦物常使點(diǎn)火器內(nèi)墻結(jié)瘤，嚴(yán)重時(shí)使點(diǎn)火器面積縮小，需要停機(jī)打瘤和修補(bǔ)內(nèi)墻，既影響生產(chǎn)成本升高，又降低燒結(jié)設(shè)備的生產(chǎn)能力。目前采用的預(yù)熱一點(diǎn)火一保溫措施，使點(diǎn)火器長(zhǎng)度占燒結(jié)機(jī)有效長(zhǎng)度的37%。國(guó)內(nèi)某廠點(diǎn)火器的特征值見(jiàn)表2。 表2 點(diǎn)火器預(yù)熱、點(diǎn)火、保溫面積與熱耗原料類型項(xiàng)目預(yù)熱點(diǎn)火保溫易爆裂氧化錳礦面積/m23.93.93.9時(shí)間/min1.251.251.25溫度/80090011501250637800熱耗/MJ113.04293.07113.04易爆裂褐鐵礦面積/m21.954.651.65時(shí)間/min0.51.20.8溫度/800110012508001000熱耗/MJ49.16117.2441.62)帶式燒結(jié)機(jī)錳燒結(jié)礦的冷卻 燒結(jié)機(jī)均采用機(jī)械通風(fēng)冷卻方法，以適應(yīng)生產(chǎn)能力大的特點(diǎn)。 機(jī)上冷卻,燒結(jié)礦機(jī)上冷卻是將燒結(jié)機(jī)延長(zhǎng)，用延長(zhǎng)部分的燒結(jié)臺(tái)車來(lái)冷卻燒結(jié)礦的一種靜料層冷卻方式。這樣燒結(jié)機(jī)的前一部分叫燒結(jié)段，后一部分叫冷卻段。燒結(jié)段與冷卻段各有單獨(dú)的風(fēng)機(jī)抽風(fēng)(或鼓風(fēng))，在冷卻段，強(qiáng)制冷風(fēng)穿過(guò)料層，進(jìn)行熱交換，冷風(fēng)通過(guò)未經(jīng)破碎的燒結(jié)礦層中的無(wú)數(shù)微小氣孔和大量的斷裂縫隙，把料層的熱量帶走，使燒結(jié)礦冷卻下來(lái)，熱廢氣經(jīng)除塵后從煙囪排走(見(jiàn)圖2)。一般燒結(jié)段與冷卻段的面積比為1:1。機(jī)上冷卻的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)化了流程和設(shè)備，減少了設(shè)備的維修工作和費(fèi)用，可以提高設(shè)備作業(yè)率。 機(jī)外冷卻機(jī)外冷卻常采用的設(shè)備是帶冷卻機(jī)，也有使用鏈板冷卻機(jī)進(jìn)行燒結(jié)礦的冷卻。 帶式冷卻機(jī)為靜料層抽風(fēng)(或鼓風(fēng))冷卻設(shè)備(見(jiàn)圖3)。 現(xiàn)在多采用鼓風(fēng)冷卻，因抽風(fēng)冷卻，熱廢氣經(jīng)過(guò)抽風(fēng)機(jī)排人大氣。抽風(fēng)機(jī)特別是第一抽風(fēng)機(jī)，往往因廢氣溫度過(guò)高，易出故障，維修工作量大，維護(hù)也困難，難正常