煉鋼除塵灰資源化利用

1、1. 文獻(xiàn)綜述1.1 除塵灰概況1.1.1 除塵灰來(lái)源在鋼鐵廠生產(chǎn)過(guò)程中，生產(chǎn)出來(lái)的副產(chǎn)品和粉塵主要是除塵灰，而這些除塵灰會(huì)在多個(gè)方面產(chǎn)生，比如電爐灰和高爐灰，不僅如此，在燒結(jié)冶煉過(guò)程中，也會(huì)產(chǎn)生大量的除塵灰，這些有害物對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的影響。除塵灰的來(lái)源是多方面的，生活過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一部分的有害物，這些有害物中含有煙塵1等，除了生活中還有交通運(yùn)輸過(guò)程中，一些交通工具的尾氣排放等產(chǎn)生的有害物也是除塵灰的來(lái)源，除塵灰的來(lái)源最多的是工藝生產(chǎn)中，這就是除塵灰的主要來(lái)源。現(xiàn)在除塵灰每年排放130萬(wàn)噸，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染，而電爐煉鋼是造成煙塵污染最主要的來(lái)源。在進(jìn)行的電爐煉鋼階段，通常經(jīng)過(guò)幾道工序來(lái)完成

2、生產(chǎn)電爐灰，最終在袋式除塵器來(lái)捕集電爐煙塵，這樣完成了對(duì)電爐灰的生產(chǎn)，占產(chǎn)出爐料裝入量23。電爐在冶煉過(guò)程中產(chǎn)生大量煙塵，每噸鋼發(fā)生量大約為1220 kg/t，煙塵中含F(xiàn)eO的在40 %以上。在鋼鐵這一行業(yè)當(dāng)中電爐能夠生出許多的煙塵，平均一年就可以捕集10萬(wàn)多噸，如果加上重機(jī)、電力制造、造船等行業(yè)數(shù)百臺(tái)電爐排出的煙塵，數(shù)量就更為可觀，這么多的煙塵會(huì)造成十分惡劣的環(huán)境污染，對(duì)人的健康造成影響，所以我們要對(duì)其進(jìn)行有效的治理，不僅如此還要加以利用，變廢為寶不浪費(fèi)寶貴的資源2。1.1.2除塵灰的利用 在鋼鐵企業(yè)，近些年越來(lái)越多人開(kāi)始注意怎樣再次利用煙塵3。對(duì)除塵灰的綜合利用在國(guó)內(nèi)研究課題中十分重要，目

3、前對(duì)除塵灰的利用主要是兩個(gè)方面，一個(gè)是球化后作為建材用料，另一個(gè)是作為原料進(jìn)行回爐再利用，當(dāng)作建材用料的時(shí)候，用作磁性材料的研究現(xiàn)在看來(lái)還是十分的少的。除塵灰球化后在回爐中作為煉鋼原料還可以作一些像氧化紅鐵等技術(shù)水平低的材料，當(dāng)作為這些技術(shù)水平低的材料時(shí)，對(duì)于除塵灰的資源是非常大的浪費(fèi)，所以這些還有待考慮。國(guó)外和我國(guó)一樣，對(duì)回收利用除塵灰這一項(xiàng)目也十分看重，他們回收其中的炭來(lái)作為墨水等等，或者作為活性炭這種吸附能力強(qiáng)的物質(zhì)，對(duì)于水的合格和吸入的大氣都起到了凈化的作用4。 研究人員已經(jīng)做了很多有關(guān)除塵灰綜合利用的工作。目前所利用的方法總體來(lái)說(shuō)有兩類(lèi)：一為濕法處理；二為火法處理 。相比于火法處理，

4、濕法處理除塵灰更熱門(mén)，后者其實(shí)是把其中的有色金屬回收來(lái)產(chǎn)出煉鐵和化工原料，減少環(huán)境污染，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益，而后者的主要處理方法是進(jìn)行酸法處理的方式。用這種方法進(jìn)行處理主要是對(duì)用酸液浸洗預(yù)處理過(guò)的除塵灰而言，回收其中的鐵，并且去除其中的雜志，在進(jìn)行酸法處理時(shí)，我們要用到侵出劑，一般有鹽酸，硫酸和硝酸等?；鸱ㄌ幚硐啾扔跐穹ㄌ幚砭鸵?jiǎn)單的多，直接燒結(jié)除塵灰就是其處理的方法。1.1.3首鋼除塵灰特性分析及綜合利用技術(shù)研究 首鋼在秦皇島設(shè)有的公司一共有13臺(tái)不同種類(lèi)的除塵設(shè)備進(jìn)行煉鋼及煉鐵等的生產(chǎn)，每月基本產(chǎn)出各種除塵灰5千噸。煉鋼及煉鐵的時(shí)候產(chǎn)生了大量的除塵灰，其中的大部分沒(méi)有經(jīng)過(guò)處理回收利用，而是跟隨著

5、燒結(jié)料回到系統(tǒng)中，這樣產(chǎn)生了十分不理的影響，不僅是對(duì)燒結(jié)生產(chǎn)的，也是對(duì)機(jī)器的嚴(yán)重破壞，比如除塵器。這樣研究各種除塵灰的特性對(duì)其預(yù)處理和綜合利用以及燒結(jié)穩(wěn)定運(yùn)行、燒結(jié)機(jī)頭電除塵器的除塵效率有很大的意義。 實(shí)驗(yàn)部分 1.除塵灰的化學(xué)成分 在研究除塵灰的化學(xué)成分時(shí)候，要先對(duì)其進(jìn)行取樣，在去過(guò)各種樣品后用特定的光譜儀進(jìn)行對(duì)樣品的分析，通過(guò)對(duì)其的分析得出有用的結(jié)論。 不同的生產(chǎn)工藝、不同類(lèi)型的除塵器產(chǎn)生的除塵灰成分產(chǎn)生明顯差異，首秦公司研究的除塵灰基本可以分為5種，在根據(jù)不同除塵灰的化學(xué)成分的不同，像有的除塵灰含碳量高些，就稱(chēng)其為高碳灰，在如含鐵高的就叫高鐵灰，還有含鈣高的高鈣灰和含堿度高的高堿金屬灰，

6、最后還有爐塵的OG泥。并且值得關(guān)注的是燒結(jié)機(jī)頭電除塵器，其中分為多個(gè)電場(chǎng)，在這些之中的除塵灰TFe的含量不是很多，與此相反的是堿金屬的含量確是非常的多的，這是要考慮的重要的方面。熔點(diǎn)和沸點(diǎn)低。在燒結(jié)過(guò)程中堿金屬會(huì)造成板結(jié)，這是由于其在溫度降低后經(jīng)過(guò)幾個(gè)裝置并且在負(fù)壓下造成的。所以對(duì)燒結(jié)機(jī)頭電除塵器第2、第3電場(chǎng)的除塵灰需要重點(diǎn)研究。 2.燒結(jié)機(jī)頭電除塵灰物相分析 采用X光粉晶衍射儀并且依據(jù)ASTM法對(duì)除塵灰進(jìn)行物相分析。測(cè)試條件分別為電壓35 kV，掃描速度4b/min，電流25 mA，接收狹縫0.3mm，當(dāng)然還有發(fā)散狹縫1b和防散射狹縫1b，有了這些條件才能順利進(jìn)行分析。通過(guò)對(duì)物相分析得出的

7、結(jié)果看出作為第1電場(chǎng)除塵灰的電除塵器以磁鐵礦、赤鐵礦為主，堿金屬化合物類(lèi)為次，少量水云母、高嶺石及羥鈣石也會(huì)有；以堿金屬化合物類(lèi)為主的第2、第3電場(chǎng)除塵灰并且含有少量磁鐵礦、赤鐵礦以及蒙脫石。這樣燒結(jié)機(jī)頭電除塵灰物相分析的結(jié)果與和化學(xué)成分的分析結(jié)果是相一致的。 除塵灰的分類(lèi)首秦公司研究的除塵灰基本可以分為5種，在根據(jù)不同除塵灰的化學(xué)成分的不同，像有的除塵灰含碳量高些，就稱(chēng)其為高碳灰，在如含鐵高的就叫高鐵灰，還有高鈣灰和高堿金屬灰，還有爐塵的OG泥。高鐵灰包括了煉鐵聯(lián)合料倉(cāng)除塵灰，在煉鐵前還有一部分爐前除塵灰、在燒結(jié)的時(shí)候車(chē)放料時(shí)期及燒結(jié)機(jī)器的除塵灰和其頭部的電除塵器1電場(chǎng)灰等。煉鐵聯(lián)合料倉(cāng)、煉

8、鐵爐前除塵等處產(chǎn)生的粉塵鐵含量高而且TFe質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在49%以上，礦物成分主要是磁鐵礦和赤鐵礦而有害元素含量少；燒結(jié)汽車(chē)卸料間及燒結(jié)機(jī)尾電除塵器的粉塵含鐵量高，有害元素含量較低。高碳灰周瑤有煉鐵重力除塵灰，含鐵中等，TFe質(zhì)量分?jǐn)?shù)在35%左右，鐵礦物以磁鐵礦和赤鐵礦為主，含碳量較高，可以到達(dá)30%以上，主要以焦炭粉末及不定型碳形式存在；煉鐵干法除塵灰含鐵量較低(20%30%)，鐵礦物以磁鐵礦和赤鐵礦為主，不但含有較高的碳(25%左右)，這些碳主要以焦炭粉末及不定型碳形式存在,而且含有較高的有害元素。高鈣灰主要有煉鋼、散料間、套筒窯及燒結(jié)聯(lián)合料倉(cāng)除塵灰等。煉鋼2次除塵灰的鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)在20%25

9、%之間，其他成分是CaO及MgO；鐵礦物以磁鐵礦和赤鐵礦為主，其次是方解石、白云石及粘土。煉鋼散料間及套筒窯除塵灰具有較低的含鐵量，CaO及MgO是其主要的成分，礦物成分是石灰、方解石、白云石及Ca(OH)2等。燒結(jié)配料間除塵灰的TFe質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%左右，CaO質(zhì)量分?jǐn)?shù)在30%左右。分析完上述碳鐵鈣的除塵灰后接下來(lái)就是高堿金屬灰，這種除塵灰主要來(lái)自第二和三的電場(chǎng)灰，其TFe在20%左右，含有部分堿金屬。OG泥：OG泥TFe在50%左右，CaO 20%左右。上述就是這五種除塵灰的形式，而對(duì)于鐵來(lái)說(shuō)也有其自己的存在形式，比如我們?cè)谌粘Ｖ薪?jīng)?？匆?jiàn)的金屬鐵，有磁鐵礦，還有其他形式的浮氏體等等，對(duì)于鈣

10、來(lái)說(shuō)主要是對(duì)CaO而言，Ca(OH)2、方解石、白云石等都是它的主要存在形式5。 結(jié)論 (1)首秦公司各種類(lèi)型的除塵器在煉鋼等生產(chǎn)中產(chǎn)生了較大差異的除塵灰并且一些沒(méi)有區(qū)分開(kāi)的除塵灰的其中的大部分沒(méi)有經(jīng)過(guò)處理回收利用，而是跟隨著燒結(jié)料回到系統(tǒng)中，這樣產(chǎn)生了十分不理的影響，不僅是對(duì)燒結(jié)生產(chǎn)的，也是對(duì)機(jī)器的嚴(yán)重破壞，比如除塵器。 (2) 不同的生產(chǎn)工藝、不同類(lèi)型的除塵器產(chǎn)生的除塵灰成分產(chǎn)生明顯差異，首秦公司研究的基本可以分為5種，在根據(jù)其化學(xué)成分的不同，像有的含碳量高些，就稱(chēng)其為高碳灰，在如含鐵高的就叫高鐵灰，還有含鈣高的高鈣灰和含堿度高的高堿金屬灰，最后還有爐塵的OG泥。 (3)首秦公司科學(xué)分類(lèi)的

11、各種除塵灰提供了各種除塵灰的預(yù)處理和綜合利用技術(shù)的依據(jù)。1.1.4鞍鋼除塵灰的現(xiàn)狀煉鋼活性石灰輸送過(guò)程中產(chǎn)生富含CaO的除塵灰，現(xiàn)場(chǎng)稱(chēng)散料灰，對(duì)鞍鋼一煉鋼廠、二煉鋼廠和三鋼軋廠的散料灰取樣并進(jìn)行成分分析，結(jié)果如表1所示，由表1.1可知散料灰中CaO的含量基本達(dá)到40%以上，鞍鋼煉鋼散料石灰成分見(jiàn)表1.1。表1.1 鞍鋼煉鋼散料灰成分（wt%）材質(zhì)CaOMgOSiO2Al2O3CNaSKP一煉鋼45.8414.689.912.753.240.0750.120.410.0044二煉鋼40.3918.367.222.60 4.740.10 0.180.340.0046三煉鋼39.569.80 8.7

12、92.557.220.140.180.330.0040 據(jù)調(diào)查，鞍鋼一煉鋼散料灰產(chǎn)量為1520噸/天，三鋼軋的散料灰產(chǎn)量也約為1520噸/天，二煉鋼的量略小，約為1015噸/天。以前，這些散料灰和其他廢棄物一起捆綁招標(biāo)外賣(mài)，現(xiàn)在因?yàn)檎袠?biāo)體制的改革，煉鋼散料灰限入了沒(méi)人要的尷尬境地，且垃圾填埋廠不接收，無(wú)法處理的散料灰只能在現(xiàn)場(chǎng)堆積或隨意拋棄并造成固廢環(huán)境污染。另外，工人在收集運(yùn)送這些石灰時(shí)，皮膚還常被燒傷，頗有怨言。表1.2列出了鞍鋼各鋼廠散料灰的產(chǎn)量。表1.2 鞍鋼煉鋼散料灰產(chǎn)量廠別一煉鋼二煉鋼三鋼軋合計(jì)產(chǎn)量（噸/年）65006000650019000石灰石和生石灰是鋼鐵冶金的一個(gè)重要生產(chǎn)原

13、料，如鞍鋼燒結(jié)用的石灰石的CaO含量為45.4%、燒損為42.9%，生石灰CaO含量為71.2%可見(jiàn)用煉鋼散料灰代替部分燒結(jié)用石灰石和生石灰不僅可以節(jié)省溶劑消耗，降低燒結(jié)礦的生產(chǎn)成本，減少CO2的排放。鞍鋼燒結(jié)用的石灰，主要由外購(gòu)的土窯石灰和部分自產(chǎn)石灰構(gòu)成。鞍鋼燒結(jié)礦配入7%的生灰石，設(shè)鞍鋼年產(chǎn)燒結(jié)礦1700萬(wàn)噸，則年需119萬(wàn)噸生灰石。而煉鋼散料灰產(chǎn)量大約為1.9萬(wàn)噸/年，所以煉鋼散料灰足以被燒結(jié)配礦消耗掉。在300400元/t 之間（土燒石灰成本大約在80 150 元/t 之間）是國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)的活性石灰成本，以每噸燒結(jié)配料石灰單價(jià)為100元計(jì)，每年可節(jié)省石灰成本190萬(wàn)元。另外，鞍鋼燒結(jié)

14、礦配入11%的石灰石，也可以將散料灰代替部分石灰石，在保證燒結(jié)礦指標(biāo)的情況下，減排一定量的CO2，同時(shí)避免了廢棄的煉鋼散料灰對(duì)環(huán)境的污染。1.1.5國(guó)內(nèi)除塵灰應(yīng)用現(xiàn)狀轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)金屬化球團(tuán)的技術(shù)在我國(guó)已經(jīng)被熟練應(yīng)用。在爐內(nèi)1001400左右的高溫下，其中通過(guò)兩個(gè)階段，被預(yù)熱段和還原段，之后含碳球團(tuán)受到熱量還原l621min完成金屬化過(guò)程，這些熱量來(lái)自燃料燃燒產(chǎn)生的熱輻射，于此同時(shí)在爐內(nèi)通過(guò)還原生成的鋅也在高溫條件下氣化。金屬化球團(tuán)進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)先在轉(zhuǎn)底爐旋轉(zhuǎn)一圈并且還要經(jīng)過(guò)螺旋出料機(jī)排出爐外之后由于需要降低溫度還要在冷卻機(jī)下冷卻到100以下，完成這些最后將其送入成品倉(cāng)。煤氣可以作為轉(zhuǎn)爐底的燃料并且將

15、高溫廢氣通過(guò)煙道排出去，其流程是先通過(guò)余熱鍋爐，在這里生產(chǎn)出大量的蒸汽，之后再用換熱器裝置讓空氣在其中進(jìn)行燃燒，這時(shí)候廢氣在烘干生球，一切都完成后這些廢氣被排入大氣中。如果想要在轉(zhuǎn)爐底生產(chǎn)的更加高效除了上面的方式外，還可以對(duì)除塵灰和泥進(jìn)行預(yù)處理，這是由于它們的含鐵量相比較其他的較低，利用的方面小，并且它們中含有的有害雜質(zhì)也是相當(dāng)之高，預(yù)處理后可以減少這兩個(gè)方面的問(wèn)題，使高爐更加高效。在生活中人們大量使用木材、煤等原料，十分浪費(fèi)自然資源并且破壞了自然環(huán)境，所以要通過(guò)除塵灰來(lái)制取各種活性炭，例如具有一定的吸附性能的活性炭可以減少我們對(duì)自然資源的浪費(fèi)降低了原料的成本6。除塵灰在鋼鐵廠還可以得到很好的

16、利用開(kāi)發(fā)，像一些鋼鐵廠的周邊環(huán)境十分惡劣，除塵灰的開(kāi)發(fā)利用就能很好的解決這些問(wèn)題，而且用除塵灰制的的活性炭還能對(duì)大型工廠產(chǎn)生的廢水和廢氣進(jìn)行很好的處理，所以除塵灰在環(huán)境保護(hù)這一方面對(duì)人類(lèi)具有十分重大的意義。就我國(guó)而言，轉(zhuǎn)底爐直接還原處理除塵灰、泥項(xiàng)目發(fā)展的比較晚并且技術(shù)沒(méi)有達(dá)到先進(jìn)水平，只有萊鋼和北科大對(duì)這一研究有所突破，還需要我們進(jìn)一步去研發(fā)。以轉(zhuǎn)爐或電爐除塵灰為原料時(shí)，由于其中含碳量較高，所以要先除去碳(除碳可采取煅燒或磁分選法)，然后再用酸浸；以平爐煙塵為原料時(shí)，由于平爐煙塵的氧化鐵含量約為90，鐵含量高，不用先除碳，可直接用酸浸除去雜質(zhì)。武漢鋼鐵公司在這一方面進(jìn)行了深入的研究，開(kāi)發(fā)了生

17、產(chǎn)紅鐵的方法：先將物美價(jià)廉、粒度細(xì)、含一Fe2O3晶型高的煉鋼電除塵灰酸煮或在400500的條件下進(jìn)行活化焙燒和酸淬，然后清洗、干燥，再在700800 cc高溫下煅燒4080min，使一Fe2O3轉(zhuǎn)為一Fe2O3，經(jīng)研細(xì)即得到鐵紅產(chǎn)品。老式的工藝工序繁瑣、生產(chǎn)的周期長(zhǎng)并且成本十分昂貴，而這種新的工藝恰好能解決了這些問(wèn)題7。除塵灰是EAF的煉鋼副產(chǎn)品，我們將其拉回廢鋼配料間后，用電磁盤(pán)對(duì)除塵灰進(jìn)行磁選以后，將磁選的除塵灰吸起后加入料籃內(nèi)，隨廢鋼一起加入爐內(nèi)，由于除塵灰顆粒小，電爐供氧強(qiáng)度大等原因，除塵灰入爐后，電爐煙氣發(fā)生量明顯增加，而且電耗上升，金屬收得率并未增加，所以經(jīng)過(guò)實(shí)踐結(jié)果是：除塵灰不

18、宜應(yīng)用于煉鋼的任何個(gè)階段，最好的處理方式是送選燒廠造球燒結(jié)后應(yīng)用于煉鋼8。此外由于電爐除塵灰含有Zn，用于高爐煉鐵會(huì)影響料柱的透氣性，從而影響高爐爐缸內(nèi)部的溫度分布，負(fù)面影響較多，所以將電爐除塵灰添加焦油和部分含碳的材料作為黏結(jié)劑，成為電爐的泡沫渣的改質(zhì)劑，據(jù)技術(shù)交流介紹，寶鋼150t電爐使用后的效果比較明顯。1.1.6國(guó)外除塵灰利用現(xiàn)狀不僅我國(guó)重視除塵灰的回收利用，國(guó)外也是如此。國(guó)外對(duì)除塵灰的利用主要是制成活性炭來(lái)對(duì)水和空氣進(jìn)行凈化，或者回收金屬中的炭作成生活當(dāng)中的一些用品比如油漆和墨水等?；钚蕴恳?yàn)榫邆鋸?qiáng)大的吸附能力和比表面積，人們把它作為一種重要的吸附物質(zhì)。吸附性是除塵灰作為活性炭的最大

19、的好處，當(dāng)然這不是它的唯一，他還有催化的性能，并且不是在單一的溫度下使用，也可以在酸、堿或者中性下來(lái)進(jìn)行使用，當(dāng)活性炭使用過(guò)之后，過(guò)一段時(shí)間后其性質(zhì)又可以恢復(fù)進(jìn)行再一次使用即為再生的優(yōu)點(diǎn)，除此外還有多種優(yōu)點(diǎn)9?；钚蕴康膽?yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域中還具有十分廣泛的應(yīng)用，比如冶金工程、化工和制藥等。顆?；钚蕴渴且环N成型活性炭，與粉末活性炭不同，顆?；钚蕴康拿芏容^高，有一定的強(qiáng)度，更便于運(yùn)輸和使用，特別是在水和空氣凈化方面有較廣泛的應(yīng)用，吸附后的顆?；钚蕴恳子谶M(jìn)行脫附的再生處理。1.除塵灰造球奧地利的林茨奧鋼聯(lián)鋼廠在這一領(lǐng)域有很深的研究，通過(guò)冷卻器冷卻爐中出來(lái)的含塵廢氣并進(jìn)行電除塵，在通過(guò)回轉(zhuǎn)窯這個(gè)裝置，在其中

20、把冷卻器出來(lái)的出粉塵和用電設(shè)備出來(lái)的低細(xì)粉塵加熱，加熱后把他們壓制成塊狀在一條連續(xù)生產(chǎn)線中，最后回到爐中進(jìn)行在利用。從電除塵出來(lái)的富含鋅的粉塵并沒(méi)有在加熱壓制的生產(chǎn)線中，而是被送到了造球系統(tǒng)中去10。電除塵出來(lái)的富含鋅的粉塵和生石灰的含量很高，如果達(dá)到了一定的溫度就會(huì)容易產(chǎn)生火花發(fā)生反應(yīng)，為了避免這種情況發(fā)生，這個(gè)系統(tǒng)就會(huì)采用氮?dú)膺M(jìn)行保護(hù)鐵不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)?；旌蠙C(jī)還有一個(gè)用途是作為蒸汽冷卻器來(lái)消除其他熱源和熟石灰的反應(yīng)焓。由于間歇式生產(chǎn)的混合機(jī)和連續(xù)生產(chǎn)的造球機(jī)兩種不同方式的機(jī)器，圓盤(pán)給料機(jī)作為反應(yīng)器安裝在前者和后者之間來(lái)作為它們生產(chǎn)之間的緩沖裝置，不僅如此，圓盤(pán)給料機(jī)還能提供足夠的時(shí)間來(lái)讓熟石

21、灰進(jìn)行反應(yīng)達(dá)到完全。由于CaO熟化、消耗反應(yīng)都需要大量的水來(lái)進(jìn)行，對(duì)于加熱后粉塵也需要水進(jìn)行冷卻降溫，并且混合機(jī)在工作的時(shí)候要放出大量的熱能對(duì)機(jī)器造成損害，還有用粉塵進(jìn)行造球的時(shí)候也要用到水對(duì)它們進(jìn)行加濕工作，即使粉塵不易溶于水，通過(guò)工藝控制系統(tǒng)檢測(cè)各個(gè)數(shù)據(jù)來(lái)算出加水量。在完全封閉的系統(tǒng)內(nèi)整個(gè)工藝中的水都是在凈化器中來(lái)凈化的，凈化后這些在工藝中受到污染的水再一次被有效的利用起來(lái)，這樣這些廢水不會(huì)被排除而是送入上面的步驟在次使用，并且由于水的蒸發(fā)含有含塵蒸汽，這些蒸汽在回收利用的機(jī)器中大量產(chǎn)生，比如混合機(jī)等等裝置。通過(guò)混合機(jī)上的自動(dòng)清除裝置可以有效的處理那些由于加濕后非常粘的含有石灰的粉塵，帶式

22、干燥機(jī)對(duì)造球機(jī)生產(chǎn)出的濕球進(jìn)行干燥這樣對(duì)之后儲(chǔ)存十分有利，這樣造好的球不僅具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，還能在不是很干燥的條件下保持良好的穩(wěn)定性不至于發(fā)生變化。根據(jù)上面介紹的性質(zhì)我們可以在不同的兩個(gè)地方對(duì)其進(jìn)行時(shí)間較長(zhǎng)的傳運(yùn)。2. primus 工藝primus 工藝是2003年開(kāi)始進(jìn)行應(yīng)用的，于是之后建立了第一座工業(yè)化生產(chǎn)線，而且多膛爐和電爐是這種國(guó)外工藝的主要應(yīng)用的設(shè)備，同時(shí)由于生產(chǎn)過(guò)程中要排放大量的廢氣，為了能把它們的排放減小到最小，還專(zhuān)門(mén)安裝了一種裝置來(lái)對(duì)其進(jìn)行有效的檢測(cè)，這樣也是對(duì)環(huán)境的一種很好的保護(hù)11。primus 工藝是一種新式的生態(tài)環(huán)保工藝，這種工藝也可看作微型高爐，來(lái)生產(chǎn)鐵水和海綿鐵

23、。這種工藝對(duì)煤的要求不是很高，并且低級(jí)煤還非常的適合這種工藝來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)，它的主要應(yīng)用技術(shù)是采用多膛爐技術(shù)，在這種技術(shù)中不用通過(guò)間接的反應(yīng)等，而是直接還原的方式，十分方便的達(dá)到目的。在該工廠應(yīng)用這種工藝后，開(kāi)始對(duì)盧森堡鋼鐵公司生產(chǎn)當(dāng)中產(chǎn)生的幾乎絕大部分的廢棄物收購(gòu)，并設(shè)計(jì)方案來(lái)對(duì)它們進(jìn)行有效利用12。在混合機(jī)中，一共要進(jìn)行許多道工序，首先是對(duì)原料進(jìn)行混合、稱(chēng)重和處理，之后由于先前的工序中使之缺少水，根據(jù)需要來(lái)進(jìn)行水的補(bǔ)充，進(jìn)行這些工序之后，下面就是要開(kāi)始進(jìn)行造球，在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的造球后對(duì)其進(jìn)行烘干。廢棄物在100左右被烘干，之后在更高的溫度下400進(jìn)行涂油，被還原則是要在1200，整個(gè)過(guò)程都是在爐

24、內(nèi)進(jìn)行的，而在料床上則有不同，占主導(dǎo)是還原氣氛，氣流是氧化性的，這樣會(huì)讓鋅被再次氧化在氣流中，之后在廢氣清潔器中被分離出來(lái)，稱(chēng)之為primus氧化。1.2燒結(jié)生產(chǎn)概況1.2.1燒結(jié)的定義燒結(jié)就是將顆粒凝結(jié)成塊狀的過(guò)程，開(kāi)始的階段需要多種的粉末狀的含鐵原料，然后需要一定的燃料和熔劑，把開(kāi)始的原料適當(dāng)?shù)募尤氲剿麄儺?dāng)中去，之后在向其中加入合適量的水為了后來(lái)的粘結(jié)，把這些料配完之后進(jìn)行混合，并且在混合的時(shí)候要各個(gè)位置都均勻，之后進(jìn)行造球的步驟，最后燃料燃燒產(chǎn)生高溫并且產(chǎn)生本質(zhì)的變化，這就完成了燒結(jié)的全過(guò)程，通過(guò)上述燒結(jié)得到的塊礦就是燒結(jié)礦13。1.2.2燒結(jié)的目的和意義采用燒結(jié)的方法有多種好處，相比于

25、其他方法其爐料的粒度更加的均勻，并且產(chǎn)生的粉末更少，利用的部分更高，除了這兩個(gè)好處之外，機(jī)械強(qiáng)度相比于其他方法也是一個(gè)很大的優(yōu)勢(shì)，更高，和含鐵品位高的性能，來(lái)保證料柱透氣性和降低焦比。天然富礦通過(guò)加工產(chǎn)生的礦粉經(jīng)過(guò)燒結(jié)14成塊后進(jìn)入高爐當(dāng)中，我們還可以大部分去除或回收利用那些鐵礦石當(dāng)中的一些有害的元素，比如鉀、鋅等。工業(yè)生產(chǎn)者產(chǎn)生了爐塵、軋鋼皮等一些工業(yè)生產(chǎn)的副產(chǎn)品我們也可以加以利用，讓這些無(wú)用的東西重新利用起來(lái)，這樣不僅將資源合理的利用起來(lái)，還對(duì)工廠的經(jīng)濟(jì)有一定幫助降低其成本，并且阻止了這些副產(chǎn)品對(duì)環(huán)境的破壞?，F(xiàn)在的高爐冶煉使用燒結(jié)礦和球團(tuán)礦，相比于以往，這讓高爐冶煉技術(shù)達(dá)到了一個(gè)新的高度，

26、它使生產(chǎn)質(zhì)量提高了不少，并且生產(chǎn)出來(lái)的都是優(yōu)質(zhì)的，還讓冶煉消耗了更加小的能源，更是成就了高爐長(zhǎng)壽的目的，所以燒結(jié)礦的作用是冶煉技術(shù)的一大進(jìn)步15。1.2.3燒結(jié)生產(chǎn)的工藝流程隨著時(shí)間的前進(jìn)，生產(chǎn)燒結(jié)礦的方式也在前進(jìn)，近年來(lái)生產(chǎn)其最流通最普遍的方式就是使用帶式抽風(fēng)燒結(jié)機(jī)來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)，相比于以前更為有效，更為方便，而對(duì)于生產(chǎn)燒結(jié)礦，其工藝流程不算十分復(fù)雜，主要分為3步驟，首先是對(duì)燒結(jié)原料的準(zhǔn)備，準(zhǔn)備好所要用的原料后，將其進(jìn)行配入，之后將它們均勻的進(jìn)行混合，完成了準(zhǔn)備階段后，進(jìn)入了正式燒結(jié)的過(guò)程（如圖1.1），它也是整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中的中心環(huán)節(jié)，完成燒結(jié)生產(chǎn)出燒結(jié)礦，對(duì)這些生產(chǎn)出來(lái)的燒結(jié)礦進(jìn)行處理，得到人

27、們想要的產(chǎn)品16。圖1.1燒結(jié)生產(chǎn)流程1. 燒結(jié)原料的準(zhǔn)備 （1）含鐵原料含鐵原料對(duì)于品位的要求很高，并含有較少的雜質(zhì)，含鐵原料的成分相對(duì)穩(wěn)定，其原料主要是鐵精礦，軋皮鋼，鋼渣，高爐爐塵，含鐵量高粒度小于5毫米的礦粉17。 （2）熔劑熔劑的成分也需要比較穩(wěn)定，含有較少的雜質(zhì)，粒度要有九成都需要比3毫米小，其成分中CaO的有效含量要高。在燒結(jié)過(guò)程中想要提高燒結(jié)礦的質(zhì)量，可以在料中加入適當(dāng)?shù)陌自剖?，讓燒結(jié)礦的成分中含有一定量的MgO。 （3）燃料主要為焦粉和無(wú)煙煤。燃料的成分也是需要比較穩(wěn)定含硫量低粒度要有95都小于3毫米，除了這個(gè)要求以外，灰分等也是有一定要求的，它們要低，并且達(dá)到燒結(jié)的要求還要

28、使其成分中的固定碳的含量要較高些，這樣就達(dá)到了燃料所需要的程度。2. 配料與混合 （1）配料為了要滿(mǎn)足高爐冶煉生產(chǎn)所提出的要求，要采用合適的方法進(jìn)行合理的配料，而大體來(lái)說(shuō)配料其實(shí)是為了得到其性質(zhì)不易改變的燒結(jié)礦，現(xiàn)在我們常用的方式，即質(zhì)量配料法和容積配料法，這兩種方法來(lái)互相比較，前者相對(duì)于后者更加的精準(zhǔn)，前者的配料是按原料的質(zhì)量來(lái)配料，而后者則是根據(jù)物料堆積的密度不是變化的，按照其一些基本物理性質(zhì)成比例（m、V）這一條件來(lái)進(jìn)行配料的，所以大部分冶煉都采用質(zhì)量配料法的方法來(lái)配料18。 （2）混合混合的目的是在達(dá)到燒結(jié)礦的產(chǎn)值有一定的上升的同時(shí)質(zhì)量也達(dá)到一定的要求，混合首先是對(duì)燒結(jié)礦的成分進(jìn)行均勻

29、的混合，之后在加入適當(dāng)?shù)乃瑸榱苏辰Y(jié)，這樣就獲得了燒結(jié)混合料，而且是有良好的粒度組成的料，大體可以分為3步：加水濕潤(rùn)、混勻和造球。而在混合過(guò)程中的燒結(jié)原料還具有不同的性質(zhì)，所以混合也要分為兩步進(jìn)行，在第一步中進(jìn)行混合的目的是將原料濕潤(rùn)并且是料相對(duì)的均勻，這個(gè)過(guò)程還可以對(duì)物料進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱，第二步是在加熱返礦的時(shí)候，對(duì)原料進(jìn)行更加進(jìn)一步的混合使其更加均勻，然后進(jìn)行造球工作，兩次的混合不僅對(duì)料的均勻程度有了大的調(diào)節(jié)還對(duì)料層的透氣性起到了有利的作用，增強(qiáng)了料柱的透氣性，這也是用細(xì)磨精礦粉時(shí)所采用的方法，混合時(shí)間基本大于3分鐘。3. 燒結(jié)生產(chǎn) 燒結(jié)作業(yè)是燒結(jié)生產(chǎn)的中心環(huán)節(jié)，它包括布料、點(diǎn)火、燒結(jié)等主要

30、工序。 （1）布料 現(xiàn)在布料采用最多的方法就是圓輥布料機(jī)進(jìn)行布料，布料的內(nèi)容是把兩種料鋪在燒結(jié)機(jī)臺(tái)車(chē)上的作業(yè)的過(guò)程，在布混合料前，鋪一層小塊的燒結(jié)礦作鋪底料，它們的粒度大約在12到26毫米之間，厚度在21到26之間，這種做法保護(hù)了爐箅，對(duì)機(jī)器的使用得到了很好的幫助，增加了它能繼續(xù)工作的時(shí)間，得到有效的利用，讓除塵更好的進(jìn)行下去19，鋪完一層小塊的燒結(jié)礦作為底料之后要進(jìn)行的是布料，在布料時(shí)也有著一定的要求，布料的時(shí)候用的臺(tái)車(chē)的特定方向要將混合料的成分和顆粒的大小質(zhì)量等進(jìn)行均勻的合理的分布，這些混合料要有一定的松散性并且表面的要求平整，然后完成布料這一過(guò)程在往下進(jìn)行下面的過(guò)程。 （2）點(diǎn)火 完成了

31、第一個(gè)布料的階段后進(jìn)行點(diǎn)火的過(guò)程，在點(diǎn)火操作的過(guò)程中，要保持點(diǎn)火時(shí)溫度的足夠，并長(zhǎng)時(shí)間的持續(xù)在這種合理的溫度下，在臺(tái)車(chē)的料層表面對(duì)它采取合理的點(diǎn)火方式，讓各個(gè)位置都能均勻的燃燒，這里點(diǎn)火的溫度一般控制在1200±100左右，時(shí)間大約在一分鐘左右，并且點(diǎn)火的時(shí)候達(dá)到的深度要保持在10到20毫米之間20。 （3）燒結(jié)燒結(jié)生產(chǎn)的布料和點(diǎn)火進(jìn)行完之后，進(jìn)行最后的燒結(jié)步驟，燒結(jié)時(shí)要考慮多個(gè)方面的問(wèn)題，只有這些問(wèn)題得到合理的解決才能獲得合適的燒結(jié)礦，首先要對(duì)燒結(jié)的真空度的問(wèn)題，而它的情況還要決定于多個(gè)方面，不如料層的透氣性等幾個(gè)方面，第二個(gè)大方面是對(duì)于保持燒結(jié)機(jī)的速率在一個(gè)合理的情況下，然后再合

32、理的選擇料層厚度達(dá)到燒結(jié)時(shí)最好的情況，最后就是燒結(jié)過(guò)程的全部完成了，這是還應(yīng)該注意臺(tái)車(chē)的位置，其經(jīng)過(guò)了整個(gè)燒結(jié)過(guò)程最后停下，這時(shí)所在的就是燒結(jié)終點(diǎn)。1.3燒結(jié)礦固結(jié)機(jī)理1.3.1燒結(jié)過(guò)程中的固相反應(yīng)在沒(méi)有生成液相的低溫條件下（480680) ，燒結(jié)料在固態(tài)下進(jìn)行反應(yīng)并且生成了新的化合物的過(guò)程叫作顆粒之間的固相反應(yīng)（圖1.2），在這些燒結(jié)料當(dāng)中，不同的顆粒都能相互碰撞，每個(gè)粒子的晶格上的離子都在發(fā)生不同程度的位移和偏移，這種進(jìn)行的離子擴(kuò)散是燒結(jié)固態(tài)反應(yīng)的機(jī)理，當(dāng)溫度升高并且加劇振動(dòng)的頻率和幅度時(shí)候，質(zhì)點(diǎn)四周對(duì)它的能量被溫度升高獲得的活化能的能量淹沒(méi)的時(shí)候，質(zhì)子便打破了原先的平衡進(jìn)行位移（擴(kuò)散），

33、而這種位移的進(jìn)行不僅可以先通過(guò)自身表面逐漸擴(kuò)散到相鄰的晶體的晶格內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，還可以在自身的晶格內(nèi)擴(kuò)散發(fā)生化學(xué)反應(yīng)21，在緊挨著的兩個(gè)粒子的表面之間，由于它們具有的離子是正負(fù)相反的，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的機(jī)理過(guò)程，它們慢慢的形成了另一種新的化合物，在所有的粒子逐漸連接成一個(gè)整體。下是固相反應(yīng)溫度的表格。表1.3 發(fā)生固相反應(yīng)溫度反應(yīng)物固相反應(yīng)產(chǎn)物開(kāi)始反應(yīng)溫度/反應(yīng)物固相反應(yīng)產(chǎn)物開(kāi)始反應(yīng)溫度/SiO2+Fe2O3Fe2O3在SiO2中的固溶體575MgO+Fe2O3含鎂富氏體700SiO2+2CaOCaO·SiO2500,610,690FeO+Al2O3FeO·Al2O311002

34、MgO+SiO22MgO·SiO2680CaO+MgCO3CaCO3+MgO525MgO+Fe2O3MgO·Fe2O3600CaO+MgSiO3CaSiO3+MgO560CaO+Fe2O3CaO·Fe2O3500,600,610,650CaO+MnSiO3CaSiO3+MnO565CaCO3+Fe2O3CaO·Fe2O3590CaO+Al2O3·SiO2CaSiO3+Al2O3530MgO+Al2O3MgO·Al2O3920,1000Fe3O4+SiO22FeO·SiO2990在將石灰添加到鐵礦粉燒結(jié)料之后進(jìn)行加熱，這個(gè)過(guò)程

35、發(fā)生了固相化學(xué)反應(yīng)，這是由于這些礦物顆粒之間發(fā)生了相互接觸，這些顆粒的成分是多種的，比如CaO、SiO2、Fe3O4等幾種物質(zhì)，固相反應(yīng)不能得到充分的發(fā)展是由于其在溫度較低的固體顆粒狀態(tài)下進(jìn)行22，但是只是局限在顆粒和顆粒之間的接觸面上發(fā)生位移擴(kuò)散，并且這種位移的反應(yīng)速度都是非常的緩慢，雖然如此，但是它生成的低熔點(diǎn)化合物卻為液相的燒結(jié)打下了重要的基礎(chǔ)。圖1.2為燒結(jié)料各組成間的固相反應(yīng)示意圖1.3.2燒結(jié)過(guò)程中的液相生成燒結(jié)礦燒結(jié)過(guò)程中首先經(jīng)過(guò)固相反應(yīng)，之后生成液相，在液相當(dāng)中，其自身性能和數(shù)目以及成分等在十分大的程度上對(duì)燒結(jié)礦的強(qiáng)度和還原性產(chǎn)生了重大的決定，所以這是燒結(jié)礦固結(jié)成型的基礎(chǔ)，首先

36、的物料進(jìn)行加熱，當(dāng)?shù)竭_(dá)了所需要的一定的溫度時(shí)候，發(fā)生了固相反應(yīng)23，并隨著反應(yīng)的進(jìn)行形成了一定的新的化合物，并且原料各組分、新的化合物和前后兩者之間都存在著較低的共熔點(diǎn)，在這個(gè)較低的共熔點(diǎn)溫度之下，固相逐漸發(fā)生改變，生成了液相，之后進(jìn)行熔融，熔融之后進(jìn)行冷卻，并且在其當(dāng)中，隨著這些液體逐漸的在低溫度下發(fā)生凝固，那些還沒(méi)有熔化的或者是已經(jīng)溶入的粒子被粘固在一起了，未熔的礦粒冷凝后都具有一定的強(qiáng)度，是由于液相濕潤(rùn)了它們的表面，而這些礦粒的表面被這種產(chǎn)生的強(qiáng)度的力給緊湊到一起，液相的生成也會(huì)加強(qiáng)燒結(jié)礦的這兩個(gè)性質(zhì)，這是因?yàn)橐合嘈纬刹⑸闪嗽侠餂](méi)有的新生的礦物，鐵酸鈣在高堿度的燒結(jié)礦中占的鐵的成分非

37、常的高，一般較高的時(shí)候都能達(dá)到一半以上，所以它是主要的粘結(jié)相，硅酸鈣體系一般在燒結(jié)條件下產(chǎn)生的液相不是太多，因?yàn)樗娜埸c(diǎn)在1450以上，外加一定的CaO，硅灰石(CaOSiO2)、硅鈣石(3CaOSiO2)、硅酸二鈣(2CaOSiO2)都是它與SiO2產(chǎn)生的，鐵酸鈣是一種含鈣鐵酸鹽，有鐵酸半鈣CaO2Fe2O3（CF2表示)和鐵酸一鈣CaOFe2O3（CF表示)這兩種鹽，除此之外還有鈣鋁硅鐵酸鹽(SFCA表示)和鐵酸二鈣2CaOFe2O3（C2F表示)這兩種物質(zhì)都是這種鐵酸鹽24。通過(guò)燒結(jié)的理論和生產(chǎn)實(shí)踐的證明，鐵酸鈣不僅是燒結(jié)礦中的粘結(jié)相還是十分重要的鐵礦物，將晶格之間等都緊密的連接在了一起

38、，使其熔點(diǎn)低，表面拉緊，燒結(jié)礦具有了一定的強(qiáng)度和還原性，這些對(duì)燒結(jié)礦的質(zhì)量的提高十分重要，而鐵酸鈣中的復(fù)合鐵酸鈣（SFCA）則是燒結(jié)粘結(jié)相中最為優(yōu)秀的，如果還希望進(jìn)一步提高燒結(jié)礦的強(qiáng)度和還原性，還可以加入較多的這種鐵酸鹽SFCA，這樣也能來(lái)提高燒結(jié)礦的質(zhì)量和性能25。1.3.3燒結(jié)過(guò)程中的冷卻固結(jié)在燒結(jié)礦的固相反應(yīng)和液相反應(yīng)之后，研究的是它的冷卻固結(jié)過(guò)程，這個(gè)過(guò)程時(shí)間上是一個(gè)再結(jié)晶的過(guò)程，燒層移過(guò)后，燒結(jié)礦的冷卻過(guò)程隨機(jī)開(kāi)始，一些液相的礦物隨著周?chē)臏囟嚷慕档椭饾u發(fā)生凝固，液相結(jié)晶，結(jié)晶過(guò)程中最先形成晶核，多種物質(zhì)可以充當(dāng)起晶核的角色，比如未熔化的礦物粒子和大氣中的有害的粉塵等等，之后晶核

39、周?chē)木Яｉ_(kāi)始發(fā)生變化，逐漸變大，冷卻的速度要適當(dāng)，不可過(guò)快過(guò)慢否則會(huì)造成晶核不能發(fā)展完全，生成的礦會(huì)在其表面造成比較多的裂紋，產(chǎn)生了比較多的裂紋，就說(shuō)明了它的強(qiáng)度也是比較差的，上下層的燒結(jié)礦受空氣影響不同會(huì)造成的差異，而對(duì)于出現(xiàn)這種情況，它的更細(xì)致的說(shuō)法是燒結(jié)內(nèi)部晶粒之間的相應(yīng)的力造成的。當(dāng)溫度下降到850時(shí)，-2CaOSiO2轉(zhuǎn)變?yōu)?2CaOSiO2體積增大約12%。當(dāng)冷卻至675時(shí)。-2CaOSiO2轉(zhuǎn)變?yōu)?2CaOSiO2，體積有增大10%26。所以要得到強(qiáng)度和無(wú)裂紋的燒結(jié)礦盡量控制冷卻過(guò)程中的溫度，在燒結(jié)料的脈石中Al2O3含量高時(shí)，固結(jié)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)鋁黃長(zhǎng)石（2CaOAl2O3SiO

40、2），鐵鋁酸四鈣（4CaOAl2O3Fe2O3），鐵黃長(zhǎng)石（2CaOAl2O3Fe2O3）等，鈣鎂橄欖石（CaOMgOSiO2），鎂黃長(zhǎng)石（2CaOMgO2SiO2）及鎂薔薇石（3CaOMgO2SiO2）等會(huì)出現(xiàn)的原因是氧化鎂的含量較多所造成的。1.4燒結(jié)礦的礦物組成及結(jié)構(gòu)燒結(jié)礦的固結(jié)是決定了它是由許多種礦物組成的，而液相成分是決定燒結(jié)礦礦物組成的重要因素，由于液相的成分和數(shù)量首先取決于原料性質(zhì)，如礦物類(lèi)型、化學(xué)成分、粒度組成等。其次取決于燒結(jié)工藝條件，如配碳量、堿度、溫度、氣氛、料層透氣性等，各種燒結(jié)礦的礦物都是基本相同的，這是因?yàn)槭艿搅藘蓚€(gè)條件的影響，原料條件和燒結(jié)工藝。燒結(jié)礦這里分為兩種

41、，即熔劑性燒結(jié)礦和自熔性燒結(jié)礦兩類(lèi)，但是它們的主要礦物組成卻不盡相同，主要是以鐵酸鈣、磁鐵礦、鈣鐵橄欖石為主，并含有低量的其他物質(zhì)，石英、玻璃等等27。在顯微鏡下可以觀察燒結(jié)礦的結(jié)構(gòu)，主要觀察它的礦物組成的各種物理性質(zhì)，比如大小和位置關(guān)系等等，這些在早期不同的燒結(jié)礦沒(méi)有明顯的差異，但是隨著技術(shù)的發(fā)達(dá)和條件的改變，它們也存在了顯而易見(jiàn)的不同之處。根據(jù)近年來(lái)通過(guò)觀察得出的常見(jiàn)的燒結(jié)礦的顯微結(jié)構(gòu)，可以分為5種類(lèi)型，這些結(jié)構(gòu)是熔蝕結(jié)構(gòu)（圖1.3）、斑狀結(jié)構(gòu)（圖1.4）、骸狀結(jié)構(gòu)（圖1.5）、單點(diǎn)狀的共晶結(jié)構(gòu)（圖1.6）以及粒狀結(jié)構(gòu)（圖1.7）這幾大類(lèi)別，有些磁鐵礦在顯微鏡下是斑狀的晶體，它們和相對(duì)細(xì)的

42、粒子的粘結(jié)物互相結(jié)合形成的斑狀結(jié)構(gòu)，我們觀察的高堿度的燒結(jié)礦，它們晶粒十分細(xì)小，具有圓潤(rùn)的形狀，被鐵酸鈣所熔蝕，進(jìn)而緊密的連接在了一起，它們之間具有較大的接觸面積并且摩擦力也是不小的，是它們更加緊密，更加牢固，因此強(qiáng)度也得到了大大的增強(qiáng)，這就是高堿度燒結(jié)礦的熔蝕結(jié)構(gòu)，在燒結(jié)的早期通過(guò)冷卻結(jié)晶得到磁鐵礦晶體不隨著別的礦物的進(jìn)入而對(duì)其自身發(fā)生改變28，仍然保持其原有的晶體外形，這種稱(chēng)之為骸狀結(jié)構(gòu)，通過(guò)觀察橄欖石晶體和硅酸鹽晶體的結(jié)構(gòu)可知它們的形成是有一定的區(qū)別的，而不是相同的，分別對(duì)應(yīng)磁鐵礦顯示出圓形點(diǎn)狀的和赤鐵礦表現(xiàn)的圓形點(diǎn)狀晶體，并且前者是Fe3O4-CaxFe2-xSiO4系共晶所形成的，但

43、是后者則是該系統(tǒng)的共晶體被氧化而產(chǎn)生的，兩者有很大的區(qū)別的，各種晶粒和磁鐵礦之間互相組成，而且除了上述的條件之外磁鐵礦又是燒結(jié)礦的結(jié)晶產(chǎn)物，產(chǎn)生了各種各樣的形狀的晶粒，這種組成就是粒狀結(jié)構(gòu)。 圖1.3 熔蝕結(jié)構(gòu) 圖1.4 斑狀結(jié)構(gòu) 圖1.5 骸狀結(jié)構(gòu) 圖1.6 共晶結(jié)構(gòu) 圖1.7 粒狀結(jié)構(gòu)（圖中亮白色一赤鐵礦,白色一磁鐵礦,灰色一鐵酸鈣,灰黑色一硅酸二鈣和玻璃質(zhì),黑色一孔洞或裂紋）在進(jìn)行液相冷卻析晶的時(shí)候，析出的晶體常常以多種形式凝固組成，這是由于礦物晶體本身特有的不同特性以及冷卻析晶時(shí)候的溫度和濃度在整體當(dāng)中并不是十分均勻而造成的，這些凝固的形狀十分特別，針、片、柱等等，燒結(jié)礦的質(zhì)量主要是指

44、的燒結(jié)礦的還原性和強(qiáng)度，在生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中我們要嚴(yán)格控制其質(zhì)量，就是要對(duì)燒結(jié)礦的結(jié)構(gòu)和礦物組成做嚴(yán)格的要求29，防止造成嚴(yán)重的損失和后果，燒結(jié)礦的強(qiáng)度如同數(shù)學(xué)中的規(guī)律一樣，可以各個(gè)部分加和算出總體來(lái)，表示為各種礦物強(qiáng)度乘以該礦物在總體中所占的比例，在加和起來(lái)就是總的強(qiáng)度了，根據(jù)研究，我們已經(jīng)得出了在燒結(jié)礦中影響礦物強(qiáng)度和還原性的順序的關(guān)系，如下： 赤鐵礦磁鐵礦鐵酸鈣鈣鐵橄欖石玻璃相 依次降低的強(qiáng)度變化 赤鐵礦磁鐵礦鐵酸鈣鈣鐵橄欖石鐵橄欖石 依次變壞的還原性 燒結(jié)礦的進(jìn)行還原反應(yīng)并不是在其內(nèi)部進(jìn)行的，而是通過(guò)這些還原性的氣體，逐漸的進(jìn)行擴(kuò)散后，慢慢的延伸到反應(yīng)界面之后進(jìn)行的反應(yīng)，當(dāng)然還有其他方面的原

45、因，那些細(xì)小而且密集的晶粒相比于大的更加容易進(jìn)行還原，氣孔率大的比小的，松弛的比緊密的都更容易進(jìn)行還原30。1.5課題研究意義用煉鋼散料除塵灰代替部分生石灰配燒結(jié)礦，其主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)是，煉鋼散料除塵灰代替部分生石灰和石灰石配燒結(jié)礦，不影響鞍鋼燒結(jié)礦質(zhì)量。將散料灰代替部分石灰石，在保證燒結(jié)礦指標(biāo)的情況下，減排一定量的CO2，同時(shí)避免了廢棄的煉鋼散料灰對(duì)環(huán)境的污染。因此提出將煉鋼散料灰配入燒結(jié)礦，實(shí)現(xiàn)煉鋼除塵灰資源化利用課題。35 / 372.實(shí)驗(yàn)研究?jī)?nèi)容2.1燒結(jié)生產(chǎn)所用的熔劑、燃料及其作用2.1.1熔劑熔劑的作用在高爐冶煉過(guò)程中往往要加入熔劑來(lái)對(duì)我們燒結(jié)產(chǎn)生諸多好處，燒結(jié)過(guò)程中如果不添加熔劑

46、燒結(jié)的強(qiáng)度、生產(chǎn)質(zhì)量以及生產(chǎn)品質(zhì)都會(huì)不太理想，如果加入了熔劑這些問(wèn)題就可以得到合理的解決，并且作為冶煉過(guò)程的造渣物質(zhì)，還可以對(duì)整個(gè)的燒結(jié)過(guò)程進(jìn)行有效的改進(jìn)，并且可以在高爐中加入以往不能隨意加入的高堿度和自熔性的燒結(jié)礦，熔劑還可以取出有害雜質(zhì)的功能，形成適量的爐渣，并具有合適的物理化學(xué)性能，不如取出其中的硫31。熔劑的種類(lèi)熔劑的種類(lèi)可以按照它的性質(zhì)進(jìn)行劃分，中性熔劑，堿性熔劑，這里是含有氧化鎂和氧化鈣含量高的礦物，像我們?cè)诠I(yè)中經(jīng)常見(jiàn)到的生石灰和石灰石等等，最后就是酸性熔劑。碳酸鈣（CaCO3）是石灰石含量最多的部分，比較純的石灰石中的CaO含量大約占百分之五十六，而二氧化碳則占了余下的百分之四

47、十四，其下面又可以分成三種類(lèi)別，按照不同的礦物結(jié)晶，石灰石、方解石和大理石，第一種是致密隱晶質(zhì)的，顏色呈現(xiàn)青灰色，第二種的形狀則是菱形的，顏色呈現(xiàn)為白色粒狀，最后一種擁有了致密的結(jié)構(gòu)并且結(jié)晶十分良好。白云石和石灰石不同顏色呈現(xiàn)多種多樣，但通常情況下是灰白色的粒狀晶體，但是有的時(shí)候則有所不同，褐色或者綠色等都有，碳酸鎂鈣（CaMg(CO3)2）是它的含量最多的部分，并且從理論上來(lái)看二氧化碳大約占百分之四十八，氧化鈣則是百分之三十，而二氧化鎂占了百分之二。菱鎂石分子式MgCO3，純菱鎂石理論含MgO47.6%，CaO65%左右，含水15%20%。對(duì)熔劑性的品質(zhì)要求在生產(chǎn)方面熔劑也是要有要求的，堿性

48、熔劑要求要嚴(yán)格遵守，不僅要求含有磷和硫這些有害雜質(zhì)的含量以及酸性氧化物要非常小，而且無(wú)效的無(wú)用的成分要相對(duì)的少之又少，并且有適宜的粒度和水分32。1.燒結(jié)礦的堿度是評(píng)價(jià)熔劑品質(zhì)的重要的標(biāo)準(zhǔn)，這就意味著有效的熔劑性要求要高，減少無(wú)效的無(wú)用的，也就是氧化鈣和氧化鎂的含量要求高，而二氧化硅這樣酸性氧化物要求要含量較低，就是扣除和酸性氧化物中和的堿性氧化物，剩下的那一部分就是評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)。2.如果有害雜質(zhì)含量太高的話也會(huì)對(duì)熔劑的品質(zhì)造成相當(dāng)大的影響，所以像硫和磷這些有害雜質(zhì)的含量要十分的少，最好控制在含磷的量大約在百分之零點(diǎn)零一到零點(diǎn)零三之間，而含硫的量則是在百分之零點(diǎn)零一到零點(diǎn)零八之間。3.根據(jù)如何讓

49、化學(xué)反應(yīng)更快進(jìn)行的方面說(shuō)，我們研究的熔劑的粒度越粗越不好，當(dāng)然也這也要有個(gè)適當(dāng)?shù)亩攘?，這樣后反應(yīng)速度就能更快的進(jìn)行，不至于殘留沒(méi)有參加反應(yīng)的氧化鈣，而且生成均勻程度很大的化合物，更加有助于跟好的燒結(jié)強(qiáng)度，同時(shí)注意熔劑也不要太過(guò)細(xì)，這樣就能合理的支付生產(chǎn)成本，通透透氣性，所以熔劑的粒度最好控制在兩毫米左右最好，除了大部分要含有水外，生石灰是個(gè)特例，盡量不含有水為好。2.1.2燃料除了熔劑之外，燃料也在燒結(jié)生產(chǎn)中起著相當(dāng)重要的影響和有利的結(jié)果，主要體現(xiàn)在燃料燃燒的時(shí)候放出的大量的熱和其對(duì)料的反應(yīng)，而產(chǎn)生的影響則是對(duì)燒結(jié)礦的生產(chǎn)質(zhì)量和產(chǎn)品質(zhì)量，通常情況下我們將燃料分為兩種，點(diǎn)火燃料和燒結(jié)燃料，對(duì)于前

50、者主要將它分為地球上三種狀態(tài)的燃料，常常采用混合氣體的煤氣，焦?fàn)t（15%）和高爐（85%），但是實(shí)際生產(chǎn)中很多的工廠并沒(méi)有按照這種混合氣體點(diǎn)火，而是拋棄了焦?fàn)t煤氣，只是采用的高爐煤氣一種進(jìn)行點(diǎn)火，后者與前者不同的是只是固體燃料，并且這些固體燃料是無(wú)煙煤粉和碎焦粉，對(duì)其要達(dá)到要求33，通常情況下，揮發(fā)分，灰分和硫要有比較低的含量，但是碳卻要求較高的含量。各種燃料簡(jiǎn)介1. 固體燃料煤具有極其復(fù)雜的成分并含有多種元素，如O、N、S、C、H，固體燃料主要是有無(wú)煙煤和碎焦煤兩種，前者是相當(dāng)好的燒結(jié)燃料，在所有的煤中，比其他任何一種煤的揮發(fā)分都要少，比其他任何一種煤的固定碳都要高，在生產(chǎn)當(dāng)中對(duì)無(wú)煙煤也作了

51、細(xì)致的要求，揮發(fā)分不大于百分之十，如果過(guò)高的話對(duì)燒結(jié)產(chǎn)生影響并且使抽風(fēng)系統(tǒng)掛泥結(jié)垢，除了揮發(fā)分外，灰分要不大于百分之十五，硫的含量要在百分之二點(diǎn)五一下，其粒度也作了嚴(yán)格的要求，發(fā)熱量規(guī)定要不小于25116kJ/kg，對(duì)于后者碎焦煤而言，焦炭進(jìn)一步選出來(lái)的焦炭粉末，它的要求也相當(dāng)嚴(yán)格的，發(fā)熱值在33488kJ/kg，固定碳要求高，硫的含量和低揮發(fā)分少是它的一大優(yōu)勢(shì)所在，并且硬度也是比無(wú)煙煤大，所以對(duì)其進(jìn)行破碎還是相對(duì)于無(wú)煙煤來(lái)說(shuō)比較困難的34。2. 液體燃料液體燃料與固體燃料相比有發(fā)熱量高，燃燒徹底，運(yùn)輸方便等優(yōu)點(diǎn)。石油是被廣泛利用的天然的液體燃料，它通常會(huì)被加工后才被加以利用，石油是由一些基本

52、元素組成。而重油是被燒結(jié)廠利用。重油具有很高的發(fā)熱值，它是石油加工過(guò)程中的產(chǎn)物，在相同體積條件下，重油比其他液體燃料重，并且是深色的粘性大液體。點(diǎn)火時(shí)常常使用重油。重油的黏性大會(huì)產(chǎn)生許多不良影響，像噴油速度慢，使工作效率低下，同時(shí)還會(huì)對(duì)噴油設(shè)備的壽命產(chǎn)生不良的影響35。3. 氣體燃料除了上述兩種燃料之外還有氣體燃料這種，氣體燃料在工業(yè)中也是十分的常見(jiàn)，而它的成分主要為CO2、H2、N2、CH4、CO等這些氣體。其中一部分是可燃性氣體，一部分是不可燃性氣體。而可燃性氣體燃料是由天然氣和人造煤氣這兩種氣體組成的： （1）天然氣 天然氣發(fā)熱值較高的可燃性氣體，它的成分中甲烷占據(jù)絕大部分比例，從地下開(kāi)

53、發(fā)出來(lái)因其具有很高的發(fā)熱值而能夠進(jìn)行較遠(yuǎn)距離運(yùn)輸36。 （2）高爐煤氣 高爐煤氣是煉鐵時(shí)產(chǎn)生可燃性氣體，主要成分是CO氣體，其中還有少量的H2、CH4。其會(huì)在煉鐵過(guò)程中生成量較多，雖然高爐煤氣有很高的熱值，但利用起來(lái)一定要注意，因?yàn)楦郀t煤氣具有一定的毒性。因此，高爐煤氣一定要經(jīng)過(guò)處理好后才能夠被有效利用。 （3）焦?fàn)t煤氣 焦?fàn)t煤氣是一種副產(chǎn)品，它是在煉焦過(guò)程中生成的，并且可以燃燒，它具有很高的熱值而被廣泛的應(yīng)用37，H2、CH4等具有燃燒性質(zhì)的氣體為其主要的組成部分，與高爐煤氣相同，要經(jīng)過(guò)處理后才能夠被利用。就目前來(lái)說(shuō)，與其他回收的煤氣相比較起來(lái)的話，這種煤氣的利用率還是比較高的，在日常生活中

54、也更為常見(jiàn)。 （4）混合煤氣 混合煤氣相比于其他幾類(lèi)煤氣來(lái)說(shuō)它是由兩個(gè)部分組成的，其中的一部分是高爐煤氣，還有就是上面提到的焦?fàn)t煤氣，根據(jù)這兩種煤氣在一起不同比重所進(jìn)行配比，也會(huì)產(chǎn)生不同的發(fā)熱值。2.2研究?jī)?nèi)容根據(jù)煉鋼散料除塵灰成分、粒度組成，結(jié)合鞍鋼燒結(jié)配料實(shí)際方案，提出將散料灰用于燒結(jié)配料的技術(shù)方案。1. 進(jìn)行散料除塵灰化學(xué)成分分析、粒度分析，掌握散料除塵灰的物理化學(xué)性能。2. 根據(jù)散料除塵灰的物理化學(xué)性能設(shè)計(jì)配料方案。3. 進(jìn)行不同用量的散料除塵灰作為熔劑的燒結(jié)杯燒結(jié)試驗(yàn)，評(píng)價(jià)燒結(jié)指標(biāo)。4. 散料除塵灰作為熔劑的燒結(jié)礦的冶金性能分析評(píng)價(jià)。5. 確定散料除塵灰的適宜用量。3.實(shí)驗(yàn)方案及過(guò)程

55、3.1燒結(jié)實(shí)驗(yàn)3.1.1實(shí)驗(yàn)方案高堿度的燒結(jié)礦加入一定量的酸性的爐料（氧化球團(tuán)、天然塊礦或普通燒結(jié)礦）是我國(guó)高爐的合理爐料結(jié)構(gòu)38。為此，在本次用煉鋼除塵灰替代石灰石的燒結(jié)實(shí)驗(yàn)中，按高堿度燒結(jié)礦配比進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。本實(shí)驗(yàn)采用固定含鐵原、燃料配比，參照目前鞍鋼高堿度燒結(jié)礦的堿度39，確定混合后堿度（CaO/SiO2）是2.1，MgO所占比例是2.0，以煉鋼除塵灰替代石灰石所占的比重為變量進(jìn)行配料。試驗(yàn)共分六組，煉鋼除塵灰代替石灰石的比重分別為0%、20%、40%、60%、80%、100%。為減小實(shí)驗(yàn)誤差，每組做三次實(shí)驗(yàn)取平均值。3.1.2試驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)方法如圖3.1所示，試樣放入燒結(jié)杯中燒結(jié)，燒結(jié)裝置如

56、圖3.2所示鐵礦粉熔 劑燃 料返 礦 配 料一次混料混勻及加水濕潤(rùn)二次混勻混勻及制粒裝料鋪底料燒結(jié)混合料點(diǎn)火抽風(fēng)燒結(jié)性能檢驗(yàn)落下、篩分轉(zhuǎn)鼓指數(shù)燒結(jié)礦產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)圖3.1 燒結(jié)實(shí)驗(yàn)方法框圖 圖3.2 燒結(jié)實(shí)驗(yàn)裝置示意圖1點(diǎn)火煤氣；2助燃風(fēng)機(jī)；3尾氣溫度測(cè)試儀；4燒結(jié)杯；5除塵器；6主抽風(fēng)機(jī)；7負(fù)壓計(jì)；8點(diǎn)火器實(shí)驗(yàn)時(shí)測(cè)量廢氣溫度和抽風(fēng)負(fù)壓。燒結(jié)時(shí)間t為開(kāi)始點(diǎn)火到燒結(jié)廢氣溫度達(dá)到最高時(shí)的時(shí)間。3.1.3實(shí)驗(yàn)過(guò)程1.配料：根據(jù)已知原料的化學(xué)成分及含量、燒結(jié)礦的堿度、燃料加入量等數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算完畢后稱(chēng)取相應(yīng)的原料。計(jì)算結(jié)果所得的配料方案見(jiàn)表3.1。表3.1 配料方案，kg所占比重，w%巴西澳大利亞返礦石灰石散料灰生石灰菱鎂