煉鋼除塵灰的資源化利用

1、1. 文獻(xiàn)綜述1.1除塵灰概況1.1.1除塵灰來源在鋼鐵廠生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)出來的副產(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。除塵灰的來源是多方面的，生活過程中會(huì)產(chǎn)生一部分的有害物， 這些有害物 中含有煙塵等，除了生活中還有交通運(yùn)輸過程中，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源， 除塵灰的來源最多的是工藝生產(chǎn)中， 這就是除 塵灰的主要來源?，F(xiàn)在除塵灰每年排放130萬噸，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源。在進(jìn)行的電爐煉鋼階段，通常經(jīng)過

2、幾道工序來完成生產(chǎn)電爐灰， 最終在袋式 除塵器來捕集電爐煙塵，這樣完成了對(duì)電爐灰的生產(chǎn)，占產(chǎn)出爐料裝入量2%3%。電爐在冶煉過程中產(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。1.1.2除塵灰的利用在鋼鐵企業(yè)，近些年越來越多人開始注意怎樣再次利用煙塵 3。對(duì)除塵灰的 綜合利

3、用在國內(nèi)研究課題中十分重要，目前對(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。國外和 我國一樣，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。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說有兩

4、類：一為濕法處理；二為火法處理。相比于火法處理，濕法處理除塵灰更熱門，后者其實(shí)是把其中的有色金屬回收來產(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

5、的除 塵灰，其中的大部分沒有經(jīng)過處理回收利用， 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。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，在去過各種樣品后用特 定的光譜儀進(jìn)行對(duì)樣品的分析，通過對(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，就稱其為高碳灰，在如

6、含鐵高的就叫高鐵灰，還有含鈣 咼的咼鈣灰和含堿度咼的咼堿金屬灰， 最后還有爐塵的0G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 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

7、縫1b和防散射狹縫1b，有了這些條件才能順利進(jìn)行分析。通過對(duì)物相分 析得出的結(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咼些，就稱其為咼碳灰，在如含鐵咼的就叫咼鐵灰， 還有咼鈣灰和咼堿金屬灰，還有爐塵的0G泥。咼鐵灰包括了煉鐵聯(lián)合料倉除塵 灰，在煉鐵前還有一部分爐前除塵灰

8、、在燒結(jié)的時(shí)候車放料時(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、煉鐵爐前除塵等處產(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

9、有害元素。高鈣灰主要有煉鋼、散料 間、套筒窯及燒結(jié)聯(lián)合料倉除塵灰等。煉鋼2次除塵灰的鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)在20%25% 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就是高堿金屬灰，這種除塵灰主要來自第二和三的電場(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

10、灰的形式， 而對(duì)于鐵來說也有其自己的存在形式，比如我們?cè)谌粘Ｖ薪?jīng)?？匆姷慕饘勹F， 有磁鐵礦，還有其他形式的浮氏體等等，對(duì) 于鈣來說主要是對(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有區(qū)分開的除塵灰的其中的大部分沒有經(jīng)過處理回收利用，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

11、稱其為高碳灰，在如含鐵高的就叫高鐵灰，還有含鈣高的高鈣灰和含堿度 咼的咼堿金屬灰，最后還有爐塵的 OG泥。(3) 首秦公司科學(xué)分類的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程中產(chǎn)生富含 CaO的除塵灰，現(xiàn)場(chǎng)稱散料灰，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 見表1.1。表1.1鞍鋼煉鋼散料灰成分（wt%）材質(zhì)CaOMgOSiO2AI2O3CNaSKP一煉鋼45.8414.689.912.753.240.0750.120.

12、410.0044二煉鋼40.3918.367.222.604.740.100.180.340.0046三煉鋼39.569.808.792.557.220.140.180.330.0040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，現(xiàn)在因?yàn)檎袠?biāo)體制的改革，煉鋼散料灰限入了沒人要 的尷尬境地，且垃圾填埋廠不接收，無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。

13、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1700萬噸，則年需119萬噸生灰石。而 煉鋼散料灰產(chǎn)量大約為1.9萬噸/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

14、成本大約在80 150元/t之間）是國內(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190萬元。另外，鞍鋼燒結(jié)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)在我國已經(jīng)被熟練應(yīng)用。在爐內(nèi)1001400C左右的高溫下，其中通過兩個(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1621min完成金屬化過程，這些熱量來自燃料燃燒產(chǎn)生的熱輻射，于此同 時(shí)在爐內(nèi)通過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

15、在轉(zhuǎn) 底爐旋轉(zhuǎn)一圈并且還要經(jīng)過螺旋出料機(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100C以下，完成這些最后將其送入成品倉。煤氣可以作為轉(zhuǎn)爐 底的燃料并且將高溫廢氣通過煙道排出去，其流程是先通過余熱鍋爐，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)方面的問題，使高爐更加高效。在生活中人們大量使用木材、煤等原料，

16、十分浪費(fèi)自然資源并且破壞了自然 環(huán)境，所以要通過除塵灰來制取各種活性炭， 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 。除塵灰在鋼鐵廠還可以得 到很好的利用開發(fā)，像一些鋼鐵廠的周邊環(huán)境十分惡劣， 除塵灰的開發(fā)利用就能 很好的解決這些問題，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)人類具有十分重大的意 義。就我國而言，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 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

17、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，開發(fā)了生產(chǎn)紅鐵的方法：先將物美價(jià)廉、粒度細(xì)、含丫一 F&O3晶型高的煉鋼電除塵灰酸煮或在 400500C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，使丫一 Fe2O3轉(zhuǎn)為a 一 FOs，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題 7。除塵灰是EAF的煉鋼副產(chǎn)品，我們將其拉回廢鋼

18、配料間后，用電磁盤對(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)過實(shí)踐結(jié)果是：除塵灰不 宜應(yīng)用于煉鋼的任何一個(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。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國外除塵灰利用現(xiàn)狀不僅我國重

19、視除塵灰的回收利用，國外也是如此。國外對(duì)除塵灰的利用主要 是制成活性炭來對(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、 堿或者中性下來進(jìn)行使用，當(dāng)活性炭使用過之后，過一段時(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?一種成型活性炭，與粉末活性炭不同，顆粒活

20、性炭的密度較高，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， 通過冷卻器冷卻爐中出 來的含塵廢氣并進(jìn)行電除塵，在通過回轉(zhuǎn)窯這個(gè)裝置，在其中把冷卻器出來的出 粉塵和用電設(shè)備出來的低細(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。從電除塵出來的富含鋅的粉塵并沒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

21、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，圓盤給料機(jī)作為反應(yīng)器安裝在前者和后者之間來作為它 們生產(chǎn)之間的緩沖裝置，不僅如此，圓盤給料機(jī)還能提供足夠的時(shí)間來讓熟石灰 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，通過工藝控制系統(tǒng)檢測(cè)各個(gè)數(shù)據(jù)來算出加水量。 在完全封閉 的系統(tǒng)內(nèi)整個(gè)工藝中的水

22、都是在凈化器中來凈化的，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，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年開始進(jìn)行應(yīng)用的，于是之

23、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外工藝的主要應(yīng)用的設(shè)備， 同時(shí)由于生產(chǎn)過程中 要排放大量的廢氣，為了能把它們的排放減小到最小，還專門安裝了一種裝置來 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 生產(chǎn)鐵水和海綿鐵。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， 并設(shè)計(jì)方

24、案來對(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)需要來進(jìn)行水的補(bǔ)充，進(jìn)行這些工序之 后，下面就是要開始進(jìn)行造球，在經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的造球后對(duì)其進(jìn)行烘干。廢棄物在100C左右被烘干，之后在更高的溫度下 400C進(jìn)行涂油，被還原 則是要在1200C，整個(gè)過程都是在爐內(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，稱之為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)成塊狀的過程，開始的階段需要多種的粉末狀的含鐵

25、原 料,然后需要一定的燃料和熔劑，把開始的原料適當(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)的全過程，通過上述燒結(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，來保證料柱透氣性和 降低焦比。天然富礦通過加工產(chǎn)生的礦粉經(jīng)過燒結(jié)14成塊后進(jìn)入

26、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，讓這些無用的東西重新利用起來，這樣不僅將資源合理的利用起來，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，它使生產(chǎn)質(zhì)量提高了不少，并且生產(chǎn)出來的都是優(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 0123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

27、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)的過程（如圖1.1），它也是整個(gè)生產(chǎn)過程中的中心環(huán)節(jié)，完成燒結(jié)生產(chǎn)出燒結(jié)礦，對(duì)這些生產(chǎn)出來的燒結(jié)礦進(jìn)行處理， 得到人們想要的產(chǎn)品16 0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

28、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専?結(jié)礦的成分中含有一定量的 MgO。（3）燃料主要為焦粉和無煙煤。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 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，而大體來說配料其實(shí)是為了得到其性質(zhì)不易改變的燒

29、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)量配料法的方法來配料18 o（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)行均勻的混合，之后在加入適當(dāng)?shù)乃?，為了粘結(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)

30、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)車上的作業(yè)的過程，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

31、之間，厚度在21到26之間，這種做法保護(hù)了爐 算，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程在往下進(jìn)行下面的過程。（2）點(diǎn)火完成了第一個(gè)布料的階段后進(jìn)行點(diǎn)火的過程， 在點(diǎn)火操作的過程中，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

32、，這里點(diǎn)火的溫度一般控制 在1200 ± 100C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)方面的問題，只有這些問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)過程的全部完成了，這 是還應(yīng)該注意臺(tái)車的位置，其經(jīng)過了整個(gè)燒結(jié)過程最后停下，這時(shí)所在的就是燒 結(jié)終點(diǎn)。1.3燒結(jié)礦

33、固結(jié)機(jī)理1.3.1燒結(jié)過程中的固相反應(yīng)在沒有生成液相的低溫條件下（480680C ），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 沒的時(shí)候，質(zhì)子便打破了原先的平衡進(jìn)行位移（擴(kuò)散），而這種位移的進(jìn)行不僅 可以先通過自身表面逐漸擴(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

34、，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)物開始反應(yīng)溫度/c反應(yīng)物固相反應(yīng)產(chǎn)物開始反應(yīng)溫度/ cFe2O3在 SiO2含鎂富氏體SiO2+Fe2O3中的固溶體575MgO+Fe 2O3700SiO2+2CaOCaOSiO2500,610,690FeO+Al 2O3FeO -Al 2O311002MgO+SiO 22MgO-SiO2680CaO+MgCO 3CaCO3+MgO525MgO+Fe 2O3MgO" Fe2O3600CaO+MgS

35、iOCaSiO3+Mg5603O500,600,610,CaO+M nSiOCaSiO3+M nCaO+Fe2O3CaO-Fe2O33O565650CaCO3+Fe2。CaO-Fe2O3590CaO+Al 2O3 CaSiO3+Al 25303SiO2O3MgO+Al 2O3MgO" Al 2O3920,1000Fe3O4+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)過程發(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、Si02、F63O4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

36、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)。2CaOSiOi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)過程中的液相生成燒結(jié)礦燒結(jié)過程中首先經(jīng)過固相反應(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

37、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)?液相形成并生成了原料里沒有的新生的礦物， 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1450r

38、以上，外加一定的CaO,硅灰石(CaO?SiO2)、硅鈣石(3CaO?SiO2)、硅酸二鈣(2CaO ?SiO2)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CaO?2Fe2O3 (CF2表示)和鐵酸一鈣CaO?Fe2O3(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2CaO?F&O3(C2F表示)這兩種物質(zhì)都是這種鐵酸鹽 240通過燒結(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，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

39、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，這樣也能來提高燒結(jié)礦的質(zhì)量和性能25 o1.3.3燒結(jié)過程中的冷卻固結(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)過程，這個(gè)過 程時(shí)間上是一個(gè)再結(jié)晶的過程，燒層移過后，燒結(jié)礦的冷卻過程隨機(jī)開始，一些 液相的礦物隨著周圍的溫度慢慢的降低逐漸發(fā)生凝固，液相結(jié)晶，結(jié)晶過程中最先形成晶核，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，之后晶核周圍的晶粒開始發(fā)生變化，逐漸變大，冷卻的速度 要適當(dāng)，不可過快過慢否則會(huì)造成晶核不能

40、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850C時(shí)，a -2CaO?SiO2轉(zhuǎn)變?yōu)檠?-2CaO?SiO2體積增大約12%。當(dāng)冷卻至 675C時(shí)。B -2CaO?SiO2 轉(zhuǎn)變?yōu)檠?-2CaO?SiO2,體積有增大10%26 o所以要得到強(qiáng)度和無裂紋的燒結(jié)礦 盡量控制冷卻過程中的溫度，在燒結(jié)料的脈石中A12O3含量高時(shí)，固結(jié)過程中會(huì)出現(xiàn)鋁黃長(zhǎng)石(2CaO?Al2O3?SiO2)，鐵鋁酸四鈣(4CaO?Al2O

41、3?Fe2O3)，鐵黃 長(zhǎng)石(2CaO?Al2O3?Fe2O3)等，鈣鎂橄欖石(CaO?MgO?SiO2)，鎂黃長(zhǎng)石(2CaO ?MgO?2SiO2)及鎂薔薇石(3CaO?MgO?2SiO2)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，即

42、熔劑性燒結(jié)礦和自熔 性燒結(jié)礦兩類，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的不同之處。根據(jù)近年來通過觀察得出的常見的燒結(jié)礦的顯微結(jié)構(gòu)，可以分為5種類型，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）這幾大類別，有些磁鐵礦在顯 微鏡下是斑狀的晶體，它

43、們和相對(duì)細(xì)的粒子的粘結(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，這種稱之為 骸狀結(jié)構(gòu)，通過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-Cax?Fe

44、2_x?SiO4系共晶所形成的，但是后者則是該 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

45、等，燒結(jié)礦的 質(zhì)量主要是指的燒結(jié)礦的還原性和強(qiáng)度，在生產(chǎn)過程當(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， 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：赤鐵礦一磁鐵礦一鐵酸鈣一鈣鐵橄欖石一玻璃相依次降低的強(qiáng)度變化赤鐵礦-磁鐵礦一鐵酸鈣一鈣鐵橄欖石一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

46、面之后進(jìn)行的反應(yīng)， 當(dāng)然還有其他 方面的原因，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 C02，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。2. 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程中往往要加入熔劑來對(duì)我

47、們燒結(jié)產(chǎn)生諸多好處，燒結(jié)過程中如果不添加熔劑燒結(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 熔劑這些問題就可以得到合理的解決， 并且作為冶煉過程的造渣物質(zhì)，還可以對(duì) 整個(gè)的燒結(jié)過程進(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。熔劑的種類熔劑的種類可以按照它的性質(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)常見到的生石灰和石灰石等 等，最后就是酸性熔劑。碳酸鈣(CaCQ)是石灰石含量最多的部分，比較純的石灰石中的CaO

48、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四十四， 其下面又可以 分成三種類別，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

49、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， 而且無效的無用的成分要 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，減少無效的無用的，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

50、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)如何讓化學(xué)反應(yīng)更快進(jìn)行的方面說，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)亩攘浚?這樣后反應(yīng)速度就能更快的進(jìn)行， 不至于殘 留沒有參加反應(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

51、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 0、N、S、C、H，固體燃料主 要是有無煙煤和碎焦煤兩種，前者是相

52、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) 無煙煤也作了細(xì)致的要求，揮發(fā)分不大于百分之十，如果過高的話對(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，并且硬度也是比無煙煤大，所以對(duì)其進(jìn)行破碎還是相對(duì)于無煙 煤來說比較困難的34。2. 液體燃料液體

53、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3切。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，而它的成分主要為 C02、H2、N2、CH4、CO等這些氣體。其中一部分是可 燃性氣體，一部分是

54、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 下開發(fā)出來因其具有很高的發(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)在煉鐵過程中生成量較多，雖然高爐煤氣有很高的熱值，但利用 起來一定要注意，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,出、CH4等具有燃燒性質(zhì)

55、的氣體為其主要的組成 部分，與高爐煤氣相同，要經(jīng)過處理后才能夠被利用。就目前來說，與其他回收 的煤氣相比較起來的話，這種煤氣的利用率還是比較高的，在日常生活中也更為 常見。（4）混合煤氣混合煤氣相比于其他幾類煤氣來說它是由兩個(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。評(píng)價(jià)燒結(jié)指標(biāo)3

56、. 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),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)。確定散料除塵灰的適宜用量。3. 實(shí)驗(yàn)方案及過程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)裝置如圖3.2所示圖3.1燒結(jié)實(shí)驗(yàn)方法框圖圖3.2燒結(jié)