烧结矿碱度变化对高炉炼铁的影响?_百度知道烧结矿_【烧结矿】烧结矿-疾风资料库
烧结矿_【烧结矿】烧结矿
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【烧结矿】烧结矿
烧结矿(sinter)将铁精矿或富矿粉配入一定数量的固体燃料和熔剂，经烧结而成的块状炉料。它和球团矿并称为人造富矿。烧结矿可分为酸性烧结矿、自熔性烧结矿、熔剂性烧结矿和高碱度烧结矿等4种。酸性烧结矿的碱度(CaO/SiO2)低于高炉炉渣的碱度(一般小于0.9)，在入高炉冶炼时需要加入一定数量的熔剂；自熔性烧结矿的碱度等于高炉炉渣的碱度(一般为0.9～1.2)，在入炉冶炼时单用这种烧结矿不需另加熔剂，但炉料中仍需加一定量熔剂以满足其他炉料如冶金焦、天然铁矿石等造渣的需要；熔剂性烧结矿的碱度高于高炉炉渣的碱度，一般为1.2～1.5，在高炉单独使用该矿冶炼时，不需另加熔剂；高碱度烧结矿的碱度一般大于1.6，在高炉冶炼时可代替全部熔剂，常与富矿块、酸性球团矿或酸性烧结矿配合使用。20世纪50年代以后很少使用酸性烧结矿，主要使用熔剂性或高碱度烧结矿。高碱度烧结矿的性能比其他几种都好，故发展很快，高炉炉料中天然富铁矿配比较高时，用高碱度烧结矿取代炉料中的熔剂可以大幅度地降低高炉焦炭的消耗。理化性能及矿物组成 表1,2列出中国某厂磁铁矿制成的三种不同碱度烧结矿的理化性能及矿物组成。表1各种烧结矿的物理性能及化学成分类别酸性烧结矿熔剂性烧结矿高碱度烧结矿碱度(CaO/SiO2)O．81．32．43．5物转鼓指数(&5mm)/%相对还原度/%气孔率/%78．565．838．O77．571_0230．286．482．4833．690．681．6539．6理性能粒度组成／％&40mm40～25mm25～10mm10～5mm&5mm31_112．428．224．34．O2512．827．727．96．626．215．226．319．13．O29．724．433．611．11．2化学成分／％TFeFe0S54．4920．940．0352．6414．30O．0746．6216．05O．2440．6313．10’O．33生产率／t·m-2。·h-1脱硫率／％1．15390．O1．24084．O1．14662．71．20350．4表2各种烧结矿所含矿物组成的体积百分比(％)类别酸性烧结矿熔剂性烧结矿高碱度烧结矿碱度(CaO／Si02)O．81．32．43．5磁铁矿57．548．334．627．6赤铁矿6．22．9O．17O．24铁酸一钙2．714．429．1039．30铁酸二钙少4．49．3玻璃质17．418．O·16．27．3硅酸钙O．924．447．51钙铁橄榄石13．115．3010．910．7铁橄榄石2．73高炉冶炼 对烧结矿质量的要求主要有3方面：(1)品位高、杂质少、化学成分稳定。这样的原料可使高炉冶炼时炉况顺行，炉渣带出的热量少，有利于提高产量降低焦比。一些工厂生产实践证明，入炉的烧结矿含铁量每增加1％，焦比约降低2％，产量约提高3％。烧结矿中的有害杂质(硫、磷、铜、铅、锌、砷等)在冶炼时，有的进入生铁中，影响生铁质量和钢的性能；有的转入渣或变成蒸气挥发，这都会使高炉设备受到破坏或形成结瘤而影响生产。烧结矿成分波动大，会引起炉况不顺。一些工厂生产实践表明，入炉烧结矿的铁品位波动由±1.5％降到±0.5％时，焦比降低2.5％，产量提高4.5％。(2)强度好、粉末少、粒度均匀。烧结矿强度差时，小于5mm的粉末就多，除会造成大量炉尘损失外，还会使炉内透气性变坏，冶炼过程失常；粒度过大则还原困难，使焦比增加。一些工厂生产实践证明，小于5mm粉末每减少10％可增产6％～8％，而6～50mm粒级每增加10％焦比可降低2％左右。(3)易还原、粉化少、高温性能好。易还原的烧结矿，在高炉中间接还原率高，初渣中的FeO减少，均有利于提高产量和降低焦比。在低温还原的条件下，烧结矿往往会出现粉化现象，若粉化程度达到某一定值时，就会影响炉内的透气性，致使生产指标下降。烧结矿的高温性能，通常是指温度在1250℃以上时的还原性、荷重还原软化性和熔滴性等。在高温下还原时，若发生较大程度的还原停滞现象，就会使还原速度大幅度降低；若开始软化或熔化的温度较低，软熔温度区间较宽，就会增加高炉中软熔带的透气阻力，对炉内的还原过程、炉缸温度和炉料透气性都有不利的影响，同时炉缸就不能保证充足的热量，因而影响炉缸的热工制度。质量标准 国际标准化组织对烧结矿质量制订了一些统一的国际标准(ISO标准)，各国或各企业也常根据各自的原料性质和有关条件制订各自的烧结矿质量标准。表3，4列出中国烧结矿质量标准。表3铁烧结矿质量标准(YB／T006—91)品碱度化学成分／％物理性能冶金性质级(CaO／SiO2)TFeFeORS转鼓指数抗磨指数筛分指数还原度指数低温还原粉化指数允许波动范围(+6．3mm)／~(一O．5mm)／％(一5．0mm)／％RI／％RoI(+3．15mm)／％一级1．50～2．50士O．5&12．O土O．08&O．08≥66．O&6．O&7．O≥65．O。≥60．O二级±1．O&14．O±O．12&O．12≥63．0&8．O&9．O≥62．O≥58．O一级1．O～l_5±O．5一&13．O士O．05&O．06≥62．O&7．0&9．O≥61．O≥62．O二级±1．O&15．O±O．10&O．08≥59．O&9．0&11．O≥59．O≥60．O[tr][/tr]注：地方企业FeO含量可放宽至2％；s含量可放宽至0．15％。表4铁烧结矿优质标准(YB／。1&006—91)化学成分物理性能冶金性能项目TFe／％FeO／％CaO／SiO2S／％转鼓指数T(+6．3mm)／％筛分指数(一5mm)／％还原度指数RI／％还原粉化指数RDI(+3．15％)／％指标允许波动范围≥54土O．4&10．O±O．5≥1．6±O．05&O．04r1≥70&6．O≥65．O≥60．O
[烧结矿]烧结矿知识
烧结：将各种粉状含铁原料，配入适量的燃料和熔剂，加入适量的水，经混合和造球后在烧结设备上使物料发生一系列物理化学变化，将矿粉颗粒黏结成块的过程。烧结设备：目前生产上广泛采用带式抽风烧结机生产烧结矿。1958年“大炼钢铁”时期，在铁矿山比较集中的龙岩地区，开始发展鼓风土烧结，俗称“平地吹”。1968年3月，三钢第一台18平方米烧结机动工兴建。1970年4月，建成投产。目录将各种粉状含铁原料，配入适量的燃料和熔剂，加入适量的水，经混合和造球后在烧结设备上使物料发生一系列物理化学变化，将矿粉颗粒黏结成块的过程。编辑本段烧结生产的工艺流程 目前生产上广泛采用带式抽风烧结机生产烧结矿。烧结生产的工艺流程如图2—4所示。主要包括烧结料的准备，配料与混合，烧结和产品处理等工序。抽风烧结工艺流程烧结原料的准备①含铁原料 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。对入厂烧结原料的一般要求见表2—2。入厂烧结原料一般要求配料与混合①配料配料目的：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。烧结生产烧结作业是烧结生产的中心环节，它包括布料、点火、烧结等主要工序。①布料将铺底料、混合料铺在烧结机台车上的作业。当采用铺底料工艺时，在布混合料之前，先铺一层粒度为10～25mm，厚度为20～25mm的小块烧结矿作为铺底料，其目的是保护炉箅，降低除尘负荷，延长风机转子寿命，减少或消除炉箅粘料。铺完底料后，随之进行布料。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点火点火操作是对台车上的料层表面进行点燃，并使之燃烧。点火要求有足够的点火温度，适宜的高温保持时间，沿台车宽度点火均匀。点火温度取决于烧结生成物的熔化温度。常控制在1250±50℃。 点火时间通常40～60s。点火真空度4～6kPa。点火深度为10～20mm。③烧结准确控制烧结的风量、真空度、料层厚度、机速和烧结终点。烧结风量：平均每吨烧结矿需风量为3200m3，按烧结面积计算为(70～90)m3／(cm2．min)。真空度：决定于风机能力、抽风系统阻力、料层透气性和漏风损失情况。料层厚度：合适的料层厚度应将高产和优质结合起来考虑。国内一般采用料层厚度为250～500mm。机速：合适的机速应保证烧结料在预定的烧结终点烧透烧好。实际生产中，机速一般控制在1.5～4m／min为宜。烧结终点的判断与控制：控制烧结终点，即控制烧结过程全部完成时台车所处的位置。中小型烧结机终点一般控制在倒数第二个风箱处，大型烧结机控制在倒数第三个风箱处。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，各层中的反应变化情况如图2—5所示。点火开始以后，依次出现烧结矿层，燃烧层，预热层，干燥层和过湿层。然后后四层又相继消失，最终只剩烧结矿层。①烧结矿层经高温点火后，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(℃)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燃烧层燃料在该层燃烧，温度高达℃，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过湿层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过湿层。 此层水分过多，使料层透气性变坏，降低烧结速度。编辑本段烧结过程中的基本化学反应固体碳的燃烧反应固体碳燃烧反应为：反应后生成C0和C02，还有部分剩余氧气，为其他反应提供了氧化还原气体和热量。燃烧产生的废气成分取决于烧结的原料条件、燃料用量、还原和氧化反应的发展程度、以及抽过燃烧层的气体成分等因素。碳酸盐的分解和矿化作用烧结料中的碳酸盐有CaC03、MgC03、FeC03、MnC03等，其中以CaC03为主。在烧结条件下，CaC03在720℃左右开始分解，880℃时开始化学沸腾，其他碳酸盐相应的分解温度较低些。碳酸钙分解产物Ca0能与烧结料中的其他矿物发生反应，生成新的化合物，这就是矿化作用。反应式为：CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2CaCO3+Fe2O3=CaO ·Fe2O3+ CO2如果矿化作用不完全，将有残留的自由Ca0存在，在存放过程中，它将同大气中的水分进行消化作用：CaO+H2O=Ca(OH)2使烧结矿的体积膨胀而粉化。铁和锰氧化物的分解、还原和氧化铁的氧化物在烧结条件下，温度高于l300℃时，Fe203可以分解 。 Fe304在烧结条件下分解压很小，但在有Si02存在、温度大于1300℃时，也可能分解。
烧结矿的主要成分是什么呢?这样的烧结矿才属于优质矿呢？
烧结矿的主要成分是什么呢烧结矿的主要成分是什么呢?这样的烧结矿才属于优质矿呢？Fe以两价或三价形式存在，即：Fe2O3和FeO；化验测得TFe,报括了其中两种价态的铁离子。这是烧结矿中的主要成分，不计与之结合氧的化，TFe应有55%以上。其它有：SiO2，CaO，MgO，Al2O3，TiO2，MnO,P2O5,V2O5,硫化物；还会很有少量碱金属化合物。至于这些成分的高低，与原料结构有着密切关系，不同成分购成也会对高炉造成较大影响。如承德、攀枝花地区的高钒钛矿。
烧结矿：烧结矿-英文：，烧结矿-烧结的概念
烧结矿，指将铁精矿或富矿粉配入一定数量的固体燃料和熔剂，经烧结而成的块状炉料。烧结矿_烧结矿 -英文：sinterore / Sinter烧结矿_烧结矿 -烧结的概念将各种粉状含铁原料，配入适量的燃料和熔剂，加入适量的水，经混合和造球后在烧结设备上使物料发生一系列物理化学变化，将矿粉颗粒黏结成块的过程。烧结矿_烧结矿 -烧结生产的工艺流程目前生产上广泛采用带式抽风烧结机生产烧结矿。烧结生产的工艺流程如图2—4所示。主要包括烧结料的准备，配料与混合，烧结和产品处理等工序。抽风烧结工艺流程烧结原料的准备①含铁原料含铁量较高、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燃料主要为高炉筛下焦粉和无烟煤。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。入厂烧结原料一般要求配料与混合①配料配料目的：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2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。烧结生产烧结作业是烧结生产的中心环节，它包括布料、点火、烧结等主要工序。①布料将铺底料、混合料铺在烧结机台车上的作业。当采用铺底料工艺时，在布混合料之前，先铺一层粒度为10～20mm，厚度为20～30mm的小块烧结矿作为铺底料，其目的是保护炉箅，降低除尘负荷，延长风机转子寿命，减少或消除炉箅粘料。铺完底料后，随之进行布料。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点火点火操作是对台车上的料层表面进行点燃，并使之燃烧。点火要求有足够的点火温度，适宜的高温保持时间，沿台车宽度点火均匀。点火温度取决于烧结生成物的熔化温度。常控制在1250&50℃。点火时间通常40～60s。点火真空度4～6kPa。点火深度为10～20mm。③烧结准确控制烧结的风量、真空度、料层厚度、机速和烧结终点。烧结风量：平均每吨烧结矿需风量为3200m3，按烧结面积计算为(70～90)m3/(cm2．min)。真空度：决定于风机能力、抽风系统阻力、料层透气性和漏风损失情况。料层厚度：合适的料层厚度应将高产和优质结合起来考虑。国内一般采用料层厚度为250～500mm。机速：合适的机速应保证烧结料在预定的烧结终点烧透烧好。实际生产中，机速一般控制在1.5～4m/min为宜。烧结终点的判断与控制：控制烧结终点，即控制烧结过程全部完成时台车所处的位置。中小型烧结机终点一般控制在倒数第二个风箱处，大型烧结机控制在倒数第3个风箱处。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，各层中的反应变化情况如图2—5所示。点火开始以后，依次出现烧结矿层，燃烧层，预热层，干燥层和过湿层。然后后四层又相继消失，最终只剩烧结矿层。①烧结矿层经高温点火后，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(℃)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燃烧层燃料在该层燃烧，温度高达℃，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过湿层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过湿层。此层水分过多，使料层透气性变坏，降低烧结速度。烧结矿_烧结矿 -烧结过程中的基本化学反应固体碳的燃烧反应固体碳燃烧反应为：反应后生成C0和C02，还有部分剩余氧气，为其他反应提供了氧化还原气体和热量。燃烧产生的废气成分取决于烧结的原料条件、燃料用量、还原和氧化反应的发展程度、以及抽过燃烧层的气体成分等因素。碳酸盐的分解和矿化作用烧结料中的碳酸盐有CaC03、MgC03、FeC03、MnC03等，其中以CaC03为主。在烧结条件下，CaC03在720℃左右开始分解，880℃时开始化学沸腾，其他碳酸盐相应的分解温度较低些。
碳酸钙分解产物Ca0能与烧结料中的其他矿物发生反应，生成新的化合物，这就是矿化作用。反应式为：CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2CaCO3+Fe2O3=CaO &Fe2O3+ CO2如果矿化作用不完全，将有残留的自由Ca0存在，在存放过程中，它将同大气中的水分进行消化作用：CaO+H2O=Ca(OH)2使烧结矿的体积膨胀而粉化。铁和锰氧化物的分解、还原和氧化铁的氧化物在烧结条件下，温度高于l300℃时，Fe203可以分解 。Fe304在烧结条件下分解压很小，但在有Si02存在、温度大于1300℃时，也可能分解。烧结矿_烧结矿 -烧结矿质量指标评价烧结矿的质量指标主要有：化学成分及其稳定性、粒度组成与筛分指数、转鼓强度、落下强度、低温还原粉化性、还原性、软熔性等。化学成分及其稳定性化学成分主要检测：TFe,FeO,CaO,SiO2,MgO,Al2O3,MnO,TiO2,S,P等，要求有效成份高，脉石成份低，有害杂质（P、S等）少。根据《我国优质贴烧结矿的技术指标》（YB/T-006-91），TFe≥54%，允许波动&0.4%；FeO&10%，允许波动&0.5%；碱度R（CaO/SiO2）≥1.6，允许波动&0.05；S&0.04%。粒度组成与筛分指数取100Kg试样，等分为5份，用筛孔为5X5的摇筛，往复摇动10次，以&5mm出量计算筛分指数：C=（100-A）/100*100%，其中C为筛分指数，A为大于5mm粒级的量。落下强度评价烧结矿冷强度，测量其抗冲击能力，试样量为20&0.2Kg，落下高度为2m，自由落到大于20mm钢板上，往复4次，用10mm筛分级，以大于10mm的粒级出量表示落下强度指标。F=m1/m2X100%，其中F为落下强度，m1为落下4次后，大于10mm的粒级出量，m2为试样总量。F=80~83%为合格烧结矿，F=86~87%为优质烧结矿。转鼓强度（重要指标）GB3209标准，转鼓为&Omm，装料15Kg，转速25r/min，转200转，鼓后采用机械摇动筛，筛孔为6.3X6.3mm，往复30次，以&6.3mm的粒级表示转鼓强度。转鼓强度T=m1/m0X100%，抗磨强度A=(m0-m1-m2)/m0X100%，其中m0为试样总质量，m1为+6.3粒级部分质量，m2为-6.3+0.5mm粒级部分质量，T，A均取两位小数。要求：T≥70.00%，A≤5.00%。还原性是模拟炉料自高炉上部进入高温区的条件，用还原气体从烧结矿中排除与铁结合的样的难易程度的1种度量。是评价烧结矿冶金性能的主要质量标准。低温还原粉化性实验条件：反应罐：双壁&O内75mm；试样粒度：10.0~12.5mm，500g；还原气体：CO/N2=30/70，H2、CO2、H2O&0.2%，O2&0.1%；还原温度：500&10摄氏度；气体流量：15Nl/min；还原时间：60min；转鼓实验：&O130X120mm，转速30r/min，时间：10min。还原强度指数RDI+6.3=m1/m0X100%；还原粉化指数RDI+3.15=( m1+m2)/ m0X100%；磨损指数RDI-0.5=（m0- m1- m2-m3）/ m0X100%；其中m0 为还原后转鼓前的试样质量，m1转鼓后+6.3mm的出量， m2转鼓后+3.15~-6.3mm的出量， m3转鼓后-0.5mm的出量。还原软化-软熔特性一般以软化温度及软化区间，熔融带透气性，熔融滴下物的性状作为评价指标。
[烧结矿]烧结矿
摘要通过建立烧结矿冷却实验台，对换热本体冷却风出口温度与烧结矿粒径、料层厚度、冷却风温度等变量之间的关系进行分析，主要研究烧结矿粒径、料层厚度、冷却风温度及冷却风速度等因素对烧结矿冷却风速和热废气流量及温度的影响规律及单位烧结矿可利用的换热量。关键词:冷却；余热；换热。1. 实验目的建立烧结矿冷却实验台通过改变粒径，冷却风温度，料层厚度等变量测得冷却风出口风温的变化，一方面揭示烧结矿温度、粒径、料层厚度、烧结矿粒度分布特性等因素对烧结矿冷却速度和热废气流量、温度的影响规律并通过正交实验的方法优化出最佳控制工况。另一方为研发烧结余热高效应用产业链配套工艺技术和装备奠定了理论基础。2. 实验原理烧结环冷机内换热过程为交叉流移动床气固换热，实验台设计成固定气固填充床。环冷机冷却过程是一个连续操作过程，实际工况中环冷机运转速度约为1.5m/min，速度比较低,在实验过程中可以用冷却时间来模拟环冷机不同位置上的物料的冷却情况。3. 实验装置实验台主要由烧结矿换热系统、热泵机组余热利用系统和实验监测及控制系统三部分构成。烧结矿换热系统由矿石加热炉、天车、变频风机、空气加热器、烧结矿换热本体、换热器及连接管路组成；热泵机组余热利用系统由热泵机组、循环加热器、换热器、管道泵、混合水箱、PE管地埋管路及连接管路组成；实验监测及控制系统由计算机、控制柜、红外热像仪、涡轮流量计、涡街流量计、热电偶、热电阻、压力变送器及相关通信电缆组成。1-矿石加热炉；2-红外热像仪；3-烧结矿换热本体；4-换热器；5-阀门；6-循环加热器； 7-管道泵；8-热泵机组；9-混合水箱；10-PE管地埋管路；11-空气加热器；12-变频风机图1 实验装置示意图实验台主要装置具体情况如下：矿石加热炉：沈阳通用电炉制造有限公司，型号RT3-45-10（料斗尺寸Φ900×615mm，电压380V，相数3，额定功率45KW，额定温度1000℃）；风机：蚌埠市华力风机有限公司，型号7-19No.5.6A（全压6160Pa，流量2653m3/h，电压380V，额定功率5.5KW）；空气加热器：宝应县东洋电器有限公司，（电压380V，额定功率36KW）； 烧结矿换热本体（定制）：河北理工大学机械实习工厂（进出口管路Φ159，内胆材料2520不锈钢，外部敷设保温层）；换热器：吉林四平维克斯换热设备有限公司，型号VKJ-38（空气流量1000m3/h，水流量6m3/h，风压500Pa，换热面积38m2）；循环加热器：宝应县东洋电器有限公司，（电压380V，额定功率45KW）； 管道泵：唐山市路南信诚水泵电机销售处，（流量6m3/h，扬程20m，电压380V，额定功率0.75KW）热泵机组：江苏汇能新能源科技有限公司，型号RZX-23（电压380V，额定制冷量23KW，额定功率0.3KW）4. 数据处理4.1 数据筛选通过观察分析10月07日的数据，T11~T17为换热过程中烧结矿的温度，我们可以通过不同时间T11~T17温度的显示绘出烧结矿在换热过程中的温度变化绘画出烧结矿温度变化曲线图（图2）。由于T17测点的热电偶损坏，所以不选取这部分数据。图2 烧结矿温度变化曲线图由图可以看出烧结矿温度随换热时间的增长，温度逐渐下降，下降速度慢慢变小。其中T11测点的温度变化为先增高，后逐渐降低，初步分析原因为热电偶与烧结矿没有接触，初期所测温度为烧结矿空隙中空气的温度。根据计算要求，取16:10:00~16:45:40区间T21、T22、F21三个测点的数据进行计算分析。4.2 数据处理数据处理中涉及参数空气密度、温差Δt、Cp、质量m、换热量Q、出口空气所携带热量火用、入口空气所携带热量火用、出入口热量火用差值。其中空气物性参数查传热学[1]P559附录5 大气压力下干空气的热物理性质表，并用插值法得出。其他值根据以下公式计算。?mf?qv?????f （1）mf——换热本体进口空气质量，kg；qv——换热本体进口空气流量，m3/h；δτ——换热时间，s；取选择时间1740sρf——换热本体进口空气密度，kg/m3；?tf=tf?out-tf?in （2）Δtf——换热本体进出口空气温差，K；tf·out——换热本体出口空气温度，℃；tf·in——换热本体进口空气温度，℃；?Qf=?mf?cf??tf （3）δQf——烧结矿与空气的换热量，kJ；cf——出口空气比热容，kJ/(kg·K)；01??m?cf???T1?T0? （4） ?E1x?Q=?1?ln??T?TT100???TT?T1——出口空气温度，K；646.5T0——取298.5K；δE1x·Q——出口空气火用值，kJ；02??m?cf???T2?T0? （5） ?E2x?Q=?1?ln?T2?T0T0????TT?T2——进口空气温度，K；386.5δE2x·Q——进口空气火用值，kJ；?Ex?Q=?E1x?Q??E2x?Q （6）δEx·Q——进出口空气火用差，kJ；mS?S?h??s （7）ms——烧结矿质量，kg；S——换热本体底面积，m2；0.16h——烧结矿料层厚度，m；1100ρs——烧结矿密度，kg/m3；1072Y1?Qfms （8）Y1——分析指标-单位烧结矿可利用换热量，kJ/kg；Y2?Ex?Qms （9）Y2——分析指标-单位烧结矿可利用热量火用，kJ/kg。4.3 计算结果由于计算机在实验过程中非正常关机12分钟，所以处理的实验数据取开始到关机前数据。根据处理要求，计算所需实验数据为T21、T22、F21，因T14测点处于换热本体中间部位，相对其他热电偶测量值较准确，所以换热本体温度以T14为准。由于风机启动时流量不稳、入口风温处于上升过程中，达不到控制值，所以有效数据从入口风温达到有效数值后选取到非正常关机前，这部分数据被认为是有价值的。处理换热区间为16:15:00~16:36:00。然后根据以下计算步骤处理数据。1. 根据式（1）计算出每20s通过换热本体空气的质量；2. 根据式（2）计算出每20s内换热本体进出口温差；3. 根据式（3）计算出每20s空气与烧结矿的换热量；4. 以出口空气温度为参考（200℃以上为可利用区）计算可利用换热量；5. 根据式（4）、（5）、（6）计算出每20s换热本体出口空气所含的火用/值以及可利用出口空气火用值；6. 根据式（7）计算出参与换热的烧结矿的质量；7. 根据式（8）、（9）计算出两个分析指标，单位烧结矿矿可利用换热量、单位烧结矿可利用热量火用。根据Excel表和表1画出以下关系曲线：热量（千焦）时间（分钟）火用差（千焦）时间（分钟）火用差（千焦）换热本体料层温度（摄氏度）5. 结果分析根据实验数据计算得出的实际工况与所要控制的工况基本一样，可见实验所得的数据是可靠的。分析指标单位烧结矿矿可利用换热量的值为464.28 kJ/kg、单位烧结矿可利用热量火用的值为184.16kJ/kg。在一定范围内，保持冷却风量不变，随着料层厚度的增加，出口热风的平均温度有上升趋势。6. 误差分析实验得出的单位烧结矿可利用换热量与单位烧结矿可利用热量火用值偏低，主要原因有：1、烧结矿粒径、进口流量、料层高度、孔隙率和进口风温是影响烧结矿冷却过程中余热利用量的主要参数。2、由于风机启动初期流量和风温参数处于逐渐上升过程，会对参数控制造成一定影响。3、实际料厚低于控制工况料厚，实际流量略低于控制工况，进口风温和控制工况基本一致。4[2]、由于使用仪器分辨率不高，摄像仪和被测物之间的光路上有尘埃和烟气，使得平均温度存在误差。5[3]、有烧结矿的成分可知，在500℃时烧结矿中含碳量最高，而进入的空气含氧，在高温下碳和氧发生氧化反应以及三氧化二铁转变为四氧化三铁等均消耗部分的热量。6[4]、烧结矿与换热本体之间有导热以及换热本体与周围空气之间的热对流和热辐射等传热散失热量。参考文献[1]《传热学》 杨世铭、陶文铨 编 第4版 高等教育出版社.[2]《烧结带冷机烟气余热测试研究》陈德敏.陈光.刘长青.[3]《中国铁矿石烧结研究——周取定教授论文集》徐瑞国、吴胜利主编 冶金工业出版社 1997.10 ISBN 7-[4]《传热原理与分析》 陆煜 程林编著 科学出版社 1997.10ISBN-7-03-006089-X.[5] 《工程热力学》童钧耕 编 高等教育出版社 2007.6
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