年产54万吨03mm石灰石的熔剂处理系统工艺设计冶金工程毕业论文Word下载.docx
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指导教师评阅书
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□优□良□中□及格□不及格
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技术线路的可行性;
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评阅教师评阅书
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二、论文(设计)水平
评阅教师:
教研室(或答辩小组)及教学系意见
教研室(或答辩小组)评价:
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评定成绩:
教研室主任(或答辩小组组长):
(签名)
教学系意见:
系主任:
摘要
熔剂是高炉冶炼过程中的造渣物质。
按其性质可分为碱性熔剂、中性熔剂和酸性熔剂三类。
由于我国铁矿石的脉石成分绝大多数以SiO2为主,所以通常采用含有CaO和MgO的碱性熔剂。
在烧结生产中加入熔剂,不仅可改善烧结过程,强化烧结,提高烧结矿质量、品质,而且可以向高炉提供高碱度的烧结矿。
石灰石是烧结常用熔剂之一,而较为合适的粒度对于烧结料的矿化以及得到最优的高炉炉料,提高冶炼效率都有重要做用。
烧结生产对熔剂的粒度有严格要求,一般要求0~3mm的含量应大于85%,小于3mm的必须大于90%,小于0.125mm的不超过20%。
石灰石和白云石粒度应小于3mm,以保证在烧结过程中能充分分解和矿化。
本文在固定来源,固定粒度的石灰石基础上,着重研究了对于不合适石灰石粒度的加工工艺,对进厂石灰石(0~50mm)破碎筛分后达到符合生产指标要求的粒度(0~3mm)的工艺流程进行了论证设计。
本文设计使用的是一段式破碎筛分带检查筛分这种工艺流程,简单,高效,成品率高。
熔剂处理系统作业率为76%,成品中0~3mm粒级含量为90%。
关键词:
石灰石一段式粒度破碎筛分
ABSTRACT
Fluxisoneoftheslagformingsubstancesintheprocessofblastfurnace.Itcanbedividedalkalineflux,neutralfluxandacidicfluxaccordingtotheirnature.theganguecomponentsoftheironoreinChinacontainsalargeamountofSiO2,soweusuallyusethealkalinefluxcontainCaOandMgO.Notonlyitcanimprovethesinteringprocess,enhancesintering,improvesinterquality,
butalsocanprovidehighalkalinitysintertotheblastfurnacebyaddingfluxinthesinteringproduction.Limestoneisoneofthesinteringfluxcommonlyused,andtheappropriatesizehasanimportanteffecttothemineralizationofsinter,gettingthebestblastfurnaceburden,improvingsmeltingefficiency.Sinteringproductionisstrictwiththegranularityofflux,generally,werequirethecontentof0~3mmshouldbelargerthan85%,lessthan3mmmustbelargerthan90%andlessthan0.125mmmustn`tbelargerthan20%.Thesizeoflimestoneanddolomiteshouldbelessthan3mm,toensurethatitcanbefullydecomposedandmineralizationinthesinteringprocess.
Thearticlefocusesontheinappropriateparticlesizeoflimestoneforprocessingonthebasisofthelimestonewithstationarysourceandfixedsize.Thedesignprocesswasdemonstratedinthelimestoneenteringthefactory(0~50mm)crushingandscreeningtomeetourproductiontargetsrequiredsize(0~3mm).
Theprocessweuseisone-partformcrushingandscreeningwithexaminationscreening,itissimple,efficientandhighyield.Thefluxhandlingsystemoperatingrateis76%,andthe0~3mmgraincontentintheendproductis90%.
Keywords:
limestone;
one-partform;
granularity;
crushingandscreening
1绪论
1.1引言
由于矿石脉石和焦炭灰分多系酸性氧化物,所以烧结工艺主要使用碱性熔剂,如石灰石(CaCO3)、白云石(CaCO3·
MgCO3)等。
由于石灰石资源很丰富,几乎各地都有,切价格较为低廉。
所以,我国钢铁企业多使用石灰石作为烧结工艺中的熔剂。
石灰石主要成分为CaCO3,纯石灰石含CaO56%,CO244%,按其矿物结晶的不同,又分三种:
白色粒状具有明显的菱形解理面的叫方解石;
结晶良好、结构致密的叫大理石;
青灰色、致密隐晶质叫石灰石。
烧结生产常用的是后者。
1.2熔剂处理系统设计目的
石灰石是烧结常用熔剂之一,而较为合适的粒度对于烧结料的矿化以及得到最优的高炉炉料,提高冶炼效率都有重要做用,研究此课题的目的正是在生产中能准确高效地制备出符合烧结生产要求粒度的熔剂。
同时作为实际生产,需满足尽可能缩减设备对厂房空间的占用,电能、水、人力的最优化利用,实现节能减排,绿色生产,废物回收再利用,产能分配合理化。
1.3熔剂处理系统设计意义
1.3.1熔剂的作用
由于我国铁矿石的脉石成分绝大多数以SiO2为主,所以通常采用含有CaO和MgO的碱性熔剂[1]。
熔剂与矿石中的高熔点脉石能生成熔化温度较低的易熔体;
能造成一定数量和一定物理化学性能的炉渣,达到去除有害杂质的目的(如去硫)[2]。
1.3.2熔剂粒度要求
烧结生产对熔剂的粒度有严格要求[3],一般要求0~3mm的含量应大于85%,小于3mm的必须大于90%,小于0.125mm的不超过20%。
石灰石和白云石粒度应小于3mm,
以保证在烧结过程中能充分分解和矿化。
平均粒度1.5mm。
粒度过粗,矿化不完全,在烧结矿中残存游离CaO“白点”,在贮存过程中吸水消化生成Ca(OH)2,体积膨胀,引起烧结矿粉化。
此外,石灰石粒度粗大,还容易生成正硅酸钙。
粒度太小,过粉碎严重,燃烧速度过快,蓄热能力变差,消耗升高。
为加强烧结料造球而配加的生石灰或消石灰,其粒度应小于5mm和3mm,以利加水消化与混匀[4]。
入厂的原料粒度上限大于40mm.所以都需要在烧结厂内进行破碎与筛分[5]。
2熔剂处理系统研究现状分析
2.1国内研究现状分析
鞍钢烧结总厂结合实际生产研究发现:
石灰石粒度在0~3mm的占90%时,烧结矿的主要技术指标最佳,该粒度作为石灰石粒度指标是合理的[6]。
酒钢烧结厂试验了不同粒度的石灰石熔剂在烧结中的表现,该厂常用的熔剂主要是作为氧化钙源的石灰石和生石灰。
生产熔剂性烧结矿时不仅要求石灰石中的CaCO3完全分解为CaO,而且还希望CaO与矿石中的组分完全化合。
否则,未化合的游离CaO除了影响烧结矿的强度外,还会影响其碱度。
研究发现,当料层温度为1250℃,石灰石的粒度小于1mm时,CaO被化合的程度达到88~95%;
而粒度为1.7~3.0mm时,CaO的化合程度则剧降到55%以下[7]。
进厂石灰石粒度通常在0~80mm之间,而烧结生产中所需要的石灰石粒度在0~3mm,所以,需要对进厂的石灰石进行破碎筛分,这在烧结工艺中是比较重要的一个环节,国内实际生产中,目前多采用一段式破碎与检查筛分组成的闭路破碎流程破碎处理熔剂。
酒钢烧结厂破碎筛分工艺采用图2-1所示流程:
图2-1酒钢烧结总厂石灰石破碎筛分工艺流程
国内烧结厂常用的破碎设备有锤式破碎机和反击式破碎机[8]。
熔剂处理系统常用锤式破碎机进行破碎处理,使用共振筛进行筛分选取粒度符合生产指标的熔剂。
筛分的选择则根据不同的烧结厂技术指标以及熔剂的品位进行选择。
例如梅山工程指挥部烧结厂使用的是SZG2000×
4000共振筛,该共振筛与双层筛一样,它也是一个双质量(筛箱和激振器)振动系统,且在接近共振状态下工作,故它保留了该厂以前所装备的SZG1500×
4000双层共振筛的优点:
振幅大、处理能力大、筛分效率高和电耗小以及作用于基础的动力负荷小等。
而且因为是单层,调整点集中,运行中失调因素大为减少,故它成功避免了双层共振筛的缺点[9]。
目前烧结厂熔剂破碎流程中与锤式破碎机组成闭路系统所用的筛分设备多为自定中心振动筛,也有的采用惯性筛等其他类型的筛子。
烧结熔剂破碎设备,历来多选用锤式破碎饥,反击式破碎机等。
这些类型的破碎机,虽然单机设备的生产能力高、破碎比大、电能消耗也较低,但是在破碎作业进行过程中产生的粉尘飞扬,致使多数烧结厂的熔剂破碎车间未能达到国家规定的车间环境卫生标准,而且,破碎产品不能一次达到烧结工艺要求,一般须跟筛分设备组成闭路流程。
这样,使得熔剂处理系统的流程长、环节杂,且扬尘点多。
彭山砖瓦机械厂与西北建筑设计院共同研制成功的风选锤式粉碎机[10],近年来已在冶金、建材、煤炭等工业部门得到推广应用。
该种设备是把物料的破碎作业与筛分、运输作业结合在一起,用同一台设备来完成。
它主要由锤击转子、挡料装置、离心风轮、机壳和旋风分离器等部分组成。
这种设备的最大特点是入料口为负压操作,粉碎产品由风机送入料仓。
所以,破碎室的环境较好,只要搞好尾气除尘,维护管理得当,可使破碎车问的环境卫生条件达到规定标准。
另外,在给料粒度适当的情况之下,可一次达到产品粒度要求,故可省去筛分设备。
对于破碎筛分过程中需要处理的除尘问题,酒钢烧结厂的乔占刚认为:
在破碎、筛分过程中。
由于除尘设施不完善,为了降低粉尘,在石灰石破碎前加人了适量的水。
水分一般2.5%左右,高时达4%以上。
按要求水分含量应小于2%以下,大于2%时篦条就开始被堵塞,不仅使得产品中1~3mm粒级剧增,而且还影响产量。
在筛分过程中,由于细颗粒的比表面很大,能使细颗粒相互粘结成团,并附在大块上,致使颗粒分层困难,堵住筛孔。
使细颗粒难于筛下,筛分效率大大下降。
困此,必须进一步更好地解决除尘问题,尽可能的添加适量的水。
对于破碎筛分的能耗问题,鞍钢烧结总厂的工程师们也进行了相应的研究。
他们通过增添了熔剂的预筛分工艺实现了降低能耗。
鞍钢二烧目前有两台锤式破碎机,日破碎量为1920t(石灰石块、白云石块破碎粒度为<
3mm),年破碎量为700800t。
由于锤式破碎机磨损大,维修周期短,备件使用寿命低,耗电量大,成本高,并且大量<
3mm熔剂重新回到锤式破碎机中,造成不利灼循环。
为此,增没了熔剂预筛分系统。
二烧车间预筛分方案如下:
原棒磨机矿槽(由北往南),使用第二和第五备用槽,勺下装有两条宽1200mm皮带机,将熔剂直接输送到25号运输皮带,由25号皮带先经孔径为3mm筛子,筛上物送到锤式破碎机,筛下物经由29号运输皮带送到配料矿槽参加配料。
通过预筛分,使锤式破碎机的作业率由59.4%下降到32.9%,锤式破碎机每天可少运转8h(锤式容量370kW),节能72万度/a,折合人民币5万元[11]。
2.2国外研究现状分析
近年来,国外烧结技术有了很大发展。
比较明显的特点是,烧结设备大型化,工艺过程操作自动化。
烧结各个工艺过程也有很大的改进,主要围绕高产、低耗、省资、环保等方面不断完善工艺操作。
发展较快的国家要算日本,其次是法国、德国、比利时等国。
日本新日铁公司烧结厂使用球团烧结,对石灰石粒度的要求更为精细,该厂在原有破碎筛分工艺的基础上增设了破碎——再磨流程。
如图2-2所示。
即在原闭路检查筛分后增设一段再磨设备,对破碎后的石灰石粉进行一次再磨,使其粒度进一步缩小。
细磨后的粒度视铁料粒度和磨矿条件而定,一般为100%小于2mm或100%小于1mm。
这种工艺具有装置简单、磨矿费用较低、产品粒度细等优点,采用这一措施对于降低熔剂消耗、改善烧结矿质量以及造球,效果将是显著的。
图2-2石灰石细磨工艺流程
3入厂原料要求
各种熔剂入厂条件见表3-1。
我国熔剂入厂条件实例见表3-2
表3-1各种熔剂入厂条件
名称
品味/%
粒度/%
水分
备注
石灰石
CaO≥52,SiO2≤3,MgO≤3
0~80,0~40
<2
粒度0~40mm适用于小厂
白云石
MgO≥19,SiO2≤4
生石灰
CaO≥85,MgO≤5,SiO2≤3.5,
P≤0.05,S≤0.15
≤4
生烧率+过烧率≤12
活性度≥210mL①
消化石灰
CaO>60,SiO2<3
0~3
<15
①指在40+1℃水中,50g石灰10min耗NH4CL的量
表3-2我国熔剂入厂条件实例
化学成分/%
粒度/mm
水分/%
其它
本钢大明山石灰石
一等品CaO+MgO52~55,MgO≤3,SiO2≤3
二等品CaO+MgO≥51,MgO≤4,SiO2≤4
0~100
堆积密度1.63t/m3
本钢薄山石灰石
一等品CaO+MgO为52~54,MgO≤3,SiO2≤4
合格品CaO+MgO为51~52,MgO≤4,SiO2≤6
梅山用石灰石
CaO>52,SiO2<2.5
25~80
>25mm小于10%
因此,结合图表,本设计选用的石灰石要求进厂条件为0~40mm,水分<2%,CaO≥52%,SiO2≤3%,MgO≤3%。
其中,原料含水量增大,破碎产品中0~3mm粒级的比率和破碎效率都下降,新生的0~3mm粒级的单位耗电也增加。
一般石灰石含水量不能超过3%,但不低于1.5%,含水量则须增加干燥作业,过低则在破碎筛分时粉尘飞扬,影响环境。
另外给料中细粒级原始比率也有要求。
随着给料中0~3mm比率的增加,破碎产品中新生的0~3mm的比率急剧减少,破碎效率显著降低,电耗急剧上升。
因此,选择筛分设备时,应适当留有余地,以免残存的细粒影响破碎效率。
通常来说石灰石给料中0~3mm比率在5%以下最好。
4工艺流程的选择
一般要把0~40mm的进厂石灰石原料破碎到0~3mm常见的有3种工艺流程:
①锤式破碎机闭路破碎流程;
②反击式破碎机闭路破碎流程;
③棒磨机磨碎开路流程
其中闭路筛分流程一般较为常用[12]。
在闭路破碎流程中一般常用的有两种,即为预先筛分(图4-1)和检查筛分(图4-2)两种。
进厂石灰石原矿含0~3mm的粒级的数量较少,一般在20%以下。
故设置预先筛分作用不大,一般不采用预先筛分流程,如原矿中0~3mm级别含量大于40%时,则应考虑采用预先筛分。
因此,结合本设计进厂原料情况,本设计工艺流程采用检查筛分工艺流程。
图4-1预先筛分闭路流程
图4-2检查筛分闭路流程
5物料平衡计算
按照设计任务书给定产量指标,进行如下计算:
又熔剂处理系统作业率为76%,熔剂处理系统的成品中0~3mm粒级含量占90%。
故实际每小时产量应为:
(1)筛下产量按下式计算:
q0~3=Q4·
c4/η=90×
0.9/0.925=87.6t/h
式中Q4—筛下量(成品),t/h;
η—筛分效率,本设计为92.5%;
c4—成品中0~3mm含量,本设计为90%。
(2)破碎机的处理量
Q2=q0~3/c2=87.6/46.13%=190t/h
式中Q2—破碎机的处理量,t/h;
q0~3—按破碎后0~3mm级
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