철광석 압력 블록의 주요 방법 중 하나. 빈철광선광으로 얻은 철정광, 부철광이 산산조각 난 분광, 생산에서 회수된 철분 재료 (용광로와 전로 먼지, 연주, 압연 철판 등) 입니다. ), 용제 (석회석, 생석회, 익은 석회, 백운석, 마그네사이트 등. ) 연료 (초가루와 무연탄) 와 원하는 비율로 섞어서 물을 섞어 입자형 소결 혼합물을 만들어 소결 차에 바둑판식으로 배열한다.
철광석이 소결되다
1887 약사 영국 T. Huntington 과 F. Heberlein 은 처음으로 황화광풍소결법 및 이 방법에 사용된 소결 디스크 설비 특허를 신청했다. 1906 년 미국인 A. Dwight 와 R. Lloyd 는 미국에서 배기구 소결기 특허를 획득했습니다. 19 1 1 년, 첫 번째 유효 면적이 8m2 인 연속 벨트 배기 소결기 (일명 DL 소결기) 가 미국 펜실베이니아주 브로켄 철강에 건설되어 생산에 들어갔다. 이런 설비가 나타나자마자, 블록 기계 (정사각형 블록 참조), 소결 디스크 (소결 디스크 참조) 등의 블록 설비를 신속하게 대체했다. 철강 공업이 발전함에 따라 소결 광산의 생산량도 급속히 증가하였다. 80 년대까지 세계 소결 광산량은 이미 5 억여 톤에 달했다. 우리나라 최초의 벨트 배기 소결기는 1926 년 안산에서 건설되어 생산됐고, 유효면적은 2 1.8 1m2 입니다. 1935 부터 1937 까지 4 대의 50m2 소결기가 잇따라 생산됐고, 1943 최대 연간 소결광산은 24 만 700T 에 달하며 건국 후 철강공업이 급속히 발전하여 소결능력과 생산량이 크게 늘어났다. 현재 199 1 연말까지 전국 소결기의 총 유효 면적은 9064m2 에 달하고, 소결광산 연간 생산량은 9654 만 톤에 달하며, 중점 기업 용광로 숙료율은 90% 에 달한다.
벨트 환기 소결법이 출현한 후 소결체의 생산 규모와 생산량이 크게 향상되었을 뿐만 아니라 생산 기술도 크게 향상되었다. (1) 소결원료 처리가 강화됐다. 예를 들면 광분 혼합, 연료와 용제의 파손, 혼합물의 정확한 재료, 알갱이, 예열 등이 있다. (2) 두꺼운 재료 층 소결, 저온 소결, 작은 공 소결, 쌍구 소결, 미세 정광 소결, 이중층 소결, 열풍 소결, 새로운 점화 기술, 소결 등급 등 다양한 증산, 에너지 절약, 품질 향상을 위한 신기술을 개발했다. (3) 소결 설비의 대형화, 기계화, 자동화, 컴퓨터를 이용한 생산 관리 및 운영 제어 (4) 먼지 제거, 탈황, 질소 산화물 제거 등 친환경 기술을 적용한다.
미네랄 가루의 소결에는 많은 물리와 화학반응 과정이 포함되어 있다. 어떤 소결 방법을 사용하든 소결 과정은 기본적으로 건조 탈수, 소결 재료 예열, 연료 연소, 고온 고결, 냉각의 세 단계로 나눌 수 있다. 이 과정은 소결물에서 층순으로 진행된다. 그림 1 은 환기 조건에서 소결 중 각 층의 반응을 나타냅니다. 펌프로 들어가는 공기는 소결된 열소결상을 통해 예열되고, 고체연료는 연소층에서 연소되어 열을 방출하여 고온을 얻는다 (1250 ~1500 C). 연소층에서 배출되는 고온 배기가스는 소결광을 예열하고 탈수할 것이다. 온도와 분위기 조건에 따라 각 층은 서로 다른 물리화학반응을 한다. 자유수와 결정수의 증발 분해, 탄산염의 분해, 산화철철의 분해, 복원 및 산화, 황, 비소 등의 불순물 제거, 일부 산화물 (CaO, SiO _ 2, FeO, Fe2O3, ME 액상의 냉각 결정화와 고결.
연소 및 열 전달 고체 탄소의 연소는 소결 공정의 80% 이상의 열량 소득과1250 ~1500 C (연소층 내) 의 고온을 제공하여 소결 중 탈수, 석회석 분해, 산화철 분해 복원, 탈황, 탈황 연소 반응도 소결기의 생산량에 영향을 미친다.
소결재층에서의 탄소의 연소 반응은 비교적 복잡하며, 일반적으로 C+O2 = CO2 로 표현될 수 있다. 2C+O2 = 2CO；; CO2+C = 2CO；; 이산화탄소+산소 = 이산화탄소. 탄소 집중 지역에서는 기상의 CO 농도가 높고, CO2 농도가 낮고, 대기가 복원되고 있다. 소탄소 무탄소 지역, CO 농도가 낮고, CO2 농도가 높고, 대기산화가 있습니다. 재층에서 탄소가 연소되는 가장 중요한 두 가지 조건은 연료 입자 표면이 불타는 온도와 열로 가열되는 연료 표면은 충분한 산소 농도를 가진 기류와 접촉해야 한다는 것이다. 산소 농도, 기체 온도, 기체 유속 및 연료의 반응 표면적을 늘리면 연소 반응 속도를 높이는 데 도움이 된다. 소결에 일반적으로 사용되는 연료는 코크스 분말과 무연탄입니다. 높은 휘발탄은 소결에 적합하지 않다. 불이 나기 전에 휘발을 많이 휘발하면 파이프를 쉽게 막을 수 있기 때문이다.
소결 중 열 전달 속도가 매우 빠르다. 소결재는 모두 작은 입자로 열 전달효율이 높고 물의 증발 분해 등 흡열 과정도 있어 소결재료에서 열 전달이 빠르다. 소결 과정에서 좋은 열 이용은 주로 연기 배출 온도가 낮고 소결 과정에서 나타나는' 자동 열 저장' 을 이용한다. 후자는 펌프된 공기가 열소결상 ('재생실' 에 해당) 을 통과할 때1000 C 이상으로 예열되어 연소층 내 열소득 (연소층 총 열소득의 약 40 ~ 60%) 을 증가시켜 연소층 온도를 높인다는 뜻이다. 소결 재료 층이 두꺼워짐에 따라 열 수입의이 부분이 증가합니다. 연소층 온도가 높아지면서 소결 액상이 증가하고 소결 강도가 증가하지만 소결 속도는 낮아진다. 연소층의 온도는 연료 사용량, 자동 열 저장 및 연소층의 다양한 화학 반응의 열 효과에 의해 영향을 받습니다. 탄소 함량 증가, 발열 반응 증가, 흡열 반응 감소, 연소층 온도 상승에 도움이 되며, 재료층 온도도 높아진다.
소결 과정의 모든 반응과 변화는 공기 흐름이 끊임없이 재료 층을 통과할 때 이루어진다. 기류 운동은 소결체의 생산량과 품질에 큰 영향을 미친다. 수직 소결 속도는 침대를 통과하는 공기 흐름에 비례합니다. 기체 유량은 흡입 음압, 연소층 온도 및 재료 층 침투성과 관련이 있다. 소결 과정에서 각 층은 끊임없이 변하기 때문에 재료층의 통기성과 기체 유속도 변화하고 있다. 소결 솔기 다공성, 좋은 통기성; 연소층 온도가 높고, 액상이 높으며, 침투성이 떨어진다. 구형도가 좋은 습재층은 통기성이 좋지만 수증기 응결로 인해 재료층이 너무 젖어서 재구를 파괴해 공기 흐름에 큰 저항이 생기기도 한다. 건조한 후에 입자가 깨지면 건조층과 예열층도 더 큰 저항을 일으킬 수 있다. 소결 재료의 투자율 지수 p 는 다음과 같이 나타낼 수 있습니다.
P = f/a (h/s) n.
여기서 f 는 공기량, m3/min； 입니다. 을 눌러 섹션을 인쇄할 수도 있습니다 A 는 배기 면적, m2 입니다. H 는 재료 층 두께, m; S 음압 흡입, kPa；; N 은 소결 중 기류 특성, 원료 특성, 자재 상태와 관련된 계수로, 일반 n = 0.5 ~ 1.0 입니다. 소결재층의 통기성은 광분의 입도, 광산의 양과 품질, 혼합재의 수분 첨가, 광분의 공 성능, 접착제 사용, 소결체의 예열 및 소결 온도와 관련이 있다. 공기 흐름이 자재 표면을 따라 고르게 분산되는지 여부는 소결 프로세스의 균일성, 특히 대형 소결기에 영향을 줄 수 있습니다. 공기 흐름 분포가 고르지 않아 소결이 고르지 않아 완제품률이 떨어지고, 광산이 많고, 품질이 나쁘며, 소결체의 질이 낮아진다. 분포가 균일하고, 소결차 구조가 합리적이고 완전하여 공기 흐름의 균일한 분포에 유리하다.
수분의 증발과 응결, 소결물에 일정량의 수분을 첨가하는 것은 분말 체제 알갱이의 필요성이다. 소결 온도가100 C 이상에 도달하면 수분 증발이 심하고 소결 배기 습도가 증가합니다. 배기가스가 건조층을 떠나 습재층으로 들어가면 냉각으로 인해 온도가 이슬점 아래로 떨어지고, 배기가스 속의 수증기가 습재층에 응결되어 습도층의 습도가 원래의 습도를 초과하게 되는 것이 바로' 과습 현상' 이다. 습도가 지나치면 입자가 파괴되고 재료층의 통기성이 낮아진다. 예열소결체는 습도가 너무 높은 현상을 줄이거나 제거할 수 있다. 소결 과정에서 미세정광의 과습 현상은 부광가루의 과습 현상보다 더 심각하다. 결정수 형태의 물은 화학 결합수로, 높은 온도에서만 분리할 수 있다.
분해, 산화 및 복원 소결 과정의 주요 분해 반응은 탄산염 (CaCO3, MgCO3, FeCO3 등) 분해입니다. ) 그리고 일부 산화물. 탄산염 분압이 10 1.325 kPa 인 경우 온도는 CACO3 910 C, MgCO3 630℃ C, FeCO3 400℃ C 입니다 따라서 소결 중에 완전히 분해될 수 있습니다. 석회석의 입도가 비교적 굵다면 분해 시간을 연장할 뿐만 아니라 완전히 분해할 수 없고, 다른 산화물과 충분히 광화될 수 없다. 소결물에 남아 있는 유리 CaO 는 소결물의 분화로 이어질 수 있다. 따라서 석회석의 입자 크기가 3 mm 미만이어야 하는데, 탄산염 분해는 흡열 반응으로 석회석의 양을 늘리는 것은 일반적으로 탄소의 양을 늘려야 한다.
소결 과정에서 산화철의 형태, 온도, 가스상 구성에 따라 산화철은 분해, 복원 또는 산화반응을 일으킬 수 있다. Fe2O3 은1383 C 에서 분압이 20.6 kPa (0.2 1 기압) 로 소결시 산소 분압이 낮습니다 (6.8 ~18.6KK) Fe3O4 와 FeO 의 일부 감압은 매우 작기 때문에 소결할 때 열분해를 일으킬 수 없다. Fe2O3 의 부분 감압이 높고, 소결 배기가스에는 소량의 CO 가 함유되어 있어 300 ~ 400 C 에서 복원이 가능하므로 Fe2O3 은 예열층과 연소층에서 복원된다. Fe3O4 의 분해 압력이 낮아 CO 농도가 높은 분위기에서만 복원할 수 있으므로 복원은 연소층에서 연료 입자 부근의 온도와 CO 농도가 높은 영역에서만 수행됩니다. FeO 는 연료비가 높은 경우에만 작동하며 (>: 10%) 일부 금속철로 복원할 수 있습니다. 낮은 연료비 조건 하에서 Fe2O3 의 열분해와 복원 반응은 상대적으로 적다. 소결광층에서는 탄소가 없기 때문에 Fe3O4 와 FeO 가 부분적으로 Fe2O3 으로 산화될 수 있다.
소결 중 비철 원소의 동작 MnO2 _ 2 및 mn2o _ 3 은 분압이 높기 때문에 (분압이 20.6kPa 인 경우 온도는 460 C 및 927 C 임) 예열층에서 분해되고 복원되어 결과 Mn3O4 및 SiO2 _ 2 가 저융점 MN2SN 을 형성할 수 있습니다 FeS2 는 565 ℃에서 열분해가 시작되지만 (2FeS2 = 2FeS+S2), 분해 전에 산화될 수 있습니다 (4fes2+11O2 = 2 Fe2O3+80) 565 ~1383 C 에서는 산화와 열분해가 동시에 진행되며 산화산물은 고온에 있다. FeS2(FeS) 도 Fe2O3 에 의해 산화될 수 있고, 생성된 SO3 은 CaO 에 흡수되어 CaSO4 를 생성할 수 있다. 미네랄 파우더의 입자 크기를 줄이고 적절한 연료량에 맞춰 충분한 산화 분위기와 고온을 유지하면 제거에 도움이 된다. 알칼리도를 높이면 탈황률이 낮아지고, 일반 소결 과정은 90% 이상의 황을 제거할 수 있다. 황산염 (BaSO4 등) 분해 온도. ) 높은, 80% ~ 85% 의 탈황 률. As2O3 은 쉽게 제거할 수 있지만 As2O3 은 매우 안정적입니다. PbS 와 ZnS 는 PbO 와 ZnO 로 산화되어 규산염 찌꺼기에 용해된다. 따라서 As, Pb, Zn 은 소결 과정에서 제거하기 어렵고, 높은 연료비 조건에서는 부분적으로 제거할 수 있다. 소량의 염화물 (CaCl2 등) 을 첨가하다. ) 휘발성 AsCl3, PbCl 2 및 ZnCl2 를 생성하여 60% As, 90% Pb 및 60% Zn 을 제거할 수 있습니다. K2O, Na2O, P2O5 는 소결 과정에서 제거하기 어렵다.
광분의 용융과 녹기 전에 경화된 광분 사이에 고체 반응이 있다. 미네랄 가루가 용융점보다 낮은 일정 온도로 가열될 때 입자 표면의 이온 운동 에너지 증가로 인한 이동, 확산 및 새로운 화합물로 결합되는 반응입니다. 고체 반응산물 2 Cao·SiO 2 의 온도는 500 ~ 690 C 입니다. 카오 Fe2O3 의 온도는 400 ~ 600 ℃입니다. 2CaO Fe2O3 은 400 ℃입니다. 2 FeO SiO 2 는 970 ℃입니다. 이러한 반응은 예열층과 연소층에서 진행될 수 있지만 시간이 짧기 때문에 큰 발전이 없을 것이다. 2CaO SiO2 _ 2 는 고온 용융물에 완전히 저장되고, 2FeO SiO2 _ 2 는 부분 분해되며, CaO Fe2O3 및 2CaO Fe2O3 은 완전히 분해됩니다. 고체 반응은 발열 반응으로, 그 반응 정도는 온도뿐만 아니라 접촉 조건과 화학적 친화력의 영향을 받는다. 복원, 산화 및 고체상 반응 중 소결광에는 2feo SiO 2 (융점1205 C) 및 * * * 결정체 혼합물 (1/KLLOC) 과 같은 저융점 물질이 나타납니다 FeO-2CaO SiO2 는 * * 결정 혼합물 (1280℃), CaO Fe2O3-CaO 2Fe2O3 은 * * 결정 혼합물 (1200℃) 입니다 용융물의 성분은 소결체 성분과 복원산화 반응의 정도에 의해 영향을 받지만 용융물은 기본적으로 규산염계와 철산소계로 나눌 수 있다. 소결체의 품위가 높고 (즉, SiO2 _ 2 함량이 낮음), 알칼리도가 높고 산화도가 높아 철소체 용융물의 형성에 유리하다. 대신 규산염 용융물의 형성에 도움이됩니다. 용융물이 냉각되어 응고된 후 다른 구조의 소결물을 형성한다. 냉각 경화 과정에서 광물은 적철광 (Fe2O3), 자석 광산 (Fe3O4), 철산칼슘 (CaO Fe2O3 및 2CaO Fe2O3), 규산칼슘 (2CaO SiO2 및 3CaO SiO2) 등이다. ) 및 칼슘-철 올리브석 (CaO FeO SiO2) 은 서로 다른 용융물에 따라 결정화될 수 있습니다. TiO _ 2 와 caf _ 2 가 포함된 소결물에서는 페 로브 스카이 트 (CaO TiO2 _ 2) 와 cuspidine(3 CaO 2 SiO 2 caf _ 2) 를 형성 할 수 있습니다. 마지막으로 용융점이 낮은 유리체가 굳어지는데, 그 성분은 주로 규산염으로, 성분이 복잡하다. 서로 다른 광물 성분은 소결 광산의 성능에 큰 영향을 미친다. 예를 들어, 칼슘, 철분, 올리브석 (2feo SiO 2) 보다 칼슘, 철분, 올리브석 (2 Feosio2) 보다 복원성이 좋습니다. 2cao SiO 2 는 냉각 중 결정형 변환 (베타 2 CAOSIO2 → γ 2 CAOSIO2) 을 발생시켜 부피가 약 65,438+00% 팽창하여 소결 가루가 가루화된다. 비정질 유리체의 강도는 결정질 광물보다 나쁘다. 응고 과정에서 볼륨 수축으로 인해 크기와 수량이 다른 구멍이 발생합니다. 작고 많은 구멍은 강도와 복원성을 높이는 데 도움이 되며, 큰 구멍 구조는 강도와 복원성을 높이는 데 도움이 되지 않습니다.
소결 방법 및 장비 소결 방법은 재료 층에서의 가스 흐름 방향에 따라 배기 소결법과 드라이어 소결법의 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 북풍 소결법은 푸석한 재료층을 갖고 재료의 통기성을 높이는 역할을 하지만 환경오염이 심하고 광분 북풍 손실이 크다는 단점이 있다. 따라서 드라이어 소결법은 이미 배기 소결법으로 완전히 대체되었다. 소결 장비에는 벨트 소결기와 간헐적인 디스크 소결기가 포함됩니다. 벨트 소결기는 그 높은 생산량, 기계화, 자동화로 간헐적인 디스크 소결기를 대체했다. 세계 소결 총 생산량의 99% 이상이 벨트 배기 소결기에서 생산된다 (벨트 소결기 소결 참조). 우리나라의 일부 향진 기업들도 토법 소결을 채택하고 있다.
소결 과정은 철광석 (정광, 부광분) 을 소결광으로 소결시키는 과정이다. 현대 소결 공정은 원료 준비, 소결, 소결광 처리의 세 부분을 포함한다. 각 섹션은 여러 프로세스로 구성됩니다 (그림 2 참조). 원료의 준비에는 원료의 저장과 혼합 (광석 혼합 참조), 용제와 연료의 가공, 재료, 혼합과 과립, 재료의 분배가 포함된다. 소결 부분에는 점화 및 배기 소결이 포함됩니다. 소결 처리에는 냉각, 분쇄, 스크리닝 및 등급이 포함됩니다.
용제와 연료의 가공과 소결의 주요 용제는 석회와 백운석으로 탄산염이다. 소결 과정에서 완전히 분해해야 할 뿐만 아니라 분해된 CaO 와 MgO 는 다른 산화물과 충분히 결합하여 새로운 광물을 만들 수 있어야 한다. 그렇지 않으면 소결광에는 유리 CaO 가 함유되어 가루화를 일으켜 저장에 불리하다. 따라서 플럭스의 입자 크기는 3mm； 미만이어야 합니다. 석회석과 백운석의 입도는 보통 40 ~ 0 mm 이상이므로 반드시 분쇄해야 한다. 용제 분쇄 공정은 기본적으로 폐쇄 회로 분쇄이며, 분쇄 작업은 대부분 해머 분쇄기 또는 역습 분쇄기를 사용합니다. 사용자 정의 심진동 스크린은 체분 작업에 쓰인다. 일반적으로 생석회와 익은 석회가 공장에 들어갈 때 입자 크기가 비교적 가늘어서 다시 깨지지 않아도 된다. 그러나 생석회는 인체의 피부를 태울 수 있으므로 기체로 운송하고 작업 영역의 밀봉을 강화해야 한다.