소결 및 소결 플랜트 운영 이해

소결 및 소결 공장 운영 이해             

소결은 덩어리 자체 내에서 고체 연료의 연소에 의해 생성된 열에 의해 발생하는 초기 융합에 의해 미세한 광물 입자를 다공성 및 덩어리 덩어리로 덩어리화하는 과정입니다. 소결 공정은 철 생산의 전처리 단계로 철광석의 미립자와 2차 산화철 폐기물(집진 분진, 밀스케일 등)과 플럭스(석회, 석회석 및 백운석)가 연소에 의해 덩어리집니다. . 고로 작동 중 고온 가스의 통과를 가능하게 하려면 미세 입자의 응집이 필요합니다.

소결은 통제된 조건에서 광석과 혼합된 연료를 연소시키는 기술로 언급되어 왔습니다. 고로에 공급하는 데 필요한 크기와 강도 특성을 가진 다공성 소결 조각으로 응고되는 반용융 덩어리를 생성하기 위해 플럭스 및 코크스 미분 또는 석탄과 함께 미세한 철광석을 가열하는 작업이 포함됩니다.

원칙적으로는 단순하지만, 소결 설비는 최적의 성능을 얻기 위해 설계 및 작동에 있어 여러 가지 중요한 요소를 준수해야 합니다. 소결 공정의 단순화된 개략적 흐름도는 그림 1에 있습니다.

 그림 1 소결 공정의 단순화된 흐름도

기본적으로 다음 세 가지 유형의 소결이 있습니다.

• 비플럭스 또는 산성 소결 – 이 소결에서는 소결 혼합물을 준비할 때 철광석에 플럭스가 첨가되지 않습니다. 요즘 Non Flux Sinter는 거의 생산되지 않습니다.
• 자체 플럭싱 또는 염기성 소결 – 이들은 고로 부하의 산성 산화물을 고려하여 고로에서 원하는 염기도(CaO/SiO2)의 슬래그를 생성하기 위해 소결 혼합물에 충분한 플럭스가 추가된 소결입니다.
• 슈퍼 플럭스 소결 – 고로에서 원하는 염기도의 슬래그를 생산하기 위해 소결 혼합물에 충분한 플럭스가 추가된 소결이며, 고로의 다른 산성 산화물 외에 코크스 재의 산성 산화물도 고려합니다. 용광로 부담.

플럭스 소결은 괴상 소결 및 산성 소결에 비해 고로 내 고온 특성이 우수합니다. 이러한 개선 사항에는 더 높은 연화 및 용융 온도와 더 높은 수준의 환원성이 포함됩니다.

소결 공정의 유연성은 천연 미세 철광석, 선별 작업의 광석 미세분, 포집된 먼지, 광석 정광, 다운스트림 공정에 적합하지 않은 반환 미세분, 기타 작은 입자 크기의 철 함유 물질( 슬러지, 밀 스케일 등) 및 석회, 석회석 및 백운석의 폐기물 및 스크리닝을 용광로에서 사용하기에 매우 적합한 클링커와 같은 덩어리로 만듭니다.

소결 공장은 생산성의 경이적인 증가를 제공하고 고로에서 코크스 비율을 줄이는 데 엄청난 성공을 거두었습니다. 플럭스 소결은 크기의 철광석에 비해 개선된 고로 재료를 나타냅니다. 일정한 크기의 철광석만 장입하면 되므로 용광로 상단에서 별도로 장입하지 않고 고로 플럭스를 소결에 통합하여 개선되었습니다. 경험적 법칙에 따르면, 플럭스 소결의 사용은 용광로 부하에서 제거되고 플럭스 소결을 만들기 위해 소결 공장에 장입되는 뜨거운 금속 순 톤당 석회석 100kg당 약 20-35kg의 야금 코크스가 있음을 나타냅니다. 1톤의 용선이 절약되고 고로 생산성이 약 3~5% 향상됩니다. 코크스 절약은 주로 용광로가 아닌 소결 화격자에서 석회석을 소성함으로써 발생합니다.

소결 품질

소결의 두 가지 중요한 특성은 석회석/석회의 양에 의해 제어되는 염기도와 코크스 함량에 의해 제어되는 강도입니다.

고로는 높은 냉간 강도, 낮은 환원 열화 지수(RDI) 및 높은 환원성 지수(RI)를 갖는 소결을 요구하며, 화학 변화의 매우 좁은 대역에서 가능한 가장 낮은 미세분 함량 및 양호한 평균 크기를 갖습니다. 소결에서는 화학적, 구조적 조성이 매우 중요하며 1차 슬래그와 최종 슬래그가 모두 적절한 특성을 가지므로 블라스트의 안정적인 운전을 위한 액온 및 점도 측면에서 소결이 안정되어야 합니다. 용광로.

높은 철 함량, 낮은 맥석 함량 및 1.6-2.1 정도의 염기도를 갖는 것이 중요합니다. 소결 환원성 및 일반적으로 소결 품질은 자철광보다 높은 수준의 적철광으로 향상되고 2차 또는 석출된 적철광보다 1차 또는 잔류 적철광 및 페라이트의 수준이 높을수록 구조가 향상됩니다.

FeO 함량은 소결 공장에서 중요한 제어 매개변수입니다. 광석 혼합물의 화학적 조성이 고정되면 FeO는 소결 조건, 특히 코크스 비율의 표시를 제공할 수 있습니다. 소결 내 FeO 함량이 2% 증가하면 RDI가 8포인트 감소(개선)되는 것으로 나타났습니다. 그러나 FeO 함량이 높을수록 환원성에 부정적인 영향을 미칩니다. 다른 소결 특성을 변경하지 않고 RDI를 개선하려면 최적의 FeO 함량을 찾는 것이 중요합니다.

알루미나 함량이 가장 해로운 영향을 미칩니다. 이는 알루미나 함량이 증가함에 따라 증가하는 소결 RDI를 악화시킨다. 알루미나 함량이 증가함에 따라 소결 강도 및 품질이 저하됩니다. 알루미나는 칼슘과 알루미늄의 규소 페라이트(SFCA) 형성을 촉진합니다. 알루미나는 소결 과정에서 형성되는 1차 용융물의 점도를 증가시켜 보다 상호 연결된 불규칙한 기공과 함께 약한 소결 구조를 만듭니다.

소결 환원성은 화학적, 광물학적 구성과 기공 구조에 의해 결정됩니다.

MgO는 우수한 유동성과 탈황 모두에서 최적의 고로 슬래그 조건을 제공합니다. 원료 혼합물에 MgO를 추가하면 RDI가 향상됩니다.

1.6-1.9의 염기도에 대해 CaO를 백운석 형태의 MgO로 대체하면 소결 강도, 환원성 및 생산성이 약간 감소하는 것으로 결정되었습니다. CaO는 산화철과 결합하여 1차 용융물의 형성에 유리한 낮은 융점을 갖는 화합물을 형성하며, 이는 강한 소결물을 제조하기 위해 필요한 최소 수준입니다. 이러한 화합물은 Fe2O3·CaO(1205 deg C) 및 FeO·CaO(1120 deg C)입니다.

실리카(SiO2)는 FeO 및 CaO와 결합하여 1차 용융물의 형성에 유리한 낮은 융점을 갖는 화합물을 형성합니다. 이들 화합물은 FeO·SiO2(1180℃), 2FeO·SiO2(1205℃), FeO·SiO2·CaO(1223℃)이다. 실리카 함량과 부착성 미립자의 염기도를 높이면 1차 용융 형성 온도가 낮아지고 이는 미립자와 핵 입자 사이의 액체-고체 계면에서 후속 동화 반응에 유리합니다.

소결기의 화격자에서 기울어 진 후, 소결 케이크는 분쇄되고 열간 선별됩니다. 입도 분포는 소결 품질에 대한 중요한 공정 매개변수입니다. 10-30mm 부분은 고로 저장 용기로 직접 보내지고, 더 큰 부분은 더 작은 크기의 부분을 얻기 위해 파쇄되며, 마이너스 5mm 부분(회수 미세분)은 소결 설비 호퍼로 재활용됩니다. 프로세스의 원활한 운영을 위해서는 반환 벌금의 생성과 재활용 간의 균형을 유지하는 것이 중요합니다.

환원성은 용광로에서 환원하는 동안 산소를 전달하는 능력을 측정하는 소결의 중요한 특성으로, 용광로에서 필요한 연료 소비량에 대한 아이디어를 제공합니다. 소결체의 다공성과 구조 및 광물상은 환원성과 밀접한 관련이 있습니다. 이질적인 구조는 동질적인 구조보다 더 환원 가능합니다.

소결의 열화는 저온 열화 지수(LTDI)와 RDI에 의해 결정된다. 열화는 어느 정도 적철광이 자철광으로 환원되는 동안 발생하는 변형에서 비롯되며 부피 증가와 함께 소결에 구조적 응력이 존재합니다. 고로내 소결 열화는 저온대에서 환원과정에서 발생하며, 고로내 부하강도에 해로운 영향을 미치며 결과적으로 환원가스에 대한 투과성 손실 및 코크스 소모량 증가를 초래한다. 낮은 온도에서 환원하는 동안 낮은 값의 소결 열화가 바람직합니다.

RDI는 모든 소결 작업에서 기준으로 사용되는 매우 중요한 매개변수이며 고로 굴뚝 하부의 소결 열화 거동을 예측하는 역할을 합니다. RDI와 소결 공장의 외부 주변 온도 사이에는 강한 관계가 존재합니다. RDI는 매우 작은 경우에도 소결 내 Ti 함량에 크게 의존합니다. 알루미나와는 상관관계가 없으나 소결 혼합물의 코크스 비율은 RDI와 관련하여 가장 중요한 제어 변수입니다.

소결의 저온 강도는 텀블러 지수에 의해 결정되며, 각 개별 광석 성분의 강도, 결합 매트릭스 성분 및 광석 조성의 강도에 따라 달라집니다. 이 지수는 취급, 운송 및 고로 공정에서 소결물의 충격 및 마모로 인한 크기 감소를 결정합니다. 냉간 기계적 강도는 소결 기계와 고로 스로트 사이의 운송 및 취급 중에 미립자가 형성되는 경향과 직접적인 관련이 있습니다.

소결 다공성은 특성, 특히 환원 거동에 상당한 영향을 미치는 중요한 매개변수입니다. 환원 가스가 소결을 만족스럽게 환원시키기 위해 기공에 대한 충분한 접근을 갖기 위해서는 기공 직경이 0.01 마이크로미터보다 커야 함을 알 수 있다. 미세 기공이 1~5마이크로미터 이상의 기공으로 합쳐지면 소결의 비표면적이 감소하고 감소도 함께 감소합니다. 미세 기공의 유착을 제거하고 작은 기공의 수를 증가시켜 소결 표면적을 증가시키고 환원성을 크게 향상시킬 수 있습니다. 페라이트는 미세 기공을 안정화시키고 기공률을 증가시켜 더 높은 환원성을 달성합니다.

소결 혼합물을 구성하는 광물 성분의 다양성과 혼합물의 불균질성을 고려할 때, 소결 구조가 복잡하고 주로 맥석 매트릭스에 의해 결합된 산화철 및 칼슘 페라이트 입자에 의해 형성된다는 것을 이해할 수 있습니다. 소결 염기도에 따라 양이 증가하는 페라이트는 쉽게 감소되며 소결의 기계적 인성을 일정 수준으로 증가시켜 매우 유용한 성분으로 간주됩니다. 페라이트는 SFCA 유형이며 적철광과 Fe2O3·CaO 용융물 사이의 고체-액체 반응에 의해 형성되며, 이후 용융물에서 SiO2와 Al2O3가 동화됩니다. 맥석은 환원하기 어려운 칼슘, 철, 규산마그네슘으로 구성되어 있으며 고로에서 슬래그의 일부를 형성하게 됩니다.

소결 공장 운영

일반적인 소결 설비는 설비의 중심에 소결 기계가 있는 다수의 순차적 작동 장치로 구성됩니다.

목표 품질의 소결을 위해서는 원재료(광석, 코크스, 첨가제 등)의 정확한 장입이 필요합니다. 원료 믹스 레시피를 수정하려면 코크스 추가, 소결 염기도, 원료 분석 및 소결 매개변수에 미치는 영향을 고려해야 합니다. 이 절차는 복잡합니다. 원료 혼합물 계산의 목적은 코크스 첨가, 소결 염기도, 총 Fe, SiO2 평형, 알루미나 평형 및 MgO 평형에 대해 할당된 목표 값을 자동으로 달성하기 위해 원료 혼합물 조성을 설정하는 것입니다.

소결 과정은 원료 혼합물의 준비로 시작됩니다. 광석 미분, 플럭스, 공장 내 폐기물, 연료 및 회수 미분으로 구성된 물질은 저장통에 보관됩니다. 저장 빈당 하나씩 계량 호퍼/디스크 피더를 사용하여 정확한 비율로 혼합됩니다. 반환 벌금의 경우 때때로 임팩트 미터가 대신 사용됩니다. 칭량은 전체 소결 과정과 마찬가지로 연속적입니다. 칭량된 재료는 컨베이어를 따라 1차 혼합 드럼으로 전달되며, 여기서 물은 수동으로 또는 혼합 드럼에 들어가는 재료 중량의 계산된 백분율로 추가됩니다.

코크스 브리즈는 소결 생산성 및 환원성을 향상시키기 위해 정확한 입자 크기(0.25mm ~ -3mm)를 얻기 위해 파쇄(일반적으로 4개의 롤 크러셔에서)해야 합니다. 0.25mm 미만의 코크스 크기는 생산성에 부정적인 영향을 미치는 반면 – 3.15mm에서 + 1.00mm의 크기 비율은 더 나은 수율을 나타냅니다.

석회석 및 백운석과 같은 플럭스는 최소 90% - 3mm 부분을 얻기 위해 분쇄됩니다(일반적으로 해머 분쇄기에서).

사료 재료의 친밀한 혼합은 가장 중요한 것 중 하나입니다. 회전하는 1차 혼합 드럼에서 소결 광석, 제철소 폐산화물, 플럭스 및 고체 연료의 사전 혼합(보통 기본 혼합이라고 함)은 개방형 기본 혼합 혼합 야드로 옮겨집니다. 혼합된 기본 혼합물은 소량의 플럭스와 고체 연료로 보충됩니다. 이 총 공급 혼합물은 볼링 드럼 또는 디스크와 같은 혼합 장치 내에서 물이 추가될 수 있습니다. 이 믹서는 소결층의 투과성을 크게 향상시키는 작은 크기의 결절 또는 펠렛을 생산하도록 작동됩니다. 볼링 드럼은 2차 혼합 및 결절화 드럼이라고도 합니다.

추가되는 1차 물의 양은 볼링 드럼에 들어가는 베이스 믹스의 무게에 비례합니다. 볼링 믹서의 물 추가는 이제 자동으로 제어됩니다. 2차 급수 설정점은 종종 기본 믹스 벨트 계량기의 비율로 사용됩니다.

연속 소결 공정은 준비된 혼합물(소결 혼합물)의 베드를 운반하는 소결 기계의 이동 화격자에서 수행됩니다. 소결 혼합물은 투과성이 유지되도록 소결 기계로 조심스럽게 전달됩니다. 볼링 믹서에서 소결 기계의 화격자로 소결 혼합물을 옮길 때 균일하고 균질한 베드를 제공하고 베드의 압축을 방지하기 위해 재료를 조심스럽게 공급하는 것이 필수적입니다. 화격자에 공급물이 직접 떨어지는 것을 방지하기 위해 약 25mm ~ 50mm의 거친(이미 소결된) 재료의 노상 층이 이동식 화격자에 먼저 공급됩니다. 공급 장치는 일반적으로 소결 혼합물을 압축하는 것을 방지하는 역할을 하는 슈트와 함께 롤 공급기를 포함합니다. 준비된 소결 혼합물을 이러한 호퍼에 분배하기 위한 공급 호퍼 및 공급 장치의 설계는 취급 및 화격자(펠렛)에 적재하는 동안 소결 혼합물이 압축되거나 분리되면 우수한 사료 준비를 통해 얻을 수 있는 모든 이점이 다음과 같을 수 있기 때문에 똑같이 중요합니다. 잃어버린. 그 후 소결 혼합물이 수평을 이룹니다.

베드 깊이는 재료의 깊이를 감지하고 롤 피더 속도를 자동으로 변경하기 위해 프로브가 장착된 차단판을 조정하여 설정되고 일정하게 유지됩니다. 공급 호퍼 자체에 있는 재료의 양은 개별 소결 혼합 통의 공급 속도를 자동으로 조정하여 일정하게 유지됩니다.

소결 혼합물이 이동식 화격자에 장입되면 약 2m ~ 4m의 거리에 대해 화격자를 따라 길이 방향으로 이미 삽입된 금속 막대 또는 막대가 혼합물을 느슨하게 하여 투과성을 향상시키는 데 도움이 됩니다.

그 후, 소결 혼합물의 표면은 혼합 가스(코크스로 가스 및 고로 가스), 또는 코크스로 가스 단독 또는 고로 가스 단독을 사용하여 이동 화격자의 헤드 또는 공급 단부 근처에서 점화됩니다. 고로가스만의 경우에는 보통 예열한다. 소결 혼합물의 적절한 점화가 중요합니다. 점화가 불량하면 얼룩이 생기고 베드 표면에 소결되지 않은 물질이 남을 수 있습니다. 반대로, 점화 불꽃이 너무 강하면 베드 위로 슬래그가 발생하고 소결 속도가 감소할 수 있습니다. 복사 후드 점화로는 좋은 점화를 제공합니다. 가스 혼합물의 발열량과 설정된 후드 온도가 제어됩니다. 이그니션 후드 바로 아래에 있는 윈드 박스 댐퍼를 조정하여 고정된 후드 압력을 유지하기 위해 별도의 제어 시스템이 제공됩니다.

소결 혼합물이 이동식 화격자 위를 따라 이동함에 따라 공기는 점화된 소결 혼합물 층을 통해 통풍 팬에 의해 흡입되어 다운드래프트 연소에 의해 연료를 연소시킵니다. 화격자가 스트랜드의 배출 끝을 향해 윈드 박스를 통해 계속 이동함에 따라 베드의 연소 전면이 점진적으로 아래쪽으로 이동합니다. 이것은 미세한 광석 입자를 다공성 클링커로 함께 소결시키기에 충분한 열과 온도(섭씨 1300~1480도)를 생성합니다. 가스 회로는 시스템에 의해 잘못된 공기가 흡입되지 않도록 완전히 누출 방지되어야 합니다. 이는 폐가스 회로의 전력을 절약합니다.

소결 공정의 중요한 부분은 번스루입니다. 연소 전면이 베드의 바닥에 닿는 주행 화격자를 따라 위치를 연소점이라고 합니다. 번-스루 지점은 이상적으로 스트랜드 베드의 끝 근처에서 발생해야 합니다. 스트랜드 속도를 변경하여 제어합니다. 스트랜드 베드 깊이, 수분 함량 및 소결 품질과 같은 여러 변수가 연소점에 영향을 미칩니다. 번 쓰루는 일반적으로 소결층 아래의 온도 프로브에 의해 감지됩니다. 번 스루가 이루어져야 하지만 점화 후드 이후 너무 빨리 발생해서는 안 됩니다. 스트랜드의 드래프트는 윈드 메인의 압력 측정에서 메인 팬 루버를 제어하여 미리 설정된 값으로 유지됩니다. 이는 번스루가 발생하는 지점을 제어합니다.

스트랜드 속도는 수동으로 제어하거나 연소점을 나타내는 폐가스 온도를 측정하여 제어합니다. 너무 일찍 발생하면 평균 폐가스 온도가 상승합니다. 너무 늦게 발생하면 폐가스 온도가 감소하고 스트랜드 속도는 보상을 위해 느려집니다. 윈드 박스 온도는 모니터링을 개선하는 데 사용할 수 있습니다.

메인 팬에 의해 생성되는 흡입은 팬 흡입 컨트롤러에 의해 제어되는 팬 입구 근처의 루버에 의해 변경됩니다. 폐가스 온도가 안전 작업 한계 이상으로 증가하면 선택 스위치를 통해 온도 조절기의 폐가스가 루버를 배치할 수 있습니다.

광석 재료의 특성과 소결 조건에 따라 소결기에서 화격자 면적의 1일 평균 생산량이 22.5~44ton/sq m/day로 예상됩니다.

이동 화격자가 끝난 후 소결은 스파이크 롤 크러셔와 핫 스크린을 통해 소결 냉각기로 전달됩니다. 냉각에는 일반적으로 여러 개의 팬이 사용되며 냉각기의 속도는 이동 화격자의 요구 사항에 맞도록 하며 이동 화격자 속도와 베드 깊이에 의해 결정됩니다. 핫 스크린으로 제거된 미분은 반송 미분류통으로 운반됩니다.

컨베이어 벨트에서 처리할 수 있도록 150°C 미만으로 소결체를 냉각하는 것은 작업의 중요한 부분입니다. 소결 냉각기는 회전식 냉각기 또는 직선 냉각기일 수 있습니다. 회전식 냉각기가 더 일반적으로 사용됩니다. 급랭은 소결 특성에 부정적인 영향을 미치므로 수 급냉을 피하는 것이 바람직합니다. 이 냉각기에서 배출되는 공기는 일부 소결로에서 열을 회수하는 데 사용됩니다.

냉각 후 소결물은 배출 벙커로 전달됩니다. 이 단계에서 레벨은 배출구 공급 속도(일반적으로 진동 공급 장치)를 변경하여 제어됩니다. 그런 다음 소결물은 냉각 스크리닝 영역으로 전달되고, 여기에서 제품 소결물, 침구 및 회송 미세물을 분리하기 위해 분쇄기와 스크린을 통과합니다. 다운스트림 처리에 적합하지 않은 반환 미세분은 소결 과정에서 재활용을 위해 빈으로 운반됩니다.

고로의 생산량 향상을 위해서는 정립 소결체를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 소결 공장에서 소결체를 30mm 크기로 분쇄하면 더 작은 크기의 분획이 분해에 더 강하기 때문에 더 안정적인 소결을 얻을 수 있습니다.

감독 스테이션은 소결 공정의 모든 단계를 제어합니다. 제어실에서 운영자는 PC 터미널을 통해 전체 공장을 완전히 제어할 수 있습니다.

소결 및 소결 공정에 대한 다른 기사는 다음 링크에서 볼 수 있습니다.

http://www.ispatguru.com/the-sintering-process-of-iron-ore-fines-2/

http://www.ispatguru.com/technologies-for-improvement-in-sintering–

http://www.ispatguru.com/sinter-quality-and-process-of-sintering-iron-ores/

http://www.ispatguru.com/iron-ore-sinter/