烧结原理及配料计算

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烧结原理及配料计算

一、烧结原理

1. 什么是烧结

烧结是将准备好的含铁原料、燃料、溶剂料，经混匀制粒，布到台车上，随后在料面点火，点火的同时开始抽风，此时台车炉蓖下形成一定负压，空气则自上而下通过烧结料层进入下面的风箱。随着料层表面燃料的燃烧，燃烧带自上而下逐渐向下部料层迁移，当燃烧带到达炉蓖时，烧结过程即告终止。

2. 烧结过程的五个带

点火后，从上往下依次出现烧结矿带、燃烧带、预热带、干燥带、过湿带。这些反映层随着烧结过程的发展而逐渐下移，在到达炉蓖后才依次消失，最后只剩烧结矿层。

①烧结矿带：在烧结料中燃料燃烧放出大量热量的作用下，混合料中的脉石和部分铁矿物熔化造渣，因而出现熔化液相，随着燃烧层的下移及冷空气的通过，物料温度逐渐下降，熔化液相被冷却凝固成多孔结构的烧结矿。高温熔体在凝固过程中进行结晶析出新矿物。烧结矿层透气性较混合料好，因此，烧结矿层的逐渐增厚使整个料层的透气性变好，真空度变低这层的主要变化是：高温熔融物凝固成烧结矿，伴随着结晶和析出新矿物，同时，抽入的冷空气被顶热，烧结矿被冷却，与空气接触的低价氧化物可能再被氧化。

②燃烧带：又称高温带，该层燃料激烈的燃烧，生产大量的热量，使烧结料层温度升高，部分烧结料熔化成液态熔体。燃烧层温度一般为1300—1500℃，该层厚度主要取决于烧结料的物理化学特性，由于熔融物液相对空气穿透阻力很大，所以为强化烧结过程，尽量减薄该层厚度。

烧结带是烧结过程中温度最高的区域，这里除炭的燃烧、部分烧

结料融化外，还伴随着碳酸盐的分解，硫酸盐的分解、硫化物和磁化矿的氧化，部分赤铁矿的热分解、还原等。总之，这一带的物理化学变化异常复杂。

③预热带：空气通过燃烧带参加反映后，即携带一部分热量进入下部为预热带。预热带厚度较薄，与燃烧带紧密相连，温度一般为400℃—800℃，在预热带，烧结料中的结晶水分解，部分碳酸盐，硫酸盐也开始分解，磁铁矿局部被氧化及组分间的固相反应等。

④干燥带：从预热带进入下层烧结料的热废气，迅速将物料加热到1000℃以上，因此，烧结料中水分激烈蒸发，这一区域称为干燥带。在实际烧结过程中预热带和干燥带很难截然分开，因此，有时候统称干燥预热带，干燥带很薄，但由于水分激烈蒸发，成球性差的物料团粒易被破坏，使整个料层透气性变差。

⑤过温带:从烧结开始，通过料层的气体含水量就开始增加，这是因为点火后部分烧结料所蒸发的水汽进入气流中，当下部烧结料温度低于露点温度需（60℃—65℃）时，气流中的水汽冷凝。因此，这部分的烧结料含水量就超过了原始水分而出现了过湿现象。所以这一区域称为过湿带，它位于干燥层之下。由于水汽冷凝，使料层的透气性恶化，对烧结过程产生很大影响。

3. 烧结矿形成的过程①②③④⑤⑥⑦⑧

①燃料的燃烧和热交换

燃料固体炭的燃烧属于多相反应，其形成为固体+气体⑴=气体⑵+Q。燃烧反应的结果是固体炭消失而形成气体并发出热量。其反应过程可分为下列五个连续的步骤：

a. 气体⑴分子扩散到固体表面。

b. 气体⑴分子被固体炭表面吸附。

C. 被吸附的气体⑴和炭发生反应，形成中间产物。

d. 中间产物断裂，形成反应产物气体⑵，但仍被吸附在固体

炭的表面上。

e. 反应产物气体⑵脱附并向汽相扩散逸出。

上述吸附、化学反应、脱附三个环节是连续进行不可分割的，所以通常把这三者统称为吸附-化学反应。

烧结料层中热交换是非常激烈的，废气经过极短的路程（一般小于40mm），温度1300℃-1500℃迅速下降到50℃-60℃，而

混合料温度迅速升高，如预热带后升温速度最高可达1700℃

-2000℃/分，干燥带物料的升温速度最高可达500℃/分，因此，烧结过程可在较短时间内完成。高温区后温度水平和厚度对产

量、品质影响很大。高温区温度高，生成液相多，可提高烧结

矿强度，但温度过高，有会出现过熔现象，恶化透气性而影响

产量，厚度过大就是以上现象，但厚度过小，则不能保证各种

高温反应所必须的时间，当然也会影响烧结矿的产量和品质。

②水分的蒸发、分解和冷凝

水在烧结料中的作用：A 有利于成球，改善料层透气性。B 利于烧结混合料的传热能力。C 水分子覆盖颗粒表面，起类似润滑作用，降低表面粗糙，减少气流阻力。

水从液态变为气态是以蒸发或沸腾的方式进行的。

③碳酸盐的分解及氧化钙的矿化作用

烧结料常常配入石灰石、白云石等，这些碳酸类矿物在烧结过程中被逐渐加热，当温度达到一定值时，碳酸盐开始分解并进入渣相。如果没有分解或分解后没有造渣，就会出现烧结矿带白点，影响烧结矿品质，所以要研究碳酸盐的分解过程及控制因素。

④烧结料层中的气流运动

烧结过程必须向料层中送风，才能使固体燃料的燃烧反应得以进行，混合料层才能获得必要的高温，烧结过程才能顺利实现。

⑤烧结过程中金属氧化物的分解、还原与氧化

在烧结过程中由于温度和气氛的影响，金属氧化物要发生热分解还原与氧化反应，这些反应的发生对烧结熔体的形成，烧结矿的强度和冶金性能关系很大。

⑥固相之间的反应

所谓固相之间的反应是指物料在没有熔化之前，两种固体在它们接触面上发生的化学反应，反应产物也是固体。固相反应是在液相生成前进行的，固相反应和液相生成是烧结粒结成块并具有一定强度的基本因素。

⑦液相生成与冷却结晶

液相生成是烧结料固结成型的基础。液相的组织，性质和数量在很大程度上决定了烧结矿的产量和品质，所以，研究液相生成条件及性质具有十分重要的意义。

⑧烧结矿的形成

烧结矿是烧结过程的最终产物，在烧结过程中，随着燃料燃烧结束，温度逐渐降低，液相开始冷凝，各种化合物陆续从液相熔物中析出晶体-即内部质点呈规则排列的固体，这就形成了烧结矿。

4．烧结的一般计算：

①台时产量

台时产量是指一台烧结机一小时的产量，这个指标体现了烧结机生产能力的大小。

台时产量=烧结机生产总量/烧结机实际运行时间，吨/台.时

②利用系数

是指烧结机每平方米有效抽风面积一小时的产量，它用烧结机台时产量和有效抽风面积的比值来表示：利用系数=台时产量/烧结机有效抽风面积，吨/m2.时

③作业率