烧结过程的理论基础-医学课件.doc

go 烧结过程的理论基础 烧结就是将矿粉、熔剂和燃料，按一定比例进行配加，均匀的混合，借助燃料燃烧产生的高温，部分原料熔化或软化，发生一系列物理、化学反应，并形成一定量的液相，在冷却时相互粘结成块的过程。 一、烧结过程的基本原理 近代烧结生产是一种抽风烧结过程，将矿粉、燃料、熔剂等配以适量的水分，铺在烧结机的炉篦上，点火后用一定负压抽风，使烧结过程自上而下进行。通过大量的实验对正在烧结过程的台车进行断面分析，发现沿料层高度由上向下有五个带，分别为烧结矿带、燃烧带、预热带、干燥带和过湿带。 当前国内外广泛采用带式抽风烧结，代表性的生产工艺流程如图3—1所示。 1、烧结五带的特征 （1）烧结矿带 在点燃后的烧结料中燃料燃烧放出大量热量的作用下，混合料熔融成液相，随着高负压抽风作用和燃烧层的下移，导致冷空气从烧结矿带通过，物料温度逐渐降低，熔融的液相被冷却凝固成网孔状的固体，这就是烧结矿带。 此带主要反应是液相凝结、矿物析晶、预热空气，此带表层强度较差，一般是返矿的主要来源。 （2）燃烧带 该带温度可达1350~1600度，此处混合料软化、熔融及液相生成，发生异常复杂的物理化学变化。该层厚度为15~50mm。此 高炉灰轧钢皮（10~0mm）碎焦无烟煤 高炉灰轧钢皮 （10~0mm） 碎焦无烟煤 （25~0mm） 石灰石白云石 （80~0mm） 精矿富矿粉 （10~0mm） ＞3mm破碎 ＞3mm 破碎 破碎 破碎 筛分 筛分 配 料 (－) (＋) 配 料 一次混合 水 一次混合 二次混合 水、蒸汽 二次混合 点火布料 煤气与空气 点火 布料 空气 烧 烧 结 破碎除尘 烟道灰 破碎 除尘 筛分抽风烟尘 筛分 抽风 返矿 冷却 冷却 排出 废气 (热烧结矿) 冷烧结矿 图3—1 烧结生产一般工艺流程图 带对烧结产量及质量影响很大。该带过宽会影响料层透气性，导致产量低。该带过窄，烧结温度低，液相量不足，烧结矿粘结不好，导致烧结矿强度低。燃烧带宽窄主要受物料特性、燃料粒度及抽风量的影响。 （3）预热带 该带主要使下部料层加热到燃料的着火温度。一般温度为400~800度。 该带主要反应是烧结料中的结晶水及部分碳酸盐、硫酸盐分解，磁铁矿进行还原以及组分间的固相反应等。 （4）干燥带 烧结料的热废气从预热带进入下层，迅速将烧结料加热到100℃以上，因此该带主要是水分的激烈蒸发。 （5）过湿带 从烧结料点火开始，物料中的水分就开始转移到气流中去。含有水蒸气的废气经过料层冷却后，废气被冷却到露点温度，致使其中水蒸气冷凝，这部分烧结料中的水分含量超过了物料的原始水分，出现了过湿现象，这一区域成为过湿带。 该带严重影响了烧结料的透气性，破坏已造好混合料小球，最好的解决办法就是预热混合料。 图3—2 烧结过程各层反应示意图 2、烧结过程分层原因 带式烧结机有明显的分层性，如图3—2所示。抽风烧结过程的这种分层性，是烧结过程自上而下进行的特点所决定的。烧结料中的燃料点燃之后，随抽入的空气继续燃烧，于是料层的表面形成了燃烧层，当这一层的燃料燃烧完毕后，下部料层中的燃料继续燃烧，于是燃烧层向下移动，而其上部形成了烧结矿层。燃烧层产生的高温废气进入燃烧层以下的料层之后，很快将热量传递给烧结料，使料温急剧上升。随着温度的升高，到100℃以上，首先出现混合料中的水分蒸发，达到300~400℃，水分蒸发完毕，继续升高到800℃，混合料中的燃料着火。这样，燃烧层下部形成了100~400℃之间以水分蒸发为主的干燥层和400~800℃之间的预热层。实际上，干燥层和预热层之间没有明显的界限，因此，也有统称为干燥—预热层的。高温废气将热量传递给混合料使之干燥和预热之后，进入干燥层以下的料层，当温度下降到水蒸气的露点（大约60℃）以下时，在干燥层中蒸发进入废气的水分在这里重新凝结，形成了过湿层。随着烧结过程的进行，燃烧层、预热层和干燥层逐渐下移，烧结矿层逐渐扩大，湿料层逐渐减小，最后全部烧结料变为烧结矿层。 3、烧结料层中发生的物理化学变化及其对烧结生产的影响 烧结矿层在料层的最上部，抽入的空气首先要穿过烧结矿层，而烧结矿层中已无燃料的燃烧，所以被抽入的空气所冷却，发生熔融矿物的结晶和新相的形成过程，并将自身的热量传递给空气，使空气温度升高（称为自动蓄热作用）。由于气流作用和来不及逸出的气泡及冷却时的体积收缩，熔融物冷却后成为多孔状块矿，使料层透气性增加，负压降低。在与空气接触的烧结矿表面层，还可能发生低价氧化物的再氧化反应。 燃烧层主要是固体燃料的燃烧，引起料层温度的升高和液相的生成。燃烧层的温度高达1350~1600℃，超过了烧结料的软化和熔化温度，为产生一定数量