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《烧结理论与工艺》第九章烧结原料及其特性

第一节烧结原料的种类与来源

(1)烧结原料的种类繁多，主要包括金属氧化物、金属铁、焦炭等。金属氧化物如氧化铁、氧化铝、氧化锰等，是烧结过程中形成烧结矿的主要成分。金属铁主要来源于铁矿石的还原，是烧结矿中的主要成分之一。焦炭则是作为还原剂，在烧结过程中将金属氧化物还原为金属铁。此外，烧结原料还包括一些辅助材料，如石灰石、白云石等，它们在烧结过程中起到调节烧结矿成分、改善烧结矿性能的作用。

(2)烧结原料的来源广泛，主要包括天然矿物和人工合成材料。天然矿物如铁矿石、铝土矿、锰矿等，是烧结原料的主要来源。这些矿物经过选矿、破碎、磨粉等工艺处理后，成为烧结原料。人工合成材料如碳化硅、氮化硅等，主要用于特殊烧结工艺，以提高烧结产品的性能。随着科技进步和工业发展，烧结原料的来源更加多元化，不仅可以满足烧结工艺的需求，还可以提高烧结产品的质量和性能。

(3)烧结原料的采集和加工过程涉及多个环节。首先，需要对原料进行勘探、开采，然后进行选矿、破碎、磨粉等处理。在处理过程中，要严格遵循环保和资源节约的原则，减少对环境的污染。此外，还要根据烧结工艺的要求，对原料进行合理的配比和预处理，以确保烧结过程顺利进行。随着我国烧结产业的不断发展，烧结原料的采集和加工技术也在不断进步，为烧结行业提供了可靠的原料保障。

第二节烧结原料的化学与物理特性

(1)烧结原料的化学特性主要包括成分组成、化学活性、反应性等。以氧化铁为例，其化学式为Fe2O3，是烧结矿的主要成分之一。氧化铁的化学活性较高，在烧结过程中容易与还原剂发生化学反应。例如，在烧结过程中，氧化铁与焦炭中的碳反应生成铁和二氧化碳，反应式为：Fe2O3+3C→2Fe+3CO2。在实际生产中，氧化铁的化学活性对烧结矿的品位、强度等性能有着重要影响。据统计，我国烧结矿中氧化铁的含量一般在40%以上，化学活性对烧结过程的影响不容忽视。

(2)烧结原料的物理特性主要包括粒度分布、比表面积、密度等。粒度分布对烧结过程有着重要影响，细粒度原料有利于提高烧结矿的强度和还原性能。以某钢铁企业为例，其烧结原料粒度分布如下：0-1mm占40%，1-3mm占30%，3-5mm占20%，5-10mm占10%。通过优化粒度分布，该企业烧结矿的强度提高了约10%。比表面积是指单位质量原料的表面积，烧结原料的比表面积越大，烧结过程中的反应速度越快。例如，某烧结厂使用氧化铝作为原料，其比表面积为300m2/g，在烧结过程中，氧化铝的化学反应速度比其他原料快约20%。密度是烧结原料的另一个重要物理特性，它对烧结矿的烧结性能和冶金性能有着直接的影响。一般来说，烧结原料的密度越高，烧结矿的冶金性能越好。

(3)烧结原料的化学与物理特性相互关联，共同影响烧结过程。以烧结矿中的石灰石为例，其化学成分为CaCO3，具有较好的化学活性和物理稳定性。在烧结过程中，石灰石与氧化铁等原料发生反应，生成烧结矿中的硅酸钙等物质，提高了烧结矿的强度和冶金性能。同时，石灰石的物理稳定性保证了烧结过程中不会发生分解，有利于烧结过程的顺利进行。某钢铁企业在烧结过程中，通过调整石灰石的添加量，发现烧结矿的强度提高了约5%，冶金性能也得到了显著改善。这一案例表明，烧结原料的化学与物理特性对烧结过程和烧结产品的性能具有显著影响，因此在烧结原料的选择和加工过程中，需要综合考虑这些特性。

第三节烧结原料的选择与预处理

(1)烧结原料的选择是保证烧结过程顺利进行和烧结产品质量的关键环节。在选择原料时，需要考虑原料的化学成分、物理特性、矿物组成等因素。例如，某钢铁厂在烧结原料选择中，对铁矿石的化学成分要求铁含量大于60%，硫含量小于0.1%。通过这样的选择，该厂生产的烧结矿铁含量稳定在62%，有效降低了烧结过程中的硫排放。

(2)烧结原料的预处理包括破碎、磨粉、脱硫、脱砷等工艺。以脱硫为例，某钢铁厂在烧结原料预处理中采用湿法脱硫工艺，将原料中的硫含量从0.3%降至0.05%。预处理后的原料在烧结过程中表现出更好的还原性能和烧结性能。据统计，经过预处理的烧结矿在烧结过程中的能耗降低了约5%，烧结矿的产量提高了约10%。

(3)烧结原料的预处理工艺的选择和优化对烧结过程具有重要影响。以某钢铁厂为例，该厂在烧结原料预处理中，通过对比干法和湿法脱硫工艺，发现湿法脱硫工艺在处理能力和环保方面具有明显优势。此外，通过对原料进行磨粉处理，原料的比表面积得到显著提高，有利于烧结过程中反应的进行。该厂通过优化预处理工艺，使烧结矿的强度提高了约8%，烧结过程更加稳定，为提高烧结效率和产品质量奠定了基础。