烧结过程的理论基础教学教材
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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
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
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。
排出
废气
冷却
(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Leabharlann 石灰石白云石碎焦无烟煤
( 80~0mm ) ( 25~0mm )
高炉灰轧钢皮 ( 10~0mm )
破碎
m 3m
>
破碎
筛分
(- )
(+)
配
3~0mm
料
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水
一次混合
二次混合
水、蒸汽
布料
点火
煤气与空气
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烧
烟道灰 烟尘
除尘 抽风
结 破碎 筛分
空气 返矿
在过湿层中,由于重新凝结的水分充塞于烧结料颗粒之间, 使气流通过的阻力增加,同时,由于水分过多,超过混合料的原 始水分,严重时使物料成泥泞状,严重降低料层透气性,大大降
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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。
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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,为产生一定数量的液相使烧结料粘结成块创造了条 件。此外,燃烧层内还发生碳酸盐和硫酸盐的分解,磁铁矿的氧 化、赤铁矿的热分解以及在固体燃料颗粒的周围高价氧化物的还 原等反应。由于燃烧层内存在大量液相粘结物,气体通过料层的 阻力增加,透气性变坏,不利于提高产量,因此,生产中要求燃 烧层的厚度不要太大,一般在 15~50mm 之间。
干燥层中主要发生水分的蒸发。由于烧结过程的气流速度很 快,烧结料又是细粒散料,所以,烧结料温度能迅速提高,在一 个很窄的区域( 13~30mm)内完成干燥过程。在预热层中,水分 蒸发完毕,干料温度继续升高,达到着火温度( 800℃左右)。此 层内发生部分碳酸盐的分解、硫酸盐的分解和磁铁矿的局部氧 化,以及烧结料各成分之间的固相反应。干燥和预热层中,由于 升温速度过快,料球易受破坏,恶化料层透气性。
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,
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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。
此带主要反应是液相凝结、矿物析晶、预热空气,此带表层
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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
精矿富矿粉 ( 10~0mm )
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。
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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