【正文】 硬度1~4，無磁性，脈石主要為黏土和石英等。（礦石品位）礦石含鐵量的高低，是評價(jià)鐵礦石品質(zhì)的主要指標(biāo)。Al2O3在高爐渣中為酸性氧化物，渣中濃度超過18%~22%時(shí)，爐渣難熔，流動(dòng)性差。銅在鐵砂中主要以黃銅礦（FeCu2）等形態(tài)存在。鐵礦石的還原性是指礦石被還原性氣體CO或H2還原的難易程度，還原性愈高的礦石愈易還原。高爐冶煉、燒結(jié)生產(chǎn)都要求有一個(gè)相對穩(wěn)定的原料條件。精礦粒度很細(xì)，小于200目的占60%以上，精礦粒度粗細(xì)與礦石的晶粒大小有關(guān)，與磨礦工藝有關(guān)。例如，粒度粗的磁鐵礦粉，較致密、成球性差、軟化和熔化溫度區(qū)間較窄，一般屬于難燒結(jié)的精礦；而細(xì)磨磁鐵礦粉較容易燒結(jié)。這些粉礦，在燒結(jié)生產(chǎn)時(shí)參加配料，即可提高料層透氣性又可合理利用這些富礦粉。在燒結(jié)生產(chǎn)中加入熔劑，不僅可改善燒結(jié)過程，強(qiáng)化燒結(jié)，提高燒結(jié)礦產(chǎn)量、品質(zhì)，而且可以向高爐提供自熔性和高堿度的燒結(jié)礦。通常呈粒狀結(jié)晶、灰白色，有時(shí)呈淺黃、褐或綠色。燒結(jié)生產(chǎn)使用的燃料分點(diǎn)火燃料和燒結(jié)燃料兩種。點(diǎn)火時(shí)和點(diǎn)火后，下部風(fēng)箱強(qiáng)制抽風(fēng)，通過料層的空氣和燒結(jié)料中燃料燃燒所產(chǎn)生的熱量，使燒結(jié)混合料經(jīng)受物理和化學(xué)的變化，生成燒結(jié)礦。隨著燃燒層的下移及冷空氣的通過，物料溫度逐漸下降，熔融液相被冷卻凝固成多孔結(jié)構(gòu)的燒結(jié)礦。燃燒層是燒結(jié)過程中溫度最高的區(qū)域。五、過濕層 從燒結(jié)開始，通過燒結(jié)料層中的氣體含水量就開始逐漸增加，這是因?yàn)辄c(diǎn)火后部分燒結(jié)料所蒸發(fā)的水汽進(jìn)入氣流中。一、燃燒反應(yīng)的一般規(guī)律 所謂燃燒反應(yīng)就是在著火溫度下，燃料中的可燃成分被激烈氧化的過程，并放出大量熱量。燃燒過程的總速度取決于兩者之間最慢的一個(gè)過程，如果過程主要是受前一個(gè)因素的影響，則稱為“動(dòng)力學(xué)燃燒區(qū)域”，反之則稱為“擴(kuò)散燃燒區(qū)域”。燒結(jié)料中碳含量少且分散，高溫區(qū)集中，熱交換激烈，當(dāng)廢氣離開燃燒帶時(shí)溫度急劇降低，因此，燒結(jié)廢氣中既有CO、CON2，也有自由氧及少量的氫等，燃料廢氣的成分與燒結(jié)原料、燃料用量以及抽入空氣的過剩系數(shù)有關(guān)。這是由于，當(dāng)抽入空氣量不變的情況下，燃料用量增加，則空氣過量系數(shù)降低，結(jié)果是燃燒層溫度升高和還原區(qū)擴(kuò)大，故w(CO)／w(CO+CO2)的比值升高。但對磁鐵礦來說，在上述氣氛中，可能被氧化，也可能被還原。這就是隨著燃料用量增加燒結(jié)礦中FeO含量高的原因。因此，從燒結(jié)的經(jīng)濟(jì)性和節(jié)約燃料用量的觀點(diǎn)來看，采用高料層燒結(jié)是有利的，亦能改善產(chǎn)品的品質(zhì)，這是當(dāng)今發(fā)展高料層燒結(jié)的理論依據(jù)。高溫區(qū)溫度高生成液相多，可提高燒結(jié)礦的強(qiáng)度；但溫度過高，又會(huì)出現(xiàn)過熔現(xiàn)象，惡化燒結(jié)料層的透氣性，氣流阻力大，從而影響產(chǎn)量，同時(shí)燒結(jié)礦的還原性變差。這是由于燃料用量增加后，通過高溫區(qū)的氣流中含氧量相對降低，使燃燒速度降低，高溫區(qū)厚度隨之增加。無煙煤與焦粉相比，孔隙度小得多，其反應(yīng)能力和可燃性差，故用大量無煙煤代替焦粉時(shí)，燒結(jié)料層中會(huì)出現(xiàn)高溫區(qū)溫度水平下降和厚度增加的趨勢,導(dǎo)致燒結(jié)垂直速度下降。在低燃料條件下，燃燒速度較快，燒結(jié)速度決定于傳熱速度；在正?；蜉^高燃料條件下，燒結(jié)速度決定于燃燒速度。 使用富氧空氣可以加快碳的燃燒速度，但對傳熱速度影響不大，在燃燒性和料層透氣性好的情況下，富氧抽風(fēng)可以提高燒結(jié)速度和燒結(jié)溫度。實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)燒結(jié)配料中碳量較低時(shí)(如3％~4％)燒結(jié)過程的總速度由傳熱速度決定；當(dāng)配碳適宜和較高時(shí)，燒結(jié)過程的總速度取決于碳的燃燒速度。 (2)由于燒結(jié)料中有水的存在，提高了燒結(jié)混合料的傳熱能力。依據(jù)分子運(yùn)動(dòng)理論，各物質(zhì)的分子處于不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，其各分子運(yùn)動(dòng)速度不同。物料中水分迅速蒸發(fā)到廢氣中去，當(dāng)物料的飽和蒸汽壓等于總壓時(shí)，水分便激烈蒸發(fā)，出現(xiàn)沸騰現(xiàn)象。 燒結(jié)過程中從點(diǎn)火時(shí)起，水分就開始受熱蒸發(fā)，轉(zhuǎn)移到廢氣中去，廢氣中的水蒸氣的實(shí)際分壓不斷升高。在燒結(jié)料不預(yù)熱的情況下，點(diǎn)火后2~3 min內(nèi)廢氣溫度總是從15~20℃一下子升高到50~60℃，即達(dá)到了露點(diǎn)溫度。添加一定數(shù)量的熱返礦，蒸氣預(yù)熱混合料、加生石灰預(yù)熱混合料、使混合料溫度達(dá)到露點(diǎn)以上，可以顯著減少料層的過濕現(xiàn)象、改善料層的透氣性、強(qiáng)化燒結(jié)過程。第四節(jié) 碳酸鹽的分解及氧化鈣的鈣化作用 燒結(jié)料常常配入石灰石(CaCO3)、白云石(MgCO3 分解壓與溫度有關(guān)。當(dāng)碳酸鹽分解壓大于外界總壓時(shí)，碳酸鹽進(jìn)行激烈的分解，這叫化學(xué)沸騰，此時(shí)的溫度叫化學(xué)沸騰溫度。顯然，一般燒結(jié)料層中高溫停留時(shí)間可以達(dá)到上述要求。Fe2O2CaO 溫度對CaO礦化作用的影響如下：當(dāng)溫度為1200℃，CaO礦化程度不超過50％；但是，當(dāng)溫度升高到1350℃時(shí)，~，而礦化程度接近100％。 在一定溫度下，分解反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，氧的平衡壓力稱金屬氧化物的分解壓，用PO2表示，反應(yīng)平衡常數(shù)Kp等于其分解壓：Kp= PO2 分解壓與溫度有關(guān)，金屬氧化物是否分解與本身的穩(wěn)定性有關(guān)外，還與氣相中氧的分壓有關(guān)。燒結(jié)中有少量金屬鐵出現(xiàn)是鐵氧化物被還原的結(jié)果。因此，在燃燒帶、預(yù)熱帶均可以發(fā)生Fe2O3的還原反應(yīng)。在后一種情況下，F(xiàn)e3OFeO可能被氧化。燒結(jié)礦中Fe3O4和FeO的再氧化，提高了燒結(jié)礦的還原性，因此在保證燒結(jié)礦強(qiáng)度條件下，發(fā)展氧化過程是有利的。因此，控制燃料用量是控制FeO的含量的重要措施。反應(yīng)產(chǎn)物也是固體。當(dāng)溫度高到使質(zhì)點(diǎn)具有參加化學(xué)反應(yīng)所必需的能量時(shí)，這些高能量質(zhì)點(diǎn)就能夠向所接觸的其他固體表面擴(kuò)散。而且兩種物質(zhì)間反應(yīng)的最初產(chǎn)物，無論如何只能形成同一種化合物，它的組成通常與反應(yīng)物的濃度不一致。A12O3MgO―A12O31：1；1：6MgOSiO2鎂橄欖石680MgO+ Fe2O3MgOFe2O3鐵酸一鈣5902CaO+ SiO22CaOSiO2CaO―Fe2O32：1；1：1CaO其結(jié)果是晶格缺陷逐漸得到校正，微小晶體也將聚集成較大晶體，反應(yīng)產(chǎn)物也就具有了較為完整的晶格。但是，隨著溫度升高，固體表面晶格的一些離子獲得愈來愈多的能量而激烈運(yùn)動(dòng)起來。第六節(jié) 固相之間的反應(yīng)所謂固相反應(yīng)是指物料在沒有熔化前。隨含碳量的增加，F(xiàn)eO增加，還原度降低。FeO與SiOCaO能生成多種低熔點(diǎn)液相，這些物質(zhì)的生成，不利于FeO還原，但有利于提高燒結(jié)礦的強(qiáng)度。但應(yīng)該指出，在燒結(jié)料層中氣體組成的分布是不均勻的，在燃料顆粒周圍CO2／CO比值可能很小，而在遠(yuǎn)離燃料顆粒的區(qū)域CO2／CO比值可能很大，并且有一定數(shù)量的自由氧。 鐵氧化物的還原與氣相組成有關(guān)。燒結(jié)時(shí)Fe2O3是能分解的，但由于燒結(jié)物料在高溫區(qū)停留時(shí)間短及Fe2O3大量被還原，因此Fe2O3分解率??；而磁鐵礦在燒結(jié)溫度下理論上時(shí)不可能進(jìn)行熱分解的，但有SiO2存在的條件下，大大改善了分解條件，F(xiàn)e3O4的分解壓接近于Fe2O3的分解壓，在高于1300℃溫度時(shí)，分解有可能進(jìn)行： 2Fe3O4+3SiO2=3(2FeO第五節(jié) 燒結(jié)過程中金屬氧化物的分解、還原與氧化 在燒結(jié)過程中，由于溫度和氣氛的影響，金屬氧化物要發(fā)生熱分解、還原與氧化反應(yīng)，這些反應(yīng)的發(fā)生對燒結(jié)熔體的形成，燒結(jié)礦的強(qiáng)度和冶金性能關(guān)系極大。實(shí)驗(yàn)表明，在同一溫度下，石灰石粒度對礦化作用影響最大。 CaCO3的分解產(chǎn)物CaO與SiOFe2OA12O3等礦化作用分別形成CaO因此，分解反應(yīng)速度與碳酸鹽礦物的粒度大小有關(guān)，粒度愈小，分解反應(yīng)速度愈快。溫度升高分解壓Pco2增大，即Pco2 P39。 分解壓是衡量化合物穩(wěn)定程度的尺度。此外，往混合料加生石灰以吸收過濕層的冷凝水。 在過濕層，冷凝水充塞料粒之間的空隙中使料層過濕，增加了氣流阻力，而且過濕現(xiàn)象會(huì)破壞下部料層松散的小料球，過濕嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)兂珊隣睿M(jìn)一步惡化了料層的透氣性，影響燒結(jié)過程的正常進(jìn)行。表21說明了沿料層高度水分再分布的情況。 (2)蒸發(fā)速度與蒸汽壓實(shí)際壓力之差值有關(guān)，隨著溫度的升高，物料中飽和蒸汽壓增大，蒸發(fā)加快。廢氣的熱量主要用于預(yù)熱物料，使它的溫度明顯升高。當(dāng)燒結(jié)過程開始后，在料層的不同高度和不同的燒結(jié)階段水分含量將發(fā)生變化，出現(xiàn)水分的蒸發(fā)和冷凝現(xiàn)象。第三節(jié) 水分的蒸發(fā)、分解與冷凝 水分是影響燒結(jié)過程的又一因素。因此，只有成品率下降或是降低不多的情況下，提高垂直燒結(jié)速度才是有利的。燃燒與傳熱是密切相關(guān)的，因此溫度達(dá)到一定水平才能燃燒，而燃燒又放出大量熱量，若傳熱速度過快或過慢，以至達(dá)不到燃料的著火溫度時(shí)，皆會(huì)中斷燃燒。如生產(chǎn)堿度W(CaO)／W(SiO2)=1的熔劑性燒結(jié)礦時(shí)，燃燒層最高溫度下降150℃~180℃。但當(dāng)焦粉粒度大于3mm時(shí)，易造成布料偏析，將使燃燒層變厚及燒結(jié)礦強(qiáng)度下降等不良后果。由于燃料在布料時(shí)的偏析現(xiàn)象，使下料層含碳量高于上部料層，造成溫度不均，上下料層的溫差是引起燒結(jié)礦品質(zhì)不均的直接原因。因此，燒結(jié)過程可在較短時(shí)間內(nèi)完成，當(dāng)料層小于300mm時(shí)，燒結(jié)時(shí)間一般為12~16min。據(jù)實(shí)驗(yàn)測定，當(dāng)燃燒帶上部的燒結(jié)礦層達(dá)180~220mm時(shí)，上層燒結(jié)礦層的“自動(dòng)蓄熱”作用可提供燃燒層總熱量的35％~45％，所以燃燒層的最高溫度是沿料層高度自上而下逐漸升高的。因此炭粒附近CO濃度較高，呈現(xiàn)還原氣氛；在遠(yuǎn)離炭粒的地區(qū)，自由氧較高，呈現(xiàn)氧化性氣氛。 此外，當(dāng)空氣中含有水分及燒結(jié)料中含有結(jié)晶水時(shí)，將發(fā)生下列反應(yīng)： H2O+C=CO+H22H2O+C=CO2+2H2 因此，廢氣中常含有少量的H2 (％~％)。在一般情況下，燒結(jié)非熔劑性燒結(jié)礦時(shí)(％~％)，w(CO)/w(CO2)=~，而指數(shù)w(CO)／w(CO+CO2)；當(dāng)燒結(jié)熔劑性燒結(jié)礦時(shí)，因CaCO3分解放出CO2，使廢氣中CO2增加，w(CO)/w(CO2)比值也隨著下降。二是燃料燃燒從料層上部向下部遷移，料層中熱交換集中，燃燒速度快，燃燒層溫度高。據(jù)實(shí)驗(yàn)測定，當(dāng)溫度低于1200~1300℃時(shí)，反應(yīng)產(chǎn)物中CO／CO2比值等于1；反應(yīng)按下式進(jìn)行：4C+3O2=2CO2+2CO 當(dāng)溫度大于1450℃時(shí)，反應(yīng)產(chǎn)物中CO／CO2比值等于2，反應(yīng)式按下式進(jìn)行：3C+2O2=CO2+2CO 燒結(jié)過程中，燃燒層的理論燃燒溫度一般在1300~1500℃，故反應(yīng)處于中間過渡狀態(tài)，燃燒產(chǎn)物CO／CO2比值在1~2之間。燃燒帶是燒結(jié)過程中溫度最高的區(qū)域，也是一些主要反應(yīng)的策源地。四、干燥層 從預(yù)熱帶進(jìn)入下層燒結(jié)料的熱廢氣，迅速將物料加熱到100℃以上，因此燒結(jié)料中水分激烈蒸發(fā)，這一區(qū)域稱為干燥層，干燥層的厚度一般為5~25mm。燃燒層溫度一般為1300～1500℃，該層厚度為15～50mm，其厚度決定于燃料用量、粒度和通過的空氣量。這些反應(yīng)隨著燒結(jié)過程的發(fā)展而逐步下移，在到達(dá)爐箅后才依次消失，最后只剩下燒結(jié)礦層。對燒結(jié)所使用的固體燃料總的要求是：固體燃料碳含量高，揮發(fā)分、灰分、硫含量要低。消石灰表面呈膠體狀態(tài)，吸水性強(qiáng)，黏結(jié)力大，可以改善燒結(jié)混合料的成球性。燒結(jié)生產(chǎn)中常用后者。硫酸渣有兩種，一種是紅色，粒度粗，主要是赤鐵礦；另一種是黑色的粒度細(xì)，主要是磁鐵礦。另外，鐵精礦的軟化溫度低，軟化溫度區(qū)間越寬，越容易生成液相，這種礦石的燒結(jié)性能好。對燒結(jié)過程影響較明顯的鐵精礦粉的理化性能，主要包括精礦石種類，化學(xué)成分、粒度、水分、親水性和成球性，以及軟化熔融特性等。精礦粉含鐵量愈高，生產(chǎn)出的燒結(jié)礦含鐵量也高，經(jīng)濟(jì)價(jià)值就愈高，鐵精礦粉含鐵量一般為60%~68%，當(dāng)然愈高愈好。礦石的氣孔度分體積氣孔度和面積氣孔度，體積氣孔度是礦石中氣孔所占體積相當(dāng)于礦石總體積的百分比，面積氣孔度是單位礦石體積內(nèi)氣孔表面的絕對值。鉀和鈉在鐵礦石中常以鋁硅酸鹽（鉀鈉長石K[AlSi3O8Na（AlSi3O8）]）等形態(tài)存在，鉀鈉在高爐冶煉中易還原、易揮發(fā)、破壞爐襯導(dǎo)致結(jié)瘤，燒結(jié)過程中可以除去部分鉀鈉。砷在鐵礦石中常以硫化物即毒砂（FeAsS）等形態(tài)存在，它能降低鋼的機(jī)械性能和焊接性能。因此，礦石中CaO含量多，冶金價(jià)值高；相反，SiO2含量高，礦石的冶金價(jià)值下降。但經(jīng)焙燒后，因分解放出CO2，使其含鐵量提高，礦石也變得多孔而易破碎，還原性好。3H2O的形式存在。褐鐵礦是含水氧化鐵礦石，是由其他礦石風(fēng)化后生成的，在自然界中分布很廣，但埋藏量大的并不多見，其化學(xué)式為nFe2O33H2O）。赤鐵礦的組織結(jié)構(gòu)是多種多樣的，由非常致密的結(jié)晶組織到很松散的粉狀，赤鐵礦根據(jù)其外表形態(tài)及物理性質(zhì)的不同可分為以下幾種：晶形多為片狀和板狀。這種礦石有時(shí)含有TiO2及V2O5組成復(fù)合礦石，分別稱鈦磁鐵礦和釩鈦磁鐵礦。（2）潤濕性：指礦物能被液體所潤濕的性質(zhì)，易被水潤濕的稱親水性礦物，如方解石、石英；不易被水潤濕的稱疏水性礦物，如自然硫。礦物的磁性是礦物可被磁鐵吸引或排斥的性質(zhì)。（4）透明度：礦物透光的能力叫透明度，根據(jù)礦物透光的能力不同可分為：透明礦物：能允許絕大部分光線通過，隔之可以清晰地透視另一物體，如水晶、螢石。（2）條痕：礦物的條痕就是礦物粉末的顏色。結(jié)合狀集合體：球形或瘤形的礦物聚集體。常見的集合體形態(tài)有：葡萄狀集合體：有許多圓球狀礦物集聚而成，形似葡萄，如硬錳礦。nH2O）、液體（如水銀Hg）及氣體（如硫化氫H2S）。生產(chǎn)成本：是指生產(chǎn)1t燒結(jié)礦所需的費(fèi)用。h）；二期180㎡（㎡燒結(jié)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)主要包括：燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)能力指標(biāo)、燒結(jié)礦品質(zhì)指標(biāo)及成本等。目前較為先進(jìn)的燒結(jié)生產(chǎn)工藝流程如圖11所示。目前國內(nèi)已擁有13㎡、18㎡、24㎡、36㎡、50㎡、75㎡、90㎡、130㎡、182㎡、265㎡、450㎡等規(guī)格的帶式燒結(jié)機(jī)。世界鋼鐵工業(yè)第一臺(tái)帶式燒結(jié)機(jī)于1910年在美國投入生產(chǎn)。某些難還原的礦石，或還原期間容易破碎或體積膨脹的礦石，經(jīng)過燒結(jié)可以變成還原性良好和熱穩(wěn)定性高的爐料。根據(jù)原、燃料燒結(jié)性能及時(shí)調(diào)整燃料用量、空燃配比、料層、機(jī)速等參數(shù)，確保燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量，并保持與一混的聯(lián)系，保證燒結(jié)料水分的穩(wěn)定。如何提高燒結(jié)礦的產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量和降低能耗、成本，是企業(yè)追求的目標(biāo)。一、燒結(jié)的目的和意義高爐煉鐵冶煉過程中，為了保證料柱的透氣性良好，要求爐料粒度均勻，粉末少，機(jī)械強(qiáng)度（冷強(qiáng)度和熱強(qiáng)度）高?？梢岳?