【正文】 ； 單質(zhì)硫：氧化。 （ 1）礦粉粒度及性質(zhì)； （ 2）燒結(jié)礦堿度和添加物的性質(zhì)； （ 3）燃料用量和性質(zhì)； （ 4）返礦的數(shù)量。 燒結(jié)料層中的氣流運(yùn)動(dòng) 燒結(jié)抽風(fēng)量與燒結(jié)生產(chǎn)率的關(guān)系 燒結(jié)生產(chǎn)率： q＝ 60Fkγ ν 式中： q－－燒結(jié)機(jī)的生產(chǎn)率， t/（臺(tái) 時(shí)）； k－－燒結(jié)礦的成品率，％； γ －－燒結(jié)礦的堆密度， t/m3。 ν －－垂直燒結(jié)速度， ㎜ /min。 F－－燒結(jié)機(jī)的有效抽風(fēng)面積， ㎡ 。 在抽風(fēng)能力一定的情況下，改善燒結(jié)料層的透氣性，能提高燒結(jié)生產(chǎn)率。 料層透氣性及其影響因素 透氣性：指固體散料層允許氣體通過(guò)的難易程度，即料層對(duì)氣體通過(guò)的阻力的大小。 表示方法有兩種： (1)在一定的壓差 (真空度 )條件下，透氣性用單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積和一定料層高度的氣體量來(lái)表示，即： G＝ Q/(tF) 式中： G－－透氣性， m3/m2min； Q－－氣體流量， m3； t－－時(shí)間， min； F－－抽風(fēng)面積， m2。 顯然，當(dāng)抽風(fēng)面積和料層高度一定時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)料層的空氣量愈大，則表明料層對(duì)氣體通過(guò)的阻力小，燒結(jié)料層的透氣性愈好。 (2)在一定料層高度，且抽風(fēng)量不變的情況下，料層透氣性可以用氣體通過(guò)料層時(shí)壓頭損失 Δp 表示。壓頭損失愈高，則料層透氣性愈差，反之亦然。 nphFQP )(??透氣性指數(shù)（ Voice）： 式中： P－－料層的透氣性指數(shù)； Q－－通過(guò)料層的風(fēng)量， m3/min； F－－抽風(fēng)面積， m2； h－－料層高度， m； △ p－－負(fù)壓， Pa。 料層的透氣性指數(shù)是指在單位壓力梯度下單位面積上通過(guò)的氣體流量，因而它是表示料層透氣性的一種指標(biāo)，其計(jì)量單位采用米制單位時(shí)叫 JPU。透氣性越好，即 JPU指數(shù)高，氣流越容易通過(guò)料層。 公式中的值，由于流動(dòng)狀態(tài)不同，其值是變化的。對(duì)于燒結(jié)工藝一般取 n＝ 。 改善燒結(jié)料層透氣性的途徑： （ 1）加強(qiáng)燒結(jié)原料準(zhǔn)備 加強(qiáng)燒結(jié)原料準(zhǔn)備的目的在于改進(jìn)混合料粒度和粒度組成，可通過(guò)向混合料中配加富礦粉或添加適量的、具有一定粒度組成的返礦。 （ 2）強(qiáng)化制粒 ； ； 。 （ 3）強(qiáng)化燒結(jié)操作 ，減少燒結(jié)機(jī)漏風(fēng)率 。 ，控制燃燒帶的厚度。 燒結(jié)過(guò)程的成礦機(jī)理 固相反應(yīng) 固相反應(yīng)是指物料在沒(méi)有熔化之前，兩種固體在它們的接觸界面上發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物也是固體。 固相反應(yīng)特點(diǎn)： （ 1）開(kāi)始進(jìn)行固相反應(yīng)的溫度遠(yuǎn)低于反應(yīng)物的熔點(diǎn)或它們的低共熔點(diǎn)； （ 2）固相反應(yīng)只能是放熱的化學(xué)反應(yīng)； （ 3）兩種物質(zhì)間反應(yīng)的最初產(chǎn)物，只能是一種結(jié)晶構(gòu)造最簡(jiǎn)單的化合物； （ 4）固相反應(yīng)速度取決于溫度：其速度隨著溫度的提高而加速； （ 5）固相反應(yīng)速度與反應(yīng)物顆粒大小成反比； （ 6）固相反應(yīng)速度較慢，只局限于顆粒間的接觸面發(fā)生位移，其傳遞過(guò)程的速度小于溶液內(nèi)化學(xué)反應(yīng)速度。 固相反應(yīng)在燒結(jié)過(guò)程中的作用 在燒結(jié)過(guò)程中固體燃料產(chǎn)生的廢氣加熱了燒結(jié)料，為固相反應(yīng)創(chuàng)造了有利條件。在燒結(jié)料部分或全部熔化以前，料中每一顆粒相互位置是不變的，因此，每個(gè)顆粒僅僅與它直接接觸的顆粒發(fā)生反應(yīng)。 圖 4－ 26 燒結(jié)混合料中各組分相互作用示意圖 液相的形成 表 4－ 2 燒結(jié)料形成的易熔化合物及共熔混合物 系 統(tǒng) 液相特性 熔化溫度 SiO2－ FeO 2FeO?SiO2 1205 SiO2－ FeO 2 FeO?SiO2－ SiO2共晶混合物 1178 SiO2－ FeO 2 FeO?SiO2－ FeO共晶混合物 1177 Fe3O4－ 2FeO?SiO2 2 FeO?SiO2－ Fe3O4共晶混合物 1142 MnO— SiO2 2MnO?SiO2 異分熔化點(diǎn) 1323 MnO－ Mn2O3－ SiO2 MnO－ Mn2O3－ 2 FeO?SiO2共晶混合物 1303 2 FeO?SiO2－ 2CaO?SiO2 鈣鐵橄欖石 CaOx?FeO2－ x?SiO2 x＝ 1150 CaO?Fe2O3 CaO?Fe2O3→ 液相＋ 2 CaO?Fe2O3(異分熔化點(diǎn) ) 1126 CaO?Fe2O3 CaO?Fe2O3－ CaO?2 Fe2O3共晶混合物 1200 2 CaO?SiO2－ FeO 2 CaO?SiO2－ FeO共晶混合物 1280 FeO－ Fe2O3?CaO (18% CaO+82% FeO)－ 2 CaO?Fe2O3固熔體－共晶混合物 1140 Fe3O4－ Fe2O3－ CaO?Fe2O3 Fe3O4－ CaO?Fe2O3； Fe3O4－ 2CaO?Fe2O3 1180 Fe2O3－ CaO?SiO2 2 CaO?SiO2－ CaO?Fe2O3－ CaO?2 Fe2O3 (共晶混合物 ) 1192 由于燒結(jié)原料粒度較粗，微觀結(jié)構(gòu)不均勻，而且反應(yīng)時(shí)間短，從 500℃ 加熱到 1500℃ 通常不大于 3min。因此，反應(yīng)體系為不均勻體系，液相反應(yīng)達(dá)不到平衡狀態(tài)，液相形成過(guò)程如下： (1)初生液相 ：在固相反應(yīng)所生成的原先不存在的新生的低熔點(diǎn)化合物處，隨著溫度升高而首先出現(xiàn)初期液相。 (2)低熔點(diǎn)化合物加速形成 ：這是由于溫度升高和初期液相的促進(jìn)作用，在熔化時(shí)－部分分解成簡(jiǎn)單化合物，－部分熔化成液相。 (3)液相擴(kuò)展 ：使燒結(jié)料中高熔點(diǎn)礦物熔點(diǎn)降低，大顆粒礦粉周邊被熔融，形成低共熔混合物液相。 (4)液相反應(yīng) ：液相中的成分在高溫下進(jìn)行置換、氧化還原反應(yīng)，液相產(chǎn)生氣泡，推動(dòng)碳粒到氣流中燃燒。 (5)液相同化 ：通過(guò)液相的粘性和塑性流動(dòng)傳熱，使燒結(jié)過(guò)程溫度和成分均勻化，趨近于相圖上穩(wěn)定的成分位置。 液相形成在燒結(jié)過(guò)程中的作用： (1)液相是燒結(jié)礦的粘結(jié)相，將未熔的固體顆粒粘結(jié)成塊，保證燒結(jié)礦具有一定的強(qiáng)度； (2)液相具有一定的流動(dòng)性，可進(jìn)行粘性或塑性流動(dòng)傳熱，使高溫熔融帶的溫度和成分均勻，液相反應(yīng)后的燒結(jié)礦化學(xué)成分均勻化； (3)液相保證固體燃料完全燃燒，大部分固體燃料是在液相形成后燃燒完畢的，液相的數(shù)量和粘度應(yīng)能保證燃料不斷地顯露到氧位較高的氣流孔道附近，在較短時(shí)間內(nèi)燃燒完畢； (4)液相能潤(rùn)濕未熔的礦粒表面，產(chǎn)生一定的表面張力將礦粒拉緊，使其冷凝后具有強(qiáng)度； (5)從液相中形成并析出燒結(jié)料中所沒(méi)有的新生礦物，這種新生礦物有利于改善燒結(jié)礦的強(qiáng)度和還原性。 液相生成量多少為佳的定量結(jié)論，有待進(jìn)一步研究，一般應(yīng)有 50～ 70%的固體顆粒不熔，以保證高溫帶的透氣性。而且要求液相粘度低和具有良好的潤(rùn)濕性。 液相的冷凝與結(jié)晶 燒結(jié)料中的液相，在抽風(fēng)過(guò)程中冷凝，從液相中先后析出晶質(zhì)和非晶質(zhì)，最后使物料固結(jié)，而形成燒結(jié)礦。 高熔點(diǎn)的鐵氧化物 (Fe3O Fe2O3)在冷卻時(shí)首先析出；其次，它們周?chē)堑腿埸c(diǎn)化合物和共晶混合物析出，質(zhì)點(diǎn)從液態(tài)的無(wú)序排列過(guò)渡到固態(tài)的有序排列，體系自由能降低到趨于穩(wěn)定狀態(tài)。由于冷卻速度快，結(jié)晶能力差的礦物就以非晶質(zhì) (亦稱玻璃相 )存在。 在結(jié)晶過(guò)程的同時(shí)，液相逐漸消失，形成疏松多孔、略有塑性的燒結(jié)礦層，由于抽風(fēng)使燒結(jié)礦以不同的冷卻速度 (或冷卻強(qiáng)度 )降溫，一般上層 120～ 130℃ ／ min，下層為 40～ 50℃ ／min，差別甚大，不僅有物理化學(xué)反應(yīng)，而且還有內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生。 燒結(jié)礦的礦物組成、結(jié)構(gòu)及性質(zhì)對(duì)其質(zhì)量的影響 燒結(jié)礦中礦物組成和結(jié)構(gòu)及其性質(zhì) 燒結(jié)礦是一種多種礦物組成的復(fù)合物，它是由含鐵礦物和脈石礦物及由它們形成的液相粘結(jié)而成，礦物組成隨原料及燒結(jié)工藝條件不同而異。一般說(shuō)來(lái)，鐵礦石燒結(jié)礦的礦物組成為： (1)含鐵礦物 磁鐵礦 (Fe3O4)、赤鐵礦 (Fe2O3)、浮氏體(FexO) (2)粘結(jié)相礦物 一般有以下幾種：鐵橄欖石 (2FeO?SiO2)，鈣鐵橄欖石 [CaOxFeO2－ xSiO2 (x＝ ～ )]，鐵酸鈣 (CaO? Fe2O 2CaO? Fe2O CaO?2Fe2O3)。 (3)其它硅酸鹽 正硅酸鈣 (2CaO?SiO2堿度 )、硅灰石(CaO? SiO2堿度 ～ )、硅酸三鈣 (3CaO? SiO2高堿度生成 )。 圖 4－ 27 堿度為 (八個(gè)單元燒結(jié)體 ) 1－邊緣區(qū)，由 96－ 95%磁鐵礦和 5－ 10%鈣鐵橄欖石和玻璃質(zhì)組成； 2－中間區(qū)，由 50－ 90%磁鐵礦、 10－ 15%鈣鐵橄欖石和玻璃質(zhì)組成； 3－中心區(qū)，由 30－ 50%磁鐵礦、 50－ 70%鈣鐵橄欖石和玻璃質(zhì)組成的硅酸鹽 “ 湖 ” ； 4－原生赤鐵礦； 5－大氣孔 (1)宏觀結(jié)構(gòu) 圖 4－ 28 單元燒結(jié)體形成示意圖 (a)在燒結(jié)料中的燃料顆粒； (b)燃燒開(kāi)始； (c)、 (d)燃燒體周?chē)梢旱魏彤a(chǎn)生收縮； (e)燃燒體邊緣開(kāi)始結(jié)晶； (f)中心區(qū)結(jié)晶后的燒結(jié)體。 用肉眼來(lái)判斷燒結(jié)礦孔隙的大小，孔隙分布及孔壁的厚薄?？煞譃椋? ①粗孔蜂窩狀結(jié)構(gòu)。有熔融的光滑表面，由于燃料用量大，液相生成量多；燃料用量更高時(shí)，則成為氣孔度很小的石頭狀體。 ②微孔海綿狀結(jié)構(gòu)。燃料用量適量，液相量為 30%左右，液相粘度較大，這種結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，還原性好。若粘度小時(shí)則易形成強(qiáng)度低的粗孔結(jié)構(gòu)。 ③松散狀結(jié)構(gòu)。燃料用量低、液相數(shù)量少，燒結(jié)料顆粒僅點(diǎn)接觸粘結(jié)，故燒結(jié)礦強(qiáng)度低。 (2)微觀結(jié)構(gòu) ①粒狀結(jié)構(gòu)。燒結(jié)礦中含鐵礦物晶粒與粘結(jié)相礦物晶粒互相結(jié)合成粒狀結(jié)構(gòu)，分布均勻，強(qiáng)度較好。 ②斑狀結(jié)構(gòu)。燒結(jié)礦中含鐵礦物呈斑晶狀與細(xì)粒的粘結(jié)相礦物或玻璃相相互結(jié)合成斑狀結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度也較好。 ③骸晶結(jié)構(gòu)。早期結(jié)晶的含鐵礦物晶粒發(fā)育不完善，只形成骨架，其內(nèi)部常為硅酸鹽粘結(jié)相充填于其中，可以看到含鐵礦物結(jié)晶外形和邊緣呈骸晶結(jié)構(gòu)。 ④丹點(diǎn)狀的共晶結(jié)構(gòu)。含鐵礦物呈圓點(diǎn)狀分布于粘結(jié)相礦物中，例如 Fe3O4－ CFS共晶部分形成的結(jié)構(gòu)。 ⑤熔融結(jié)構(gòu)。含鐵礦物被粘結(jié)相所熔融。成它形晶。例如高堿度燒結(jié)礦中的 Fe2O3被 CF熔融，含鐵礦物與粘結(jié)相接觸密切，強(qiáng)度很好。 ⑥交織結(jié)構(gòu)。含鐵礦物與粘結(jié)相礦物彼此發(fā)展或者交織構(gòu)成，此種結(jié)構(gòu)的燒結(jié)礦強(qiáng)度最好。 燒結(jié)礦的礦物組成和結(jié)構(gòu)對(duì)其質(zhì)量的影響 1. 對(duì)機(jī)械強(qiáng)度的影響 影響機(jī)械強(qiáng)度的因素有： (1)各種礦物成分自身的強(qiáng)度 ； (2)燒結(jié)礦冷凝結(jié)晶的內(nèi)應(yīng)力 ； (3)燒結(jié)礦中氣孔的大小和分布 ； (4)燒結(jié)礦中組分多少和組織的均勻度。 2. 對(duì)還原性的影響 影響還原性能的因素為： (1)各組成礦物的自身還原性 ； (2)氣孔率、氣孔大小與性質(zhì) ； (3)礦物晶粒的大小和晶格能的高低 。 影響燒結(jié)礦礦物組成和結(jié)構(gòu)的因素 (1)鐵礦中 SiO2的含量 (2)MgO的影響 (3)A12O3的影響 (4)配加少量的含磷礦物 (5)不同 Fe2O3種類(lèi)的影響 本 章 結(jié) 束 ！