【正文】 ：礦物的軟硬程度叫硬度。（4）韌性：受壓軋、切割、捶擊、彎曲或拉引等外力作用時，礦物所呈現(xiàn)的抵抗性能，叫做礦物的韌性。絕大多數(shù)磁性物質(zhì)與其中的鐵、鈷錳、鉻等元素有關。礦物磁性的強弱以磁化系數(shù)的大小來表示，按磁化系數(shù)大小可將礦物分以下四類：（1）強磁性礦物：磁化系數(shù)大于300010﹣6，此類礦物在較弱的磁場中容易與其他礦物分離（磁場為72~96KA/m），如磁鐵礦，磁黃鐵礦。（3）弱磁性礦物：磁化系數(shù)低于2510﹣6~30010﹣6，選此類礦物磁場需要高至1280 KA/m，如赤鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦（4）非磁性礦物：磁化系數(shù)低于2510﹣6，如石英、方解石、螢石。（1）膨脹性：指礦物受熱后體積長大的性質(zhì)，如石英。第三節(jié) 含鐵礦石的種類及作用一、鐵礦石燒結(jié)生產(chǎn)使用部分富鐵礦粉，不宜直接使用貧鐵礦石，但貧鐵礦石是選取精礦粉的原料，因此，鐵礦石的種類、品質(zhì)對燒結(jié)生產(chǎn)十分重要。其中主要是磁鐵礦石、赤鐵礦石、褐鐵礦石和菱鐵礦石四種類型。Fe2O3，其中Fe2O3為69%，F(xiàn)eO為31%，%。脈石主要成分為石英、硅酸鹽、碳酸鹽，還原性差，含有害雜質(zhì)磷、硫較高。在自然界中純磁鐵礦很少，常常由于地表氧化作用使部分磁鐵礦轉(zhuǎn)變?yōu)榘爰傧蟪噼F礦和假象赤鐵礦。為衡量鐵礦的氧化程度，通常用磁性率來表示，即用ω（Fe/FeO）（%）比值（磁性率）來分類：ω（Fe全）/ω（FeO）=%/31%= 為純磁鐵礦礦石 為磁鐵礦礦石 =~ 為半假象赤鐵礦礦石 為假象赤鐵礦礦石式中ω（Fe全）——礦石中全鐵含量，%；ω（FeO）——礦石中FeO含量，%。當含鐵量低于45%，或有害雜質(zhì)含量超過規(guī)定時，必須經(jīng)過選礦處理。赤鐵礦俗稱紅礦，為無水氧化鐵礦石，化學式為Fe2O3，理論含鐵量70%，這種礦石在自然界中常成巨大礦床，從埋藏量和開采量來說，它都是工業(yè)生產(chǎn)的主要礦石品種。片狀表現(xiàn)有金屬光澤，明亮如鏡的叫鏡礦石。紅色粉末狀，沒有光澤的叫紅土狀赤鐵礦。結(jié)晶的赤鐵礦外表顏色為鋼灰色和鐵黑色，其他為暗紅色，但條痕均為暗紅色。在假象赤鐵礦中經(jīng)常含有一些殘余的磁鐵礦，有時赤鐵礦中也含有一些赤鐵礦的風化產(chǎn)物，如褐鐵礦（2Fe2O3赤鐵礦具有半金屬光澤，~，硬度則不一樣，~，土狀和粉末狀赤鐵礦硬度很低，無解理，僅有弱磁性，較磁鐵礦易還原和破碎。赤鐵礦主要脈石分別為SiOAl2OCaO、MgO等。實際開采出來的赤鐵礦石含量在40%~60%，含鐵量大于40%，粒度小于10mm的粉礦作為燒結(jié)原料。一般采用重選法、磁化焙燒磁選法、浮選法或采用聯(lián)合流程來處理，處理后獲得的高品位赤鐵精礦作為燒結(jié)原料。mH2O（n=1~3，m=1~4），從分子式中可以看出鐵氧化的水化程度，也就是說與氧化鐵成化合狀態(tài)存在的結(jié)晶水的數(shù)量是不同的。H2O針赤鐵礦Fe2O34H2O褐鐵礦2Fe2O32H2O自然界中褐鐵礦絕大部分含鐵礦物以2Fe2O3褐鐵礦的富礦很少，一般含鐵量在37%~54%，含有害雜質(zhì)硫、磷砷較高，其結(jié)構(gòu)松軟、密度較小、吸水強，焙燒后可去掉游離水和結(jié)晶水，礦石的氣孔率增加，從而大大提高了礦石的還原性，同時去掉水分，相應的提高了礦石的含鐵量。褐鐵礦含鐵量低于35%時，需進行選礦。菱鐵礦為碳酸鹽鐵礦石，化學式為FeCO3，%，其礦物形態(tài)有結(jié)晶及集合體兩種，結(jié)晶者為菱面體，集合體常隨其形成條件不同而異，由內(nèi)生成作用的多為結(jié)晶粒狀；外生成作用形成的為隱晶狀、放射狀的球形結(jié)核或鱗狀集合體。自然界中有工業(yè)開采價值的菱鐵礦比上述三種礦石都少，其含鐵量在30%~40%。二、鐵礦石的評價決定鐵礦石品質(zhì)的因素，主要是它的化學成分、物理性質(zhì)和冶金性能等。它決定了礦石的開采價值和冶金價值。因此，鐵礦石的含鐵量愈高愈好。當?shù)V石中（CaO＋MgO）/（SiO2＋Al2O3）的比值（稱礦石堿度）接近高爐渣堿度時，叫做自熔性礦石。適當?shù)腗gO含量有利于提高燒結(jié)礦品質(zhì)和改善爐渣的流動性，但過高會降低其脫硫能力和爐渣流動性。因此，礦石中Al2O3要加以控制，一般礦石中SiO2/ Al2O3的比值不小于2~3。硫在鋼鐵中以FeS形態(tài)存在于晶粒接觸面上，熔點低（1193℃），當鋼被加熱到1150~1200℃時，被熔化，使鋼材沿晶粒界面形成裂紋，即所謂“熱脆性”。磷和鐵結(jié)合成化合物Fe3P，此化合物與形成二元共晶的Fe3PFe，聚集于晶界周圍減弱晶粒的結(jié)合力，使鋼材在冷卻時發(fā)生所謂“冷脆性”，燒結(jié)和煉鐵都不能除去磷。燒結(jié)過程只能除去小部分，它在高爐還原后溶于鐵水中。燒結(jié)過程中不能除去銅，高爐冶煉過程銅全部還原到生鐵中。鉛在鐵礦中常以方鉛礦PbS形態(tài)存在，普通燒結(jié)過程不能除去鉛，高爐冶煉中鉛易還原并不溶于生鐵中，沉在鐵水下面，滲入爐底磚縫起破壞作用。鋅在鐵礦石中常以閃鋅礦（ZnS）形態(tài)存在，普通燒結(jié)過程不能去鋅，高爐冶煉中，鋅易還原并且不溶于生鐵中，易揮發(fā)、破壞爐襯、導致結(jié)瘤，甚至堵塞管道。鐵礦石中有害雜質(zhì)含量愈少愈好。礦石的還原性與礦物組成、結(jié)構(gòu)致密程度、粒度及氣孔率有關。；軟化溫度區(qū)間是指礦石開始軟化到軟化終了的溫度范圍。、強度及氣孔度礦石強度高，粒度均勻大小適中、氣孔度高則高爐料柱透氣性好，礦石易還原。氣孔分開口和閉口兩種。不但要有足夠數(shù)量，還要求原料的理化性能相對穩(wěn)定。三、鐵精礦粉鐵精礦粉是選礦廠的最終產(chǎn)品。鐵精礦粉的含鐵量是衡量鐵精礦粉品質(zhì)的主要指標。精礦脈石礦物SiO2應盡量低，Al2O3/ ~，CaO和MgO含量高一點，經(jīng)濟價值高；有害雜質(zhì)P、S、As、Pb、Zn、Cu、K、Na、F等愈少愈好；精礦還原性能和熔化性能要好。精礦粒度除用網(wǎng)目表示外，還經(jīng)常用比表面積表示。精礦主要含鐵礦物是磁鐵礦（Fe3O4）、赤鐵礦（Fe2O3）；脈石礦物主要是石英（SiO2），其次是白云石（CaCO3?MgCO3）、云母、角閃石等。了解各種精礦石性能，選擇和搭配使用燒結(jié)性能不同的鐵精礦粉，合理掌握燒結(jié)因素，是充分利用資源，達到優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的有效措施。這些因素往往相互交錯，從而對燒結(jié)過程表現(xiàn)出不同程度的影響。赤鐵礦一般成球性較好，當加入大量熔劑時，熔點也較低，易于燒結(jié)；但浮選赤鐵精礦又常因為難脫水，呈泥球狀，使燒結(jié)生產(chǎn)困難。脈石的類型和數(shù)量對鐵精礦粉的燒結(jié)也有顯著的影響。精礦含SiO2過多時，熔點高，難燒結(jié)。四、其他含鐵原料化學成分符合高爐冶煉要求的天然富礦，在入爐前要經(jīng)過多段破碎和篩分，使其粒度下限達到8~10mm，也就產(chǎn)生了小于8~10的粉礦。高爐爐塵是從高爐煤氣系統(tǒng)中回收的高爐瓦斯灰，它主要有礦粉、焦粉及少量石灰石粉組成，含F(xiàn)e：30%~55%，含C爐塵可作燒結(jié)原料，能節(jié)約熔劑和焦炭（燃燒）消耗，降低生產(chǎn)成本。軋鋼皮是軋鋼過程剝落下來的氧化鐵皮。硫酸渣是化工廠黃鐵礦制硫酸的副產(chǎn)品。第四節(jié) 燒結(jié)生產(chǎn)所用的熔劑、燃料及其作用一、熔劑熔劑是高爐冶煉過程中的造渣物質(zhì)。熔劑與礦石中的高熔點脈石能生成熔化溫度較低的易熔體；能造成一定數(shù)量和一定物理化學性能的爐渣，達到去除有害雜質(zhì)的目的。我國鐵礦石的脈石多數(shù)是酸性氧化物，如SiO2，所以普遍使用堿性熔劑。（1）石灰石：主要化學成分CaCO3，純石灰石含CaO56%，CO244%，按其礦物結(jié)晶的不同，又分三種：白色粒狀具有明顯的菱形解理面的叫方解石；結(jié)晶良好、結(jié)構(gòu)致密的叫大理石；青灰色、致密隱晶質(zhì)叫石灰石。（2）白云石和菱鎂石：白云石的主要成分是碳酸鈣和碳酸鎂，化學式：CaMg（CO3）2，%，MgO %，%。菱鎂石分子式MgCO3，純菱鎂石理論含CaO65%，%，外表呈白黃色。利用生石灰代替部分石灰石作為燒結(jié)熔劑，可強化燒結(jié)過程。（4）消石灰：是生石灰消化后的熱石灰，其化學式：Ca（OH）2，含CaO65%左右，含水15%~20%。二、燃料燃料在燒結(jié)過程中主要起發(fā)熱作用和還原作用，它對燒結(jié)過程及燒結(jié)礦產(chǎn)量、品質(zhì)影響很大。點火燃料有氣體燃料、液體燃料、固體燃料。而實際生產(chǎn)中不少只用高爐煤氣點火。一般采用的固體燃料主要是碎焦粉和無煙煤粉。第二章 燒結(jié)過程基本理論第一節(jié) 抽風燒結(jié)過程概述抽風燒結(jié)是將準各好的含鐵原料、燃料、熔劑，經(jīng)混勻制粒，布到燒結(jié)臺車上，臺車沿著燒結(jié)機的軌道向排料端移動，臺車移動的同時用點火器在燒結(jié)料面點火并開始抽風，于是燒結(jié)反應便開始。到達排料端時，燒結(jié)料層中進行的燒結(jié)反應即告終結(jié)。在燒結(jié)過程中進行著燃料的燃燒和熱交換，水分的蒸發(fā)和冷凝，碳酸鹽和硫化物的分解和揮發(fā)，鐵礦石的氧化和還原反應，有害雜質(zhì)的去除，以及粉料的軟化熔融和冷卻結(jié)晶等。按燒結(jié)料層中溫度的變化和燒結(jié)過程中所產(chǎn)生的物理化學反應，燒結(jié)料層可分為五個帶(或五層)點火后，從上往下依次出現(xiàn)燒結(jié)礦層、燃燒層、預熱層、干燥層、過濕層。一、燒結(jié)礦層在燒結(jié)料中燃料燃燒放出大量熱量的作用下，混合料中的脈石和部分含鐵礦物在固相下形成低熔點的礦物，在溫度提高后熔融成液相。高溫熔體在凝固過程中進行結(jié)晶，析出新礦物。燒結(jié)礦層的主要變化是，高溫熔融物凝固成燒結(jié)礦，伴隨著結(jié)晶和析出新礦物。二、燃燒層又稱高溫帶，該層燃料激烈燃燒，產(chǎn)生大量的熱量，使燒結(jié)料層溫度升高，部分燒結(jié)料熔化成液態(tài)熔體。由于熔融物液相對空氣穿透阻力大，所以，為強化燒結(jié)過程，人們總設法減弱該層厚度。這里除碳的燃燒、部分燒結(jié)料熔化外，還伴隨著碳酸鹽的分解，硫化物和磁鐵礦的氧化，部分赤鐵礦的熱分解、還原等。三、預熱層 空氣通過燃燒層參加反應后即攜帶一部分熱量進入下部料層，在燃燒排除的熱廢氣作用下，料層中的水分被蒸發(fā)，并使燒結(jié)料被加熱到燃料的著火溫度(700℃)，這一區(qū)域稱為預熱層。在預熱層中由于高溫的發(fā)展，開始發(fā)生碳酸鹽的分解、硫化物的分解和著火氧化、結(jié)晶水分解、燃料中揮發(fā)物的分解和固體碳的著火、部分低價鐵氧化物的氧化，以及組分間的固相反應。 在實際燒結(jié)過程中預熱層與干燥層難于截然分開，因此有時候統(tǒng)稱干燥預熱層，干燥層雖然很薄，但由于水分激烈蒸發(fā)，成球性差的物料團粒易被破壞，使整個料層透氣性變差。當下部燒結(jié)料溫度低于“露點”溫度(一般為60~65℃)時，氣流中的水汽冷凝。 由于水汽冷凝，使得料層的透氣性惡化，對燒結(jié)過程產(chǎn)生很大的影響。燃料燃燒所產(chǎn)生的熱量占全部熱量的90％以上。因此，碳的燃燒是決定燒結(jié)產(chǎn)量和品質(zhì)的重要條件，也是影響其他一系列過程的重要因素。燒結(jié)生產(chǎn)所用的固體燃料焦粉和無煙煤燃燒的一般原理如下： 固體碳反應是屬于多相反應，其基本形式為：固體碳+氣體（1）=氣體（2）+Q 燃燒反應的結(jié)果是固體碳消失而形成氣體，并放出熱量，這種類型的反應過程可以概括為下列五個連續(xù)進行的步驟：1) 氣體（1）分子擴散到固體碳表面；2) 氣體（1）分子被固體碳表面吸附；3) 被吸附的氣體（1）和碳發(fā)生化學反應，形成中間產(chǎn)物；4) 中間產(chǎn)物斷裂，形成反應產(chǎn)物氣體（2）(CO和CO2)；5) 反應產(chǎn)物(氣體(2))脫附，離開碳表面向氣體擴散。 固體碳的燃燒過程所發(fā)生的化學反應按下列反應式進行：C+O2=CO2+33034KJ／Kg (1)2C+O2=2CO+9797 KJ／Kg (2)CO2+C=2CO13816KJ／Kg (3)2CO+O2=2CO2+23614KJ／Kg (4) 式(1)和(2)稱為初級反應或一次反應，式(3)和(4)稱為次級反應或二次反應。CxOy→M CO2+NCO 在其他條件不變的情況下，反應產(chǎn)物中CO／CO2比值與溫度有關。 固體碳燃燒反應速度取決于兩個因素：固體碳與氣體（1）的化學反應速度和氣體（1）向固體碳表面擴散速度。 當燃燒處于動力學燃燒區(qū)域時，過程的速度主要受溫度的影響，反應速度隨溫度增加而增加；當反應溫度增高一定值時，反應速度主要決定于擴散燃燒區(qū)域的氣體（1）的擴散速度。燒結(jié)過程是在高溫下進行的，故其反應基本上是在擴散區(qū)域內(nèi)進行， 即擴散阻力阻礙著燃燒反應速度的進一步加快，直接影響燒結(jié)速度。二、燒結(jié)料層中碳的燃燒反應燒結(jié)料層中的燃燒特點：一是料層中燃料較少而分散，按質(zhì)量計燃料只占總料量的3％~5％，按體積計不到總體積的10％；小顆粒的炭分布于大量礦粒和熔劑之中，致使空氣和炭接觸比較困難，為了保證完全燃燒需要較大的空氣過剩系數(shù)(~)。并且燃燒帶較窄(15~50mm)，料層中既存在氧化又存在還原區(qū)，炭粒表面附近CO濃度高，O2及CO2濃度低；同時鐵的氧化物參與了氧化還原反應，燃燒廢氣離開料層時還存在著自由氧等，這些燃燒特點，決定著料層的氣氛；而不同的氣氛組成對燒結(jié)過程將產(chǎn)生極大的影響。A 原料條件 不同的燒結(jié)原料，其廢氣組成也不同。為排除燒結(jié)過程中的氧化、還原及分解反應的影響，采用濕石英代替礦粉進行燒結(jié)，經(jīng)測定燃燒帶來的廢氣組成中W(CO)／W(CO2)=～，基本符合上述分析。這是因為Fe2O3在燃燒帶高溫作用下，會發(fā)生下列分解反應3Fe2O3=2Fe3O4+1/2O2 及CO氧化為CO2，反應如下：3 Fe2O3+CO=2 Fe3O4+CO2 Fe3O4+CO=3FeO +CO2 隨著原料條件的改變，燒結(jié)的廢氣組成也發(fā)生變化。B燃料用量 當配料中燃料用量增加時，廢氣中CO和CO2都會增加。說明燒結(jié)過程中還原反應加強?？諝膺^剩系數(shù)可按下式計算：α=Va+Vo式中Va——進入燃燒層的實際空氣量； Vo——按燃燒反應方程式C+O2+=CO2+，使碳完全燃燒理論上所需要最小空氣量。 根據(jù)多次測定，通過燒結(jié)料層的空氣過剩系數(shù)α=~，當考慮燒結(jié)機的漏風損失時，~。 燒結(jié)料層中廢氣成分表明，自由氧含量一般2％~6％，可以認為是弱氧化性或氧化性氣氛。因此，在評價廢氣