1.燒結(jié)的概念
將各種粉狀含鐵原料，配入適量的燃料和熔劑，加入適量的水，經(jīng)混合和造球后在燒結(jié)設(shè)備上使物料發(fā)生一系列物理化學(xué)變化，將礦粉顆粒黏結(jié)成塊的過程。
2. 燒結(jié)生產(chǎn)的工藝流程
目前生產(chǎn)上廣泛采用帶式抽風(fēng)燒結(jié)機生產(chǎn)燒結(jié)礦。燒結(jié)生產(chǎn)的工藝流程如圖2—4所示。主要包括燒結(jié)料的準(zhǔn)備，配料與混合，燒結(jié)和產(chǎn)品處理等工序。
圖2-4 抽風(fēng)燒結(jié)工藝流程
◆燒結(jié)原料的準(zhǔn)備
①含鐵原料
含鐵量較高、粒度<5mm的礦粉，鐵精礦，高爐爐塵，軋鋼皮，鋼渣等。
一般要求含鐵原料品位高，成分穩(wěn)定，雜質(zhì)少。
②熔劑
要求熔劑中有效CaO含量高，雜質(zhì)少，成分穩(wěn)定，含水3％左右，粒度小于3mm的占90％以上。
在燒結(jié)料中加入一定量的白云石，使燒結(jié)礦含有適當(dāng)?shù)?/SPAN>MgO，對燒結(jié)過程有良好的作用，可以提高燒結(jié)礦的質(zhì)量。
③燃料
主要為焦粉和無煙煤。
對燃料的要求是固定碳含量高，灰分低，揮發(fā)分低，含硫低，成分穩(wěn)定，含水小于10％，粒度小于3mm的占95％以上。
對入廠燒結(jié)原料的一般要求見表2—2。
表2-2 入廠燒結(jié)原料一般要求
◆配料與混合
①配料
配料目的：獲得化學(xué)成分和物理性質(zhì)穩(wěn)定的燒結(jié)礦，滿足高爐冶煉的要求。
常用的配料方法：容積配料法和質(zhì)量配料法。
容積配料法是基于物料堆積密度不變，原料的質(zhì)量與體積成比例這一條件進行的。準(zhǔn)確性較差。
質(zhì)量配料法是按原料的質(zhì)量配料。比容積法準(zhǔn)確，便于實現(xiàn)自動化。
②混合
混合目的：使燒結(jié)料的成分均勻，水分合適，易于造球，從而獲得粒度組成良好的燒結(jié)混合料，以保證燒結(jié)礦的質(zhì)量和提高產(chǎn)量。
混合作業(yè)：加水潤濕、混勻和造球。
根據(jù)原料性質(zhì)不同，可采用一次混合或二次混合兩種流程。
一次混合的目的：潤濕與混勻，當(dāng)加熱返礦時還可使物料預(yù)熱。
二次混合的目的：繼續(xù)混勻，造球，以改善燒結(jié)料層透氣性。
用粒度10～Omm的富礦粉燒結(jié)時，因其粒度已經(jīng)達到造球需要，采用一次混合，混合時間約50s。
使用細(xì)磨精礦粉燒結(jié)時，因粒度過細(xì)，料層透氣性差，為改善透氣性，必須在混合過程中造球，所以采用二次混合，混合時間一般不少于2．5～3min。
我國燒結(jié)廠大多采用二次混合。
◆燒結(jié)生產(chǎn)
燒結(jié)作業(yè)是燒結(jié)生產(chǎn)的中心環(huán)節(jié)，它包括布料、點火、燒結(jié)等主要工序。
①布料
將鋪底料、混合料鋪在燒結(jié)機臺車上的作業(yè)。
當(dāng)采用鋪底料工藝時，在布混合料之前，先鋪一層粒度為10～25mm，厚度為20～25mm的小塊燒結(jié)礦作為鋪底料，其目的是保護爐箅，降低除塵負(fù)荷，延長風(fēng)機轉(zhuǎn)子壽命，減少或消除爐箅粘料。
鋪完底料后，隨之進行布料。布料時要求混合料的粒度和化學(xué)成分等沿臺車縱橫方向均勻分布，并且有一定的松散性，表面平整。
目前采用較多的是圓輥布料機布料。
②點火
點火操作是對臺車上的料層表面進行點燃，并使之燃燒。
點火要求有足夠的點火溫度，適宜的高溫保持時間，沿臺車寬度點火均勻。
點火溫度取決于燒結(jié)生成物的熔化溫度。?？刂圃?/SPAN>1250±50℃。
點火時間通常40～60s。
點火真空度4～6kPa。
點火深度為10～20mm。
③燒結(jié)
準(zhǔn)確控制燒結(jié)的風(fēng)量、真空度、料層厚度、機速和燒結(jié)終點。
燒結(jié)風(fēng)量：平均每噸燒結(jié)礦需風(fēng)量為3200m3，按燒結(jié)面積計算為(70～90)m3／(cm2．min)。
真空度：決定于風(fēng)機能力、抽風(fēng)系統(tǒng)阻力、料層透氣性和漏風(fēng)損失情況。
料層厚度：合適的料層厚度應(yīng)將高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)結(jié)合起來考慮。國內(nèi)一般采用料層厚度為250～500mm。
機速：合適的機速應(yīng)保證燒結(jié)料在預(yù)定的燒結(jié)終點燒透燒好。實際生產(chǎn)中，機速一般控制在1.5～4m／min為宜。
燒結(jié)終點的判斷與控制：控制燒結(jié)終點，即控制燒結(jié)過程全部完成時臺車所處的位置。中小型燒結(jié)機終點一般控制在倒數(shù)第二個風(fēng)箱處，大型燒結(jié)機控制在倒數(shù)第三個風(fēng)箱處。
帶式燒結(jié)機抽風(fēng)燒結(jié)過程是自上而下進行的，沿其料層高度溫度變化的情況一般可分為5層，各層中的反應(yīng)變化情況如圖2—5所示。點火開始以后，依次出現(xiàn)燒結(jié)礦層，燃燒層，預(yù)熱層，干燥層和過濕層。然后后四層又相繼消失，最終只剩燒結(jié)礦層。
圖2-5燒結(jié)過程各層反應(yīng)示意圖
①燒結(jié)礦層
經(jīng)高溫點火后，燒結(jié)料中燃料燃燒放出大量熱量，使料層中礦物產(chǎn)生熔融，隨著燃燒層下移和冷空氣的通過，生成的熔融液相被冷卻而再結(jié)晶(1000—1100℃)凝固成網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)的燒結(jié)礦。
這層的主要變化是熔融物的凝固，伴隨著結(jié)晶和析出新礦物，還有吸入的冷空氣被預(yù)熱，同時燒結(jié)礦被冷卻，和空氣接觸時低價氧化物可能被再氧化。
②燃燒層
燃料在該層燃燒，溫度高達1350～1600℃，使礦物軟化熔融黏結(jié)成塊。
該層除燃燒反應(yīng)外，還發(fā)生固體物料的熔化、還原、氧化以及石灰石和硫化物的分解等反應(yīng)。
③預(yù)熱層
由燃燒層下來的高溫廢氣，把下部混合料很快預(yù)熱到著火溫度，一般為400～800℃。
此層內(nèi)開始進行固相反應(yīng)，結(jié)晶水及部分碳酸鹽、硫酸鹽分解，磁鐵礦局部被氧化。
④干燥層
干燥層受預(yù)熱層下來的廢氣加熱，溫度很快上升到100℃以上，混合料中的游離水大量蒸發(fā)，此層厚度一般為l0～30mm。
實際上干燥層與預(yù)熱層難以截然分開，可以統(tǒng)稱為干燥預(yù)熱層。
該層中料球被急劇加熱，迅速干燥，易被破壞，惡化料層透氣性。
⑤過濕層
從干燥層下來的熱廢氣含有大量水分，料溫低于水蒸氣的露點溫度時，廢氣中的水蒸氣會重新凝結(jié)，使混合料中水分大量增加而形成過濕層。
此層水分過多，使料層透氣性變壞，降低燒結(jié)速度。
燒結(jié)過程中的基本化學(xué)反應(yīng)
①固體碳的燃燒反應(yīng)
固體碳燃燒反應(yīng)為：
反應(yīng)后生成C0和C02，還有部分剩余氧氣，為其他反應(yīng)提供了氧化還原氣體和熱量。
燃燒產(chǎn)生的廢氣成分取決于燒結(jié)的原料條件、燃料用量、還原和氧化反應(yīng)的發(fā)展程度、以及抽過燃燒層的氣體成分等因素。
②碳酸鹽的分解和礦化作用
燒結(jié)料中的碳酸鹽有CaC03、MgC03、FeC03、MnC03等，其中以CaC03為主。在燒結(jié)條件下，CaC03在720℃左右開始分解，880℃時開始化學(xué)沸騰，其他碳酸鹽相應(yīng)的分解溫度較低些。
碳酸鈣分解產(chǎn)物Ca0能與燒結(jié)料中的其他礦物發(fā)生反應(yīng)，生成新的化合物，這就是礦化作用。反應(yīng)式為：
CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2
CaCO3+Fe2O3=CaO ·Fe2O3+ CO2
如果礦化作用不完全，將有殘留的自由Ca0存在，在存放過程中，它將同大氣中的水分進行消化作用：
CaO+H2O=Ca(OH)2
使燒結(jié)礦的體積膨脹而粉化。
③鐵和錳氧化物的分解、還原和氧化
鐵的氧化物在燒結(jié)條件下，溫度高于l300℃時，Fe203可以分解：
Fe304在燒結(jié)條件下分解壓很小，但在有Si02存在、溫度大于1300℃時，也可能分解：
