燒結(jié)過物理化學(xué)反應(yīng)課件

1、燒結(jié)過物理化學(xué)反應(yīng)課件燒結(jié)過物理化學(xué)反應(yīng)課件5.1 水分在燒結(jié)過程中的行為與作用主要是礦石、熔劑、燃料在轉(zhuǎn)運(yùn)和處理過程中滲入的吸濕水;混合料混勻制粒時(shí)加入的水;燃料中炭氫化合物燃燒產(chǎn)物中的水汽;以及空氣中帶入的水蒸氣;此外還有混合料礦物中分解的化合水（一）燒結(jié)料層中水分的來(lái)源5.1 水分在燒結(jié)過程中的行為與作用主要是礦石、熔劑、燃料在5.1 水分在燒結(jié)過程中的行為與作用制粒作用 以改善料層的透氣性。 導(dǎo)熱作用 改善了燒結(jié)料的導(dǎo)熱性(水的導(dǎo)熱系 數(shù)為130400KJm2.h.，而礦石 的導(dǎo)熱系數(shù)為0.60kJm2.h.)。潤(rùn)滑作用 降低表明粗糙度，減少氣流阻力。助燃作用 C和CO的鏈?zhǔn)饺紵蠡?/p>

2、焰中有一 定含量的H和OH根 （二）燒結(jié)料層中水分的作用5.1 水分在燒結(jié)過程中的行為與作用制粒作用 以改善料層的5.1 水分在燒結(jié)過程中的行為與作用磁鐵礦為主：69%。 富礦粉（赤鐵礦）為主：910%褐鐵礦為主：1214%，有的高達(dá)20%左右。（三）燒結(jié)料層中適宜的水分用量適宜水分用量混合料成球率最高透氣性最好由實(shí)驗(yàn)或經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定一般大部分在：69.5%之間5.1 水分在燒結(jié)過程中的行為與作用磁鐵礦為主：69%。 化學(xué)結(jié)合水水分與物料的離子型結(jié)合和結(jié)晶型分子結(jié)合（結(jié)晶水），結(jié)晶水的脫除必將引起晶體的崩潰；物理結(jié)合水包括吸附、滲透和結(jié)構(gòu)水分，機(jī)械結(jié)合水毛細(xì)管水、濕潤(rùn)水分、孔隙水份5.1 水分在燒

3、結(jié)過程中的行為與作用化學(xué)結(jié)合水5.1 水分在燒結(jié)過程中的行為與作用結(jié)合水（包括化學(xué)水以及毛細(xì)管水）較難以除去；而非結(jié)合水（物料表面的濕潤(rùn)水分和孔隙水份）較容易除去5.1 水分在燒結(jié)過程中的行為與作用平衡水分：當(dāng)一種物料與一定溫度及濕度的空氣接觸時(shí)，物料勢(shì)必會(huì)放出或吸收一定量的水分，物料的含水量會(huì)趨于一定值。此時(shí)，物料的含水量稱為該空氣狀態(tài)下的平衡水分。平衡水分代表物料在一定空氣狀態(tài)下的干燥極限，即用熱空氣干燥法，平衡水分是不能去除的結(jié)合水（包括化學(xué)水以及毛細(xì)管水）較難以除去；5.1 水分在燒5.1 水分在燒結(jié)過程中的行為與作用（四）燒結(jié)料層中水分的蒸發(fā)5.1 水分在燒結(jié)過程中的行為與作用（四）

4、燒結(jié)料層中水分的蒸 干燥介質(zhì)具有恒定的溫度和相對(duì)濕度時(shí)，物料干燥速度、蒸發(fā)水分量、及表面溫度隨時(shí)間變化關(guān)系加熱階段等速干燥階段降速干燥階段平衡階段 干燥介質(zhì)具有恒定的溫度和相對(duì)濕度時(shí)，物料干燥速度、蒸5.1 水分在燒結(jié)過程中的行為與作用（四）燒結(jié)料層中水分的蒸發(fā)在曲線左邊不能進(jìn)行干燥反而吸濕。5.1 水分在燒結(jié)過程中的行為與作用（四）燒結(jié)料層中水分的蒸（五）水分的冷凝 燒結(jié)過程水汽的冷凝現(xiàn)象 5.1 水分在燒結(jié)過程中的行為與作用由于廢氣一步降低，致使其水蒸氣分壓(Pg)大于物料表面上的飽和蒸汽壓（Ps）廢氣中的水汽再次返回到物料中，即在物料表面冷凝下來(lái)，導(dǎo)致燒結(jié)料層中部分物料超過原始水分，而形

5、成所謂“過濕帶”。 燒結(jié)廢氣的露點(diǎn)約60左右。 廢氣冷凝放熱 （五）水分的冷凝 燒結(jié)過程水汽的冷凝現(xiàn)象 5.1 水分在燒結(jié)（六）消除燒結(jié)料過濕帶的主要措施 （1）提高燒結(jié)混合料的原始溫度 （2）提高燒結(jié)混合料的濕容量，即減少過濕帶的有害影響 （3）降低廢氣中的含水量 5.1 水分在燒結(jié)過程中的行為與作用（1）返礦預(yù)熱混合料 （2）蒸汽預(yù)熱混合料 （3）生石灰預(yù)熱混合料 大于露點(diǎn)溫度（六）消除燒結(jié)料過濕帶的主要措施 （1）提高燒結(jié)混合料的原始5.2 燒結(jié)過程中固體物料的分解 （一）化合水的分解 化合水的存在形態(tài) （1）以結(jié)晶水形式存在，水分的結(jié)構(gòu)以O(shè)H形式存在，與礦物形成氫鍵，脫除溫度較高，如針

6、鐵礦（Fe2O3.H2O）。 （2）以固溶體形式存在，以中性分子存在，在100200可以脫除（如褐鐵礦）。分解溫度見表5-15.2 燒結(jié)過程中固體物料的分解 （一）化合水的分解 化5.2 燒結(jié)過程中固體物料的分解 （二）碳酸鹽的分解 CaCO3 MgCO3 FeCO3 MnCO3 化學(xué)沸騰 分解溫度 生成區(qū)分解區(qū)平衡線分解熱力學(xué)5.2 燒結(jié)過程中固體物料的分解 （二）碳酸鹽的分解 C5.2 燒結(jié)過程中固體物料的分解 （二）碳酸鹽的分解 分解動(dòng)力學(xué)界面結(jié)晶化學(xué)反應(yīng)控制 擴(kuò)散反應(yīng)控制碳酸鹽分解的限制環(huán)節(jié)是和其所在的條件（溫度、氣流速度、孔隙度和粒度）有關(guān) 5.2 燒結(jié)過程中固體物料的分解 （二）碳

7、酸鹽的分解 分5.2 燒結(jié)過程中固體物料的分解 （二）碳酸鹽的分解 分解產(chǎn)物的礦化與燒結(jié)溫度，石灰石和礦石粒度，堿度或礦石與熔劑的比例等有關(guān) 5.2 燒結(jié)過程中固體物料的分解 （二）碳酸鹽的分解 分5.2 燒結(jié)過程中固體物料的分解 （三）氧化物的分解 當(dāng)Po2Po2 G0，氧化物分解； 當(dāng)Po2Po2 G0，氧化物生成； 當(dāng)Po2=Po2 G=0， 體系趨于平衡；5.2 燒結(jié)過程中固體物料的分解 （三）氧化物的分解 5.2 燒結(jié)過程中固體物料的分解 （三）氧化物的分解 （1）鐵氧化物 （2）錳氧化物 570以下時(shí)，F(xiàn)e-O體系的轉(zhuǎn)變?yōu)椋篎e Fe3O4Fe2O3 ；570以上時(shí)，F(xiàn)e-O體系的

8、轉(zhuǎn)變?yōu)椋篎e FeO Fe3O4Fe2O3 MnO2 Mn2O3 Mn3O4 MnO Mn5.2 燒結(jié)過程中固體物料的分解 （三）氧化物的分解 （5.3 燒結(jié)過程中氧化物的還原及氧化 （一）鐵氧化物的還原 （1）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下還原反應(yīng)的熱力學(xué)條件 MO+N=M+NO 利用氧勢(shì)圖進(jìn)行分析，凡位于下圖下面的元素，都能夠還原在它上面的一些元素的氧化物。 在氧勢(shì)圖上CO的生成自由能曲線與眾不同的走向，使C成為“可能”的還原劑。即只要有足夠高的溫度，任何氧化物都可被C還原。 5.3 燒結(jié)過程中氧化物的還原及氧化 （一）鐵氧化物的還原 5.3 燒結(jié)過程中氧化物的還原及氧化 （一）鐵氧化物的還原 （2） CO對(duì)

9、鐵氧化物的還原-間接還原 CO還原氧化鐵的平衡圖 Fe2O3還原反應(yīng)（1）的平衡成分%CO值很低，并隨溫度升高略有升高，為放熱反應(yīng)；Fe3O4還原反應(yīng)（2）在570以上曲線向下走，為吸熱反應(yīng)；Fe3O4在570以下還原反應(yīng)（4）和FeO還原為Fe(3)皆為放熱反應(yīng)，溫度升高、平衡%CO加大。3Fe2O3 +CO=2Fe3O4 +CO2 (1)Fe3O4 +CO=3FeO+ CO2 (2)FeO+CO=Fe+ CO2 (3)1/4 Fe3O4 +CO=3/4Fe+ CO2 (4)5.3 燒結(jié)過程中氧化物的還原及氧化 （一）鐵氧化物的還原 5.3 燒結(jié)過程中氧化物的還原及氧化 （一）鐵氧化物的還原

10、 （2） C對(duì)鐵氧化物的還原-直接還原 FeO+CO=Fe+CO2 H0=-13183J+ CO2+C=2CO H0=169691J FeO+C=Fe+CO H0=156502J 氧化鐵直接還原的平衡圖 在燒結(jié)過程中，極微量的CO就足以使Fe2O3完全被還原成為Fe3O4。還原反應(yīng)可以在預(yù)熱帶進(jìn)行，特別是在燃料燃燒帶進(jìn)行。 在900以上的高溫下，F(xiàn)e3O4被還原是可能的。 在一般燒結(jié)條件下，F(xiàn)eO被還原成Fe是困難的。 5.3 燒結(jié)過程中氧化物的還原及氧化 （一）鐵氧化物的還原 5.3 燒結(jié)過程中氧化物的還原及氧化 （二）燒結(jié)過程中低價(jià)鐵氧化物的再氧化 氧化度 氣相與凝聚相中有氧元素參加的化學(xué)

11、反應(yīng)，其氧的化學(xué)位即為氧位氧位氣相氧分壓或氣相成分比值 CO2/CO 5.3 燒結(jié)過程中氧化物的還原及氧化 （二）燒結(jié)過程中低價(jià)鐵5.3 燒結(jié)過程中氧化物的還原及氧化 （三）氧化-還原規(guī)律在燒結(jié)生產(chǎn)中的應(yīng)用 （1）生產(chǎn)高氧化度燒結(jié)礦 適當(dāng)降低燃料用量；強(qiáng)化外部供熱；厚料層燒結(jié)采用低溫?zé)Y(jié)；生產(chǎn)高堿度燒結(jié)礦 （2）生產(chǎn)金屬化燒結(jié)礦 5.3 燒結(jié)過程中氧化物的還原及氧化 （三）氧化-還原規(guī)律在5.4 燒結(jié)過程中雜質(zhì)元素的脫除 含硫熔體在凝固過程中，逐漸濃聚，最后以Fe-FeS共晶形式凝固在先結(jié)晶邊界上，這樣就破壞了金屬結(jié)構(gòu)的完整性，大大降低了鋼的塑性。在熱加工過程中晶粒邊界先熔化，出現(xiàn)金屬熱脆現(xiàn)象。此外，硫?qū)﹁T造生鐵同樣有害，它降低生鐵的流動(dòng)性及阻止炭化鐵的分解，使鑄件容易產(chǎn)生氣孔和難于切削。（1）硫?qū)︿撡|(zhì)量的危害要求鐵礦石或人造富礦中的含硫量不超過0.070.08，有的甚至要求不超過0.040.06。 在燒結(jié)過程中脫除礦石中極大部分的硫是比較經(jīng)濟(jì)的，而且也是可能的，這就為以后的冶煉過程的高主、優(yōu)質(zhì)、低耗創(chuàng)造有利條件。 5.4 燒結(jié)過程中雜質(zhì)元素的脫除 含硫熔體在凝固過程中，逐漸（2）硫存在形式5.4 燒結(jié)過程中雜質(zhì)元素的脫除 以硫化物的形式存在的礦物有：FeS2、CuFeS2、CuS、ZnS和PbS等；以硫酸鹽的形式存在的有BaSO4、CaSO4和MgSO4等。單質(zhì)硫：主要是煤