第五章燒結過程物理化學反應

本文格式為Word版，下載可任意編輯——第五章燒結過程物理化學反應第五章燒結過程物理化學原理5.1水分在燒結過程中的行為與作用5.2燒結過程中固體物料的分解5.3燒結過程中氧化物的恢復及氧化5.4燒結過程中雜質元素的脫除5.1水分在燒結過程中的行為與作用主要是礦石、熔劑、燃料在轉運和處理過程中滲入的吸濕水;混合料混勻制粒時參與的水;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）燒結料層中水分的來源5.1水分在燒結過程中的行為與作用制粒作用以改善料層的透氣性。

導熱作用改善了燒結料的導熱性水的導熱系數(shù)為130400KJ／m2.h.℃，而礦石的導熱系數(shù)為0.60kJ／m2.h.℃。

潤滑作用降低說明粗糙度，裁減氣流阻力。

助燃作用C和CO的鏈式燃燒要求火焰中有一定含量的H和OH根（二）燒結料層中水分的作用5.1水分在燒結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20左右。

（三）燒結料層中適合的水分用量適合水分用量混合料成球率最高透氣性最好由測驗或閱歷來確定一般大片面在69.5之間化學結合水化學結合水水分與物料的離子型結合和結晶型分子結合（結水分與物料的離子型結合和結晶型分子結合（結晶水），結晶水的脫除必將引起晶體的崩潰；

晶水），結晶水的脫除必將引起晶體的崩潰；

物理結合水物理結合水包括吸附、滲透和布局水分，包括吸附、滲透和布局水分，機械結合水機械結合水毛細管水、潤濕水分、孔隙水份毛細管水、潤濕水分、孔隙水份5.1水分在燒結過程中的行為與作用結合水（包括化學水以及毛細管水）較難以除去；

結合水（包括化學水以及毛細管水）較難以除去；

而非結合水（物料外觀的潤濕水分和孔隙水份）較而非結合水（物料外觀的潤濕水分和孔隙水份）較輕易除去輕易除去5.1水分在燒結過程中的行為與作用平衡水分平衡水分當一種物料與確定溫度及濕度的空氣接觸時，物料勢必會放當一種物料與確定溫度及濕度的空氣接觸時，物料勢必會放出或吸收確定量的水分，物料的含水量會趨于確定值。此時出或吸收確定量的水分，物料的含水量會趨于確定值。此時，物料的含水量稱為該空氣狀態(tài)下的平衡水分。，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確定空氣狀態(tài)下的枯燥極限，即用熱空平衡水分代表物料在確定空氣狀態(tài)下的枯燥極限，即用熱空氣枯燥法，平衡水分是不能去除的氣枯燥法，平衡水分是不能去除的5.1水分在燒結過程中的行為與作用（四）燒結料層中水分的蒸發(fā)枯燥介質具有恒定的溫度和相對濕度時，物料枯燥速度、蒸發(fā)水分量、及外觀溫度隨時間變化關系加熱階段等速干燥階段降速干燥階段平衡階段5.1水分在燒結過程中的行為與作用（四）燒結料層中水分的蒸發(fā)在曲線左邊不能舉行枯燥反而吸濕。

（五）水分的冷凝燒結過程水汽的冷凝現(xiàn)象5.1水分在燒結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大于物料外觀上的飽和蒸汽壓（Ps）廢氣中的水汽再次返回到物料中，即在物料外觀冷凝下來，導致燒結料層中片面物料超過原始水分，而形成所謂“過濕帶”。

燒結廢氣的露點約60℃左右。

廢氣冷凝放熱（六）消釋燒結料過濕帶的主要措施（1）提高燒結混合料的原始溫度（2）提高燒結混合料的濕容量，即裁減過濕帶的有害影響（3）降低廢氣中的含水量5.1水分在燒結過程中的行為與作用（1）返礦預熱混合料（2）蒸汽預熱混合料（3）生石灰預熱混合料大于露點溫度5.2燒結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）以結晶水形式存在，水分的布局以OH－形式存在，與礦物形成氫鍵，脫除溫度較高，如針鐵礦（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燒結過程中固體物料的分解（二）碳酸鹽的分解CaCO3MgCO3FeCO3MnCO3化學沸騰分解溫度生成區(qū)分解區(qū)平衡線分解熱力學5.2燒結過程中固體物料的分解（二）碳酸鹽的分解分解動力學界面結晶化學回響操縱分散回響操縱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5.2燒結過程中固體物料的分解（二）碳酸鹽的分解分解產(chǎn)物的礦化與燒結溫度，石灰石和礦石粒度，堿度或礦石與熔劑的比例等有關5.2燒結過程中固體物料的分解（三）氧化物的分解當Po2＞Po2ΔG＜0，氧化物分解；

當Po2＜Po2ΔG＞0，氧化物生成；

當Po2Po2ΔG0，體系趨于平衡；

5.2燒結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，F(xiàn)e-O體系的轉變?yōu)镕e?Fe3O4?Fe2O3；

570℃以上時，F(xiàn)e-O體系的轉變?yōu)镕e?FeO?Fe3O4?Fe2O3MnO2→Mn2O3→Mn3O4→MnO→Mn5.3燒結過程中氧化物的恢復及氧化（一）鐵氧化物的恢復（1）標準狀態(tài)下恢復回響的熱力學條件MONMNO利用氧勢圖舉行分析，凡位于下圖下面的元素，都能夠恢復在它上面的一些元素的氧化物。

在氧勢圖上CO的生成自由能曲線與眾不同的走向，使C成為“可能”的恢復劑。即只要有足夠高的溫度，任何氧化物都可被C恢復。

5.3燒結過程中氧化物的恢復及氧化（一）鐵氧化物的恢復（2）CO對鐵氧化物的恢復-間接恢復CO恢復氧化鐵的平衡圖Fe2O3恢復回響（1）的平衡成分CO值很低，并隨溫度升高略有升高，為放熱回響；

Fe3O4恢復回響（2）在570℃以上曲線向下走，為吸熱回響；

Fe3O4在570℃以下恢復回響（4）和FeO恢復為Fe3皆為放熱回響，溫度升高、平衡CO加大。

3Fe2O3CO2Fe3O4CO21Fe3O4CO3FeOCO22FeOCOFeCO231/4Fe3O4CO3/4FeCO245.3燒結過程中氧化物的恢復及氧化（一）鐵氧化物的恢復（2）C對鐵氧化物的恢復-直接恢復FeOCOFeCO2ΔH0-13183JCO2C2COΔH0169691JFeOCFeCOΔH0156502J氧化鐵直接恢復的平衡圖在燒結過程中，極微量的CO就足以使Fe2O3完全被恢復成為Fe3O4?；謴突仨懣梢栽陬A熱帶舉行，更加是在燃料燃燒帶舉行。

在900℃以上的高溫下，F(xiàn)e3O4被恢復是可能的。

在一般燒結條件下，F(xiàn)eO被恢復成Fe是困難的。

5.3燒結過程中氧化物的恢復及氧化（二）燒結過程中低價鐵氧化物的再氧化氧化度氣相與凝結相中有氧元素加入的化學回響，其氧的化學位即為氧位氧位氣相氧分壓或氣相成分比值CO2/CO5.3燒結過程中氧化物的恢復及氧化（三）氧化-恢復規(guī)律在燒結生產(chǎn)中的應用（1）生產(chǎn)高氧化度燒結礦適當降低燃料用量；

強化外部供熱；

厚料層燒結采用低溫燒結；

生產(chǎn)高堿度燒結礦（2）生產(chǎn)金屬化燒結礦5.4燒結過程中雜質元素的脫除含硫熔體在凝固過程中，逐步濃聚，結果以Fe-FeS共晶形式凝固在先結晶邊界上，這樣就破壞了金屬布局的完整性，大大降低了鋼的塑性。在熱加工過程中晶粒邊界先熔化，展現(xiàn)金屬熱脆現(xiàn)象。此外，硫對鑄造生鐵同樣有害，它降低生鐵的滾動性及阻攔炭化鐵的分解，使鑄件輕易產(chǎn)生氣孔和難于切削。

（1）硫對鋼質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％。

在燒結過程中脫除礦石中極大片面的硫是對比經(jīng)濟的，而且也是可能的，這就為以后的冶煉過程的高主、優(yōu)質、低耗創(chuàng)造有利條件。

（2）硫存在形式5.4燒結過程中雜質元素的脫除以硫化物的形式存在的礦物有FeS2、CuFeS2、CuS、ZnS