第五章燒結(jié)過(guò)程物理化學(xué)反應(yīng)

本文格式為Word版，下載可任意編輯——第五章燒結(jié)過(guò)程物理化學(xué)反應(yīng)第五章燒結(jié)過(guò)程物理化學(xué)原理5.1水分在燒結(jié)過(guò)程中的行為與作用5.2燒結(jié)過(guò)程中固體物料的分解5.3燒結(jié)過(guò)程中氧化物的恢復(fù)及氧化5.4燒結(jié)過(guò)程中雜質(zhì)元素的脫除5.1水分在燒結(jié)過(guò)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(guò)程中滲入的吸濕水;混合料混勻制粒時(shí)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(jié)料層中水分的來(lái)源5.1水分在燒結(jié)過(guò)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130400KJ／m2.h.℃，而礦石的導(dǎo)熱系數(shù)為0.60kJ／m2.h.℃。

潤(rùn)滑作用降低說(shuō)明粗糙度，裁減氣流阻力。

助燃作用C和CO的鏈?zhǔn)饺紵蠡鹧嬷杏幸欢ê康腍和OH根（二）燒結(jié)料層中水分的作用5.1水分在燒結(jié)過(guò)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(cè)驗(yàn)或閱歷來(lái)確定一般大片面在69.5之間化學(xué)結(jié)合水化學(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)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；

晶水），結(jié)晶水的脫除必將引起晶體的崩潰；

物理結(jié)合水物理結(jié)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(jī)械結(jié)合水機(jī)械結(jié)合水毛細(xì)管水、潤(rùn)濕水分、孔隙水份毛細(xì)管水、潤(rùn)濕水分、孔隙水份5.1水分在燒結(jié)過(guò)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；

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（物料外觀的潤(rùn)濕水分和孔隙水份）較而非結(jié)合水（物料外觀的潤(rùn)濕水分和孔隙水份）較輕易除去輕易除去5.1水分在燒結(jié)過(guò)程中的行為與作用平衡水分平衡水分當(dāng)一種物料與確定溫度及濕度的空氣接觸時(shí)，物料勢(shì)必會(huì)放當(dāng)一種物料與確定溫度及濕度的空氣接觸時(shí)，物料勢(shì)必會(huì)放出或吸收確定量的水分，物料的含水量會(huì)趨于確定值。此時(shí)出或吸收確定量的水分，物料的含水量會(huì)趨于確定值。此時(shí)，物料的含水量稱(chēng)為該空氣狀態(tài)下的平衡水分。，物料的含水量稱(chēng)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(jié)過(guò)程中的行為與作用（四）燒結(jié)料層中水分的蒸發(fā)枯燥介質(zhì)具有恒定的溫度和相對(duì)濕度時(shí)，物料枯燥速度、蒸發(fā)水分量、及外觀溫度隨時(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5.1水分在燒結(jié)過(guò)程中的行為與作用（四）燒結(jié)料層中水分的蒸發(fā)在曲線左邊不能舉行枯燥反而吸濕。

（五）水分的冷凝燒結(jié)過(guò)程水汽的冷凝現(xiàn)象5.1水分在燒結(jié)過(guò)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(lái)，導(dǎo)致燒結(jié)料層中片面物料超過(guò)原始水分，而形成所謂“過(guò)濕帶”。

燒結(jié)廢氣的露點(diǎn)約60℃左右。

廢氣冷凝放熱（六）消釋燒結(jié)料過(guò)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，即裁減過(guò)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(guò)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5.2燒結(jié)過(guò)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，水分的布局以O(shè)H－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(jiàn)表5-15.2燒結(jié)過(guò)程中固體物料的分解（二）碳酸鹽的分解CaCO3MgCO3FeCO3MnCO3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(guò)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)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(guān)5.2燒結(jié)過(guò)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(guò)程中固體物料的分解（三）氧化物的分解當(dāng)Po2＞Po2ΔG＜0，氧化物分解；

當(dāng)Po2＜Po2ΔG＞0，氧化物生成；

當(dāng)Po2Po2ΔG0，體系趨于平衡；

5.2燒結(jié)過(guò)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)镕e?Fe3O4?Fe2O3；

570℃以上時(shí)，F(xiàn)e-O體系的轉(zhuǎn)變?yōu)镕e?FeO?Fe3O4?Fe2O3MnO2→Mn2O3→Mn3O4→MnO→Mn5.3燒結(jié)過(guò)程中氧化物的恢復(fù)及氧化（一）鐵氧化物的恢復(fù)（1）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下恢復(fù)回響的熱力學(xué)條件MONMNO利用氧勢(shì)圖舉行分析，凡位于下圖下面的元素，都能夠恢復(fù)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”的恢復(fù)劑。即只要有足夠高的溫度，任何氧化物都可被C恢復(fù)。

5.3燒結(jié)過(guò)程中氧化物的恢復(fù)及氧化（一）鐵氧化物的恢復(fù)（2）CO對(duì)鐵氧化物的恢復(fù)-間接恢復(fù)CO恢復(fù)氧化鐵的平衡圖Fe2O3恢復(fù)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(fù)回響（2）在570℃以上曲線向下走，為吸熱回響；

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

3Fe2O3CO2Fe3O4CO21Fe3O4CO3FeOCO22FeOCOFeCO231/4Fe3O4CO3/4FeCO245.3燒結(jié)過(guò)程中氧化物的恢復(fù)及氧化（一）鐵氧化物的恢復(fù)（2）C對(duì)鐵氧化物的恢復(fù)-直接恢復(fù)FeOCOFeCO2ΔH0-13183JCO2C2COΔH0169691JFeOCFeCOΔH0156502J氧化鐵直接恢復(fù)的平衡圖在燒結(jié)過(guò)程中，極微量的CO就足以使Fe2O3完全被恢復(fù)成為Fe3O4?；謴?fù)回響可以在預(yù)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(fù)是可能的。

在一般燒結(jié)條件下，F(xiàn)eO被恢復(fù)成Fe是困難的。

5.3燒結(jié)過(guò)程中氧化物的恢復(fù)及氧化（二）燒結(jié)過(guò)程中低價(jià)鐵氧化物的再氧化氧化度氣相與凝結(jié)相中有氧元素加入的化學(xué)回響，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/CO5.3燒結(jié)過(guò)程中氧化物的恢復(fù)及氧化（三）氧化-恢復(fù)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5.4燒結(jié)過(guò)程中雜質(zhì)元素的脫除含硫熔體在凝固過(guò)程中，逐步濃聚，結(jié)果以Fe-FeS共晶形式凝固在先結(jié)晶邊界上，這樣就破壞了金屬布局的完整性，大大降低了鋼的塑性。在熱加工過(guò)程中晶粒邊界先熔化，展現(xiàn)金屬熱脆現(xiàn)象。此外，硫?qū)﹁T造生鐵同樣有害，它降低生鐵的滾動(dòng)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?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(guò)0.070.08％，有的甚至要求不超過(guò)0.040.06％。

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

（2）硫存在形式5.4燒結(jié)過(guò)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