烧结物理化学过程.doc

烧结物理化学过程 烧结过程是许多物理化学变化的综合过程。这个过程不仅错综复杂，而且瞬息万变，在几分钟甚至几秒钟内，烧结料就因强烈的热交换而从70℃以下被加热到1200～1400℃，与此同时，它还要从固相中产生液相，然后液相又被迅速冷却而凝固。这些物理化学变化包括： 1、燃料的燃烧和热交换； 2、水分的蒸发及冷凝； 3、碳酸盐的分解，燃料中挥发分的挥发； 4、铁矿物的氧化、还原与分解； 5、硫化物的氧化和去除； 6、固相间的反应与液相生成； 7、液相的冷却凝结和烧结矿的再氧化等。 第一节 燃料的燃烧和热交换 一、烧结矿生产使用的燃料 烧结生产使用的燃料分为点火燃料和烧结燃料两种。 1、点火燃料 现在烧结使用的点火燃料有气体燃料（高炉煤气、焦炉煤气、发生炉煤气和天然气等）和液体燃料（重油）两种，发生炉煤气在这里不再介绍，因固体燃料已经不再使用，在这里也不做介绍。 ⑴、气体燃料： ①、高炉煤气 高炉煤气是高炉冶炼时的一种副产品。高炉每炼一吨生铁可以获得3500～4000米3的高炉煤气。其成分随冶炼时所采用的燃料种类及高炉操作条件而不同。一般含有大量氮、二氧化碳等气体（约占63～70%）。因此，它的发热量不高，约为850～1100千卡/标米3（其成分见表2-1），若不经过预热，高炉煤气燃烧温度达不到1250，高炉煤气中一般含尘量为50～80毫克/米3，所以必须除尘后才能应用。做为烧结点火用的煤气含尘量不应大于30毫克/米3，经过除尘后高炉煤气含尘量可以降至5～20毫克/米3，煤气温度在40℃以下。输送到烧结厂的煤气压力一般为300毫米水柱左右。 表2—1 高炉煤气成分 成分 CO2 CO CH4 H2 N2 发热量千卡/米3 范围 % 9.0~15.5 25~31 0.3~0.5 2.0~3.0 55~58 850~1100 ②、焦炉煤气 焦炉煤气是炼焦过程产生的副产品。平均每吨干煤炼焦时可产生320米3的焦炉煤气，约占全部产品的17.6%，经过洗涤后的煤气含焦油量为0.00～0.02克/标米3，用于烧结的焦炉煤气的发热量为4000千卡/标米3左右（其成分见表2-2）。 表2—2 焦炉煤气成分 成分 H2 CO CH4 CO2 N2 O2 发热量 千卡/米3 范围 % 54~59 5.5~7.0 23~28 1.5~2.5 3~5 0.3~1.7 3160~4580 ③、天然气 天然气是由地下开采出来的可燃性气体，它的发热量很高可达8000～9000千卡/标米3，主要可燃物质是甲烷（CH4）（其成分见表2-3）。 表2—3 天然气气成分 成分 H2 CO CH4 H2S H2 N2 O2 发热量千卡/米3 范围 % 0.4~0.8 0.1~0.3 85~95 0.9 0.4~0.8 1.5~5.0 0.2~0.3 8000~9000 ⑵、液体燃料： 石油是天然的液体燃料，也称为原油。它基本上由炭、氢、氮、氧、硫五种元素组成。将石油加热分馏后，比重最大的残留物就是重油。重油具有发热值高（大于9000千卡/公斤）、粘性大等特点。呈黑褐色或绿褐色的粘稠液状，比重约为0.9～0.96公斤/立升。重油的灰分含量非常低，一般不超过0.3%。重油按粘度不同，可分为20号、60号、200号几种，重油粘度越大，含氢量越少，重油含的杂质主要是少量的硫化物、氧化物、水分以及混入的机械杂质。我国重油的含硫量都在1%以下，重油的着火点约为500～600℃。 2、烧结燃料 烧结燃料主要指在料层内燃烧的固体燃料，最常用的是碎焦粉粉末和无烟煤等。 ⑴、碎焦粉末 焦碳是炼焦煤在隔绝空气高温加热后的固体产物。碎焦粉末是高炉用的焦碳的筛下物，粒度一般小于25毫米。 焦碳的质量的好坏，主要从它的化学成分、物理机械性能、物理化学性质几方面来衡量。 焦碳的化学成分通常以工业分析测得。主要有固定炭、灰分、挥发分和含硫量。 焦碳的物理机械性能主要指机械强度（如耐磨性和抗冲击强度、抗压强度）及筛分粒度组成。 焦碳的物理化学性质是指其燃烧性和反应性。燃烧性是指焦碳与氧在一定温度下的反应速度。反应速度越快，燃烧反应性越高，一般反应性好的焦碳燃烧性也好。 ⑵、无烟煤 随着煤炭化的程度不同，煤中的挥发物含量的差别是很大的。炭化程度越高，它的挥发分含量也就越少。无烟煤是各种煤中炭化最好的烧结燃料，在生产上要求无