烧结物料平衡计算4

烧结物料平衡计算

关键词：烧结物料平衡

1.1燃烧反应

烧结过程中进行着一系列复杂的物理化学变化，这些变化的依据是一定的温度和热量

需求条件，而创造这种条件的是混合料中碳的燃烧。混合料中的碳在温度达到700℃以上即

着火燃烧，发生以下凹种反应：

C+O2＝C02△H＝-33500kj/mol△Go＝-395350-0．54T(1-1)2C+O2＝2CO△H＝-9800kg/mol△Go＝一228800-171.547T(1-2)

2CO+O2＝2CO2△H＝-23700kJ/mol△Go＝-561900十170.46T(1-3)

CO2+C＝2CO△H＝13800N／k8△Go＝l66550-171.02T(1-4)

在烧结过程户，反应(2j1)易发生，在高温区有利于(2—2)和(2—4)进行，但由于燃烧层薄，废气经过预热层温度很快下降，所以它们受到限制，但是在混合料中燃料粒度过细，配碳过多而且偏析较大时，此类反应仍有一定程度的发展。反应(2—3)在烧结过程的低温区易于进行。总的来说，烧结废气个以CO：为主，有少量的CO，还有一些自出氧和氮。图1—1显示了烧结过程中废气成分变化

的一般规律。

图(1-1)

1.2分解反应

烧结过程中有三种分解反应发生：结晶水分解，碳酸盐分解，高价氧化物(Fe zo：，Mno2.Mn203)分解。

(1)结晶水分解。一般固溶体内的水容易在120一200℃就分解出来，以OH —根存在的针铁矿(Fe z03·H：O系y—FeO．OH)，针铁矿(Fe2O3·H2O系Y —FeO．OH)，水锰矿[MnO2·Mn(OH)2系MnO．OH]由于分解过程伴随有品格转变，其开始分解温度要高些约300℃左右。而脉石中的高岭土(A12O3·2SiO2·2H2O)，拜来石[(Fe·AL)2O2·3SiO2·3H2O]的早格中进入了OH-，它们均需到500℃才开始分解。分解反应为吸热反应，因而用褐铁矿或强磁选和浮选的褐铁矿精矿粉烧结时，需要更多的燃料，配量一股高达9％一11％。

(2)碳酸盐分解。如果混合料中有菱铁矿，在烧结过程中比较容易分解，在300一350℃就分解了。配入混合料的熔剂白云石和石灰石的分解与废气小的cO 2分压有关。根据烧结废气户CO2含量变化(图1-2)和总压88．3kPa(0．9趾)的条件，可以得出白云石和石灰石开始分解的温度相应为720℃和809℃。沸腾分解温度为910℃。溶剂的分解过程示与图（1-2）。

图（1-2）

(3)高价氧化物分解。铁和恬的高价氧化物的分解压较高，它们在大气户开始分解和沸腾分解温度如下：

在烧结过程中，负压在9．8kPa(1000mmH2O)以上，实际气体总压力不到88.3kPa(0.9at)，气氛巾氧的分压11．76-18．6kPa(o．18-0.19nt)，而在预热层中废气含氧8％-10％(图1-2)，氧的分压7.1-8．8kPa(0.072-0.09次)；在燃烧层温度高达1350-1500℃，氧分压在碳素周围比预热层低，因此Mno：、Mn20；

在预热层开始分解，在燃烧层达到沸腾分解，同时Fc zo：也

在燃烧层分解，有时甚至是剧烈分解。Fe304和FexO因其分

解压很小，在烧结条件下不可能分解。

1.3.还原与再氧化反应

总的来说，烧结过程是氧化性气氛，但由于烧结料中碳分布的偏析和气体组

成分布的不均匀性，使得某些地区，特别是在燃料颗粒周围的P(CO2)／P(CO)比值很小，而该处的温度又较高，部分Fe3O4‘可能被还原成FcxO，甚至后者还可能被还原成Fc(图1—3)。然而在远离燃料颗粒的地区g(CO2)冲(CO)比值可能很大，相应氧含量可能很多，Fe3O4和Fexo就可能被氧化。所以，在烧结条件下，不可能使所有的Fe3O4，甚至所有的Fe2O3还原。

图（1-3）富赤铁矿粉烧结自熔性烧结矿时的铁矿物组成变化

1.4气化反应

烧结过程中的气化反应能脱除某些有害杂质，气化反应有三种类型：

（1）氧化。烧结过程中硫是氧化成气态s02而排除的，大部分混合料宁硫以如下式方式被脱除：

2FeS2十5十O2＝Fe2O3十4SO z(1-5)

2FcS十3十O2＝Fc2O3十2SO2(1-6)

（2）还原。某些易挥发的元素如能征烧结过程个被还原也可以气化脱除，这些元素包括Zn、K、Na等。主要的困难是这些元素的氧化物在烧结料中形成盐类，甚难还原。在高配碳条件下可以脱除少量的zn、K、Na。

（3）氯化。应用氯化反应脱除某些元素的必要条件是：在烧结条件下能生成低熔点氯化物、不会与烧结气流中水蒸气发生如下式的水解作用而再度沉析：MeCl2十H2O—MeO十2HCl(1—7)

符合这些条件的元素有As、cu、cd、Pb、K、Na等。zncl虽可以发生水解作用，但氯化脱除效果不好。常用的氯化剂为cacls及Nacl。加入cacl22％一般

可脱除As60％、zn65%、Pb90％。

2.1平衡计算

烧结是粉料造块最重要的工艺方法。将精矿粉或富矿粉、燃料（焦末或无烟煤粉等)、熔剂(白云石、石灰石等)及其他辅助添加剂按一定比例加水混合并造成小球，混合料铺在带式烧结机的台车上，在一定负压下点火即开始烧结，整个烧结过程是在10。16kPa或更高的抽风负压下从前到后、自上而下进行的。在烷结料中的燃料燃烧所产生的高温(约1500Y左右)下，混合料局部熔化生成液相，冷却后矿粉相互茹结在一起，形成坚实而多孔的烧结矿。

在焙烧过程中原料中的熔剂可伴随完成某些初步的造渣反应，使

烷结矿的碱度M(Cao)／M(si02)达到1．6左右，从而可使高炉人炉料少加或不加熔剂。同时，在烧结过程中可以去除原料中的有害杂质硫等，对原料中的其他有益元素也可进行综合回收。

烧结好的烧结矿经破碎、筛分(筛下的碎矿和粉矿可返回重新烧结)和冷却(使温度降到伽骡左右)，可成为品位高、化学成分稳定、碱度适宜、还原性好、有害杂质少、强度高、粒度均匀的烧结矿。

烧结过程可大致分为烧结料的准备、铺料(布料)点火烧结和产品处理三个工艺环节，其一般工艺流程如图1—1所示。

原料准备对烧结生产影响很大。备料工作的主要内容是破碎整粒、配料和温匀造球。烧结原料主要有矿粉(粗矿粉和富矿粉)、燃料(焦末和无烟煤)和熔剂(石灰石、白云石或生石灰、消石灰)，其他加高炉和转炉炉尘、轧钢皮、铁屑、硫酸渣等都可作为烧结附加物。为了保证烧结过程顺利进行，改善烧结生产技术经济指标，对烧结原料的化学成分、粒度和水分等均应有一定的要求。含铁高的矿粉，对提高烧结矿的品位有利，所以一般要求：棺矿的含铁量为60％以上(质量分数)，且波动范围应在1％以内；富矿粉的含铁量为45％—50％(质量分数)，含铁量波动也在1％以内。矿粉粒度过大，会降低烧结矿强度，对脱硫也不利，因此一般要求矿粉粒度在6mm以下为宜。焦粉(或煤粉)和熔剂的粒度一般控制在3mm以下，过大或过小均不利于提高烧结矿产量和质量。烧结料含水分太高将影响整个烧结过程，通常控制在10％以内(质量分数)。