烧结过程的理论基础教学教材
无机材料科学基础-第9章-烧结ppt课件
2、颗粒越小，烧结推动力越大；
粉末体紧密堆积以后，颗粒间仍有很多细小气孔通过，在这 些弯曲的表面上由于表面张力的作用而造成的压力差为
其中γ- 粉末体表面张力；r-粉末球形半径． 若为非球形曲面，可用两个主曲率r1和r2表示
以上两个公式表明，弯曲表面上的附加压力与球形颗粒（或曲 面）曲率半径成反比，与粉料表面张力成正比。
烧结与固相反应区别：
相同点：两个过程均在低于材料熔点或熔融温 度之下进行，并且在过程的自始至终都至少有 一相是固态。
不同点：固相反应发生化学反应，固相反应必 须至少有两组元参加如A和B，最后生成化合 物AB，AB结构与性能不同于A与B。 而烧结不发生化学反应，可以只有单组元； 或者两组元参加，但两组元并不发生化学反应， 仅仅是在表面能驱动下，由粉体变成致密体。
四、烧结模型（model）
1、中心距 不变的双球 模型，如图 9—3(A)；
四、烧结模型（model）
2、中心距 缩短的双球 模型，如图 9—3(B)。
四、烧结模型（model）
3、球板模 型（中心距 缩短），如 图9—3(C)。
四、烧结模型（model）
以上三个模型对烧结初期一般是 适用的，但随烧结的进行，球形 颗粒逐渐变形，因此在烧结中、 后期应采用其它模型。
两个过程不同之处是固相反应必须至少有两 组元参加如A和 B，并发生化学反应，最后 生成化合物AB。AB结构与性能不同于A与 B。
二、与烧结有关的一些概念
3、 烧结与固相反应。
而烧结可以只有单组元，或者两组元参加， 但两组元并不发生化学反应。仅仅是在表面 能驱动下，由粉体变成致密体。固态物质烧 结时，会同时伴随发生固相反应或局部熔融 出现液相。实际生产中，烧结、固相反应往 往是同时穿插进行的。
烧结过程的理论基础
烧结过程的理论基础烧结就是将矿粉、熔剂和燃料，按一定比例进行配加，均匀的混合，借助燃料燃烧产生的高温，部分原料熔化或软化，发生一系列物理、化学反应，并形成一定量的液相，在冷却时相互粘结成块的过程。
一、烧结过程的基本原理近代烧结生产是一种抽风烧结过程，将矿粉、燃料、熔剂等配以适量的水分，铺在烧结机的炉篦上，点火后用一定负压抽风，使烧结过程自上而下进行。
通过大量的实验对正在烧结过程的台车进行断面分析，发现沿料层高度由上向下有五个带，分别为烧结矿带、燃烧带、预热带、干燥带和过湿带。
当前国内外广泛采用带式抽风烧结，代表性的生产工艺流程如图3—1所示。
1、烧结五带的特征（1）烧结矿带在点燃后的烧结料中燃料燃烧放出大量热量的作用下，混合料熔融成液相，随着高负压抽风作用和燃烧层的下移，导致冷空气从烧结矿带通过，物料温度逐渐降低，熔融的液相被冷却凝固成网孔状的固体，这就是烧结矿带。
此带主要反应是液相凝结、矿物析晶、预热空气，此带表层强度较差，一般是返矿的主要来源。
（2）燃烧带该带温度可达1350~1600度，此处混合料软化、熔融及液相生成，发生异常复杂的物理化学变化。
该层厚度为15~50mm 。
此高炉灰轧钢皮碎焦无烟煤 石灰石白云石 精矿富矿粉水空气烟道灰返矿排出废气(热烧结矿) 冷烧结矿图3—1 烧结生产一般工艺流程图带对烧结产量及质量影响很大。
该带过宽会影响料层透气性，导致产量低。
该带过窄，烧结温度低，液相量不足，烧结矿粘结不好，导致烧结矿强度低。
燃烧带宽窄主要受物料特性、燃料粒度及抽风量的影响。
（3）预热带该带主要使下部料层加热到燃料的着火温度。
一般温度为400~800度。
该带主要反应是烧结料中的结晶水及部分碳酸盐、硫酸盐分解，磁铁矿进行还原以及组分间的固相反应等。
（4）干燥带烧结料的热废气从预热带进入下层，迅速将烧结料加热到100℃以上，因此该带主要是水分的激烈蒸发。
（5）过湿带从烧结料点火开始，物料中的水分就开始转移到气流中去。
烧结工艺理论知识(全面)
烧结工艺理论知识（全面）第一章烧结生产概述§1-1烧结生产在冶金工业中的地位一、详述热处理工艺的产生和发展烧结方法在冶金生产中的应用，起初是为了处理矿山、冶金、化工厂的废气物（如富矿粉、高炉炉尘、扎钢皮、炉渣等）以便回收利用。
随着钢铁工业的快速发展，矿石的开采量和矿粉的生成量亦大大增加。
据估计，每生产1t生铁须要1.7～1.9t铁矿石，若就是贫矿，须要的铁矿石则更多。
另外，由于长期的采矿和消耗，能够轻易用以炼钢的富矿愈来愈少，人们不得不大量采矿贫矿（含铁25%～30%）。
但贫矿轻易浸出炼钢就是很不经济的，所以必须经过选矿处置。
选矿后的精矿粉，在含铁品位上就是提升了，但其粒度不合乎高炉炼钢建议。
因此，对采矿出的粉矿（0～8mm）和精矿粉都必须经过造块后方可以用作炼钢。
我国铁矿资源多样，但贫矿较多，约占到80%以上，因此，炼钢前大都需经碎裂、筛分、选矿和造块等处理过程。
烧结生产的历史已有一个多世纪。
它起源于资本主义发展较早的英国、瑞典和德国。
大约在1870年前后，这些国家就开始使用烧结锅。
我国在1949年以前，鞍山虽建有10台烧结机，总面积330m2，但工艺设备落后，生产能力很低，最高年产量仅几十万吨。
我国铁矿石烧结领域取得的成就，概括起来包括以下几个方面：（1）热处理工艺：自1978年马钢冷烧技术科技攻关顺利后，一批重点企业和地方骨干企业基本顺利完成了苏烧改冷烧工艺。
部分企业投入使用原料搅匀料场，并投入使用，绝大多数钢铁企业同时实现了自动化配料、混合机加强制粒、偏析布料、加热筛分、整粒及砌底料技术。
（2）新工艺、新技术开发和应用：如高碱度烧结矿技术、小球烧结技术、低温烧结技术、低硅烧结技术等，在钢铁企业得到推广应用，并取得了显著的效益。
（3）设备大型化和自动化：20世纪50年代，我国最小烧结机75m2，60年代130m2，80年代265m，90年代宝钢二、三期和武钢等450m烧结机相继投产，这些都就是我国自行设计、自行生产，并同时实现自动化生产的。
精编【培训体系】烧结理论知识培训教材
【培训体系】烧结理论知识培训教材xxxx年xx月xx日xxxxxxxx集团企业有限公司Please enter your company's name and contentv-目录`第一章赣榆镔鑫特钢烧结厂烧结工艺、设备情况简介………………………第一节烧结厂简介…………………………………………………………………………第二节烧结生产工艺流程…………………………………………………………………第三节烧结设备情况简介…………………………………………………………………第二章烧结的基础理论知识………………………………………………………第一节烧结生产主要技术经济指标………………………………………………………第二节原料基本知识………………………………………………………………………第三节配料基本知识………………………………………………………………………第四节混料基本知识………………………………………………………………………第六节烧结基本知识………………………………………………………………………第五节成品矿处理基本知识………………………………………………………………第三章烧结应知应会知识…………………………………………………………第一节配料工技能知识……………………………………………………………………第二节混料工技能知识……………………………………………………………………第三节烧结工技能知识……………………………………………………………………第四章烧结工艺方面的知识………………………………………………………第一节原料管理……………………………………………………………………………第二节铁矿石烧结…………………………………………………………………………第三节烧结工艺操作管理…………………………………………………………………第四节烧结调整基准………………………………………………………………………第五节烧结现场配料计算及检化验事项…………………………………………………第五章烧结生产以来典型生产事故案例………………………………………生产事故案例一……………………………………………………………………………生产事故案例二……………………………………………………………………………生产事故案例三……………………………………………………………………………生产事故案例四……………………………………………………………………………第六章烧结设备情况介绍…………………………………………………………第一节原料系统设备……………………………………………………………………一、铁料设备…………………………………………………………………………………二、熔剂设备…………………………………………………………………………………三、燃料设备…………………………………………………………………………………第二节烧结机系统设备………………………………………………………………一、混合制粒设备……………………………………………………………………………二、铺底和布料设备…………………………………………………………………………三、点火炉及助燃风机………………………………………………………………………四、烧结机本体及传动设备…………………………………………………………………五、烧结机台车………………………………………………………………………………六、机头机尾密封……………………………………………………………………………七、烧结机单辊破碎机………………………………………………………………………八、主抽风机及附属设备……………………………………………………………………第三节成品矿处理设备…………………………………………………………………一、烧结矿破碎设备…………………………………………………………………………二、烧结矿筛分设备…………………………………………………………………………三、烧结矿冷却设备…………………………………………………………………………四、返矿给料设备……………………………………………………………………………第四节除尘设备……………………………………………………………………………第七章烧结投产以来发生的典型设备事故案例…………………………设备事故案列一……………………………………………………………………………设备事故案列二……………………………………………………………………………设备事故案列三……………………………………………………………………………设备事故案列四……………………………………………………………………………附录…………………………………………………………………………………………参考文献…………………………………………………………………………………第一章赣榆镔鑫特钢烧结车间烧结工艺、设备情况简介第一节赣榆镔鑫特钢烧结车间简介赣榆镔鑫特钢烧结车间是分二期新建二台90m2烧结机。
烧结--第1讲(第2稿)
精矿、富矿粉 80~0mm
石灰石、白云石
碎焦、无烟煤
高炉灰、轧钢皮
25~0mm 破碎 破碎 筛分 >3mm 3~0mm 配料 3~0mm 轧钢皮 10~0mm
富矿粉 10~0mm
混合
水
煤气
布料
灰尘
烧结
除尘 抽风 烟囱
破碎 筛分 冷却 冷烧结矿
排入大气
上高炉矿槽
返矿
点火
2.1烧结生产工艺概述
烧结是钢铁生产工艺中的一个重要环节， 它是将铁矿粉、粉（无烟煤）和石灰、高 炉炉尘、轧钢皮、钢渣按一定配比混匀。 经烧结而成的有足够强度和粒度的烧结矿 可作为炼铁的熟料。 利用烧结熟料炼铁对于提高高炉利用系 数、降低焦比、提高高炉透气性保证高炉 运行均有一定意义。
2.1烧结生产工艺概吹； （2）抽风烧结： a：连续式：带式烧结机和环式烧结机等； b：间歇式：固定式烧结机，如盘式烧结机和 箱式烧结机；移动式烧结机，如步进式烧结机；
（3）在烟气中烧结：回转窑烧结和悬浮烧结。
2.1烧结生产工艺概述
烧结生产工艺流程简图:
2.1烧结生产工艺概述
2.1烧结生产工艺概述
配料与混合的主要设备:
混合机：混合机械是利用机械力和重力 等，将两种或两种以上物料均匀混合起来 的机械。混合机械广泛用于各类工业和日 常生活中。常用的混合机械分为气体和低 粘度液体混合器、中高粘度液体和膏状物 混合机械、热塑性物料混合机、粉状与粒 状固体物料混合机械四大类。 主要用到的自动化产品：断路器、接 触器、电动机
2.1.2抽风烧结过程
（4）干燥层 从预热层下来的废气将烧结料加热，料层中 的游离水迅速蒸发。由于湿料的导热性好，料温 很快升高到100°C以上，水分完全蒸发需要到 120-150°C左右。 由于升温速度太快，干燥层和预热层很难截 然分开，故有时候又统称干燥预热层，其厚度只 有20~40mm，他们对烧结过程有影响，混合料 中料球的热稳定性不好时，会在剧烈升温和水分 蒸发过程中产生炸裂现象，影响料层透气性。
烧结过程的基本理论
高温区厚度计算（即燃烧带大小的计算）可采用C.T.布拉塔可 夫及B.U.杜卡什提出的新方法，其计算公式如下（烧结料内 燃料与惰性料组成并两者不发生化学反应）：
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上式表明：燃烧带的宽度是由燃料粒度直径、 气流速度、原始气体中氧的浓度、料层透气性及 系数b来决定的。
计算结果与实验室测定结果很接近，但由于计 算式的假定条件与实际生产条件有差别，计算结 果与实际的误差值不超过30％～40％。
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2.2 燃料的燃烧与热交换
• 烧结过程中，固体燃料燃烧所获得的高温和CO气体，为液相 生成和一切物理化学反应的进行，提供了所必需的热量和气 氛条件。
2.2.1 燃烧反应的一般规律 • 所谓燃烧反应就是在着火温度下，燃料中的可燃成分被激烈
氧化的过程，并放出大量热量。 • 烧结生产所用的固体燃料焦粉和无烟煤燃烧的一般原理如下：
因此，烧结过程可在较短时间内完成，当料层小于 300 mm时，烧结时间一般为12～16 min。
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二、高温区的温度水平和厚度
注意区分烧结料层与烧结矿层
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二、高温区的温度水平和厚度 理解出发点：在烧结过程中，燃烧层从原料表面逐渐向原料内部移动
高温区温度水平对烧结矿的影响： ✓ 高温区温度↑→生成液相多→烧结矿的强度↑； ✓ 温度过高→出现过熔现象，烧结料层的透气性↓（ ？ ），气流阻力↑，
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图2-3是烧结料层高温区热平衡示意图，从中我们可以看 出下列平衡关系。
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影响高温区温度水平及厚度的因素：
（1）配碳量：配C量↑→QT↑→燃烧层的温度水平↑，厚度↑ （2）燃料的粒度：粒度↓→比表面积↑→与空气接触条件↑→燃烧速度
↑→温度水平高、厚度小 （3）固体燃料的燃烧性能：
第五章 烧结1PPT课件
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（2）保温时间对产品性能的影响 在烧成的最高温度保持一定的时间，一方面使物理化学变化更趋完全，
使坯体具有足够液相量和适当的晶粒尺寸，另一方面组织结构亦趋均一。但保 温时间过长，则晶粒溶解，不利于在坯中形成坚强骨架，而降低机械性能。
保温时间与抗弯强度的关系
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保温时间对显微组织的影响 (a)20min,（b)30min,(c)40min
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（3）烧成气氛对产品性能的影响 ① 气氛对陶瓷坯体过烧膨胀的影响 ② 气氛对坯体的收缩和烧结的影响 ③ 气氛对坯的颜色和透光度以及釉层质量的影响
（4）升温与降温速度对产品性能的影响
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5.3 固相烧结过程及机理
初始阶段 中间阶段
最终阶段
固相烧结一般可分为三个阶段：初始阶段，主要表现为颗粒形状 改变；中间阶段，主要表现为气孔形状改变；最终阶段，主要表现为 气孔尺寸减小。
A A A
其中，界面能的变化（Δγ）是因为样品的致密化，比表面积的变 化是由于晶粒的长大。对于固相烧结，Δγ主要是固/固界面取代固/气 界面。
19
在烧结驱动力的作用下烧结过程中的基本现象
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5.2.3 烧结参数
材料参数 工艺参数
粉体 形貌，粒度，粒度分布，团聚，混合均匀性等
化学特性 化学组分，纯度，非化学计量性，绝对均性等 烧结温度，烧结时间，压力气氛，升温和降温度等
空气（强强氧化气氛） 强氧化气氛
氧化气氛 中性气氛
还原气氛
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✓（高岭土～长石～石英）长石瓷质坯体烧成采用还原气氛
（1）高岭土中有Fe2O3和硫酸盐
氧化气氛：在烧结时Fe2O3分解出O2，但O2不易逸出
还原气氛： 2Fe2O3
无机非金属材料基础第十章烧结PPT课件
热压烧结法
总结词
提高制品致密度和性能的烧结方法
详细描述
热压烧结法是一种在加热的同时施加压力的烧结方法。通过在高温下施加压力， 可以促进材料内部的传质过程，减小孔隙率，提高制品的致密度和性能。该方法 特别适用于制备高性能陶瓷材料。
玻璃烧结是一种将玻璃原料在高温下熔化成玻 璃制品的过程。它在玻璃工业中广泛应用，如 玻璃瓶、玻璃管、玻璃板等。
玻璃烧结的工艺参数包括温度、气氛、冷却速度 和配料成分等，这些参数对玻璃的性能和结构有 重要影响。
复合材料的烧结应用
复合材料烧结是一种将复合材料在高温下烧结成制品 的过程，广泛应用于航空航天、汽车、能源等领域。
其他材料的烧结应用还包括在化学工 业中制造催化剂和吸附剂等，以及在 农业中制造肥料和农药等。
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CATALOGUE
烧结的挑战与未来发展
技术挑战
烧结工艺优化
烧结过程控制技术
提高烧结产品的致密度、强度和性能 稳定性，降低能耗和生产成本。
研究烧结过程中的传热、传质机制， 实现烧结过程的精确控制和优化。
未来发展方向
智能化制造
利用先进的信息技术实现烧结过 程的智能化控制和优化，提高生
产效率和产品质量。
新材料研发
研究新型无机非金属材料，拓展 其在新能源、环保等领域的应用
。
绿色制造
坚持绿色发展理念，实现无机非 金属材料的可持续发展，推动产
业升级和转型。
THANKS
感谢观看
新型烧结技术的研发
探索新型烧结方法，如微波烧结、放 电等离子烧结等，提高烧结效率和质 量。
烧结基础知识PPT课件
如果表面张力足以使晶体产生位错，这
时质点通过整排原子的运动或晶面的滑移来实
现物质传递，这种过程称塑性流动。可见塑性
流动是位错运动的结果。与粘性流动不同，塑
性流动只有当作用力超过固体屈服点时才能产
生 ， 其 流 动 服 从 宾 汉 (Bingham) 型 物 体 的 流
动规律即， F v
S
x
（3-3-9）
3
e KT
1
3
C0
KT
；
C1 C0
C03 KT
自颈部到接触点 浓度差
C1 C2 23 C0 KT
；
C1
C2
2C0 3 KT
自颈部到内部 浓度差
结论： ①由于应力的分布不均匀造成空位浓度梯度，空位将主要从颈部表面扩散到
颈部中心两颗粒接触处；
②空位也从颈部表面扩散到颗粒内无应力区，但其量比前一种扩散量少一半；
物理性质变化：V 、气孔率 、强度 、 致密度……
缺点：只描述宏观变化，未揭示本质。
3
第3页/共88页
定义2:在表面张力作用下的扩散蠕变。
优点：揭示了本质。 缺点：未描述宏观物理性质变化。
4
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烧结的指标
➢烧结收缩率 ➢强度 ➢实际密度/理论密度 ➢吸水率 ➢气孔率等
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③空位扩散即原子或离子的反向扩散。 这就造成了物质的迁移。而随着这种物质迁移，空隙被填充，致密度提高。
与此同时，颗粒间的接触界面增加，机械强度增加。
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第28页/共88页
⑶扩散途径 ( 结论： C1>C0>C2 空位扩散：优先由颈表面) 接触点；
1C> 2C
烧结理论知识培训课件
烧结理论知识培训课件烧结是一种重要的金属加工工艺，它指的是将细小的金属粉末通过高温压制和烧结过程将其转化为具有一定强度和形状的金属零件。
烧结技术在航空航天、汽车、电子、化工等领域有着重要的应用。
因此，为了满足市场需求和提高企业竞争力，我们需要深入了解烧结理论知识。
一、烧结的基本原理与步骤烧结的基本原理是通过高温和压力将细小的金属粉末烧结成一定形状和尺寸的金属零件。
其步骤包括：1.混合：将不同材料的金属粉末按照一定比例混合均匀。
2.成型：将混合均匀的金属粉末按照设计要求进行成型，如挤压成型、注射成型等。
3.烧结：将成型后的金属粉末在高温环境下进行烧结处理，使其成为整体零件。
4.加工：根据实际需要，对烧结成的零件进行加工或者表面处理，如车削、磨削、喷涂等。
二、烧结的特点1.能够制造高强度和高精度的金属零件。
2.可制造各种不规则和复杂的形状。
3.烧结生产工艺简单、流程短，可以提高生产效率和节约生产成本。
4.可以使用多种不同材料的金属粉末进行混合烧结，获得具有良好性能的合金材料。
5.在烧结过程中，可以控制粉末的成分和密度，获得不同的结构和性能。
三、烧结的应用及前景1.航空航天领域：烧结技术被广泛应用于航空航天领域，用于制造发动机部件、轮毂轴承、航天器外壳及燃料结构等。
2.汽车领域：烧结技术可以用于制造汽车零件，如制动器、发动机缸体等。
3.电子领域：烧结技术可以制造具有特殊性能的电子元器件，如热敏电阻、电阻器等。
4.医疗领域：烧结技术可以用于制造人体骨骼植入物、假牙、人工关节等医疗器械。
由此可见，烧结技术在未来的制造业中具有重要的应用前景和市场需求。
烧结车间烧结理论知识培训教材—--讲义.教材
烧结车间烧结理论知识培训教材目录第一章烧结厂烧结工艺、设备情况简介………………………第一节烧结厂简介…………………………………………………………………………第二节烧结生产工艺流程…………………………………………………………………第三节烧结设备情况简介…………………………………………………………………第二章烧结的基础理论知识………………………………………………………第一节烧结生产主要技术经济指标………………………………………………………第二节原料基本知识………………………………………………………………………第三节配料基本知识………………………………………………………………………第四节混料基本知识………………………………………………………………………第六节烧结基本知识………………………………………………………………………第五节成品矿处理基本知识………………………………………………………………第三章烧结应知应会知识…………………………………………………………第一节配料工技能知识……………………………………………………………………第二节混料工技能知识……………………………………………………………………第三节烧结工技能知识……………………………………………………………………第四章烧结工艺方面的知识………………………………………………………第一节原料管理……………………………………………………………………………第二节铁矿石烧结…………………………………………………………………………第三节烧结工艺操作管理…………………………………………………………………第四节烧结调整基准………………………………………………………………………第五节烧结现场配料计算及检化验事项…………………………………………………第五章烧结生产以来典型生产事故案例………………………………………生产事故案例一……………………………………………………………………………生产事故案例二……………………………………………………………………………生产事故案例三……………………………………………………………………………生产事故案例四……………………………………………………………………………第六章烧结设备情况介绍…………………………………………………………第一节原料系统设备……………………………………………………………………一、铁料设备…………………………………………………………………………………二、熔剂设备…………………………………………………………………………………三、燃料设备…………………………………………………………………………………第二节烧结机系统设备………………………………………………………………一、混合制粒设备……………………………………………………………………………二、铺底和布料设备…………………………………………………………………………三、点火炉及助燃风机………………………………………………………………………四、烧结机本体及传动设备…………………………………………………………………五、烧结机台车………………………………………………………………………………六、机头机尾密封……………………………………………………………………………七、烧结机单辊破碎机………………………………………………………………………八、主抽风机及附属设备……………………………………………………………………第三节成品矿处理设备…………………………………………………………………一、烧结矿破碎设备…………………………………………………………………………二、烧结矿筛分设备…………………………………………………………………………三、烧结矿冷却设备…………………………………………………………………………四、返矿给料设备……………………………………………………………………………第四节除尘设备……………………………………………………………………………第七章烧结投产以来发生的典型设备事故案例…………………………设备事故案列一……………………………………………………………………………设备事故案列二……………………………………………………………………………设备事故案列三……………………………………………………………………………设备事故案列四……………………………………………………………………………附录…………………………………………………………………………………………参考文献…………………………………………………………………………………第一章烧结车间烧结工艺、设备情况简介第一节烧结车间简介烧结车间是分二期新建二台90m2烧结机。
第三章烧结过程优秀课件
（iii）施加额外外部压力的加压烧结（Applied Pressure or Pressure-assisted Sintering）：热压烧结（Hot Pressing Sintering）；热等静压烧结（Hot Isostatic Pressing Sintering）等；
❖线收缩率、强度、容重或气孔率等物理指标 衡量物料的烧结过程
烧结是粉末冶金、陶瓷、耐火材料、超高温 材料等生产过程的一个重要工序
➢材料性能不仅与材料的组成（化学组成和矿 物组成）有关，还与材料显微结构密切相关
➢当某种材料的配方、原料颗粒、混合与成型 工艺确定后，烧结过程是材料获得预期显微结 构的关键工序
伴随上述烧结过程中发生的物理变化：坯体出现体积 收缩、气孔率下降、致密度与强度增加、电阻率下降 等宏观性能的变化，最后变成致密、坚硬并具有相当 强度的烧结体
❖可用线收缩率、机械强度、电阻率、容重、 气孔率、吸水率、相对密度（烧结体密度与 理论密度比值）以及晶粒尺寸等宏观物理指 标来衡量和分析粉料的烧结过程
颗粒中心距逼近，逐渐形成晶
电阻
界，气孔形状产生变化，体积 性
缩小，并逐渐从连通的气孔变 成孤立的气孔，气孔逐渐缩小，
质
密度 强度
直至最后大部分甚至全部气孔
从晶体中排除。
➢伴随这些物理变化，坯体中
的气孔率下降，密度、强度增
温度
加，
1. 根据烧结过程是否施加压力分类： ➢不施加外部压力的无压烧结（Pressureless Sintering） ➢施加额外外部压力的加压烧结（Applied Pressure or Pressure-assisted Sintering）
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400~800 度。 该带主要反应是烧结料中的结晶水及部分碳酸盐、硫酸盐分
解，磁铁矿进行还原以及组分间的固相反应等。 （ 4）干燥带
烧结料的热废气从预热带进入下层，迅速将烧结料加热到 100℃以上，因此该带主要是水分的激烈蒸发。 （ 5）过湿带
预热层。实际上，干燥层和预热层之间没有明显的界限，因此，
也有统称为干燥 —预热层的。高温废气将热量传递给混合料使之
干燥和预热之后，进入干燥层以下的料层，当温度下降到水蒸气
的露点（大约 60℃）以下时，在干燥层中蒸发进入废气的水分在
这里重新凝结，形成了过湿层。随着烧结过程的进行，燃烧层、
预热层和干燥层逐渐下移，烧结矿层逐渐扩大，湿料层逐渐减
当前国内外广泛采用带式抽风烧结，代表性的生产工艺流程 如图 3—１所示。
1、烧结五带的特征
（ 1）烧结矿带
在点燃后的烧结料中燃料燃烧放出大量热量的作用下，混合 料熔融成液相，随着高负压抽风作用和燃烧层的下移，导致冷空 气从烧结矿带通过，物料温度逐渐降低，熔融的液相被冷却凝固 成网孔状的固体，这就是烧结矿带。
排出
废气
冷却
(热烧结矿 )
冷烧结矿
图 3—1 烧结生产一般工艺流程图
带对烧结产量及质量影响很大。该带过宽会影响料层透气性，导 致产量低。该带过窄，烧结温度低，液相量不足，烧结矿粘结不 好，导致烧结矿强度低。燃烧带宽窄主要受物料特性、燃料粒度 及抽风量的影响。
（ 3）预热带
该带主要使下部料层加热到燃料的着火温度。一般温度为Leabharlann 石灰石白云石碎焦无烟煤
（ 80~0mm ） （ 25~0mm ）
高炉灰轧钢皮 （ 10~0mm ）
破碎
m 3m
＞
破碎
筛分
(－ )
(＋)
配
3~0mm
料
只供学习与交流
水
一次混合
二次混合
水、蒸汽
布料
点火
煤气与空气
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烧
烟道灰 烟尘
除尘 抽风
结 破碎 筛分
空气 返矿
在过湿层中，由于重新凝结的水分充塞于烧结料颗粒之间， 使气流通过的阻力增加，同时，由于水分过多，超过混合料的原 始水分，严重时使物料成泥泞状，严重降低料层透气性，大大降
只供学习与交流
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烧结过程的理论基础
烧结就是将矿粉、熔剂和燃料，按一定比例进行配加，均匀 的混合，借助燃料燃烧产生的高温，部分原料熔化或软化，发生 一系列物理、化学反应，并形成一定量的液相，在冷却时相互粘 结成块的过程。
一、烧结过程的基本原理
近代烧结生产是一种抽风烧结过程，将矿粉、燃料、熔剂等 配以适量的水分，铺在烧结机的炉篦上，点火后用一定负压抽 风，使烧结过程自上而下进行。通过大量的实验对正在烧结过程 的台车进行断面分析，发现沿料层高度由上向下有五个带，分别 为烧结矿带、燃烧带、预热带、干燥带和过湿带。
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图 3—2
烧结过程各层反应示意图
2、烧结过程分层原因
带式烧结机有明显的分层性，如图 3—２所示。抽风烧结过程的这
种分层性，是烧结过程自上而下进行的特点所决定的。烧结料中
的燃料点燃之后，随抽入的空气继续燃烧，于是料层的表面形成
了燃烧层，当这一层的燃料燃烧完毕后，下部料层中的燃料继续
燃烧层主要是固体燃料的燃烧，引起料层温度的升高和液相 的生成。燃烧层的温度高达 1350~1600℃，超过了烧结料的软化 和熔化温度，为产生一定数量的液相使烧结料粘结成块创造了条 件。此外，燃烧层内还发生碳酸盐和硫酸盐的分解，磁铁矿的氧 化、赤铁矿的热分解以及在固体燃料颗粒的周围高价氧化物的还 原等反应。由于燃烧层内存在大量液相粘结物，气体通过料层的 阻力增加，透气性变坏，不利于提高产量，因此，生产中要求燃 烧层的厚度不要太大，一般在 15~50mm 之间。
干燥层中主要发生水分的蒸发。由于烧结过程的气流速度很 快，烧结料又是细粒散料，所以，烧结料温度能迅速提高，在一 个很窄的区域（ 13~30mm）内完成干燥过程。在预热层中，水分 蒸发完毕，干料温度继续升高，达到着火温度（ 800℃左右）。此 层内发生部分碳酸盐的分解、硫酸盐的分解和磁铁矿的局部氧 化，以及烧结料各成分之间的固相反应。干燥和预热层中，由于 升温速度过快，料球易受破坏，恶化料层透气性。
小，最后全部烧结料变为烧结矿层。
3、烧结料层中发生的物理化学变化及其对烧结生产的影响
烧结矿层在料层的最上部，抽入的空气首先要穿过烧结矿 层，而烧结矿层中已无燃料的燃烧，所以被抽入的空气所冷却，
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发生熔融矿物的结晶和新相的形成过程，并将自身的热量传递给 空气，使空气温度升高（称为自动蓄热作用）。由于气流作用和 来不及逸出的气泡及冷却时的体积收缩，熔融物冷却后成为多孔 状块矿，使料层透气性增加，负压降低。在与空气接触的烧结矿 表面层，还可能发生低价氧化物的再氧化反应。
此带主要反应是液相凝结、矿物析晶、预热空气，此带表层
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强度较差，一般是返矿的主要来源。
（ 2）燃烧带
该带温度可达 1350~1600 度，此处混合料软化、熔融及液相 生成，发生异常复杂的物理化学变化。该层厚度为 15~50mm。此
精矿富矿粉 （ 10~0mm ）
从烧结料点火开始，物料中的水分就开始转移到气流中去。 含有水蒸气的废气经过料层冷却后，废气被冷却到露点温度，致 使其中水蒸气冷凝，这部分烧结料中的水分含量超过了物料的原 始水分，出现了过湿现象，这一区域成为过湿带。
该带严重影响了烧结料的透气性，破坏已造好混合料小球， 最好的解决办法就是预热混合料。
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燃烧，于是燃烧层向下移动，而其上部形成了烧结矿层。燃烧层
产生的高温废气进入燃烧层以下的料层之后，很快将热量传递给
烧结料，使料温急剧上升。随着温度的升高，到
100℃以上，首
先出现混合料中的水分蒸发，达到 300~400℃，水分蒸发完毕，
继续升高到 800℃，混合料中的燃料着火。这样，燃烧层下部形
成了 100~400℃之间以水分蒸发为主的干燥层和 400~800℃之间的