钢铁冶金课件.ppt

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1、炼铁原料主讲：代林晴冶金与能源工程学院冶金系第四章铁矿粉烧结理论铁矿粉烧结过程：将细粒含铁物料与熔剂、燃料按一定比例混合，再加水润湿、混匀、制粒成为烧结料，铺于烧结机台车上，通过点火、抽风，借助燃料燃烧产生的高温和一系列物理化学变化，生成部分低熔点物质，并软化熔融产生一定数量的液相，将铁矿物颗粒粘结起来，冷却后即成为具有一定强度的多孔块状烧结矿。烧结的目的：1.合理地利用矿石资源，满足钢铁工业发展的需要；2.通过烧结可为高炉提供化学成分稳定、粒度均匀、还原性好、冶金性能优良的优质原料，为高炉优质、高产、低耗、长寿创造

2、良好条件。3.烧结可有效地回收利用冶金、化工等生产的含铁废料，既充分利用了国家资源，又减轻了环境污染，还可降低生产成本。①烧结矿带：烧结矿的冷却与再氧化过程；②靠近燃烧带的烧结矿带：熔体结晶；③干燥预热带、燃烧带与靠近燃烧带的烧结矿带：固相反应，氧化还原，原铁的氧化物、碳酸盐、硫化物的分解；④燃烧带：燃料燃烧，液相熔体生成，高温分解；⑤干燥预热带：挥发，分解，氧化还原，水分蒸发；⑥水分冷凝带：水汽冷凝。4.1烧结过程及主要变化对烧结过程的台车进行解剖，根据温度的高低和其中的物理化学变化，自上而下可以将正在烧结的料层分

3、为烧结矿带、燃烧带、干燥预热带、过湿带和原始料带五个带。图4－1烧结过程的解剖1－烧结盘；2－炉篦；3－废气出口；4－煤气点火器；5－铺底料带式烧结机抽风烧结过程的分层性烧结矿层燃烧层预热层干燥层湿料层铺底料层1000~1100℃冷却、再氧化冷却、再结晶（塑性烧结矿）固体碳燃烧和液相形成固相反应、氧化、还原、分解去水水分凝结温度℃700~800℃300~400℃120℃60℃负压1000~1600mmH2O最高温度点在燃烧层中部，高温持续时间1~1.5min点火表面赤热部分过湿层脆性烧结矿收缩强度好的烧结矿预强干燥塑

4、性结烧矿1.烧结矿带。即成矿带，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，其原因是：1)烧结温度低。2)受空气剧冷作用，表层矿物来不及析晶，玻璃质较多，内应力很大，所以性脆，在烧结机卸矿端被击碎而进入返矿。表层厚度一般为40～50㎜，只有在烧结机点火器采取保温措施才能改善其表层强度。近年来由于烧结采用高料层作业，表层所占比例相对减少，它对烧结矿强度总体影响较少，为了节约煤气，已不用保温了。2.燃烧带。即烧结带，该带是燃料燃烧带，温度可达1100℃～1500℃。此处混合料软化、熔融及液相形成。该层厚度为

5、15～50㎜。此带对烧结过程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；过窄烧结温度低，液相量不足，烧结矿粘结不好，强度低。该层的宽窄受燃料粒度、抽风量的影响。3.预热干燥带。主要过程是干燥与预热。该带特点是热交换迅速，由于热交换剧烈，废气温度很快从1500℃下降到60℃～70℃。此带主要反应是水分蒸发，结晶水及石灰石分解，矿石的氧化还原以及固相反应等，该带宽度一般在20～40㎜。4.水分冷凝带。即过湿带，因为上层高温废气中带入较多的水气，进入下层冷料时水分析出而形成水分冷凝带。该带影响烧结透气性，破坏

6、已造好的混合料小球，解决的办法是预热混合料。5.原始烧结料带：处于料层最下部。此层中的物理、化学性质基本不变。4.2烧结料层燃料燃烧基本原理烧结料层中固体燃料放出大量的热产生高温并造成一定的气氛，为其它物理化学变化提供了必要条件。烧结过程中，混合料中固体燃料燃烧所提供的热量占烧结总需热量的90％左右。4.2.1固体燃料燃烧热力学烧结料中燃料所含的固体炭在温度达700℃以上即着火燃烧，发生如下反应：2C＋O2＝2COC＋O2＝CO22CO＋O2＝2CO2CO2＋C＝2CO4.2.2固体燃料燃烧动力学在烧结过程中，固体燃

7、料呈分散状分布在料层中，其燃烧规律性质介于单体焦炭颗粒与焦粒层燃烧之间，固体碳的燃烧属非均相反应。反应过程由五个环节组成。（1）氧通过边界层扩散到固体碳的表面；（2）氧在碳粒表面吸附；（3）吸附的氧与碳发生化学反应；（4）反应产物的解吸；（5）反应产物由碳粒表面的边界层向气相中扩散。为了建立碳粒燃烧速率方程，假设上述五个步骤中氧向碳粒表面的扩散和氧与碳的化学反应两步的速率最小，这样整个反应就被（1）、（3）两个步骤控制。a.氧气向固体碳表面扩散迁移的速率：式中：――气流中氧的浓度；――碳粒表面氧的浓度；――界面层内传

8、质系数。b.相界面上的化学反应速率：式中：――化学反应速率常数；n――反应级数，设n=1。当扩散速率与化学反应同步，即=时，整个反应稳定进行，则碳粒燃烧的总速度为：在低温下，﹤﹤，≈，此时，过程的总速度取决于化学反应速度，称燃烧处于“动力学燃烧区”。在高温下，﹤﹤，≈，此时，过程的总速度取决于氧的扩散速度，称燃烧处于“扩散燃烧区”。当燃烧处于动