烧结物料平衡计算4.pdf

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1、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＝l66

2、550-171.02T(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(Fezo：，Mno2.Mn203)分解。(1)结晶水分解。一般固溶体内的水

3、容易在120一200℃就分解出来，以OH—根存在的针铁矿(Fez03·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

4、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cO2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．18-0.1

5、9nt)，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Fczo：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

6、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＝Fe2O3十4SOz(1-5)2FcS十3十O2＝Fc2O3十2SO2(1-6)（2）还原。某些易

7、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％、z