近代烧结生产是一种抽风烧结过程,将混合料(铁矿粉、燃料、熔剂及返矿)配以适量的水分,铺在带式烧结机的炉箅上,点火后用一定负压抽风,使烧结过程自上而下的进行。对正在烧结过程的台车进行解剖,发现沿料层高度有四个带,如图所示。
(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毫米,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15~50毫米。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,由予热交换剧烈,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桐反应等,该带宽度一般在20~40毫米。
(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,破坏已造好的混合料小球,解决的办法是预热混合料。
烧结过程的基本理论是:
1)用化学反应动力学的基本理论来研究烧结过程固体燃料的燃烧。
2)用传热的基本理论来研究烧结过程的温度分布及蓄热现象。
3)用气体力学的理论来分析料层的透气性及工艺参数的关系。
4)用冶金热力学及矿物工程学的基本理论来研究烧结过程的固相反应、液相形成及烧结矿的成矿机理等等。
这些研究成果使烧结过程更加科学化、公式化,便于建立烧结过程的数学模型,同时也为提高烧结的产量及质量指明方向。