中南大学《烧结球团(第1章)》PPT课件
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《烧结球团》课件解析 (一)
《烧结球团》课件解析 (一)在我们的生活和工业生产中，常常需要利用烧结技术制造各种粉末材料的固体物，在制造球团这一过程中，《烧结球团》成为烧结技术中的关键因素之一。
烧结球团是指由微粒状颗粒团结在一起，通过烧结过程形成的小球状物，其中粉末原料被与其它微粒进行接触和交换，使颗粒质量提高并且产品均匀度得到提高，这对于一些材料制品的质量和性能提高具有非常重要的作用。
为提高人们对烧结球团的了解，优化工业制品的成品率，制造出优质的工业产品。
一些烧结领域的专家提出了《烧结球团》课件解析此课件的分析，将课件解析归纳为以下三个方面。
一：课件将烧结球团的特点进行了较为详细地讲解。
（1）烧结球团的形成原理。
在烧结的过程中，当加热温度达到一定程度，微粒表面的因素使之产生熔融，一旦发生熔融现象，再加上外力的作用，就会形成烧结球团。
通过这一过程，粉末原料可以充分固结，并形成大型的固体物料，因此在很多高技术和高端的工业领域，烧结球团是不可缺少的一种材料。
（2）球团的阻尼性能在烧结过程中，粉原料会饱经文化、包括加热、融化、成型、冷却、晶核长大、结构紧实等一系列的过程。
在一些粉体实验中，阻尼是影响球形颗粒层级和均匀度的一个重要问题。
对于颗粒间的接触，颗粒的原则性能很大程度上取决于阻尼性能的表现，这一过程也为烧结球团的形成注入了新的元素。
二：课件对于烧结球团的生产工艺进行了详细的阐述。
（1）粉体的雾化和干燥在烧结球团生产中，通常需要利用干燥技术，通过提高粉末原料的纯度、颗粒尺寸得到的材料颗粒尺寸的加强度，对于提高球团质量有着很大的帮助。
干燥过程可以在流场中进行，进而干燥速度会增加。
（2）颗粒的烧结与凝固烧结过程中，将颗粒烧结后接触成之后，需要加热进行凝固，通常是通过一些电热设备等方式来进行的，这一过程可以提高球团的质量和凝固程度。
同时，烧结过程中的温度均匀性和稳定性对球团质量和成品率也有着非常的重要作用。
三：课件深度解析了烧结球团的优缺点。
烧结、球团工艺介绍PPT49页
40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的。— —爱献 生
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
烧结、球团将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
烧结球团厂设计第一讲35页PPT
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
烧结球团厂设计第一讲
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
《烧结球团》课件解析
3）不能使用高发挥份的烟煤。 焦粉和无烟煤中的挥发分含量，不应超过5％。 燃料的灰分尽可能低些。燃料中灰分含量增多必然引起烧结 料含铁量降低和酸性氧化物增多（灰分中SiO2的数量高达 50%以上）因而必然相应需要增加熔剂的消耗量 。
1.3.3 固体燃料的用量
燃料用量影响烧结的温度和烧结气氛。 燃料用量高时： 1）烧结温度高，有利烧结液相的发展，烧结矿强度高； 2）还原性气氛强，不利于铁酸钙体系的发展，烧结矿FeO含 量高，强度低，还原性差。
1.3.1 固体燃料的粒度
固体燃料的粒度，与混合料中各组分的特性有关。 当烧结8～0毫米粉矿时，燃料粒度稍大时对烧结过程 影响不大，而当减少燃料粒度时，烧结质量则明显地 下降。
烧结粒度为-8mm的铁矿粉时，粒度为1~2mm的焦粉 最适宜，这样的粒度有能力在周围建立18~20mm烧 结矿块。
铁精矿由于粒度细，当燃料粒度减少时对烧结过程影响不大， 而当其粒度稍有增大时，却使成品烧结矿的产率和强度显著 下降
碳粒燃烧速度
D D (CO C )
2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
s O2
R R (C )
2
s n O2
s O2
D (CO C ) R C
s O2
D C CO D R
s O2
2
碳粒燃烧的总速度
D R CO CO D R
D R 2
2
D —界面层内传质系数（内扩散系数）
无烟煤的着火温度为750-770 ℃，挥发物的分解挥发 温度为380－400℃
挥发物不可能燃烧而进入废气，与废气－起进入抽风除尘 系统，而在管道壁、排灰阀、除尘器，以及抽风机的内壁 和转子的叶片上沉积下来，危及和妨害整个抽风系统的正 常工作。
1.3.3 固体燃料的用量
燃料用量影响烧结的温度和烧结气氛。 燃料用量高时： 1）烧结温度高，有利烧结液相的发展，烧结矿强度高； 2）还原性气氛强，不利于铁酸钙体系的发展，烧结矿FeO含 量高，强度低，还原性差。
1.3.1 固体燃料的粒度
固体燃料的粒度，与混合料中各组分的特性有关。 当烧结8～0毫米粉矿时，燃料粒度稍大时对烧结过程 影响不大，而当减少燃料粒度时，烧结质量则明显地 下降。
烧结粒度为-8mm的铁矿粉时，粒度为1~2mm的焦粉 最适宜，这样的粒度有能力在周围建立18~20mm烧 结矿块。
铁精矿由于粒度细，当燃料粒度减少时对烧结过程影响不大， 而当其粒度稍有增大时，却使成品烧结矿的产率和强度显著 下降
碳粒燃烧速度
D D (CO C )
2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
s O2
R R (C )
2
s n O2
s O2
D (CO C ) R C
s O2
D C CO D R
s O2
2
碳粒燃烧的总速度
D R CO CO D R
D R 2
2
D —界面层内传质系数（内扩散系数）
无烟煤的着火温度为750-770 ℃，挥发物的分解挥发 温度为380－400℃
挥发物不可能燃烧而进入废气，与废气－起进入抽风除尘 系统，而在管道壁、排灰阀、除尘器，以及抽风机的内壁 和转子的叶片上沉积下来，危及和妨害整个抽风系统的正 常工作。
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• 孔隙度在一定程度上描述了气体通过料层时，料层对气流 阻力的大小。
17
（4）料层的孔隙率ε
• 散装料层的孔隙率受颗粒堆积方式和颗粒粒度分布的影响
• 上图为结晶学描述的相同直径颗粒不同堆积的方式时的 孔隙率。其值在0.2595~0.4764之间。
18
常见的堆积方式(Ⅰ-简单正方体)，(Ⅳ-面心立方体)或两 者混合，(Ⅱ)和(Ⅲ)由于堆积条件复杂，实际中不常见 。 球团矿10个数据的平均实测值为0.478，与最疏松排列简 单立方体的理论计算值0.4764很接近。
② 中间级颗粒的增加引起孔隙率的增大，而不改变 两级颗粒配比时的基本规律；
③ 粗略地说，可以按67：33的比例将所有粒级分成 粗细两级，仍然会呈现出上述两级配比时的倾向性 。
• 孔隙度：Vj/V
实 际 物 质
16
• 假设真密度（ r0 ），视密度（ rn）， 堆密度（rj）均可测定 • 颗粒气孔率：Vn/（V0+Vn） =1- rn/ r0：
Vn/G=(V0+Vn- V0)/G=(V0+Vn)/G-V0/G=1/ rn-1/r0 （V0+Vn）/G= 1/ rn • 孔隙度=Vj/V= 1- ri/ rn • 颗粒气孔率在一定程度上描述了气固反应时，气体内扩散 阻力的大小。
22
23
24
烧结混合料的粒度组成 的影响
图3—3 两种不同粒度不同比例配合的孔隙率变化曲线
(a) 理想球体(C.F.弗纳斯曲线)；(b) 烧结矿，m为细粒级，k为粗粒级， x＝dm/dk（直径比）；横坐标：大粒级含量
25
①dm/dk愈小，即细粒与粗粒直径相差越远，孔隙率ε变化越 陡峭；在粗粒级含量相同的条件下，孔隙率越低。
11
• 人们习惯使用加权算 术平均值。
• 加权调和平均值，更 靠近实际情况。
调和平均值最靠近细粒度一端， 影响料层透气性的主要因素是细 粒度部分的含量
• 平均粒度越大，阻力 系数越小。
炉料表征尺寸与阻力系数的关系 －调和平均值…算术平均值
要减少料层阻力除了将各粒级普遍增大外，还须降低混合料中的细粒部分
• 混合料的平均粒径d • 形状系数φ • 料层的孔隙率ε
10
（1）混合料的平均粒径
加权的算术平均值 ：
n
d算
ri d i
i 1
加权的几何平均值 ：
n
d几何
d ri i
i 1
加权的调和平均值 ：
d调和 1
n ri d i1 i
ri—某一粒级的质量百分数；
di—某一粒级的平均粒径
中位数：以混合料各粒级累计质量百分数对粒级作图，占混合 料质量一半时所对应的颗粒尺寸。
由于振实程度的不同则出现在0.2595及0.4764之间，其平 均值为0.3680。正好是一些实测数据的另一个稳定值0.37 。 烧结矿由于它的形状不那么规则，因而更倾向形成简 单立方体排列。
它们也有两种水平的稳定值，一般在0.5－0.53；在振实 的条件下可能降低到0.43一0.46。
19
20
21
（2）在一定料层高度，且抽风量不变的情况下，料层透 气性可以用气体通过料层时压头损失Δp表示。 压头损失愈高，则料层透气性愈差，反之亦然。
7
烧结机的生产能力
q＝60×F×V×r×k q—烧结机台时产量，t/台时； F—烧结机抽风面积，m2； V—垂直烧结速度，mm/min； r—烧结矿堆密度，t/m3； k—烧结矿成品率，％。
4
3.1 烧结料层的气性：指固体散料层允许气体通过的难易程度，也是衡量混 合料孔隙率的标志。
6
两种表示方法
（1）在一定的压差（真空度）条件下，透气性用单位时间内通 过单位面积和一定料层高度的气体量来表示，即： G＝Q/(t·F)
式中： G——透气性，m3/m2·min； Q——气体流量， m3； t——时间，min； F——抽风面积，m2
• 制成与管道截面相同的板，置入流体管道，如果 板与流体流动方向平行，对流体流动的影响小； 垂直，则可以使流体无法流动，这就是截止阀。
• 在动力学研究中，料粒的形状系数 是一个很重 要的概念，未反应核模型是以球体颗粒建模的， 对于实际物料，必须引入形状系数 的概念，例 如一般球团矿取0.9~1.0，烧结矿0.7~0.8。
12
（2）料粒的形状系数
13
（2）料粒的形状系数
料粒的形状系数φ是指与料粒同体积的球体的表面 积和料粒本身实际表面积的比值，即：
φ=S球/S料粒
除了料粒的形状外，它的表面结构及粗糙的影响 很大，实际表达式： Φ=φG×α
14
对形状系数的理解
• 同样质量的物体，制成球体，置入流体管道，对 流体流动的影响较小；
烧结球团学
1
整体概述
概况一
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概况二
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概况三
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2
第3章 烧结料层的气体力学
3
内容
3.1 烧结料层的透气性 3.2 烧结料层气体阻力损失 3.3 烧结过程透气性变化规律 3.4 改善烧结料层透气性的途径
② dm/dk比例固定时，当粗料dk质量占总量的60%~70%时 ，ε有最小值；
③ε取决于粗粒的堆积方式，在不振动的堆积条件下，一 般都以简单的立方体形式排列，如料层振动，则孔隙率 变小。
26
对多种粒级配合时孔隙率变化规律的研究结果表明， 料层孔隙率呈现下列变化规律：
① 以最粗及最细两级之间的相互作用为主，并遵循 两级颗粒配比时所呈现的规律；
V=k’w0.8~1.0 w——气流速度，m/s； k’——决定原料性质的系数；
8
研究意义
烧结机的生产率同垂直烧结速度成正 比关系 ，而烧结速度又与单位时间内 通过料层的空气量成正比 ，研究烧结 料层的透气性的变化规律，寻找改善 烧结料层透气性的途径，以提高烧结 生产率。
9
3.1.2 烧结料层结构主要参数与透气性的关系
15
（3）物体密度
• 设物质质量为G，体积V
颗
V=V0+Vn+Vj
粒 间
V0：实际物质所占空间 Vn：物质颗粒内部孔隙所占空间
孔 隙
物 质 内 部 孔 隙
Vj：颗粒间孔隙所占空间
• 密度：
真密度：r0= G/V0 视密度（假密度）： rn= G/（V0+Vn） 堆密度： rj= G/V
• 颗粒气孔率：Vn/（V0+Vn）
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（4）料层的孔隙率ε
• 散装料层的孔隙率受颗粒堆积方式和颗粒粒度分布的影响
• 上图为结晶学描述的相同直径颗粒不同堆积的方式时的 孔隙率。其值在0.2595~0.4764之间。
18
常见的堆积方式(Ⅰ-简单正方体)，(Ⅳ-面心立方体)或两 者混合，(Ⅱ)和(Ⅲ)由于堆积条件复杂，实际中不常见 。 球团矿10个数据的平均实测值为0.478，与最疏松排列简 单立方体的理论计算值0.4764很接近。
② 中间级颗粒的增加引起孔隙率的增大，而不改变 两级颗粒配比时的基本规律；
③ 粗略地说，可以按67：33的比例将所有粒级分成 粗细两级，仍然会呈现出上述两级配比时的倾向性 。
• 孔隙度：Vj/V
实 际 物 质
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• 假设真密度（ r0 ），视密度（ rn）， 堆密度（rj）均可测定 • 颗粒气孔率：Vn/（V0+Vn） =1- rn/ r0：
Vn/G=(V0+Vn- V0)/G=(V0+Vn)/G-V0/G=1/ rn-1/r0 （V0+Vn）/G= 1/ rn • 孔隙度=Vj/V= 1- ri/ rn • 颗粒气孔率在一定程度上描述了气固反应时，气体内扩散 阻力的大小。
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烧结混合料的粒度组成 的影响
图3—3 两种不同粒度不同比例配合的孔隙率变化曲线
(a) 理想球体(C.F.弗纳斯曲线)；(b) 烧结矿，m为细粒级，k为粗粒级， x＝dm/dk（直径比）；横坐标：大粒级含量
25
①dm/dk愈小，即细粒与粗粒直径相差越远，孔隙率ε变化越 陡峭；在粗粒级含量相同的条件下，孔隙率越低。
11
• 人们习惯使用加权算 术平均值。
• 加权调和平均值，更 靠近实际情况。
调和平均值最靠近细粒度一端， 影响料层透气性的主要因素是细 粒度部分的含量
• 平均粒度越大，阻力 系数越小。
炉料表征尺寸与阻力系数的关系 －调和平均值…算术平均值
要减少料层阻力除了将各粒级普遍增大外，还须降低混合料中的细粒部分
• 混合料的平均粒径d • 形状系数φ • 料层的孔隙率ε
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（1）混合料的平均粒径
加权的算术平均值 ：
n
d算
ri d i
i 1
加权的几何平均值 ：
n
d几何
d ri i
i 1
加权的调和平均值 ：
d调和 1
n ri d i1 i
ri—某一粒级的质量百分数；
di—某一粒级的平均粒径
中位数：以混合料各粒级累计质量百分数对粒级作图，占混合 料质量一半时所对应的颗粒尺寸。
由于振实程度的不同则出现在0.2595及0.4764之间，其平 均值为0.3680。正好是一些实测数据的另一个稳定值0.37 。 烧结矿由于它的形状不那么规则，因而更倾向形成简 单立方体排列。
它们也有两种水平的稳定值，一般在0.5－0.53；在振实 的条件下可能降低到0.43一0.46。
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（2）在一定料层高度，且抽风量不变的情况下，料层透 气性可以用气体通过料层时压头损失Δp表示。 压头损失愈高，则料层透气性愈差，反之亦然。
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烧结机的生产能力
q＝60×F×V×r×k q—烧结机台时产量，t/台时； F—烧结机抽风面积，m2； V—垂直烧结速度，mm/min； r—烧结矿堆密度，t/m3； k—烧结矿成品率，％。
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3.1 烧结料层的气性：指固体散料层允许气体通过的难易程度，也是衡量混 合料孔隙率的标志。
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两种表示方法
（1）在一定的压差（真空度）条件下，透气性用单位时间内通 过单位面积和一定料层高度的气体量来表示，即： G＝Q/(t·F)
式中： G——透气性，m3/m2·min； Q——气体流量， m3； t——时间，min； F——抽风面积，m2
• 制成与管道截面相同的板，置入流体管道，如果 板与流体流动方向平行，对流体流动的影响小； 垂直，则可以使流体无法流动，这就是截止阀。
• 在动力学研究中，料粒的形状系数 是一个很重 要的概念，未反应核模型是以球体颗粒建模的， 对于实际物料，必须引入形状系数 的概念，例 如一般球团矿取0.9~1.0，烧结矿0.7~0.8。
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（2）料粒的形状系数
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（2）料粒的形状系数
料粒的形状系数φ是指与料粒同体积的球体的表面 积和料粒本身实际表面积的比值，即：
φ=S球/S料粒
除了料粒的形状外，它的表面结构及粗糙的影响 很大，实际表达式： Φ=φG×α
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对形状系数的理解
• 同样质量的物体，制成球体，置入流体管道，对 流体流动的影响较小；
烧结球团学
1
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第3章 烧结料层的气体力学
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内容
3.1 烧结料层的透气性 3.2 烧结料层气体阻力损失 3.3 烧结过程透气性变化规律 3.4 改善烧结料层透气性的途径
② dm/dk比例固定时，当粗料dk质量占总量的60%~70%时 ，ε有最小值；
③ε取决于粗粒的堆积方式，在不振动的堆积条件下，一 般都以简单的立方体形式排列，如料层振动，则孔隙率 变小。
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对多种粒级配合时孔隙率变化规律的研究结果表明， 料层孔隙率呈现下列变化规律：
① 以最粗及最细两级之间的相互作用为主，并遵循 两级颗粒配比时所呈现的规律；
V=k’w0.8~1.0 w——气流速度，m/s； k’——决定原料性质的系数；
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研究意义
烧结机的生产率同垂直烧结速度成正 比关系 ，而烧结速度又与单位时间内 通过料层的空气量成正比 ，研究烧结 料层的透气性的变化规律，寻找改善 烧结料层透气性的途径，以提高烧结 生产率。
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3.1.2 烧结料层结构主要参数与透气性的关系
15
（3）物体密度
• 设物质质量为G，体积V
颗
V=V0+Vn+Vj
粒 间
V0：实际物质所占空间 Vn：物质颗粒内部孔隙所占空间
孔 隙
物 质 内 部 孔 隙
Vj：颗粒间孔隙所占空间
• 密度：
真密度：r0= G/V0 视密度（假密度）： rn= G/（V0+Vn） 堆密度： rj= G/V
• 颗粒气孔率：Vn/（V0+Vn）