鐵礦石壓塊的主要方法之壹。貧鐵礦選礦得到的鐵精礦、富鐵礦破碎篩分得到的粉礦、生產中回收的含鐵物料(高爐和轉爐粉塵、連鑄和軋制鐵皮等)。)、熔劑(石灰石、生石灰、熟石灰、白雲石、菱鎂礦等。)和燃料(焦粉和無煙煤)按所需比例混合，加水混合制成顆粒狀燒結混合料，平鋪在燒結臺車上。
鐵礦石燒結
1887簡史英國T. Huntington和F. Heberlein首次申請了硫化礦鼓風燒結法及該方法中使用的燒結圓盤設備專利。1906年，美國人A. Dwight和R. Lloyd在美國獲得了排氣帶燒結機專利。1911年，第壹臺有效面積為8m2的連續帶式排氣燒結機(又稱DL燒結機)在美國賓夕法尼亞州布羅肯鋼鐵公司建成投產。這種設備壹出現，就迅速取代了壓塊機(見方形壓塊)、燒結盤(見燒結盤)等壓塊設備。隨著鋼鐵工業的發展，燒結礦的產量也迅速增加。到80年代，世界燒結礦產量已達5億多噸。我國最早的帶式排氣燒結機於1926年在鞍山建成投產，有效面積21.81m2。從1935到1937，4臺50m2燒結機相繼投產，1943最高年產燒結礦達24.7萬t，建國後，鋼鐵工業迅速發展，燒結產能和產量大幅提高。截止1991年底，全國燒結機總有效面積達到9064m2，燒結礦年產量達到9654萬噸，重點企業高爐熟料率達到90%。
帶式通風燒結法出現後，不僅燒結礦的生產規模和產量有了很大的提高，而且生產技術也有了很大的進步:(1)燒結原料的處理得到了加強，如礦粉的混合、燃料和熔劑的破碎、混合料的精確配料、制粒和預熱等。(2)開發了各種增產、節能、提質的新技術，如厚料層燒結、低溫燒結、小球燒結、雙球燒結、細精礦燒結、雙層燒結、熱風燒結、新點火技術、燒結礦分級等。(3)燒結設備大型化、機械化、自動化，采用計算機進行生產管理和運行控制；(4)應用除塵、脫硫、去除氮氧化物等環保技術。
礦物粉末的燒結包括許多物理和化學反應過程。無論采用哪種燒結方法，燒結過程基本上都可以分為幹燥脫水、燒結物料預熱、燃料燃燒、高溫固結和冷卻三個階段。這些過程在燒結物中按層順序進行。圖1表示通風條件下燒結過程中各層的反應。泵入的空氣通過燒結的熱燒結床預熱，固體燃料在燃燒床中燃燒，放出熱量獲得高溫(1250 ~ 1500℃)。燃燒層排出的高溫廢氣將對燒結礦進行預熱和脫水。根據溫度和氣氛條件，各層進行不同的物理化學反應:自由水和結晶水的蒸發分解，碳酸鹽的分解，氧化鐵鐵的分解、還原和氧化，硫、砷等雜質的去除，部分氧化物(CaO、SiO _ 2、FeO、Fe2O3、MgO)的固相和液相反應；液相的冷卻結晶和固結。
燃燒與傳熱固體碳的燃燒能提供燒結過程80%以上的熱量收入和1250 ~ 1500℃(燃燒層內)的高溫，保證了燒結過程中的脫水、石灰石分解、氧化鐵分解還原、脫硫、液相生成和固結等物理化學反應。燃燒反應也影響燒結機的產量。
碳在燒結料層中的燃燒反應比較復雜，壹般可以表示為:c+O2 = CO2；2C+O2 = 2CO；CO2+C = 2CO；二氧化碳+氧氣=二氧化碳.在碳集中的區域，氣相中的CO濃度高，CO2濃度低，大氣在還原。少碳無碳地區，CO濃度低，CO2濃度高，大氣氧化。碳在料層中燃燒的兩個最重要的條件是燃料顆粒表面被加熱到著火溫度和熱的燃料表面需要與具有足夠氧濃度的氣流接觸。增加氧氣濃度、氣體溫度、氣體流速和燃料的反應表面積都有助於提高燃燒反應速度。燒結常用的燃料是焦粉和無煙煤；高揮發份煤不適合燒結，因為在著火前大量揮發份揮發，容易堵塞管道。
燒結過程中傳熱速度非常快。燒結材料都是小顆粒，傳熱效率高，而且還有水的蒸發分解等吸熱過程，所以在燒結材料中傳熱很快。燒結過程中良好的熱量利用主要表現在排煙溫度低和燒結過程中的“自動蓄熱”。後者是指泵入的空氣在通過熱燒結床(相當於“蓄熱室”)時被預熱到1000℃以上，增加了燃燒床內的熱收入(約占燃燒床總熱收入的40% ~ 60%)，提高了燃燒床的溫度。隨著燒結料層的增厚，這部分熱收入增加；隨著燃燒層溫度的升高，燒結液相增多，燒結強度增加，但燒結速度降低。燃燒層的溫度受燃料用量、自動蓄熱和燃燒層中各種化學反應的熱效應的影響。增加碳含量，增加放熱反應，減少吸熱反應，有利於提高燃燒層溫度，提高料層溫度也是如此。
燒結過程中的所有反應和變化都是在氣流不斷穿過料層的情況下進行的。氣流運動對燒結礦的產量和質量有很大影響。垂直燒結速度與通過床的氣流成正比。氣體流量與抽吸負壓、燃燒層溫度和料層滲透性有關。因為在燒結過程中各層是不斷變化的，所以材料層的透氣性和氣體流速也在變化。燒結縫孔隙多，透氣性好；燃燒層溫度高，液相，滲透性差。球形度好的濕料層透氣性好，但有時因水蒸氣凝結而使料層過濕，破壞了料球，對氣流產生很大阻力。如果顆粒在幹燥後破碎，幹燥層和預熱層也會產生更大的阻力。燒結材料的滲透率指數p可由下式表示:
P=F / A(h/S) n
其中f為風量，m3/min；；a為排氣面積，m2；h是材料層厚度，m；s為吸入負壓，kPa；n是燒結過程中與氣流性質、原料性質、物料狀態有關的系數，壹般n = 0.5 ~ 1.0。燒結料層的透氣性與礦粉的粒度、返礦的數量和質量、混合料的加水量、礦粉的成球性能、粘結劑的使用、燒結礦的預熱和燒結溫度有關。氣流是否沿物料表面均勻分布會影響燒結過程的均勻性，尤其是大型燒結機。氣流分布不均勻導致燒結不均勻，導致成品率下降，返礦多，質量差，降低燒結礦質量。分布均勻，燒結臺車結構合理完整，有利於氣流的均勻分布。
水分的蒸發和凝結以及向燒結物中加入壹定量的水分是粉體制粒的需要。當燒結溫度達到100℃或更高時，水分蒸發劇烈，燒結廢氣濕度增加。當廢氣離開幹料層進入濕料層時，由於冷卻，溫度下降到露點以下，廢氣中的水蒸氣在濕料層中凝結，使濕料層的濕度超過了原來的濕度，這就是“過濕現象”。濕度過大會破壞顆粒，降低材料層的透氣性。預熱燒結礦可以減少或消除濕度過大的現象。燒結過程中細精礦的過濕現象比富礦粉的過濕現象更嚴重。結晶水形式的水是壹種化學結合水，只有在較高的溫度下才能分離除去。
分解、氧化和還原燒結過程中的主要分解反應是碳酸鹽(CaCO3、MgCO3和FeCO3等)的分解。)和壹些氧化物。當碳酸鹽分壓為101.325 kPa時，其溫度為CaCO3 910℃，MgCO3 630℃，FeCO3 400℃。因此，它們可以在燒結過程中完全分解。如果石灰石粒度較粗，不僅會延長分解時間，而且不能完全分解，不能與其他氧化物充分礦化。殘留在燒結物中的遊離CaO將導致燒結物的粉化。所以要求石灰石的粒徑小於3 mm，碳酸鹽分解是壹個吸熱反應，增加石灰石的量壹般需要增加碳的量。
在燒結過程中，根據氧化鐵的形態、溫度和氣相組成，氧化鐵可以發生分解、還原或氧化反應。Fe2O3在1383℃時的分壓為20.6 kPa (0.21大氣壓)，燒結時的氧分壓較低(6.8 ~ 18.6 kPa)，因此可發生在1300 ~ 1350℃(燃燒層)。Fe3O4和FeO的部分減壓很小，燒結時不可能產生熱分解。Fe2O3的部分減壓較高，燒結廢氣中往往含有少量的CO，在300 ~ 400℃可被還原，所以Fe2O3在預熱層和燃燒層被還原。Fe3O4的分解壓力較低，只能在CO濃度較高的氣氛中還原，所以還原只在燃燒層中燃料顆粒附近溫度和CO濃度較高的區域進行。FeO僅在燃料比高(>:10%)時起作用，可以還原成壹些金屬鐵。在低燃料比條件下，Fe2O3的熱分解和還原反應相對較少。在燒結礦層中，由於沒有碳，Fe3O4和FeO可以部分氧化成Fe2O3。
非鐵元素在燒結過程中的行為MnO2 _ 2和mn2o _ 3具有較高的分壓(當分壓為20.6kPa時，溫度為460℃和927℃)，因此它們可以在預熱層分解和還原，生成的Mn3O4和SiO2 _ 2形成低熔點的Mn2SiO4。FeS2在565℃開始熱分解(2FeS2 = 2FeS+S2)，但分解前可被氧化(4 FeS 2+11o 2 = 2 fe2o 3+8so 2)。在565 ~ 1383℃時，氧化和熱分解同時進行，氧化產物處於較高溫度。FeS2(FeS)也能被Fe2O3氧化，生成的SO3能被CaO吸收生成CaSO4。減小礦粉的粒徑，配合適當的燃料量，保持足夠的氧化氣氛和高溫，有利於去除；提高堿度會降低脫硫率，壹般燒結過程可以脫除90%以上的硫。硫酸鹽(BaSO4等)的分解溫度。)高，脫硫率達80% ~ 85%。As2O3容易去除，但As2O3非常穩定。PbS和ZnS可被氧化成PbO和ZnO，溶解在矽酸鹽渣相中。因此，As、Pb、Zn在燒結過程中難以脫除，在高燃料比條件下，部分可以脫除。加入少量氯化物(CaCl2等。)能生成揮發性的AsCl3、PbCl 2和ZnCl2，可去除60%的As、90%的Pb和60%的Zn。K2O、Na2O和P2O5在燒結過程中難以去除。
礦粉的熔化與熔化前固化的礦粉之間存在固態反應。它是礦物粉末加熱到低於其熔點的壹定溫度時，由於顆粒表面離子動能增加而引起的遷移、擴散和相互結合成新的化合物的反應。固態反應產物2 Cao·SiO 2出現的溫度為500 ~ 690℃。CaO Fe2O3的溫度為400 ~ 600℃；2CaO Fe2O3為400℃；2 FeO SiO 2是970℃。這些反應可以在預熱層和燃燒層進行，但由於時間短，不會有大的發展。2CaO SiO2 _ 2在高溫熔體中可以完全保存，2FeO SiO2 _ 2部分分解，而CaO Fe2O3和2CaO Fe2O3則完全分解。固態反應是放熱反應，其反應程度不僅受溫度影響，還受接觸條件和化學親和力的影響。在還原、氧化和固相反應過程中，燒結礦中會出現壹些低熔點的物質，如2feo SiO 2(熔點為1205℃)，及其* * *晶體混合物(1177 ~ 1178℃)，Cao。FeO-2CaO SiO2為* *晶體混合物(1280℃)，CaO Fe2O3-CaO 2Fe2O3為* *晶體混合物(1200℃)，CaO Fe2O3-2CaO Fe2O3-Fe3O4為* *晶體混合物(1200℃)，這些物質先熔化，其余物質繼續熔化，改變自身成分，形成新的熔體。熔體的成分受燒結礦成分和還原氧化反應程度的影響，但熔體基本上可分為矽酸鹽系和鐵氧體系。燒結礦品位高(即SiO2 _ 2含量低)、堿度高、氧化程度高，有利於鐵素體熔體的形成；相反，它有助於矽酸鹽熔體的形成。熔體冷卻凝固後形成不同結構的燒結物。在冷卻固化過程中，礦物如赤鐵礦(Fe2O3)、磁鐵礦(Fe3O4)、鐵酸鈣(CaO Fe2O3和2CaO Fe2O3)、矽酸鈣(2CaO SiO2和3CaO SiO2)等。)和鈣鐵橄欖石(CaO FeO SiO2)可根據不同的熔體組成結晶。在含TiO _ 2和caf _ 2的燒結物中，可以形成鈣鈦礦(CaO TiO2 _ 2)和cuspidine(3 CaO 2 SiO 2 caf _ 2)。最後低熔點的玻璃體固化，其成分主要是矽酸鹽，成分復雜。不同的礦物成分對燒結礦的性能有很大的影響。比如鐵酸鈣的還原性比鈣鐵橄欖石和鐵橄欖石(2feo SiO 2)好；2cao SiO 2在冷卻過程中發生晶型轉變(β 2cao SiO 2 → γ 2cao SiO 2)，體積膨脹約65，438+00%，導致燒結粉末粉化。非晶態玻璃體的強度比晶態礦物差。在凝固過程中，由於體積收縮，產生不同大小和數量的孔隙。小而多的孔隙有利於提高強度和還原性，而大的孔隙結構不利於提高強度和還原性。
燒結方法和設備燒結方法根據氣體在材料層中的流動方向可分為兩種:排氣燒結法和吹氣燒結法。鼓風燒結法雖然具有疏松料層、提高料層透氣性的作用，但其主要缺點是環境汙染嚴重、礦粉鼓風損失大。因此，吹氣燒結法已被排氣燒結法完全取代。燒結設備包括帶式燒結機和間歇式圓盤燒結機。帶式燒結機以其高產量、機械化和自動化已取代間歇式圓盤燒結機。在世界燒結礦總產量中，99%以上是由帶式排氣燒結機生產的(見帶式燒結機燒結)。我國壹些鄉鎮企業也采用土法燒結(見平吹燒結)。
燒結過程是將鐵礦石(精礦、富礦粉)燒結成燒結礦的過程。現代燒結工藝包括原料準備、燒結和燒結礦處理三個部分。每個部分由幾個過程組成(見圖2)。原料的準備包括原料的儲存和混合(見礦石混合)，熔劑和燃料的加工、配料、混合和制粒，以及材料的分配。燒結部分包括點火和排氣燒結。燒結礦處理包括冷卻、破碎、篩分和分級。
熔劑和燃料的加工和燒結主要的熔劑是石灰和白雲石，它們是碳酸鹽。在燒結過程中，不僅要完全分解，而且分解的CaO和MgO要能與其他氧化物充分結合，生成新的礦物。否則燒結礦會含有遊離CaO，造成粉化，不利於儲存。因此，焊劑的粒徑應小於3mm；而石灰石和白雲石的入料粒度壹般為40 ~ 0 mm或更粗，所以必須粉碎。熔劑粉碎工藝基本上是閉路粉碎，粉碎操作大多采用錘式破碎機或反擊式破碎機；自定心振動篩用於篩分作業。壹般生石灰和熟石灰進廠時粒徑都比較細，不需要再次破碎。但生石灰會灼傷人體皮膚，宜采用氣體運輸，並加強工作區域的密封。