耐火保温材料教学课件电子教案全书整套课件幻灯片

课程性质学这有啥用啊?帮助大家熟悉和正常使用及操作常见火法冶金的各种反应设备。

课程体系炼钢技术理论知识生产实践动手能力过程考核（60%）终结考核（40%）理论知识考核考核评价考查出勤率、作业、课堂表现本课程简介

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1耐火保温材料1.1概述1.2耐火材料分类、组成及性质1耐火保温材料学习重点1耐火材料的定义2冶金炉对耐火材料的要求3耐火材料的性质包括哪些？其含义。4耐火材料的工作性能包括哪些？其含义。

1.1.1耐火材料在冶金中的地位及作用1定义：耐火材料是指耐火度≥1580℃的无机非金属材料。耐火度是指耐火材料锥形体试样在没有荷重情况下，抵抗高温作用而不软化熔倒的摄氏温度。1.1概述2地位及作用：耐火材料应用于钢铁、有色金属、玻璃、水泥、陶瓷、石化、机械、锅炉、轻工、电力、军工等国民经济的各个领域，是保证上述产业生产运行和技术发展必不可少的基本材料，在高温工业生产发展中起着不可替代的重要作用。在冶金工业中用量最大，占总产量的60－70%。在一定条件下，耐火材料的质量品种对高温技术的发展起着关键作用。包括高炉的大型化，复吹氧气转炉，铁水预处理，炉外精炼，连铸等在内的一系列的冶金新技术都有赖于优质高效耐火材料的开发。因此，耐火材料在冶金工业中占有重要的地位和作用。1.1概述①耐火度要高：≥1000~1800℃②高温结构强度大：高温下荷重不变形③热稳定性好：高温下能抵抗温度骤变引起破坏的能力。④抗渣侵蚀能力：能抵抗炉内高温下熔融炉渣、金属和炉气等的化学腐蚀。⑤高温体积稳定：高温下使用，其内部由于晶型转变会产生不可恢复的体积收缩或膨胀，而造成炉体破坏。⑥外形尺寸规整、公差小：筑炉时砌体要规整、砖缝小，不能有大的扭曲、缺损、熔洞和裂缝等；尺寸公差合乎规定要求1.1.2冶金炉对耐火材料的要求1.2耐火材料的分类、组成及性质1.2.1耐火材料的分类耐火材料的分类有多种方式。如有按耐火材料的化学矿物组成、耐火材料的外型尺寸以及耐火材料制造方法等分类；而根据耐火材料的耐火度高低可分为：

⑴普通耐火材料:1580-1770℃；

⑵高级耐火材料:1770-2000℃；

⑶特级耐火材料:>2000℃以上。1.2.2.1化学组成：

1.2.2耐火材料的一般化学矿物组成－1/2

基质的熔点低，数量虽少，但它对耐火材料的性能影响很大，在耐火材料的使用过程中，往往首先从基质部分开始损坏。

1.2.2耐火材料的一般化学矿物组成－2/21.2.2.2矿物组成1.2.3.1致密性：用气孔率、吸水率、体积密度、真密度和透气率表示（1）气孔率：

气孔总体积与耐火材料总体积V的比值——总气孔率：1.2.3耐火材料的性质－1/9式中：V、V1、V2、V3——分别为试样总体积、闭口气孔、开口气孔和贯通气孔的体积，m3。显气孔体积与耐火材料总体积的比值——显气孔率：包括：致密性；力学性质；热学性质、导电性和外形尺寸。1121122211-闭口气孔；2-开口气孔；3-贯通气孔图1-1-1耐火制品中气孔类型3

式中：G——耐火材料烘干质量，kg; G1——耐火材料吸水后质量，kg。透气性：是指耐火材料对一定压力的气体的透过程度，用透气率表示，即在单位压力差的空气作用下，在单位时间内，通过单位厚度和单位面积制品的空气量。

标志致密性高低，要求透气性愈小愈好。1.2.3耐火材料的性质－2/9（2）吸水率和透气性：吸水率：耐火材料制品中显气孔吸水重量与耐火材料制品重量的比值，即式中：m——耐火材料的质量，kg。（4）真密度：它是指耐火材料除去全部气孔后，单位体积的质量，用符号“ρ'”表示。1.2.3耐火材料的性质－3/9（3）体积密度：

它是单位体积（含气体体积）耐火材料的质量，用符号“ρ”表示。1.2.3.2力学性质：1.2.3耐火材料的性质－4/91.2.3.2力学性质：1.2.3耐火材料的性质－5/91.2.3耐火材料的性质－6/9式中E——弹性模量，N·㎝-2σ——材料制品所承受的应力，N·㎝-2△L/L——材料制品相对长度的变化，即弹性变量。1.2.3.3热学性质和导电性：

热膨胀性、导热性、导电性和热容性（1）热膨胀性：热胀冷缩的可逆变化的性质，其大小用线膨胀率“βm”表示；1.2.3耐火材料的性质-7/9

式中：t0、t——试样试验开始与终止温度，℃；

L0、L1——试样分别在t0、t的长度，m；

βm——制品的平均线膨胀率，℃-1

（2）导热性：

即耐火材料传导热量的能力，用导热系数λ表示。影响其导热能力的主要因素是化学矿物组成、气孔率及温度。（3）比热容：

常压下加热1kg样品使之升温1℃所需的热量称之为耐火材料的比热容，用“CP”表示。CP与矿物组成、气孔率及温度有关。表1-1-2列出了几种耐火材料的平均比热容。

1.2.3耐火材料的性质-8/9表1-1-2耐火材料的平均比热容（kJ·kg-1·K-1）温度范围/℃25~60025~100025~120025~1400粘土砖0.9210.9630.9961.022镁质0.8830.9420.9711.000硅质1.1301.1931.214—（4）导电性：低温下，碳质、石墨粘土质、碳化硅质等耐火材料导电性好；其它耐火材料均是电的绝缘体，但高温下其导电性增加。

1.2.3耐火材料的性质－9/91.2.4.1耐火度：是指耐火材料锥形体试样在没有荷重情况下，抵抗高温作用而不软化熔倒的摄氏温度。1.2.4.2荷重软化温度：是指耐火材料在高温时抵抗荷重的能力。通常耐火材料在高温下其耐火度就显著下降。注意：耐火度是在不承受荷重情况下的软化变形温度，荷重软化温度必须低于耐火度。荷重软化温度受多种因素影响，提高耐火材料的致密度，烧成温度和原料纯度，可以提高荷重软化温度。

1.2.4耐火材料的工作性能－1/31.2.4.3抗渣性是指耐火材料在高温下抵抗熔渣侵蚀的能力。1.2.4耐火材料的工作性能－2/3影响抗渣性的因素有：（1）耐火材料与熔渣的化学成分；（2）炉内温度；（3）耐火材料的气孔率。1.2.4.4耐急热急冷性：是指耐火材料抵抗温度急变而不被破坏的能力。制品名称细粒致密粘土砖粗粒粘土砖普通粘土砖镁砖镁铝砖硅砖热震稳定性5～825～10010～122～3≥251～2各种耐火砖的热震稳定性1.2.4.5高温体积稳定性：

耐火材料在高温下长期使用，其外形体积保持稳定不发生非可逆变化的能力。耐火砖在高温下使用时，体积若发生收缩或膨胀，通常称为残存收缩或残存膨胀，亦称重烧收缩或重烧膨胀，都是不可逆的。

过大的残存收缩和残存膨胀，均给设备带来不利的影响，因此，规定各种耐火材料的重烧率不得超过0.5%～1.0%。1.2.4耐火材料的工作性能－3/31.3.1硅酸铝质耐火材料

主成分：SiO2、Al2O3(基本化学组成)

副成分：Fe2O3、K2O、Na2O、TiO2、CaO(杂质)半硅砖按Al2O3的含量分三类:高铝砖粘土砖

1.3常用耐火材料及其特性共晶点t三个平衡固相图1Al2O3-SiO2二元系状态图

根据Al2O3——SiO2二元系相图1，随着t的变化找到两个共晶点（1540℃和1810℃）和三个平衡固相（方石英、莫来石、刚玉。）

随着Al2O3的含量增加，方石英减少，莫来石和刚玉增加，液相线温度升高，硅酸铝质耐火材料的性能愈好。

1.3.2硅砖⑴SiO2的同质异性体硅砖的主成分是SiO2，而SiO2具有同质异性体的性质。在加热和冷却时，SiO2不同的异性体会发生转变，并伴随有体积的变化。硅砖：是指含SiO2>93%的耐火制品。用天然所产的石英岩为原料，并加入少量的矿化剂（铁磷、石灰乳）和结合剂，成型后经高温（1350～1430℃）烧制而成。图2SiO2的晶型转变表1SiO2有三类晶型七种变体及石英玻璃体晶体变体体积变化（%）熔点（℃）石英β-石英α-石英±0.821600方石英β-方石英α-方石英±2.81728鳞石英γ-鳞石英β-鳞石英α-鳞石英±0.28±0.20表2硅砖的性能指标一级二级SiO2的含量（%)≥94.5≥93耐火度(℃)≥1710≥1690荷重软化温度℃≥1640≥1620显气孔率(%)≤23≤26热震稳定性(水冷),次1～21～2高温体积稳定性产生残存膨胀产生残存膨胀

⑵硅砖的性质和应用硅砖的应用

因是酸性耐火材料、荷重软化温度高、热震稳定性差；适用于高温和荷重大的地方，如反射炉的炉顶，炼焦炉炉体等处；在使用时应尽量减少和防止温度的变化（尤其是600℃以下）和避免碱性炉渣的侵蚀。1）定义：通常把以方镁石为主晶（MgO≥80%）的耐火材料统称为镁质耐火材料。产品有冶金镁砂，镁砖，镁铝砖，镁铬砖，镁硅砖等。2）普通镁砖的性能：①耐火度高：＞2000℃，属于高级耐火材料；②荷重软化温度较低：1500~1550℃，不能砌筑高温炉的炉拱顶；③抗碱性渣浸能力强；④耐急冷急热性很差仅2～3次；⑤高温体积稳定性较差：热膨胀系数最大，砌筑过程中，应留有足够的膨胀缝；⑥导热性很好：筑炉时要加隔热层以防散热。1.3.3镁质耐火材料含碳耐火材料是指由碳或碳的化合物制成的耐火材料。比较常见的有：碳砖石墨粘土制品碳化硅制品。1.3.4含碳耐火材料耐火材

料名称碳砖石墨粘土制品碳化硅制品原料冶金焦炭粉或焦油或沥青混无烟煤粉加捏隔空气烧成。石墨中配入软粘土混合，隔空气烧成。C20－70%。人造碳化硅（金刚砂）加入粘结剂，经高温煅烧而成含SiC30~90%。耐火度（℃）高，3500℃时升华。低：2000左右≮1770抗渣性极强好好热震稳定性好较好好抗氧化性极差比碳砖强好应用如高炉炉底和炉缸、化铁炉炉缸、冶炼铁合金的电炉炉衬以及冶炼铅、铝、锑等有色金属炉子的炉底、炉缸内衬等。坩锅和蒸馏罐等。炼钢的盛钢桶、水口砖和塞头砖等。表3碳质耐火砖的特性1定义：不定形耐火材料是由一定级别的耐火骨料和粉料与一种或多种结合剂混合而成，而无须预先成型、烧成即可在现场按规定的形状和尺寸构筑成所需要的砌体，又称散状耐火材料。2种类：包括耐火浇注料、耐火喷涂料、耐火混凝土、耐火可塑料、耐火泥、补炉料、捣打料等。1.3.5不定形耐火材料3组成：以耐火基体作为“骨料”＋胶结料。骨料：粘土质、高铝质、硅石质、碱性耐火材料和其他特殊耐火材料；胶结料：各种水泥、磷酸盐、硫酸盐、水玻璃、膨润土以及其他特殊材料。4特点：与耐火砖比较，不定形耐火材料的优点是：生产和使用简便，投资少，热能消耗低，生产效率高；可塑成任何形状的炉体构件，炉体的整体性、密封性和坚固性好；修补炉衬即迅速又经济。它的缺点是气孔率高，耐侵蚀性差，许多胶结剂使制品的耐火性降低。1.3.5不定形耐火材料1通用耐火砖形状尺寸标准：（GB2992－82）。

2砖号及代号命名方法参见表4所示。表4砖号及代号命名各种形状砖的砖号、规格尺寸参见有关手册。

1.4耐火材料的尺寸

在火法冶金生产过程中，许多的冶金炉如鼓风炉、烟化炉、闪速炉以及转炉和电炉等都有金属质水套或水箱作为其水冷保护层，有些金属构件在水冷的同时进行挂渣保护，还有一些转炉（窑）的耐火砖内衬，进行热挂渣保护。这些措施均可延长炉衬的使用寿命。1.5水冷与挂渣保护1.5.1水冷挂渣机理高温冶金炉内耐火材料炉衬和熔融物之间的接触表面温度愈低，耐火砖的损失愈慢。当接触表面的温度低于某一临界点时，熔融物便凝结，因而炉衬被固态渣覆盖而被保护。由于炉衬外表面温度因水冷而保持恒定，温度梯度最大，因而热传导最强。局部热损失也最大，但导热率低的熔融物来不及将这些热量传导到衬砖最薄处，此处熔融物温度迅速降低，如果低于熔渣软化温度，则在衬砖表面形成起保护作用的一层致密固渣层，侵蚀即停止。1.5.2水套

水套或水箱是高温冶金炉内产生水冷挂渣必不可少的装置。水套装置通常有水冷水套和汽冷水套两种。根据不同的炉子有不同材质的水套。..\冷却水水套.docx高炉或者冶金炉的炉身、炉腰、炉腹以及风口等部位的重要位置均安装着冷却水套，冷却水套在高炉上应用见下图所示。1.5.3热挂渣保护

与水冷挂渣不同，在冶金炉内人为地将熔渣粘挂到炉壁上，以保护衬砖不被迅速损坏的方法称之为热挂渣保护。热挂渣保护一般可分为挂渣护炉和溅渣护炉两类。1概述为了减少炉子砌体的导热损失，必须在耐火砖外层加砌绝热材料。

绝热材料：导热系数较低（一般〈0.3W·m-1·℃-1，气孔率〉50%以上，气孔多，体积密度小（≤1300kg·m-3），机械强度低。1.6绝热材料2分类

（1）低温绝热材料：使用温度＜900℃，如硅藻土、石棉、水淬渣和矿石棉等制品。（2）中温绝热材料：使用温度900~1200℃，如蛭石，轻质粘土砖等制品。

（3）高温绝热材料：使用温度＞1200℃，如轻质硅砖、轻质高铝砖、轻质镁砖，氧化铝空心球和耐火纤维等。1.6绝热材料3绝热材料的特性

⑴气孔率高(＞50%)，体积密度小，500~1000kg/m3；⑵热容量和导热系数小（<0.3W.m-1.℃-1）；⑶机械强度和抗渣性差。

4绝热材料的应用用于炉体绝热，不仅减少通过炉体的热损失、提高燃料的利用率，而且有利于提高炉温、强化生产，改善炉子周围环境的劳动条件。1.6绝热材料1）隔热砖

常用的低强度隔热砖：粘土质、高铝质及硅藻土质的隔热耐火砖或制品；

轻质高强隔热砖：低的导热系数，高的耐压强度和耐火度，可作隔热砖使用，在某些条件下还可直接用于砌筑炉衬。

中低温绝热材料（蛭石、硅藻土、石棉、矿渣棉等）制品，它们的主要性能见相关手册。

高温绝热材料：是指使用温度在1200℃以上的绝热材料它包括各种轻质耐火材料（轻质粘土砖、轻质高铝砖、轻质硅砖等）、耐火纤维及其制品和各种空心球制品。5常用绝热材料2）其它绝热材料

（1）耐火纤维制品

耐火纤维又称陶瓷纤维。常用的是硅酸铝耐火纤维制品，其主要成分是Al2O3和SiO2。耐火纤维制品具有质轻、耐高温、热容量小、隔热性好、抗热震性能好可加工性好等优点，因而在冶金、化工等工业炉窑上得到广泛应用。其缺点是强度低、易受机械碰撞和气流冲刷、物料磨檫作用而损坏，当与熔渣、熔液直接接触时易受熔液侵蚀而丧失隔热功能。耐火纤维及其制品可制成毡、毯、布和绳等，具体性能参见有关手册。5常用绝热材料5常用绝热材料（2）岩锦和矿渣棉保温材料

岩棉和矿渣棉均为人造无机纤维材料，具有质轻、导热系数低、化学性能稳定、耐腐蚀、吸音、不燃烧和防震等特性，也可以制成毡、毯、板等各种制品，是一种使用广泛的隔热保温材料，使用温度比硅酸铝耐火纤维低，一般在低于600℃下使用。5常用绝热材料（3）膨胀珍珠岩制品

膨胀珍珠岩制品密度小200～350kg·m-3，绝热性能好，导热系数·m-1·K-1，化学性能稳定，是一种常用的隔热材料。作业1耐火材料的定义。2冶金炉对耐火材料有什么要求3什么是耐火材料的耐火度、真密度、高温耐压强度、高温体积稳定性?4常用的耐火材料有哪些？5什么是绝热材料。END2.1概述2.2燃烧基础知识2.3燃料2.4燃料计算2.5气体燃料的燃烧装置2.6液体燃料的燃烧装置2.7固体燃料的燃烧2燃料与燃烧学习重点1燃料的定义及分类2燃烧及燃烧过程、燃料的着火方式3气体燃料的化学组成及表示方法和换算4固体和液体燃料的化学组成及表示方法5气体燃料的燃烧过程及燃烧装置6重油的燃烧过程及燃烧装置

能源的种类很多，有燃料、电力、太阳能、水能、风能、潮汐能、地热能和原子能等。实现冶金过程需要能源，我国冶金工业是能耗的大户，用作冶金的能源主要是燃料和电力。2.1概述1）燃料的定义：

凡是在燃烧时能够放出大量的热，并且此热量能够经济地被利用在工业和其他方面的物质统称为燃料。2.1.1燃料的定义及种类2）燃料的分类：表1-2-1燃料的一般分类

来

源

燃料物态

天然燃料

人造燃料

固体

木柴、煤、

硫

化矿、

页岩等

木炭、焦碳、粉煤、块煤

、硫化

矿精矿

等

液体

石油

汽油、煤油、重油、酒精等

气体

天然气

高炉煤气、发生炉煤气、沼气、

石油裂化

气

等

2.1.2燃烧过程对生产的影响燃料的燃烧过程是炉子热工过程的重要内容。燃烧过程不仅影响炉子的产量和质量，而且还影响炉子的使用寿命、车间的劳动生产条件和操作环境等；同时还在很大程度上决定产品的成本。为保证生产中冶炼所需要的高温条件，必须掌握各燃料的特性及其燃烧过程中的规律，合理地选用燃料、合理地设计燃烧器。2.2燃烧基础知识燃烧：是气体、液体和固体燃料与氧化剂之间进行的一种强烈的化学反应。燃料的燃烧过程是急剧氧化的过程,并伴随着放热和发光。燃烧过程中总是伴随有质量、动量和能量传输现象。在冶金燃烧过程中，可通过控制燃烧的速度，来控制所需要的化学反应进行的快慢。影响燃烧反应速度的主要因素有：燃烧物；温度；压力；反应物混合比等。燃烧过程分为三种类型：①混合气的扩散速率比化学反应速率小得多的燃烧过程称之为“扩散燃烧”。②化学反应速率比扩散速率小得多，则称之为“动力燃烧”。③当化学反应速率与扩散速率相当时，则称为“扩散动力燃烧”。2.2.1燃烧过程的类型2.2.2着火过程与着火方式燃料燃烧的必要条件：①足够的助燃空气和②加热到着火温度。着火温度：是指燃料与空气的混合物进行化学反应自动加速，达到自燃着火的最低温度。着火的定义着火：燃料与氧化剂分子混合后，从开始发生化学反应，反应加速，温度升高达到激烈的燃烧反应之前的一段过程。着火方式自然界中燃料的着火方式

自燃着火（自燃）

强迫着火（点燃或点火）把一定体积的混合气预热到某一温度在该温度下，混合气的反应速率即自动加速，急剧增大直到着火。——整体加热

可燃混合气内的某一处用点火热源点着相邻一层混合气，尔后燃烧波自动的传播到混合气的其余部分。——局部加热

影响着火的因素：

燃料性质燃料与氧化剂的比例环境压力及温度气流速度燃烧室尺寸等等。

2.3燃料燃料：是指在燃烧时能放出大量的热量并能被有效利用的物质。对燃料的要求：①燃烧时能放出大量的热量，能满足生产工艺对热量的需要；②燃烧过程便于控制和调节；③燃烧产物主要是气体，对工业过程及设备没有危害；④蕴藏量大，便于开采和运输，成本底。选用的基本原则：物美廉价，来源广泛。2.3.1燃料选用的一般原则2.3.2燃料的组成与换算A气体燃料的化学组成与换算⑴化学组成：气体燃料包括煤气、天然气、石油液化气及沼气，统称为燃气。燃气化学组成：

①可燃组分：CO、H2、H2S、CH4和其他碳氢化合物CmHn。

②非可燃组分：主要有N2、CO2、SO2、O2和H2O等；有的燃气含有H2S（有害成分）。

③灰分和油类。（2）气体燃料组成的表示方法和换算通常是以体积百分含量表示。干成分：不含水分的体积百分含量（%），例如：COg+H2g+…+N2g=100%湿成分：包括水分在内的体积百分含量（%），例如COs+H2s+…+N2s+H2Os=100%实际使用的燃料都有水分，故湿成分即为实用成分；因为1m3标的干燃气能吸收的饱和水蒸汽量为g克，其水蒸汽的体积为[(1/18)×22.4]×10-3=0.00124m3标

此时1m3湿燃气的体积为:(1+0.00124)m3标

1升＝0.001m3燃气干、湿成分的换算如下：以MS表示某组分的湿成分（体积百分数），Mg表示该组分的干成分（体积百分数）；则式中：gGH2O——每标米立方干燃气在一定的温度下所吸收的饱和水蒸气量，g·Nm-3，根据温度由有关手册查得。⑴化学成分

固、液燃料的成分共有七种：C、H、O、N、S、灰分和水分。碳（C）：C在固、液体燃料中以化合物状态存在，C能燃烧，它是固、液体燃料中的主要可燃成分。氢（H）：H在固、液体燃料中以两种形式存在：一种是与C、S化合的氢，称可燃氢或有机氢，能燃烧且放出大量的热（是碳的3.5倍）；另一种是与O化合的氢，不能燃烧。

B固体和液体燃料的化学组成与换算

氧（O）：固、液体燃料中O与C、H等元素化合后，既不能燃烧、又不能助燃。氮（N）：固、液体燃料中的N是惰性物质，不能燃烧；它的存在，使燃料中的可燃质减少，降低燃料的质量。硫（S）：S在固、液体燃料中以三种形式存在：①有机硫，与C、H化合的S，能燃烧；②黄铁矿硫，与铁化合为FeS2，能燃烧；③硫酸盐硫，存在与各种硫酸盐中，如CaSO4、FeSO4中的硫，不能燃烧。灰分（A）：燃料中不能燃烧的矿物质，其主要成分有SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO等。水分（W）：水分（A）是有害物质成分，不仅降低燃料的质量；而且在燃烧过程，由于水的蒸发消耗热量，使燃烧温度降低。⑵表示方法及换算2.2.3常用燃料2.4.燃烧计算2.4.1概述燃料燃烧计算是根据燃料在燃烧过程中的物质平衡的原理进行的。它是炉子热工计算的重要组成部分。燃料燃烧计算的内容有：①燃烧需要的空气量；②燃烧产物的生成量；③成分和密度以及④燃烧的温度。①气体的体积按标准状态（0℃，101325Pa）下的体积计算。在标准状态下，1kmol的任何气体．其体积为22.4m3；②燃料的化学成分，按实际使用状态时成分计算，即固体（液体）燃料为应用成分，气体燃料为湿成分；③燃料完全燃烧，当温度不高于2100℃时，不计热分解消耗的热量和分解的产物；④燃料燃烧需要的氧气来自空气。空气的成分由O2和N2组成，不计其他气体。按体积，空气中O2的含量为21％，N2的含量为79%。如果需要按湿空气计算时，则取饱和水蒸汽的含量。

计算结果通常只取小数点以后的两位。燃料燃烧计算过程的假设条件：

2.4.2空气消耗量、燃烧产物量及其成分的计算1）燃气燃烧空气需要量的计算燃料燃烧的空气消耗系数:n

实际空气需要量Ln与理论空气需要量L0之比，称为燃料燃烧的空气消耗系数，用n表示，即：n=Ln/L0

2）固液体燃料燃烧空气需要量的计算3）燃料燃烧产物的计算具体内容参见课本P34－38炉内温度的高低是保证炉子工作的重要条件。以燃料供热的炉子，炉温的高低主要取决于燃料燃烧产物的温度。由于燃烧条件不同，燃烧温度有理论温度和实际温度。2.4.3燃烧温度的计算

指在绝热的条件下，燃料完全燃烧时达到的温度。

该温度可根据燃料燃烧过程的热平衡关系求得;按单位燃料燃烧计算，燃烧过程有热收入、热支出。

热收入：①燃料完全燃烧放出的热量QDW

②燃料带入的物理热Qf③空气带入的物理热Qa热支出：

①燃烧产物吸收的热量QC.P

②燃烧产物高温下热分解消耗的热量Qt.d

③燃料不完全燃烧而损失的热量Qi

④由燃烧产物传给周围物体的热量Qt.c

理论温度:tth燃料在实际燃烧过程所达到的温度称为实际燃烧温度，用tc.p表示。实际燃烧温度tc.p比理论燃烧温度tth低。其原因是燃料不完全燃烧以及燃烧过程散热等因素造成的热损失。由于无法准确计算，所以目前工程上多按以下经验公式近似计算：

tc.p=η·tth

式中η为炉温系数，是经验值，可由查表得。其它内容参见课本P38－43实际燃烧温度:tc.p分为三个过程：⑴燃气与空气混合物的混合⑵混合气物的加热与着火⑶燃烧2.5 气体燃料的燃烧装置⑴有焰燃烧：

煤气与助燃空气从燃烧器喷出后，边混合边燃烧的过程；属扩散燃烧。有焰燃烧可用于要求火焰长、炉温均匀的火焰炉。⑵无焰燃烧：

煤气与助燃空气混合后从燃烧器喷出燃烧的过程。无焰燃烧可用于中小型的火焰炉。其它参见课本P44－492.5.2煤气的燃烧方法

⑴有焰烧嘴：有焰燃烧所用的燃烧器称为有焰烧嘴。常用的有焰烧嘴有套管式烧嘴、低压涡流式烧嘴、扁缝涡流式烧嘴、环缝涡流式烧嘴等。参见课本P50表2－13⑵无焰烧嘴：目前工业上应用的无焰烧嘴多为喷射式烧嘴。它是以燃气作为喷射介质，按比例吸入助燃所需的空气，并在混合管道内充分混合，而后喷射燃烧。其结构示意图参见下图示。2.5.3燃气燃烧器——烧嘴

工业生产使用的液体燃料主要是重油.2.6.1重油燃烧过程：包括雾化与混合、着火和燃烧三个阶段。雾化：为了让重油与空气达到良好的混合，必须先把重油破碎成微小颗粒的油雾，也就是所谓的“雾化”。冶金炉上常用的雾化方法有低压空气雾化、高压空气(或蒸汽)雾化和机械雾化三种。2.6液体燃料的燃烧装置具体内容参见课本P52－56

实现重油燃烧过程的主要燃烧装置为喷嘴。重油喷嘴的类型很多，通常是根据雾化的方法不同，分为三类：①采用低压空气(用一股鼓风机空气)做雾化剂的低压雾化油喷嘴(低压油喷嘴)；②采用高压气体(用蒸汽或压缩空气)做雾化剂的高压雾化油喷嘴(高压油喷嘴)；③不用雾化剂，而靠机械作用使油雾化的机械雾化油喷嘴(机械油喷嘴)。在冶金生产中各种类型喷嘴必须适应所用重油种类、炉子类型、被加热物的形状、运行条件(运行维护方法自动化)等。近来，为了减少排烟污染以保持环境卫生，出现了低过剩空气喷嘴、高速喷嘴和超声波喷嘴等特殊喷嘴。2.6.2重油烧嘴

根据固体燃料在燃烧过程中的运动方式不同，固体燃料燃烧的方法有：层状燃烧、喷流燃烧、旋转燃烧和流态化燃烧。2.7固体燃料的燃烧

块煤的层状燃烧：

指在燃烧室的炉栅上具有一定厚度的块煤层，与由下部鼓入的空气进行燃烧的过程如图1-2-6所示。高炉、鼓风炉和煤气发生炉内焦炭或块煤的燃烧，亦属于层状燃烧。2.7.1块煤的层状燃烧块煤的燃烧过程2.7.2粉煤燃烧

粉煤的燃烧是将粒度为0.20～0.70mm的粉煤用空气喷到炉内，使其在运动的过程中进行燃烧，它与煤气的燃烧相似，具有明显轮廓的火焰。喷吹粉煤的空气称为一次空气，一般为粉煤燃烧需要空气总量的15～50％（含挥发物多的煤可多些），其余的为二次空气。二次空气允许预热的温度较高。粉煤的燃烧过程可分为混合、着火和燃烧。其它内容参见课本－自学作业1解释：燃料燃烧燃料燃烧的空气消耗系数雾化理论温度实际燃烧温度着火温度2气体、固、液体燃料的化学成分分别有哪些？3气体燃料、重油的燃烧过程及燃烧装置

END3.1干燥工程基础3.2干燥特性及干燥时间3.3干燥设备及操作3.4干燥设备的选用及发展3干燥设备学习重点3.1概述湿物料置于空气中时，若其表面的水蒸气分压大于空气中水蒸气的分压，则物料表面的水蒸气就会向空气中——外扩散。

物料表面的水蒸气向空气中扩散后，物料内部与表面的水分浓度出现差别（内>外），则内水分向表面扩散——内扩散。

4干燥过程中的水分扩散5干燥方法3.2湿空气的性质用热空气或热烟气干燥湿物料时，湿物料表面蒸发的水蒸气进入热空气或热烟气中；热空气中含有水蒸气而成为湿空气。因而湿空气的性质对干燥有很大的影响，因此，研究干燥必须研究湿空气的性质。湿空气是干空气和水蒸气的混合物。湿空气的总压力P为:P=干空气Pg+水蒸气的分压为Pv而：Pg=ρgRgTPv=ρvRvTRg=287.1kJ/kg.K，Rv=462kJ/kg.KRvRg气体常数一、干空气和水蒸气的分压二、空气的湿度：（三种表示方法）

三、湿空气的密度和比容：2比容：单位质量湿空气的体积。1湿空气的密度：指单位体积湿空气所具有的质量,

国际单位为：kg/m3

。定义：湿空气中的干空气的热含量与水蒸气的热含量之和。基准：1kg干空气，0℃。每千克干空气热含量：Ig=Cgt＝1.00t（kJ/kg干空气）每千克水蒸气热含量：Iv=Cvt+2492＝1.93t+2492（kJ/kg水蒸气）湿空气的焓:I=Cgt+（Cvt+2492）H=（Cg+CvH）t+2492H

（kJ/kg干空气）其中:Cg——干空气的比容，其值为1.00kJ/(kg·℃)；

Cv——水蒸汽的热容，其值为1.93kJ/(kg·℃)；2492（kJ/kg水蒸气）为水在0℃时的汽化潜热。五、湿空气的温度参数——四个温度参数湿纱布表面处的空气湿度Hv比空气主流中的湿度H大，则水汽由纱布向空气中扩散，导致湿纱布表面的水分不断汽化。汽化水分所需要的汽化潜热，首先来自湿纱布，使其温度下降（即湿球温度计的读数下降），从而使气流与纱布之间产生温差，纱布将从空气中获得热量供水份蒸发。当空气向湿纱布的传热速率等于水分汽化耗热的速率时，湿球温度计的读数维持不变，此时的温度为湿球温度tw。定义：在绝热的条件下，空气达到饱和时所显示的温度。不饱和空气进入到饱和绝热容器内，容器内的水分蒸发到不饱和气体中，不饱和气体的湿含量增加（Hac>H)水分蒸发需要热量来源于不饱和气体，使其温度降低到饱和水的温度tac（tac<t).水分蒸发需要热量又被以湿含量的形式带入饱和气体，所以该过程近似为等热焓过程(Iac=I）焓湿图七水分的表示方法1绝对水分：干基含水量X（kg水/kg干物料）2相对水分：湿基含水量w（kg水/kg湿物料）

w3.3干燥过程的物料和热量平衡3.4干燥设备3.4干燥设备干燥器(机)分类明细1回转圆筒烘干机：（适用烘干小块状或颗粒状物料（沙子.矿渣.粘土）结构：回转运动的金属圆筒，筒体厚度：10-20mm直径：1-3m转速：2-7r/min,长径比：5-8倾斜度：3-6%内部结构（a)(b)抄板式:优点:结构简单，维修方便。缺点:粉尘大，扬料板容易损坏。(a)型适用于散粒状或较干的物料，如砂子、矿渣等。(b)型适用于湿而粘的物料，如粘土等。(c)扇形：适用于烘干密度大的大块物料，如石灰石、页岩(d)蜂窝式格板（适用于细粒物料的干燥）优点：物料在筒体截面上分布较均匀，填充率较高，干燥速度和热效率较高缺点：结构复杂，清理与维修较困难，(c)悬链式：适用于含水量高、粘性大的物料，如粘土、泥浆；可击碎料块，避免物料粘附于筒壁，效果较好，但容易引起粉尘。(f)双筒式扬料板：物料在双筒的间隙中运动而干燥介质则在内筒中流过，属于间接的对流—传导传热型干燥器，适用于对高温敏感或怕污染的物料。2连续通风带式干燥器（a）正视图示意（b）断面图示意连续通道式干燥器示意图（a）（b）3真空干燥机真空耙式干燥器1-壳体；2-耙齿；3-出料装置；4-加料装置；5-粉碎棒；6-密封装置；7-搅拌轴；8-传动装4流化床式干燥机

单层圆筒流化床干燥机1—料室；2—湿物料；3—进料器；4—分布板；5—加热器；6—鼓风机；7—空气入口；8—干物料；9—旋风分离器；10—空气出口ZLG系列振动流化床干燥器示意图5输送型干燥机气流式干燥机装置示意图喷雾干燥机示意图6热传导干燥机传导型双圆筒干燥器7微波干燥器与红外干燥器1微波干燥器将需要干燥的物料置于高频电场内，借助于高频电场的交变作用而使物料加热，以达到干燥物料的目的，这种干燥器称为高频干燥器。电场的频率在300MHz的称高频加热，在300MHz－300GHz之间的称超高频加热，也称微波加热。2红外线干燥器红外线加热干燥利用红外线辐射源发出的红外线（0.72－1000μm）投射到被干燥物料，使温度升高，溶剂汽化。3.5干燥系统设备的选用

干燥系统主要由通风设备、加热设备、主机（干燥设备）、气固分离设备、供料设备等组成。实际生产中选用干燥设备，要考虑的因素：(1)生产能力。(2)产品质量。(3)物料性质(4)经济合理性。选择干燥设备一定要兼顾配套设备。其它内容参见课本－自学作业1空气的湿度的三种表示方法的含义2什么是湿空气的焓？计算公式3湿空气的四个温度参数的含义4干燥的设备有哪几大类？如何选用？

END4焙烧与烧结设备4.1概述4.2流态化焙烧及流态化焙烧炉4.3烧结设备4.4回转窑学习重点

焙烧：矿石、精矿在低于熔点的高温下，与空气、氯气、氢气等气体或添加剂起反应，改变其化学组成与物理性质的过程称为焙烧。。焙烧大多为下步的熔炼或浸出等主要冶炼作业做准备，因而在冶炼流程中常常是一个炉料准备工序，但有时也可作为一个富集、脱杂、金属粉末制备或精炼过程。

1焙烧、煅烧、烧结的区别：4.1概述

煅烧：是在低于熔点的适当温度下，加热物料，使其分解，并除去所含结晶水、二氧化碳或三氧化硫等挥发性物质的过程。两者的共同点：都在低于炉料熔点的高温下进行；；

不同点：焙烧是原料与空气、氯气等气体以及添加剂发生化学反应；煅烧是物料发生分解反应，失去结晶水或挥发组分。

烧结：固体矿物粉配加助熔剂、燃料和其他必要反应剂，并添加适当水分，在炉料熔点温度（或炉料软化点温度）发生化学反应，生成一定量的液相，冷却后使颗粒产生黏结成块的过程。

烧结与焙烧不同：焙烧在低于固相炉料的熔点下进行反应，而烧结需在高于炉内物料的熔点下进行反应。

烧结也与煅烧不同：煅烧是固相物料在高温下的分解过程，而烧结是物料配加还原剂、助熔剂的化学转化过程。烧结、焙烧、煅烧虽然都是高温反应过程，但烧结是在物料熔融状态下的化学转化，这是它与焙烧、煅烧的不同之处。焙烧煅烧烧结加热温度低于炉料的熔点低于熔点高于炉内物料的熔点过程与空气、氯气、氢气、甲烷和氧化碳等气体或添加剂产生化学反应分解反应，失去结晶水或挥发组分物料配加还原剂、助熔剂的化学转化为主要冶炼作业做准备－接湿法冶金过程产出冶金产品或半产品后接火法冶金过程。焙烧、煅烧、烧结的区别本章相关内容介绍主要以焙烧、烧结为主。2焙烧与烧结的分类A焙烧过程根据反应性质可分为以下六类(1)

氧化焙烧

硫化精矿－－矿石中部分或全部的金属硫化物变为氧化物，同时除去易于挥发的杂质。硫铁矿(FeS2)焙烧的反应式为：

4FeS2+11O2＝2Fe2O3+8SO2↑3FeS2+8O2＝Fe3O4+6SO2↑硫化铜、硫化锌矿的火法冶炼用的是氧化焙烧。硫化铜(CuS)精矿的焙烧分半氧化焙烧和全氧化焙烧两种，全氧化焙烧用于还原熔炼，得到氧化铜。焙烧多用流态化沸腾焙烧炉。锌精矿中的硫化锌(ZnS)转变为可溶于稀硫酸的氧化锌也用氧化焙烧，焙烧后产物中90％以上为可溶于稀硫酸的氧化锌，只有极少量不溶于稀酸的铁酸锌(ZnO·Fe2O3)和硫化锌。(2)

硫酸化焙烧：使某些金属硫化物氧化成为易溶于水的硫酸盐的焙烧过程，主要反应有2MeS+3O2→2MeO+2SO22MeO+SO2+O2→MeO·MeSO4MeO·MeSO4+SO2+O2→2MeSO4

式中Me为金属。例如一定组成下的铜的硫化物，在600℃下焙烧时，生成硫酸铜；在800℃下焙烧时，生成氧化铜。所以控制较高的SO2气氛及较低的焙烧温度，有利于生成硫酸盐；反之，则易变为氧化物，成为氧化焙烧。

对锌的硫化矿及其精矿，用火法冶炼时，用氧化焙烧；用湿法处理时，采用硫酸化焙烧。(3)

挥发焙烧

将硫化物在空气中加热，使提取对象变为挥发性氧化物，呈气态分离出来。例如，火法炼锑中将锑矿石(含Sb2S3)在空气中加热，氧化为易挥发的Sb2O3：

2Sb2S3+9O2→2Sb2O3↑+6SO2↑

此反应从290℃开始，至400℃可除去全部硫。(4)

氯化焙烧

借助于氯化剂(如Cl2、HCl、NaCl、CaCl2等)的作用，使物料中某些组分转变为气态或凝聚态的氯化物，从而与其他组分分离。金属的硫化物、氧化物或其他化合物在一定条件下大都能与化学活性很强的氯反应，生成金属氯化物。金属氯化物与该金属的其他化合物相比，具有熔点低、挥发性高、较易被还原，常温下易溶于水及其他溶剂等特点。并且各种金属氯化物生成的难易和性质上存在明显区别。生产中，常利用上述特性，借助氯化焙烧有效实现金属的分离、富集、提取与精炼的目的。(5)

还原焙烧

将氧化矿预热至一定温度，然后用还原气体(含CO、H2、CH4等)使其中某些氧化物部分或全部还原，以利于下一步处理。

磁化焙烧也属于还原焙烧，其目的是将弱磁性的赤铁矿(Fe2O3)还原为强磁性的磁铁矿(Fe3O4),以便于磁选，使之与脉石分离。(6)

氧化钠化焙烧

向矿石中加适量钠化剂(如Na2CO3、NaCl、Na2SO4等)，焙烧后生成易溶于水的钠盐。例如，湿法提钒过程中，细磨钒渣，经磁选除去铁后，加钠化剂并在回转炉中焙烧，渣中的三价钒氧化成五价的偏钒酸钠：

Na2CO3+V2O3+O2→2NaVO3+CO21）鼓风烧结：2）抽风烧结：连续式：带式烧结机和环式烧结机等；间歇式：固定式烧结机，如盘式烧结机和箱式烧结机；移动式烧结机，如步进式烧结机；3)在烟气中烧结：回转窑烧结和悬浮烧结。B根据烧结的方法，烧结可分为：3焙烧与烧结设备

焙烧技术有固定床、移动床、流态化和飘悬焙烧技术。

焙烧设备统称焙烧炉，主要有多膛焙烧炉、回转窑、流态化焙烧炉、飘悬焙烧炉、烧结机和竖式焙烧炉等。

烧结设备有烧结机、竖式焙烧炉和链篦机―回转窑三种，以烧结机为主。常用的烧结机主要为带式烧结机。参见课本P944.2流态化焙烧及流态化焙烧炉

1流态化技术、流态化、固定床：1）流态化技术：

利用流动流体的作用，将固体颗粒群悬浮起来，从而使固体颗粒具有某些流体表观特征，利用这种流体与固体间的接触方式实现生产过程的操作，称为流态化技术。2）固定床使流体自下而上通过床层。由于流体的流动及其与颗粒表面的摩擦，造成流体通过床层的压力降。当流体通过床层的表观流速(按床层截面计算的流速)不大时，颗粒之间仍保持静止和互相接触，这种床层称为固定床。3）流化床

当表观流速增大至起始流化速度时，床层压力降等于单位分布板面积上的颗粒浮重（颗粒的重力减去同体积流体的重力），这时颗粒不再相互支撑，并开始悬浮在流体之中。进一步提高表观流速，床层随之膨胀，床层压力降近乎不变，但床层中颗粒的运动加剧。这时的床层称为流化床。当表观流速增加到等于颗粒的自由沉降速度时，所有颗粒都被流体带走，而流态化过程进入输送阶段。2流化床的形式按气固流化形态，流化床有气固稀相流化床、密相流化床两种基本形式；按多个流化床室的组合，流化床有卧式多室床与竖式多层床两种形式。

3冶金流态化焙烧方法1）循环流化床2）气态悬浮焙烧(GSC)3）密相流化床焙烧焙烧设备連接图及特点参见课本P99－1024流态化焙烧炉

流态化焙烧（干燥）炉是利用流态化技术的热工设备（习惯称沸腾炉）（如图）。它具有气—固之间热质交换速度快、层内温度均匀、产品质量好、流态化层与冷却（或加热）器壁间的传热系数大、生产率高、操作简单、便于实现生产连续化和自动化等一系列优点。因此，流态化焙烧（干燥）炉已愈广泛地应用在有色金属矿物的氧化焙烧、硫酸化焙烧、氯化、还原、硫化、离解、挥发、干燥以及某些物料的烧结焙烧。焙烧(干燥)炉1—加料孔；2—事故排出口；3—前室进风口；4—炉底进风口；5—排料口；6—排烟口；7—点火孔；8—操作门；9—开炉用排烟口1）流态化焙烧炉工作原理流态化焙炉工作的基本原理是：利用流态化技术，使参与反应或热、质传递的气体和固体充分接触，实现它们之间最快的传质，传热和动量传递速度，获得最大的设备生产能力。2）流化床的形成当流体的表观速度继续增大到一定值，床层开始膨胀和变松，全部颗粒都悬浮在向上流动的流体中，形成强烈搅混流动。这种具有流体的某些表观特征的流-固混合床称为流化床，在气-固流化床中，形成颗粒强烈翻滚，故又称为沸腾床。3）流态化焙烧炉构造流态化焙烧炉的设备系统及一般构造：流态化焙烧炉的设备系统包括以下几个组成部分：流态化焙烧炉体及空气分布板、给料设备、供风设备、收尘设备、排除余热或燃烧供热装置。炉体及主要部件：包括砖砌体、气体分布板、进风箱、排热装置、加料、排料及排烟等装置。

参见课本P102图：4－84－94.3烧结设备炼铁和铅锌共生矿熔炼需要块料入炉,而选矿厂送来的是粉矿，不能直接入炉冶炼，需要造块。

造块就是将不能直接入炉的富矿粉、精矿粉及冶金工业生产中产生的粉尘和烟尘，根据冶炼要求，制成具有一定粒度的块矿的工艺过程。粉矿造块方法：

烧结法造块和球团法造块铁矿粉烧结是最重要的造块技术之一。

抽风烧结生产程序是：将经过必要准备处理（破碎、混匀和预配料）的烧结原料（包括燃料、熔剂及含铁原料）运至配料室，按一定比例进行配料，然后再配入一部分返矿，并送到混合机进行加水润湿、混匀、制粒，便得到可以烧结的混合料。混合料由布料器铺到烧结台车上进行点火烧结。烧结过程是靠抽风机从上向下抽进的空气，燃烧混合料层中的燃料，自上而下，不断进行。烧结中产生的废气经除尘器除尘后，由风机抽入烟囱，排入大气。烧成的烧结矿，经单齿辊破碎机破碎后筛分，筛上物为成品热烧结矿送往高炉，筛下物为返矿，返矿配入混合料重新烧结。在生产冷烧结矿的流程中，经破碎筛分后的热烧结矿再经冷却机冷却，通过二次筛分筛去粉末便得到冷的烧结矿。1烧结机烧结生产的设备连接

烧结生产的设备连接图带式烧结机带式烧结机类似一环形的运输带,由许多紧密联接的小车组成(如图)。

目前广泛采用带式抽风烧结机，它是钢铁工业的主要烧结设备。烧结机结构示意图

球团烧结焙烧就是把细磨铁精矿粉或其他含铁粉料添加少量添加剂混合后，在加水润湿的条件下，通过造球机滚动成球，再经过干燥焙烧，固结成为具有一定强度和冶金性能的球型含铁原料的过程。球团烧结焙烧一般包括原料准备、配料、混合、造球、干燥和焙烧、冷却、成品和返矿处理等工序。2竖式焙烧炉球团烧结焙烧有竖炉焙烧、带式焙烧机焙烧和链篦机-回转窑法焙三种方法。球团竖炉为矩形立式炉，基本构造参见课本P116图4－27；4－28所示。4.4回转窑END4焙烧与烧结设备4.1概述4.2流态化焙烧及流态化焙烧炉4.3烧结设备4.4回转窑学习重点

焙烧：矿石、精矿在低于熔点的高温下，与空气、氯气、氢气等气体或添加剂起反应，改变其化学组成与物理性质的过程称为焙烧。。焙烧大多为下步的熔炼或浸出等主要冶炼作业做准备，因而在冶炼流程中常常是一个炉料准备工序，但有时也可作为一个富集、脱杂、金属粉末制备或精炼过程。

1焙烧、煅烧、烧结的区别：4.1概述

煅烧：是在低于熔点的适当温度下，加热物料，使其分解，并除去所含结晶水、二氧化碳或三氧化硫等挥发性物质的过程。两者的共同点：都在低于炉料熔点的高温下进行；；

不同点：焙烧是原料与空气、氯气等气体以及添加剂发生化学反应；煅烧是物料发生分解反应，失去结晶水或挥发组分。

烧结：固体矿物粉配加助熔剂、燃料和其他必要反应剂，并添加适当水分，在炉料熔点温度（或炉料软化点温度）发生化学反应，生成一定量的液相，冷却后使颗粒产生黏结成块的过程。

烧结与焙烧不同：焙烧在低于固相炉料的熔点下进行反应，而烧结需在高于炉内物料的熔点下进行反应。

烧结也与煅烧不同：煅烧是固相物料在高温下的分解过程，而烧结是物料配加还原剂、助熔剂的化学转化过程。烧结、焙烧、煅烧虽然都是高温反应过程，但烧结是在物料熔融状态下的化学转化，这是它与焙烧、煅烧的不同之处。焙烧煅烧烧结加热温度低于炉料的熔点低于熔点高于炉内物料的熔点过程与空气、氯气、氢气、甲烷和氧化碳等气体或添加剂产生化学反应分解反应，失去结晶水或挥发组分物料配加还原剂、助熔剂的化学转化为主要冶炼作业做准备－接湿法冶金过程产出冶金产品或半产品后接火法冶金过程。焙烧、煅烧、烧结的区别本章相关内容介绍主要以焙烧、烧结为主。2焙烧与烧结的分类A焙烧过程根据反应性质可分为以下六类(1)

氧化焙烧

硫化精矿－－矿石中部分或全部的金属硫化物变为氧化物，同时除去易于挥发的杂质。硫铁矿(FeS2)焙烧的反应式为：

4FeS2+11O2＝2Fe2O3+8SO2↑3FeS2+8O2＝Fe3O4+6SO2↑硫化铜、硫化锌矿的火法冶炼用的是氧化焙烧。硫化铜(CuS)精矿的焙烧分半氧化焙烧和全氧化焙烧两种，全氧化焙烧用于还原熔炼，得到氧化铜。焙烧多用流态化沸腾焙烧炉。锌精矿中的硫化锌(ZnS)转变为可溶于稀硫酸的氧化锌也用氧化焙烧，焙烧后产物中90％以上为可溶于稀硫酸的氧化锌，只有极少量不溶于稀酸的铁酸锌(ZnO·Fe2O3)和硫化锌。(2)

硫酸化焙烧：使某些金属硫化物氧化成为易溶于水的硫酸盐的焙烧过程，主要反应有2MeS+3O2→2MeO+2SO22MeO+SO2+O2→MeO·MeSO4MeO·MeSO4+SO2+O2→2MeSO4

式中Me为金属。例如一定组成下的铜的硫化物，在600℃下焙烧时，生成硫酸铜；在800℃下焙烧时，生成氧化铜。所以控制较高的SO2气氛及较低的焙烧温度，有利于生成硫酸盐；反之，则易变为氧化物，成为氧化焙烧。

对锌的硫化矿及其精矿，用火法冶炼时，用氧化焙烧；用湿法处理时，采用硫酸化焙烧。(3)

挥发焙烧

将硫化物在空气中加热，使提取对象变为挥发性氧化物，呈气态分离出来。例如，火法炼锑中将锑矿石(含Sb2S3)在空气中加热，氧化为易挥发的Sb2O3：

2Sb2S3+9O2→2Sb2O3↑+6SO2↑

此反应从290℃开始，至400℃可除去全部硫。(4)

氯化焙烧

借助于氯化剂(如Cl2、HCl、NaCl、CaCl2等)的作用，使物料中某些组分转变为气态或凝聚态的氯化物，从而与其他组分分离。金属的硫化物、氧化物或其他化合物在一定条件下大都能与化学活性很强的氯反应，生成金属氯化物。金属氯化物与该金属的其他化合物相比，具有熔点低、挥发性高、较易被还原，常温下易溶于水及其他溶剂等特点。并且各种金属氯化物生成的难易和性质上存在明显区别。生产中，常利用上述特性，借助氯化焙烧有效实现金属的分离、富集、提取与精炼的目的。(5)

还原焙烧

将氧化矿预热至一定温度，然后用还原气体(含CO、H2、CH4等)使其中某些氧化物部分或全部还原，以利于下一步处理。

磁化焙烧也属于还原焙烧，其目的是将弱磁性的赤铁矿(Fe2O3)还原为强磁性的磁铁矿(Fe3O4),以便于磁选，使之与脉石分离。(6)

氧化钠化焙烧

向矿石中加适量钠化剂(如Na2CO3、NaCl、Na2SO4等)，焙烧后生成易溶于水的钠盐。例如，湿法提钒过程中，细磨钒渣，经磁选除去铁后，加钠化剂并在回转炉中焙烧，渣中的三价钒氧化成五价的偏钒酸钠：

Na2CO3+V2O3+O2→2NaVO3+CO21）鼓风烧结：2）抽风烧结：连续式：带式烧结机和环式烧结机等；间歇式：固定式烧结机，如盘式烧结机和箱式烧结机；移动式烧结机，如步进式烧结机；3)在烟气中烧结：回转窑烧结和悬浮烧结。B根据烧结的方法，烧结可分为：3焙烧与烧结设备

焙烧技术有固定床、移动床、流态化和飘悬焙烧技术。

焙烧设备统称焙烧炉，主要有多膛焙烧炉、回转窑、流态化焙烧炉、飘悬焙烧炉、烧结机和竖式焙烧炉等。

烧结设备有烧结机、竖式焙烧炉和链篦机―回转窑三种，以烧结机为主。常用的烧结机主要为带式烧结机。参见课本P944.2流态化焙烧及流态化焙烧炉

1流态化技术、流态化、固定床：1）流态化技术：

利用流动流体的作用，将固体颗粒群悬浮起来，从而使固体颗粒具有某些流体表观特征，利用这种流体与固体间的接触方式实现生产过程的操作，称为流态化技术。2）固定床使流体自下而上通过床层。由于流体的流动及其与颗粒表面的摩擦，造成流体通过床层的压力降。当流体通过床层的表观流速(按床层截面计算的流速)不大时，颗粒之间仍保持静止和互相接触，这种床层称为固定床。3）流化床

当表观流速增大至起始流化速度时，床层压力降等于单位分布板面积上的颗粒浮重（颗粒的重力减去同体积流体的重力），这时颗粒不再相互支撑，并开始悬浮在流体之中。进一步提高表观流速，床层随之膨胀，床层压力降近乎不变，但床层中颗粒的运动加剧。这时的床层称为流化床。当表观流速增加到等于颗粒的自由沉降速度时，所有颗粒都被流体带走，而流态化过程进入输送阶段。2流化床的形式按气固流化形态，流化床有气固稀相流化床、密相流化床两种基本形式；按多个流化床室的组合，流化床有卧式多室床与竖式多层床两种形式。

3冶金流态化焙烧方法1）循环流化床2）气态悬浮焙烧(GSC)3）密相流化床焙烧焙烧设备連接图及特点参见课本P99－1024流态化焙烧炉

流态化焙烧（干燥）炉是利用流态化技术的热工设备（习惯称沸腾炉）（如图）。它具有气—固之间热质交换速度快、层内温度均匀、产品质量好、流态化层与冷却（或加热）器壁间的传热系数大、生产率高、操作简单、便于实现生产连续化和自动化等一系列优点。因此，流态化焙烧（干燥）炉已愈广泛地应用在有色金属矿物的氧化焙烧、硫酸化焙烧、氯化、还原、硫化、离解、挥发、干燥以及某些物料的烧结焙烧。焙烧(干燥)炉1—加料孔；2—事故排出口；3—前室进风口；4—炉底进风口；5—排料口；6—排烟口；7—点火孔；8—操作门；9—开炉用排烟口1）流态化焙烧炉工作原理流态化焙炉工作的基本原理是：利用流态化技术，使参与反应或热、质传递的气体和固体充分接触，实现它们之间最快的传质，传热和动量传递速度，获得最大的设备生产能力。2）流化床的形成当流体的表观速度继续增大到一定值，床层开始膨胀和变松，全部颗粒都悬浮在向上流动的流体中，形成强烈搅混流动。这种具有流体的某些表观特征的流-固混合床称为流化床，在气-固流化床中，形成颗粒强烈翻滚，故又称为沸腾床。3）流态化焙烧炉构造流态化焙烧炉的设备系统及一般构造：流态化焙烧炉的设备系统包括以下几个组成部分：流态化焙烧炉体及空气分布板、给料设备、供风设备、收尘设备、排除余热或燃烧供热装置。炉体及主要部件：包括砖砌体、气体分布板、进风箱、排热装置、加料、排料及排烟等装置。

参见课本P102图：4－84－94.3烧结设备炼铁和铅锌共生矿熔炼需要块料入炉,而选矿厂送来的是粉矿，不能直接入炉冶炼，需要造块。

造块就是将不能直接入炉的富矿粉、精矿粉及冶金工业生产中产生的粉尘和烟尘，根据冶炼要求，制成具有一定粒度的块矿的工艺过程。粉矿造块方法：

烧结法造块和球团法造块铁矿粉烧结是最重要的造块技术之一。

抽风烧结生产程序是：将经过必要准备处理（破碎、混匀和预配料）的烧结原料（包括燃料、熔剂及含铁原料）运至配料室，按一定比例进行配料，然后再配入一部分返矿，并送到混合机进行加水润湿、混匀、制粒，便得到可以烧结的混合料。混合料由布料器铺到烧结台车上进行点火烧结。烧结过程是靠抽风机从上向下抽进的空气，燃烧混合料层中的燃料，自上而下，不断进行。烧结中产生的废气经除尘器除尘后，由风机抽入烟囱，排入大气。烧成的烧结矿，经单齿辊破碎机破碎后筛分，筛上物为成品热烧结矿送往高炉，筛下物为返矿，返矿配入混合料重新烧结。在生产冷烧结矿的流程中，经破碎筛分后的热烧结矿再经冷却机冷却，通过二次筛分筛去粉末便得到冷的烧结矿。1烧结机烧结生产的设备连接

烧结生产的设备连接图带式烧结机带式烧结机类似一环形的运输带,由许多紧密联接的小车组成(如图)。

目前广泛采用带式抽风烧结机，它是钢铁工业的主要烧结设备。烧结机结构示意图

球团烧结焙烧就是把细磨铁精矿粉或其他含铁粉料添加少量添加剂混合后，在加水润湿的条件下，通过造球机滚动成球，再经过干燥焙烧，固结成为具有一定强度和冶金性能的球型含铁原料的过程。球团烧结焙烧一般包括原料准备、配料、混合、造球、干燥和焙烧、冷却、成品和返矿处理等工序。2竖式焙烧炉球团烧结焙烧有竖炉焙烧、带式焙烧机焙烧和链篦机-回转窑法焙三种方法。球团竖炉为矩形立式炉，基本构造参见课本P116图4－27；4－28所示。4.4回转窑END5熔炼设备5.1竖炉

学习重点1冶金生产中常用的竖炉名称2高炉、鼓风炉的主要结构。1概述熔炼竖炉有别于火焰炉：炉膛空间内充满着被加热的散状物料；炽热的炉气与散料呈逆流换热；热效率高。常用的有炼铁高炉、炼铜、炼锌和炼铅用的鼓风炉、化铁用的冲天炉等。炉体外层是钢壳，内砌炉衬。炉体下部高温区的炉衬中有水冷箱。有些竖炉的部分炉体由钢板水套作成水冷壁(例如炼铜、炼铅鼓风炉)。水冷虽然增加炉子热损失，但是可以延长炉子寿命和提高生产率。高炉、冲天炉和小型炼铜鼓风炉的横截面为圆形。炼铜、炼铅的大型鼓风炉，为了防止杂质(铁等)还原过多，炉子高度不宜过大(料柱高8米),所以鼓风压力较小，风的穿透能力小。如果炉子直径过大，则炉内气流分布不均匀，因此，采用矩形截面，风口处的对侧宽度仅1－2米，炉子长度可达20－30米。使用热风能提高炉温，高炉鼓风都经预热。熔炼竖炉的炉缸有三种典型结构:①高炉型结构,铁水和炉渣在炉缸中分离，每隔一段时间，分别从铁口和渣口放出。②炼铅鼓风炉型结构，熔炼过程中虹吸口内始终存满铅液，像是个“水封”，从虹吸口连续放出铅液。③带有前室的结构(部分冲天炉)，金属液和炉渣连续不断地流入用煤气或重油加热的前室。前室一方面起保温作用，另一方面又可使铁水成分趋于均匀。炉顶的构造：有敞开的和密闭的两种。废气出口位于炉顶中心或炉顶侧面。高炉炉顶排放的煤气(高炉煤气)含一氧化碳量较大，净化后可作燃料。炼铜、炼镍鼓风炉的炉顶煤气含二氧化硫量较多，可回收制酸。竖炉料柱应有良好的透气性：要求炉料粒度均匀，粉料最多不超过10%。精矿粉必须经过烧结或制成球团，才能入炉。炉顶的装料和布料装置能使炉料透气均匀。鼓风压力的高低，取决于气体通过料柱时的压力损失大小。2炼铁高炉炉尘送风系统高炉生产系统：1、高炉本体；2、供上料设备系统；3、炉顶装料设备系统；4、送风设备系统；5、煤气处理设备系统；6、渣铁处理设备系统；7、喷吹设备系统2.1炼铁工艺过程及生产系统高炉本体高炉本体包括炉基，炉壳，炉衬，冷却设备，炉顶装料设备等。高炉的内部空间叫炉型。从上到下分为五段，即炉喉，炉身，炉腰，炉腹，炉缸。整个冶炼过程是在高炉内完成的。2.2高炉本体2.3高炉炉型尺寸H－全高，毫米；（从铁口中心线到炉顶法兰(亦称炉顶钢圈)间的距离。）Hu—有效高度，毫米；（高炉大钟下降位置的下沿到铁口中心的高度。对于无钟炉顶而言，其有效高度为旋转溜槽最低位置的下缘到铁口中心线之间的距离。

）h6—炉顶法兰盘至大钟下降位置的底面高度，毫米；h5—炉喉高度；毫米；(2m左右)h4—炉身高度，毫米；(50%-60%Hu)h3—炉腰高度；毫米；(1-3m)h2—炉腹高度，毫米；（2.8－3.6m）h1—炉缸高度，毫米；h0—死铁层高度，毫米；（300－600）hf—铁口中心线至风口中心线的高度，毫米；（1－4个）hz—铁口中心线至渣口中心线的高度，毫米；（1－2个）d0—大钟直径，毫米；d1—炉喉直径，毫米；d—炉缸直径，毫米；D—炉腰直径，毫米；a—炉腹角；（79°－82°）β—炉身角。(80°-85.5°)高炉各部位的工作温度：炉底、炉缸区为1450－1800℃;炉腹、炉腰区域为1400－1600℃;炉身上部为600－800℃。2.4高炉炉衬及冷却装置据资料：高炉内型逐步向矮胖化发展。高炉本体的内衬结构及其使用的耐火材料材质也在不断探索和发展。近几年，炉底、炉缸炉衬结构：较多采用的引进技术有日本的大炭块结构，美国UCAR公司的大炭块加热压小炭砖结构和以法国SAVOIE公司为代表的西欧的大炭块加陶瓷杯结构;炉腹以上由于采用的冷却设备不同，炉衬构造也有较大差异。目前，冷却设备主要有冷却板、冷却壁以及冷却板和冷却壁组合的“板壁结合”;中、小型高炉在炉身中、上部还有支梁式水箱。炉底、炉缸选用的耐火材料：既有发达国家开发和研制的新型材料，如日本的超微孔炭块(BC一8SRJ)和风口硅线石(或碳化硅质)组合砖.美国的D级炭块和NMA、NMD热压小炭砖，法国的刚玉莫来石质的陶瓷杯砖，德国SGL微孔炭块，也有国产的多种结合刚玉、刚玉莫来石砖，半石墨质炭砖、模压小炭砖等。炉腹到炉身下部的耐火材料：演变过程为黏土砖→高铝砖→硅线石砖→合成莫来石砖→刚玉砖(烧成、电熔)→碳化硅砖(自结合、氮化硅结合)，赛隆结合碳化硅、赛隆结合刚玉、半石墨质热压小块炭砖、烧成微孔AL2O3-C砖、半石墨炭-碳化硅砖和石墨砖等新型耐火材料也相继推广应用;炉身中上部：除普遍采用高密度黏土砖、高密度高铝砖、磷酸盐浸渍黏土砖等AL2O3-SiO2系耐火材料外，也有在炉身上部采用2－3段代衬镶砖冷却壁(即取消内衬耐火砖);代衬镶砖冷却壁使用范围甚至扩大到包括炉腹、炉腰和炉身的高炉上部砌体。炉喉已普遍采用钢砖或水冷钢砖，钢砖与炉壳间充填浇注料(或喷涂回弹料+高铝水泥)，炉顶煤气封罩普遍采用耐火喷涂层。

1高炉基础

高炉基础由基座、基墩两部分组成。埋入地下的称基座，地面上与炉底相联的部分称基墩。炉基承受高炉本体和支柱所传递的重量，还要受到炉底高温产生的热应力作用。所以要求高炉基础，有足够的耐压、耐热性能。

高炉基础2.5高炉基础及钢结构1-冷却壁；2-风冷管；3-耐火砖；4-炉底砖；5-耐热混凝土基墩；6-钢筋混凝土基座2高炉钢结构炉壳、支柱、托圈及炉顶框架属于高炉钢结构。高炉支承结构形式基本有四种。

自立式炉缸支柱式框架支柱式框架自立式