（一）钒钛烧结矿的化学成分    钒钛烧结矿除含TiO2和V2O5外，其他化学成分与普通烧结矿比较也有较大差异，依据TiO2含量凹凸，钒钛烧结矿可分为高钛型(攀钢)、中钛型(承钢)和低钛型(马钢)。    与普通烧结矿的化学成分比较，钒钛烧结矿具有“三低”、“三高”的特色。即烧结矿含铁低、FeO和SiO2含量低,TiO2、MgO、Al2O3含量高。   （二）钒钛烧结矿的矿藏组成    钒钛烧结矿的物相组成首要有：钛赤铁矿、钛磁铁矿、铁酸钙、钛榴石、钙钛矿、钛辉石、玻璃质等。    1.钒钛烧结矿的矿藏特色    钛赤铁矿是烧结矿中的首要含铁物相，一般可占烧结矿总量的40%～50%,是赤铁矿-钛铁矿固熔体，属六方晶系，反射光下呈灰白色，强非均质性，不透明，反射率25%,以Fe2O3为晶格，除Ti外，还固溶Mg、Al、Mn等元素。钒钛烧结矿中的钛赤铁矿以粒状、斑状结构为主，少量呈他型和自型柱状。一般出现在孔洞周围或钛磁铁矿晶粒周围构成包边或花边结构。钛赤铁矿的很多存在及其连晶效果，使烧结矿具有杰出的复原性和机械强度。    钛磁铁矿不同于普通烧结矿的磁性矿藏，是磁铁矿-钛铁晶石固溶体，是烧结矿中的首要含铁矿藏，其含量在25%～35%之间，是以Fe3O4为晶格的固熔体，其固溶有Ti、Mg、Mn、V、Al的氧化物。在反光下呈灰白色带褐彩、均质性、反射率为18%～22%,内反射不透明、强磁性、表面可被腐蚀、呈暗褐色。首要呈自形粒状和不规则他形柱状方法。也有从硅酸盐相中分出的自形、半自形八面体(多边形断面)及细微树枝状骸晶，部分钛磁铁矿常被赤铁矿色边。    铁酸钙首要存在于熔剂性钒钛烧结矿中，并随烧结碱度添加而添加，一般占烧结矿总量的3%～20%,在反光下为灰色带蓝彩，非均质性，反射率为16%。首要呈板粒状和针状，多与钛磁铁矿构成熔蚀结构和柱状交错结构。在剩余石灰颗粒边际构成很多的铁酸钙晶体。它具有好的复原性和高的抗压强度。    钛榴石在钒钛烧结矿中属硅酸盐相，一般占烧结矿总量的3%～15%,在熔剂性钒钛烧结矿中常可见到。首要呈粒状、浑圆状和树枝状集合体，单个区域钛榴石连成片。反射光下呈灰色，无内反色，反射率低(12%～13%).透射光下呈黄色、黄褐色，无解理，无双晶纹，属晚结晶的硅酸盐物相，对烧结矿起必定的粘结效果。从化学成分看，钒钛烧结矿中的钛榴石与天然钛榴石挨近。   钙钛矿是熔剂性钒钛烧结矿首要含钛矿藏，一般占烧结矿总量的2%～10%,属甲等轴晶系，反光下为灰白色，反射率为15%～16%,略低于钛磁铁矿固溶体，均质到非均质，内反射色为黄褐色，在透射光下，呈褐、黄、紫、红棕等多种色彩。干与色一级，有时出现反常干与色。钙钛矿在烧结矿中首要呈粒状、纺锤状、骨架状、树枝集合体，涣散于渣相或钛赤铁矿褐钛磁铁矿之间。其熔点很高(1970℃),结晶才能强，是晶出最早的物相。硬度高于钛磁铁矿。    钛辉石属斜方晶系，多呈短柱状，有时块状集合体存在，充填于钙钛矿、钛磁铁矿、钛赤铁矿之间，是钒钛烧结矿硅酸盐粘结相之一。在反射光下为深灰色，反射率稍高于玻璃相，透光下呈黄绿～浅红紫色，有用多色性。[next]    2.影响钒钛烧结矿矿藏组成的要素    烧结矿的矿藏组成，跟着烧结质料、烧结工艺条件等的改变有所区别。    (1)碱度的影响。不同碱度对钒钛烧结矿矿藏组成的影响见图.天然碱度钒钛烧结矿首要矿藏为钛磁铁矿、钛赤铁矿、铁橄榄石和玻璃隐晶质，钛赤铁矿和钛磁铁矿多为自形或半自形粗晶、晶体紧密结合为连晶，是天然碱度钒钛烧结矿的首要连接方法。其次是橄榄石和玻璃质，将连晶粘结，构成细孔均匀的海绵状结构，气孔一般为1～2mm.烧结矿结构细密、强度好、转鼓指数高、制品率高。但因很多磁铁矿被氧化，需求较长时刻，故笔直烧结速度低。    碱度1.0～2.0的熔剂性钒钛烧结矿，其首要矿藏为钛磁铁矿、钛赤铁矿、钙铁橄榄石、钛榴石、钙钛矿、铁酸钙、钛辉石和玻璃质。    碱度大于3.0的烧结矿，钛赤铁矿固熔体削减而钛磁铁矿固溶体添加，烧结矿外观发黑、光泽暗、铁酸钙显着添加。    (2)燃料用量对矿藏组成影响。钒钛烧结矿的矿藏组成随燃料用量的增减而改变，当燃料用量偏低时，烧结矿中钛赤铁矿含量高而玻璃质少，粘结相缺乏，烧结矿强度差。跟着燃料添加，复原气氛增强，烧结温度升高，烧结矿中钛磁铁矿和浮氏体显着添加，硅酸盐粘结相和铁酸钙添加，但钛赤铁矿很多削减，削弱钛赤铁矿连晶效果。当燃料超越必定量时，烧结矿中钛赤铁矿进一步下降，铁酸钙含量也低，而钙钛矿含量显着添加，此刻硅酸相无甚改变。因而，进步含碳量对进步钒钛烧结矿强度并晦气。    (3)TiO2含量对矿藏组成的影响。跟着烧结矿中TiO2含量的添加，钙钛矿量添加，铁酸钙量削减，一起钛辉石添加，玻璃质削减。[next]   （三）钒钛烧结矿的冶金功能    1.钒钛烧结矿的转鼓强度    钒钛烧结矿的转鼓强度一般较普通烧结矿低。其原因首要是:(1)烧结矿中SiO2含量低，构成的硅酸盐粘结相少;(2)因为TiO2含量较高，烧结过程中与CaO易构成性脆的钙钛矿;(3)烧结液相量少，粘结才能差。别的，因为矿藏特性所决议，此种烧结矿还具有耐磨不耐摔的特色。    添加配碳量虽可改进钒钛矿的转鼓强度，但当配碳量超越必定配比时，强度反而下降。配碳量的添加可促进烧结液相量增多，有利于转鼓强度的进步，但一起因为配碳量的添加导致复原气氛加强，铁酸盐削减，钙钛矿量添加，因而，应操控恰当的配碳。    2.烧结矿储存功能    钒钛烧结矿有较好的储存功能，其储存天然粉化率比普通烧结矿低得多。原因在于烧结矿冷却过程中，当温度下降到675℃时普通烧结矿中的正硅酸钙(2CaO•SiO2)发作相变(由β-2CaO•SiO2向γ-2CaO改变），体积发作急剧胀大(添加10%),引起烧结矿粉化；而钒钛烧结矿在烧结过程中无2CaO•SiO2生成，因烧结矿中SiO2含量低，即便烧结碱度达1.70,其CaO含量也仅为9.5%～9.1%,且部分CaO与TiO2构成钙钛矿(CaO•TiO2),故游离CaO很少。    3.钒钛烧结矿的复原功能    钒钛烧结矿因为氧化度高、FeO含量低，其复原功能较普通烧结矿好。影响钒钛烧结矿复原性的要素首要有碱度、FeO含量等。    (1)碱度的影响。碱度对钒钛烧结矿复原性的影响规则与普通烧结矿类似，随烧结矿碱度的进步，复原度显着上升。    (2)FeO含量的影响。钒钛烧结矿中FeO首要以钛磁铁矿和钙铁橄榄石方法存在，其复原性较差，但与普通烧结矿比较，其含量较低，比较之下复原性仍较好。跟着FeO含量的添加，钒钛烧结矿复原度呈直线下降，因而，钒钛磁铁精矿烧结时，应操控适合的FeO含量，在确保钒钛烧结矿强度的条件下，使之具有杰出的复原性。    (3)TiO2含量的影响。随钒钛矿中TiO2含量的添加，烧结矿的复原度下降。一般以为因为TiO2含量的添加，势必会导致烧结矿中含铁物相(如钛赤铁矿、铁酸钙盐等)削减，而脉石矿藏(如钙钛矿、钛辉石等)添加，而晦气于复原气体的分散。    4.钒钛烧结矿的低温复原粉化功能    一般以为，烧结矿低温(400～500℃)复原粉化的发生，首要是因为赤铁矿复原为磁铁矿的过程中，晶形的改变所造成的。钛赤铁矿有各种晶型，如粒状、斑状、树枝状、叶片状、骸晶状等。关于不同晶型，其复原粉化功能不同，其间以骸晶状菱形钛赤铁矿复原粉化最为严峻。    钒钛烧结矿的低温复原粉化率RDI-3.15比普通烧结矿高得多。攀钢烧结矿的RDI-3.15一般大于55%～60%,且当普通烧结矿中参加部分钒钛物料时，烧结矿的复原粉化率也会显着上升。    钒钛烧结矿低温复原粉化率高的原因是:(1)烧结矿中含有很多的钛赤铁矿(40%～50%),其间约50%以骸晶状菱形赤铁矿存在，别的还有部分钛赤铁矿以网格状占有于钛铁矿的方位上。复原时，因为晶型改变而引起胀大粉化。(2)烧结矿中SiO2含量低，起粘结效果的硅酸盐相少，加之不起粘结效果的钙钛矿的存在，它不只自身性脆，并且还阻碍钛赤铁矿和钛磁铁矿间的连晶效果，抗胀大粉化的才能下降.(3)钒钛烧结矿的物相组成较普通烧结矿的物相组成杂乱，其不同的热胀大性引起的内应力，在低温复原阶段会导致很多微裂纹的构成，然后也下降了烧结矿强度。    虽然钒钛烧结矿低温复原粉化现象较为严峻，但实践生产中，没有因烧结矿的低温复原粉化率高而引起高炉上部块状带透气恶化而成为约束冶炼强化的环节。对小高炉冶炼钒钛烧结矿的解剖查询，所测得的烧结矿粒度组成也未发现反常。    进步烧结矿中FeO含量，能够削减再生赤铁矿的数量，下下降温复原粉化率，但FeO过高会引起烧结矿复原性的恶化。为此，攀钢在制品烧结矿上喷洒卤化物水溶液，使烧结矿低温复原粉化现象得到大幅度改进。    5.钒钛烧结矿的软熔滴落功能    烧结矿的矿藏组成决议了其软熔滴落功能，因为钒钛烧结矿高熔点矿藏多，致使其软化温度高，一起又因高熔点矿藏熔点不同大，因而其熔滴温度区间宽，且滴落过程中渣铁分离差，渣中带铁多。影响钒钛烧结矿软熔滴落功能的首要要素有烧结矿的碱度、TiO2含量等。    碱度对钒钛烧结矿软熔滴落功能的影响研讨。随碱度进步，烧结矿软化开端温度(Ta)、软化终了温度(Ts)(熔化开端温度)、开端熔滴温度(Tm)上升，软化温度区间(ΔTs-a)和熔滴温度区间(Tc)变窄，压差陡升，温度(TΔp)上升，最高压差(ΔPmax)减小，熔滴带厚度(H)变薄。    TiO2含量对钒钛烧结矿软熔滴落功能的影响的的研讨。随烧结矿中TiO2含量添加，开端滴落温度下降，压差陡升温度下降，最高压差减小，软熔温度区间变宽，滴落时刻延伸。

一、概  述    钒钛磁铁矿是一种多金属元素的复合矿，是以含铁、钒、钛为主的共生的磁铁矿。攀枝花矿是经过磁选后的钒钛磁铁精矿，由于是一段磨矿工艺，粒度非常粗，精矿中粒度小于0.074mm者含量仅为35%～40%,从化学成分看，TiO2高达12%～13%,铁品位则只有51.5%左右,Al2O3也偏高，达4.5%左右，由于钒钛磁铁精矿的物化性能的特殊性，造成了钒钛磁铁精矿烧结的一些特殊之处。    二、钒钛磁铁精矿的特点    由一段磨矿磁选得到的钒钛磁铁精矿的主要特点有：    (1)精矿粒度粗。小于0.074mm的精矿占30%～40%,且颗粒表面平整、边缘光滑，其大小差异较小，成球性差，从而造成烧结料层透气性差、烧结利用系数低。强化普通精矿制粒的有效措施，用于强化攀枝花钒钛磁铁精矿制粒，其效果较差。    (2)精矿铁品位低。钒钛磁铁矿本身成矿的理论含铁量低，加之钛磁铁矿中的脉石矿物难以选别所致。这是造成钒钛烧结矿品位低，高炉冶炼渣量大的原因。    (3)磁铁精矿SiO2含量低，TiO2含量高。由于精矿中SiO2含量低，烧结时产生的液相量不足，烧结矿难以得到很好地粘结;TiO2含量高，不仅降低了烧结料的铁分，且烧结温度高，同时，因CaO•TiO2的形成不利于烧结矿的固结，致使钒钛烧结矿脆性大、强度差、返矿率高。这也是导致钒钛烧结矿烧结利用系数低的另一个重要原因。    (4)Al2O3含量高。这对烧结矿强度和高、低温还原性均有不利影响。    这些特点同矿石的矿物组成和选矿工艺有着密切的关系，从而决定了其烧结性能。    三、钒钛磁铁精矿烧结    钒钛磁铁精矿是烧结用主要含铁原料，在攀钢烧结生产中，占70%～80%,其余含铁原料为普通富矿粉。国产矿含铁品位都较低。   （一）钒钛磁铁精矿烧结生产的特点    1.钒钛磁铁精矿烧结的难点    钒钛磁铁精矿烧结的难点为：    (1)成球性不好，球粒热强度低，料层透气性差。精矿成球性与亲水性、粒度粗细、粗细粒级比例、颗粒表面粗糙度、孔隙率等因素有关。    攀枝花钒钛磁铁精矿润湿热值较大，表明其亲水性较好，但其粒度太粗，小于0.074mm精矿含量仅占35%左右，比表面积仅为491.1723cm2/g,孔隙率低，在不添加任何粘结剂的情况下，其成球性指数最小，表明其成球性最差。    另外，不添加任何粘结剂时，已制粒混合料中准颗粒强度极差。烧结过程中烧结矿带、燃烧带、预热带和过湿带的阻力损失依次为1176Pa、3332Pa、4312Pa、1960Pa,预热带最薄，但是阻力最大，这表明在受热和挤压时，准颗粒严重粉化，这必然影响整个料层的透气性。    (2)烧结矿强度差、成品率低。由于攀精矿TiO2和Al2O3含量较高，而TFe和SiO2含量较低，采用目前的熔融型烧结方法，生成的烧结矿中普通硅酸盐粘结相量仅有15%～20%,钙钛矿本身的抗压强度低，仅为复合铁酸盐(SFCA)的1/4,而且，钙钛矿的熔化温度高，表面张力小，在烧结过程中最先析出，充填于硅酸盐、钛磁铁矿和钛赤铁矿晶粒之间，使得烧结矿孔隙率高，各种矿物之间的粘结力减弱，因此，烧结矿的强度差，成品率低。[next]    2.钒钛磁铁精矿烧结生产的特点    钒钛磁铁精矿烧结生产的特点是利用系数和强度低，返矿和工序能耗高。    攀钢投产前用攀枝花和承德钒钛铁精矿做烧结试验，结果表明，在没有强化措施的条件下，系数仅达到1.0t/(m2•h).攀钢设计利用系数为1.08t/(m2•h),从投产到1982年，系数一直徘徊在1.0t/(m2•h)左右。后来采取了一系列强化措施，通过研究和应用，逐步地使利用系数提高到1.15h/(m2•h)左右，1999年已达到1.275t/(m2•h).同国内主要烧结厂相比，利用系数偏低。这表明钒钛磁铁精矿烧结的强化要比普通精矿难得多，其主要原因是混合料的透气性差。影响透气性的主要因素是精矿粒度粗。由于粒度粗、混合料成球性差，必然导致料层透气性不好。科研人员曾对大于3mm的混合料颗粒进行压试，结果表明，几乎不存在由精矿本身形成的大于3mm的小球。所有大于3mm的小球都是由返矿、富矿粉、石灰石粉、焦粉颗粒形成的。将大于3mm混合料进行水洗，把粘附的精矿粉洗除，然后把骨架颗粒烘干和分级，检测出的形成大于3mm的混合料骨架颗粒中，小于3mm的颗粒只有10%～15%,说明小于3mm的颗粒很难形成大于3mm的颗粒。混合料中大部分大于3mm颗粒来自返矿和粉矿。    由于烧结矿强度低，钒钛磁铁精矿实际上是处于高返矿量下进行烧结生产。为消除返矿的恶性循环，使返矿量在适宜水平下平衡，采取了诸如尽可能提高料层厚度，确保铺平烧透提高成品率，控制适宜FeO含量范围，定期更换筛板等措施，使冷返矿中大于5mm部分不大于15%,热返矿量不大于10%,返矿率已从1990年的50%降至1999年的30%.    钒钛磁铁精矿烧结的长期生产表明，混合料含碳低，一般为2.8%～3.0%,但工序能耗却比较高。从工序能耗结构上分析，固体燃料消耗占81.06%,煤气消耗占4.24%,电力占14.04%,其他为0.66%.固体燃料消耗高，其主要原因是成品率低，返矿量大，热量消耗在返矿循环上；另外因料层薄(料层1999年才达到450mm),料层自动蓄热作用不好，热利用差。    3.钒钛磁铁精矿烧结工艺    钒钛磁铁精矿烧结既有“低硅”难烧的特点，又因含TiO2(12%～13%)高形成与普通低硅烧结不同的特点。表现在操作上为混合料适宜水分和含碳量都较低，点火温度高，料层薄，实际生产操作可归纳为：大风、低水、低碳、较薄料层。    (1)大风。烧结过程必须有足够风量通过料层以满足燃料燃烧和进行物理化学反应的需要。钒钛磁铁精矿含FeO高(30%～31%),而烧结矿中FeO低，因此在烧结过程中，钛磁铁矿被氧化形成钛赤铁矿需要氧多。据理论计算，烧结每吨钒钛磁铁精矿，比普通精矿多耗39m3空气。若考虑空气过剩系数和漏风率，则单位耗用风量高150m3因此，根据钒钛磁铁精矿烧结实践，设计时必须考虑耗用风量高的特点。    (2)低水。钒钛磁铁精矿适宜水分比普通精矿低。主要是由于钒钛磁铁矿中，含钛矿物以钛磁铁矿为主，其结构致密，亲水性差而湿容小。据西昌烧结试验结果，在未预热的条件下混合料适宜水分为5.6%～6.5%,有蒸汽预热的条件下则为7.0%～8.0%.攀钢实际生产所控制的适宜水分为7.0%左右。根据钒钛磁铁矿烧结对水分敏感性强的特点，操作中加足一次水达7.0%,加少量二次水补充，以保持稳定的料层透气性。    (3)低碳。钒钛磁铁精矿烧结含碳量比普通精矿低。主要原因为烧结时生成液相量少，铁精矿含FeO高而烧结时氧化放热多，混合料水分蒸发和汽化耗热少等，因此混合料固定碳含量较低，一般为2.8%左右。    (4)料层较薄。钒钛磁铁精矿由于成球性差，烧结时料层较薄。尽管进行研究并采用了一系列提高料层厚度的措施，使料层由80年代的240mm左右提高到近年的450mm,但仍比国内普通矿500～550mm料层厚度低。    4.钒钛磁铁精矿烧结的强化    为强化钒钛磁铁精矿烧结，已采取了烧结普通精矿行之有效的措施，但烧结利用系数仅提高到1.275t/(m2•h).这表明钒钛磁铁精矿烧结的强化之难。强化措施如下：    (1)松料器的应用。1982年安装了双层潜管式松料器，后改进为三层潜管式松料器，再后又改为扁钢型松料器，使料层提高40～60mm,产量提高2%,固体燃料节省1.2kg/t.    (2)用生石灰强化烧结。普通精矿采用消石灰和生石灰强化烧结，国内从60年代初开始，是有效且至今已普及的措施。科研人员曾在位于承德、北京、西昌等地的有关工厂进行过钒钛磁铁精矿强化烧结试验，结果表明，生石灰或消石灰使用量占熔剂量的40%,增产的效果为10%～18%.在130m2烧结机进行加消石灰的工业试验，配加量为总熔剂量的50%，使料层提高30～40mm,产量提高13%～17%,烧结矿转鼓指数提高2%，固体燃料消耗降低10%.1998年生石灰投入使用，配比为4.5%～5.0%,增产6%～8%左右，固体燃耗下降5kg/(t矿)。生石灰主要起到以下作用：    1)改善了烧结混合料的原始透气性。生石灰消化后的消石灰胶体颗粒极细，平均比表面积达30m2/g,分散度高，粘结力强，大大改善了攀精矿的成球性、制粒，混合料中小于3mm者粒度含量下降了大约10%，从而使垂直烧结速度由19.58mm/min上升到20.3mm/min.    2)改善了准颗粒的热稳定性。由于细微分散的消石灰胶体颗粒的吸水保水性以及受热收缩性，在烧结过程中减轻过湿层的形成，从而减轻了准颗粒在过湿层的破碎,使用生石灰时，过湿层中小于0.8mm颗粒仅为37.29%,而使用石灰石时达到71.89%.另外，准颗粒受热时，由于其中消石灰胶体微粒收缩，使准颗粒中各组分相互靠近，强度不但不像普通准颗粒那样下降，反而有所提高。    3)改善了物料的烧结反应条件。使用生石灰时，CaO直接与其他各种矿物进行接触，促进了固液反应，减少了游离CaO,有利于各种矿物的结晶发育，从而提高了烧结矿的质量。[next]    (3)高负压烧结。为研究钒钛磁铁精矿烧结高负压强化效果，于1986年将抽烟机负压由11760Pa,提高到(14210±490)Pa,相应料层厚度由281mm提高到307mm,机速增加54mm/min,主管负压升高666Pa.实际台时产量升高6.09t,转鼓指数提高2.9%,固体燃料消耗(标煤)下降0.38kg/t.全厂已推广高负压烧结。    (4)实行煤焦分用。攀钢烧结用固体燃料为焦粉和无烟煤粉，当混破混用时，由于两者破碎性能差异大，难以使两者都达到合适的粒度。为防止无烟煤的过粉碎或焦粉粒度过粗以及因煤粉和焦粉的燃烧性的差异和混用时难以稳定两者的比例，引起烧结过程的波动和热量的利用得不到发挥。为此，采用煤、焦分破、分用。实践表明，分破分用利于烧结工艺稳定，节能效果显著，固体燃料消耗(标煤)下降5.4kg/t.    (5)燃料二次分加技术的应用。国内外研究证明燃料二次分加工艺可以改善燃料燃烧条件，具有明显的增产节能效果。钒钛磁铁精矿烧结采用这一技术，也同样达到了增产降耗效果。攀钢于1995年进行工业性试验，1997年正式在两台烧结机上推广应用，燃料分加比例为50:50,取得了增产6.17%,降耗(标煤)1.04kg/t的良好效果，且焦粉分加效果优于无烟煤。    (6)进一步提高混合料温度。钒钛磁铁精矿烧结由于料层透气性差、垂直烧结速度慢，为了进一步改善透气性，采用了矿槽内蒸汽预热混合料方法，使混合料温度达到70℃以上，减少了过湿层危害，料层透气性进一步提高。    (7)烧结矿喷洒卤化物。钒钛烧结矿由于含TiO2(高达8.9%～9.0%)、Al2O3,低温还原粉化率高达52.75%,严重影响高炉料柱透气性，鉴于此攀钢于1995年开始对成品烧结矿进行卤化物溶液喷洒，使烧结矿低温还原粉化率降至20%以下，高炉使用喷洒卤化物烧结矿增产4%～8%,节焦1.3～2.4kg/t的显著效果，炉况顺行，瓦斯灰吹出量明显减少。    (8)富氧点火。增加点火助燃空气含氧浓度提高点火燃气燃烧效率，强化烧结过程。钒钛矿烧结采用富氧点火后(富氧水平为24.4%),成品率、利用系数均有所上升。    (9)热风烧结。钒钛矿采用热风烧结热风温度140℃,热风面积为烧结面积1/4,表层烧结矿强度提高，成品率上升约1%.    (10)降低成品矿运输过程落差。钒钛烧结矿由于矿物结构TiO2•CaO的存在，导致烧结矿性脆，不耐摔打。而攀钢由于地处山区，烧结机、高炉布置不在一个平面上，运输距离长，落差大，例如:6号烧结机至4号高炉运输过程落差高达60m左右，因此成品矿在运输过程中经多次转运摔打，平均粒度大大降低。特别对于钒钛烧结矿而言，降落差意味着减少烧结矿摔打，意味着烧结矿成品率提高，产量上升。近10年，采用了许多方法改善工艺流程，降低烧结矿在运输过程中落差，减少落差20多米，烧结矿中大于20mm者粒度含量上升了5%左右。    (11)添加钢渣粉技术。攀钢钢渣成分其特点是：含1.5%左右的V2O5,其矿物组成主要有:1)硅酸三钙，约占体积的50%;2)钒钙钛氧化物[Ca(TiV)2O7],约占体积的30%;3)镁方铁矿，占体积的15%。攀钢烧结配加钢渣粉技术于1988 年投入工业应用。当每吨烧结矿配加80kg钢渣粉时，收到了增产2.97%,烧结矿贮存性能改善的效果，不配加钢渣的烧结矿贮存7天后小于5mm者粒度含量增加4.5%，而配加钢渣后仅增加1.74%.每台烧结机配用3%的钢渣粉时，石灰石粉单耗下降，工序能耗下降1.55kg/t,转鼓指数上升0.93%.取得上述效果的主要原因有:1)钢渣粉较粗，大于3mm的渣粉约占30%,平均粒度为2.14mm,配入烧结混合料中后改善了混合料的粒度组成后，大于3mm者粒度含量增加了5%左右，从而改善了料层透气性；2)钢渣粉中多为低熔点硅酸盐矿物，取代部分石灰石粉配入烧结混合料中后，可降低混合料的熔点，省去被取代石灰石粉的分解过程及所需热量，因而可以改善固、液相反应的条件，加快烧结速度，提高烧结强度。另外，配加钢渣后，减少了烧结矿中游离的CaO的数量，故可改善贮存性能。    (12)厚料层技术。提高料层厚度，可以发挥厚料层的自动蓄热作用，延长料层的高温保持时间，确保各种渣相的形成和各种结晶相的发育生长。另外，可减少配碳量，提高料层气氛的氧位，从而抑制钙钛矿的生长，发展铁酸盐优质粘结相。所以，厚料层烧结，是提高烧结矿质量的重要途径。    攀钢烧结自投产以来，在采取各种措施改善混合料透气性的前提下，不断提高料层的厚度，从投产初期的200mm左右提高到了1999年的440mm左右。

熟石膏粉　　在建筑业中用作建筑物墙面的粉刷材料、抹面材料及用于制作熟石膏预制件，可制成各种规格的石膏板、楼房隔墙、天花板及其他各种石膏预制件等；在陶瓷工业中用于制作各种陶瓷模具；在铸造工业中用于制造作铸模；在医学上用于制造牙科模具或外科手术固定等。在工艺美术中可作艺术塑像等。

（一）生石膏　　生石膏一般指天然二水石膏，也称为软石膏。是出产建筑石膏最主要的质料。生石膏粉加水不硬化、无胶结力。　　（二）化工石膏　　指含有二水硫酸钙及CaSO4混合物的化工副产品。如出产磷酸和磷肥时的废料称为磷石膏；出产时的废料称为氟石膏等。此外还有盐石膏、芒硝石膏、钛石膏等，也可作为出产建筑石膏的质料，但功能不及用生石膏制得的建筑石膏。　　（三）硬石膏　　指天然无水石膏，分子式CaSO4。不含结晶水，与生石膏不同较大。一般用于出产建筑石膏制品或添加剂。这儿不作具体介绍。

石膏在中国现代工业中，年产量的93%用作水泥缓凝剂。水泥中加入石膏，可使其凝结时间合理，避免快凝现象，并可提高强度和抗冻性，降低干缩率，但其掺入量一般不超过3.5%。用石膏制作的板材、墙体构件等建筑制品，具有质轻、抗震、隔音、隔热、阻燃、装饰性能好，便于高效机械化生产，提高施工速度等诸多优点，已成为一种发展迅速的新型建筑材料，需求量日益增长。 用石膏作建筑胶结材料，用于建筑砂浆和隔热混凝土，制作屋面、瓦及天花板等。石膏在造纸、油漆、橡胶、化工、塑料、纺织工业中用作填料。缺硫地区可用以制硫酸，但不经济。在农业上用石膏做钙、硫养料，可提高农作物产量。此外，石膏还广泛应用于医药、食品、制作模型及艺术品等诸多方面。 不同用途对石膏的种类、含量有不同的要求，石膏的分级和用途见表4.18.2。 不同用途对石膏矿石中的杂质也有不同的限制，如纸面石膏板对K、Na、Cl含量;医用及食品用石膏对As、S、Se、Cr、F、Cl、MgCl2的含量;建筑、医用及食品对石膏中的放射性元素的含量均有限制，可在具体指标中确定。 表 4.18.2石膏的分级和用途

液相烧结：凡是有液相参与的烧结过程称为液相烧结。液相烧结的主要传质方式有：流动传质、溶解-沉淀传质等。 1、液相烧结的特点 液相烧结与固态烧结的共同之点是烧结的推动力都是表面能；烧结过程也是由颗粒重排、气孔填充和晶粒生长等阶段组成。不同点是：由于流动传质速率比扩散快，因而液相烧结的致密化速率高，可使坯体在比固态烧结温度低得多的情况下获得致密的烧结体。此外，液相烧结过程的速率与液相的数量、液相性质（粘度、表面张力等）、液相与固相的润湿情况、固相在液相中的溶解度等有密切的关系。 2、流动传质 粘性流动：在高温下依靠粘性液体流动而致密化是大多数硅酸盐材料烧结的主要传质过程。在液相烧结时，由于高温下粘性液体(熔融体)出现牛顿型流动而产生的传质称为粘性流动传质(或粘性蠕变传质)。 粘性流动初期的传质动力学公式：式中 r为颗粒半径；x为颈部半径；η为液体粘度；γ为液-气表面张力，t为烧结时间。 适合粘性流动传质全过程的烧结速率公式：       式中θ为相对密度。     塑性流动：当坯体中液相含量很少时，高温下流动传质不能看成是纯牛顿型流动，而是属于塑性流动类型。也即只有作用力超过其屈服值(f)时，流动速率才与作用的剪切应力成正比。此时传质动力学公式改变为:                  式中 η是作用力超过f时液体的粘度；r为颗粒原始半径。 3、溶解 - 沉淀传质 在有固液两相的烧结中，当固相在液相中有可溶性，这时烧结传质过程就由部分固相溶解，而在另一部分固相上沉积，直至晶粒长大和获得致密的烧结体。发生溶解-沉淀传质的条件有：（1）显著数量的液相；（2）固相在液相内有显著的可溶性；（3）液体润湿固相。 溶解-沉淀传质过程的推动力仍是颗粒的表面能，只是由于液相润湿固相，每个颗粒之间的空间都组成了一系列的毛细管，表面张力以毛细管力的方式便颗粒拉紧。固相颗粒在毛细管力的作用下，通过粘性流动或在一些颗粒间的接触点上由于局部应力的作用而进行重新排列，结果得到了更紧密的堆积。 溶解-沉淀传质根据液相数量的不同可以有Kingery模型(颗粒在接触点处溶解，到自由表面上沉积)或LSW模型(小晶粒溶解至大晶粒处沉淀)。其原理都是由于颗粒接触点处(或小晶粒)在液相中的溶解度大于自由表面(或大晶粒)处的溶解度，通过液相传递而导致晶粒生长和坯体致密化。Kingery运用与固相烧结动力学公式类似的方法，并作了合理的分析导出了溶解-沉淀过程的收缩率为：式中 ⊿ρ为中心距收缩的距离；K为常数；γLV为液-气表面张力；D为被溶解物质在液相中的扩散系数；δ为颗粒间液膜的厚度；C0为固相在液相中的溶解度；V0为液相体积；r为颗粒起始粒度；t为烧结时间。

根据烧结粉末体所出现的宏观变化提出了烧结的宏观定义，一种或多种固体（金属、氧化物、氮化物、粘土……）粉末经过成型，在加热到一定温度后开始收缩，在低于熔点温度下变成致密、坚硬的烧结体，这种过程称为烧结。为了揭示烧结的本质提出了烧结的微观定义，由于固态中分子（或原子）的相互吸引，通过加热，使粉末体产生颗粒粘结，经过物质迁移使粉末体产生强度并导致致密化和再结晶的过程称为烧结。     烧结与烧成。烧成包括多种物理和化学变化。例如脱水、坯体内气体分解、多相反应和熔融、溶解、烧结等。而烧结仅仅指粉料成型体在烧结温度下经加热而致密化的简单物理过程，显然烧成的含义及包括的范围更宽，一般都发生在多相系统内。而烧结仅仅是烧成过程中的一个重要部分。     烧结和熔融。烧结是在远低于固态物质的熔融温度下进行的。烧结和熔融这两个过程都是由原子热振动而引起的，但熔融时全部组元都转变为液相，而烧结时至少有一个组元是处于固态的。     烧结与固相反应。这两个过程均在低于材料熔点或熔融温度之下进行的。并且在过程的自始至终都至少有一相是固态。两个过程的不同之处是固相反应必须至少有两个组元参加（如A和B），并发生化学反应，最后生成化合物AB。AB的结构与性能不同于A与B。而烧结可以只有单组元，或者两组元参加，但两组元之间并不发生化学反应。仅仅是在表面能驱动下，由粉末体变成致密体。从结晶化学观点看，烧结体除可见的收缩外，微观晶相组成并未变化，仅仅是晶相显微组织上排列致密和结晶程度更完善。

固相烧结：固态烧结的主要传质方式有：蒸发-凝聚、扩散传质等。 1、 蒸发-凝聚传质 蒸发-凝聚传质时在球形颗粒表面有正曲率半径，而在两个颗粒联接处有一个小的负曲率半径的颈部，根据开尔文公式可以得出，物质将从饱和蒸气压高的凸形颗粒表面蒸发，通过气相传递而凝聚到饱和蒸气压低的凹形颈部，从而使颈部逐渐被填充。球形颗粒接触面积颈部生长速率关系式:                         蒸发-凝聚传质的特点是烧结时颈部区域扩大，球的形状改变为椭圆，气孔形状改变，但球与球之间的中心距不变，也就是在这种传质过程中坯体不发生收缩，即⊿L/L0 =0。气孔形状的变化对坯体一些宏观性质有可观的影响，但不影响坯体密度。 2、 扩散传质 在大多数固体材料中，由于高温下蒸气压低，则传质更易通过固态内质点扩散过程来进行。在颗粒的不同部位空位浓度不同，颈部表面张应力区空位浓度大于晶粒内部，受压应力的颗粒接触中心空位浓度最低。系统内不同部位空位浓度的差异对扩散时空位的漂移方向是十分重要的。扩散首先从空位浓度最大的部位(颈部表面)向空位浓度最低的部位(颗粒接触点)进行，其次是颈部向颗粒内部扩散。空位扩散即原子或离子的反向扩散。因此，扩散传质时，原子或离子由颗粒接触点向颈部迁移，达到气孔充填的结果。 扩散传质初期动力学公式：    x/r = K r-3/5t1/5                在扩散传质时除颗粒间接触面积增加外，颗粒中心距逼近的速率为  ⊿L/L0 = K1 r-6/5t2/5            烧结进入中期，颗粒开始粘结，颈部扩大，气孔由不规则形状逐渐变成由三个颗粒包围的圆柱形管道，气孔相互联通。科布尔(Coble)提出烧结体此时由众多个十四面体堆积而成的，Coble根据十四面体模型确定了烧结中期坯体气孔率(Pc)随烧结时间(t)变化的关系式:        式中 L为圆柱形空隙的长度，t为烧结时间，tf为烧结完成所需要的时间。 烧结进入后期，晶粒已明显长大，气孔己完全孤立，气孔位于四个晶粒包围的顶点。从十四面体模型来看，气孔已由圆柱形孔道收缩成位于十四面体的24个顶点处的孤立气孔。根据此模型Coble导出了烧结后期坯体气孔率（Pt）为：

一、石膏纤维的分类 我国矿业大学和江苏省榜首工业规划院的科研人员自从1987年在江苏省徐州市发现石膏纤维至今20余年，从工艺到配备，进行了很多的研讨、规划和实验，把握了多种出产石膏短纤维和长纤维的工艺技能，成功规划出了单条出产线为5～30万t/a四种规划的全套自动化出产配备。其运用质料可所以天然石膏，也可所以脱硫石膏等各类化学石膏。这项技能将为厂商大规划开发石膏纤维材料供给牢靠的技能确保。 石膏纤维能够分为三大类。 （一）石膏短纤维：亦称为石膏晶须。首要运用于橡胶、塑料、涂料、粘结剂等要求细度在0.3mm以下的职业。界定纤维长度在0～300μm之间。依照结晶水含量、运用范畴、白度、细度、改性剂的不同，能够详细分类为几十个规格种类。 （二）石膏中长纤维：亦称为石膏纸浆。首要运用于造纸和纸制品职业。界定纤维长度在0.2～3.0mm之间。依照结晶水含量、运用目标、白度、细度、改性剂的不同，也能够详细分类为几十个规格、种类。 （三）石膏长纤维：亦称为石膏绒。首要运用于纤维长度要求高的职业。例如：保温、保健、纺织等。界定纤维长度大于3.0mm。相同也能够详细分类为几十个规格种类。 二、石膏纤维出产工艺与设备 石膏纤维的出产工艺，依据运用质料的类别不同，能够分为二类。 （一）化学组成法：出产质料为化工材料。长处是产品纯度高、色彩白，但存在出资较大、本钱较高的问题，合适短少矿藏质料或需求出产高纯度石膏纤维的当地组织出产。 （二）矿藏转化法：出产质料为天然矿石的化学生成物。矿藏转化法出产质料足够、报价低廉、出资较省、本钱很低，商场竞争力强，但产品纯度取决于出产质料，产品白度受质料和出产设备的影响显着，需求依据商场要求挑选不同的矿源。 工业实验证明：脱硫石膏、磷石膏等化学石膏和工业废模石膏等再生石膏都可用于出产石膏纤维。 本文首要介绍矿藏转化办法。 （一）液相法 液相法也称为水溶液转化法，它是将石膏粉料依照必定的份额参加到水溶液之中，依照特定的配方和技能条件出产石膏纤维的工艺办法。 其化学原理方程式如下： CaSO4·2H2O→CaSO4·l/2H2O+3/2H2O(汽或液) CaSO4·l/2H2O→CaSO4+l/2H2O 液相法用于工业规划首要有以下两种工艺： 1、自动化接连出产工艺 规划选用专用的自动化接连出产线，石膏浆体在塔式出产线中顺次完结活化、转晶、稠密、脱水、枯燥、改性等工艺进程，自动化程度高，产品质量安稳，出产能力大，能量消耗低。现在，定型的出产线有5万t/a、10万t/a、20万t/a、30万t/a等四种规格的技能配备。 2、接连出产工艺 接连出产工艺选用多个单体压力容器组成出产线，各个出产进程分别在不同的设备中完结。这种出产工艺适宜于中、小型厂商组织出产。现在，定型的出产规划有：l、2、5万t/a等多种规格的技能配备。 （二）固相法 固相法也称为干法、半干法出产工艺，它是将石膏粉料或块料经化学处理和工艺处理后，依照特定的出产技能条件制造石膏纤维的工艺办法。 固相法用于工业规划有以下两种工艺： 1、塔式出产工艺 出产线的关键设备是特种不锈钢材料制造的反应塔，石膏在反应塔出产线中顺次完结活化、转晶、脱水和屡次改性、枯燥等工艺进程，生成高质量的石膏纤维，石膏纤维的长度能够经过调整工艺有效地加以操控。可用以出产多种不同规格的石膏纤维。出产能力大，能量消耗低，产品质量安稳，出资效益好，适宜于出产中、高层次的产品。现在定型的出产线有：2、5、10、20万t/a等四种规格的技能配备。 2、卧式出产工艺 这种工艺选用特种容器钢或特种不锈钢制造卧式反应釜，石膏在反应釜中完结转晶，生成半水石膏纤维，再经过屡次改性、枯燥等工艺进程，生成契合质量要求的石膏纤维。设备单体出产能力为l万t/a，更大的规划需求多台设备并联。这种出产工艺的特点是出资比较节省，产品改变简略，出产本钱低。适宜于出产中、低层次的产品。 以上四种出产工艺的关键技能设备和全套的自动化出产线，已经由江苏一家资深化工设备厂研发威功，2年前已开端批量供货并供给安全确保和装置、调试效劳。    以上工艺都能以脱硫石膏为质料组织出产。其间特别适用于脱硫石膏出产纤维材料的工艺技能是液相法的全自动化出产线和固相法的卧式釜出产线。 三、产品用处及商场 石膏纤维是一种对人体无害的矿藏纤维，功能优秀、用处非常广泛，具有非常宽广的商场前景。其运用范畴有以下几个方面： （一）用作建筑材料 众所周知，纤维材料是材料工业中的前沿科技。其间，就工艺技能而言，石膏纤维是一切纤维材料中最简单完成的一种，它出资少、规划大、本钱费用低，功能优胜，能够广泛地用作建筑材料。①用于很多出产各种纤维板材，如石膏绝缘板、装修板、代木板等，替代木制品，削减森林破坏；②用于制造粉刷石膏、粘结石膏、嵌缝石膏及石膏腻子等石膏功能性材料，大大进步石膏建筑材料的功能，削减纸纤维和化学纤维的运用量，节省资源和本钱；③用作钢筋混凝土的增强增韧材料；④作为沥青路面的增强增韧材料，对进步沥青的软化温度有着显着的效果；⑤替代玻璃纤维，化学纤维，羊毛和棉、麻等动、植物纤维用于传统纤维的运用范畴；⑥用作保温、保冷材料以及涂料、装修材料等范畴。 （二）用作造纸质料 石膏纤维能够广泛用作造纸质料，它不光能够替代填料，也能够部分或悉数替代纸浆，用于出产各类纸张 石膏纤维普氏硬度为2，与滑石类似，一般不含硅质成分，对2000m/min高速纸机的影响甚微；石膏纤维的长度能够操控，其间0.2～3.0mm长度的纤维，与天然纤维长度适当，而力学功能、不燃功能比天然纤维好的多；未经处理的石膏纤维，柔韧度略差，但能够经过改性进步，超越天然纤维。因而，石膏纤维本身的优胜功能，必将使它成为造纸工业的首要质料。 （三）用作塑料、橡胶的增强剂或功能性填料。石膏短纤维是橡胶、塑料等化工产品的质料，它能够作为多种制品的填充剂和增强剂。它以纤维状材料替代传统粉状的钛、立德粉、白炭黑等材料，能够用在制鞋、轮胎等橡胶制品中，补强效果非常显着，不光能够节省制品的本钱，还能够显着进步产品质量。 石膏纤维在塑料造粒时运用，不光使制品本钱下降，还能够增强塑料粒子的强度，进步材料的耐高温功能及尺度安稳性。2008年头，广东某组成材料研讨院运用石膏短纤维进行实验，实验成果：①硫酸钙晶须在PP中的增加量为30％，在PA6中的增加量为40％以下时，材料的拉伸强度、曲折强度、曲折模量、热变形温度等目标，跟着硫酸钙晶须含量的增加而增加，材料本钱跟着硫酸钙晶须含量的增加而下降；②因为相容系统的量必定，当硫酸钙晶须增加量较大时，相容系统的增加量需有所增加；③硫酸钙晶须能够作为增强剂运用，XCPP、PA6都能起到显着的增强效果。 （四）用于冲突材料。 石膏纤维无毒，合适替代石棉作为冲突材料。有些西方国家已制止在冲突材料中运用石棉，特别是轿车冲突片。而运用石膏纤维替代石棉，不光能够进步冲突系数的安稳性及耐磨性，也能够削减污染，进步出口。 （五）用于涂料和油漆的出产。石膏纤维白度好，参加石膏纤维的涂料和油漆附着能力强、耐温、绝缘性好，本钱下降。 四、出资效益分析 石膏纤维在我国具有宽广的运用范畴和极大的商场前景。现在国内商场上石膏短纤维(石膏晶须)的报价为1.2万元/t左右。估计将来石膏纤维很多上市之后，差异不同的种类质量，石膏纤维的国内供应报价会在2000～9000元/t之间起浮，单个特需的石膏纤维报价在10000～30000元/t之间。而国内天然石膏矿石的报价一般只要30～150元/t，最好的石膏也不超越500元/t；脱硫石膏的报价更低，一般只要5～50元/t，最高的也不超越100元/t；石膏粉的报价一般为120～500元/t，最好的石膏粉一般也不超越1500元/t。假如选用液相法自动化接连出产工艺，运用脱硫石膏为质料，建造一座20万t/a出产规划的石膏纤维厂，出资费用大体在3000～5000万元，建造工期为1年，按石膏纤维价格2 000元/t核算，年产值可高达4亿元/a。 假如选用固相法塔式出产工艺，运用天然石膏为质料，建造一座10万t／a出产规划的石膏纤维厂，出资费用大体在2000～3000万元，建造工期为1年，按石膏纤维价格5000元/t核算，年产值可高达5亿元/a。 现在，石膏纤维在我国尽管仍是一种新兴产业，可是社会急迫的需求态势将催生这一新兴产业的快速强大。

由于烧结机大型化适应了“资源高效使用”和“节能减排”的可持续发展需要，因此，大型烧结已经成为新世纪烧结技术发展的主流。为了充分发挥大型烧结机的诸多优势，注重大型烧结的操作技术具有重要意义。 一、控制与优化混合制粒参数。混合料制粒是烧结工艺的重要环节，其目的是通过混匀、加水润湿和制粒，得到成分均匀、粒度适宜、具有良好透气性的烧结混合料。太钢450m2烧结机采取了三段混合工序，设计之初即把强化制粒、改善烧结料层透气性这一问题纳入重点研究解决的工艺问题，同时兼顾系统的可靠性，取得了显著效果。 二、控制FeO含量。FeO含量过高，会影响铁酸钙粘结相的生成，使烧结矿强度和还原性降低;过低的FeO含量则会导致液相量不足而影响烧结矿强度。因此，需要根据原料结构和烧结操作制度把FeO含控制量在一个合理的范围。首钢京唐烧结的含铁原料由巴西赤铁矿粉和澳洲褐铁矿粉以及少量国内磁铁精粉组成，经过一段时间的生产实践，摸索到烧结矿FeO质量分数的合理水平，改善了烧结矿转鼓强度和低温还原粉化性能。 三、治理烧结系统漏风。由于烧结料层越厚，阻力越大，风箱负压越高，漏风率也相应增加，因此，有必要对烧结机滑道系统及机头、机尾密封板等部位进行优化设计，加强密封，改进台车、首尾风箱隔板、弹性滑道的结构;加强对整个抽风机系统的维护检修，及时堵漏风，将漏风率降至最低程度。同时，可通过跟踪烧结废气中O2含量的变化，随时掌握烧结系统漏风的实际情况。如宝钢2006年先后在3台烧结机投入运行了烧结烟气分析系统，及时地推断出烧结过程的漏风状况，有效治理烧结系统的漏风。 四、主抽风机节能操作。主抽风机是烧结生产中电耗最大的设备，为了保证烧结过程的完全，实践中主抽风机处于运行能力相对过剩的工况。为了最大限度地利用风量，减少能源浪费，应从生产操作控制途径出发，结合主抽风机实际工作状况，使烧结生产过程主抽风机风量的使用与实际生产状况相匹配，既使烧结气流分布趋于合理，又能节省电能，同时提高烧结矿产、质量。应制定烧结操作模式化控制制度，将机速范围、料层厚度、负压与主抽风门开度范围进行合理的、严格的匹配，保证风量与机速的最佳匹配。在优化制粒的基础上降低风门开度，实现高机速、厚料层、低风门、高负压的协同化。 五、烧结终点合理控制。烧结终点的控制直接关系到烧结矿各项物理、化学指标以及技术经济指标。烧结终点控制的主要目标是将烧结终点有效地控制在最优设定位置附近，同时保证烧结终点的稳定和整个烧结面积的合理有效利用。