【采矿课件】第11章粉体固结.doc

第11章  粉体固结习 题 解 答    1.“燃烧前沿”与“传热前沿”，“传热前沿速度”于“燃烧前沿速度”有什么区别？    【解】传热前沿：在没有内部热源时，规定当料层温度开始均匀上升时传热前沿即已到达，一般以100等温线为准；    燃烧前沿：当配有燃料时，规定当料层温度迅速上升时表明燃烧前沿到达，一般以600或1000等温线为基准。    传热前沿速度既不决定于气固相的原始温差，也不决定于传热系数，而是决定于气体的质量流速，比热以及固体的比热、堆积密度和料层空隙率。    燃烧前沿速度主要制约：    （1）空气中含氧量；    （2）固体燃料的可燃性和粒度；    （3）固体燃料用量；    （4）风量。    2. 分析各因素对“燃烧前沿速度”和“传热前沿速度”的影响。    【解】影响传热前沿速度的因素：    （1）料层空隙率越大，速度越大；    （2）固体的堆积密度越大，速度越少；    （3）气体的比热越高，速度越大；    （4）固体的比热越高，速度越少；    （5）气体的质量流速越快，速度越大。    影响燃烧前沿速度的因素：    （1）空气中含氧量越大，燃烧前沿速度越大；    （2）固体燃料的可燃性越好、粒度越小，燃烧前沿速度越大；    （3）固体燃料用量与燃烧前沿速度间的关系有极大值；    （4）增加风量会使燃烧前沿速度加快。    3. 分析固体燃料燃烧的热力学和动力学。    【解】动力学燃烧区：燃烧速度受温度的影响较大，随温度升高而增加，而不受气流速度、压力和固体燃料粒度的影响；    扩散燃烧区：燃烧速度取决于气体的扩散速度，而温度的改变影响不大。    4. 论述固相固结机理和液相固结机理，它们有什么区别？    【解】固相固结机理：球团被加热到某一温度时，矿粒晶格间的原子获得足够的能量，克服周围键力的束缚进行扩散，并随温度升高而；加强，最后发展到颗粒互相接触点或接触面上扩散，使颗粒之间产生粘结。    液相固结机理：在高温下产生的液相在冷却过程中，析出的晶体或液相将部分未熔化的颗粒粘结起来。区别：液相固结机理液相形成及冷凝是烧结矿固结的基础，决定了烧结矿的矿相成分和显微结构，且固结后化学成分复杂；固相固结机理主要是以球团矿固结为主，而组成成分比较单一，球团焙烧过程中形成少量液相，这部分液相对球团固结起着辅助作用。    5. 试论述液相的形成过程及作用，影响液相生成量的因素。    【解】液相的形成过程：    （1）初生液相：在固相反应所生成的原先不存在的新生的低熔点化合物处，随着温度升高而首先出现初期液相；    （2）低熔点化合物加速形成：这是由于温度升高和初期液相的促进作用，在熔化时部分分解成简单化合物，部分熔化成液相；    （3）液相扩展：使物料中高熔点矿物熔点降低，大颗粒矿粉周边被熔融，形成低共熔混合物液相；    （4）液相反应：液相中的成分在高温下进行置换、氧化还原反应，液相产生气泡，推动碳粒到气流中燃烧；    （5）液相同化：通过液相的粘性和塑性流动传热，使温度和成分均匀化，趋近于相图上稳定的成分位置。    液相形成在烧结过程中的作用：    （1）保证烧结矿具有定强度；    （2）使高温熔融带的温度和成分均匀，液相反应后的烧结矿化学成分均匀化；    （3）液相保证固体燃料完全燃烧；    （4）液相能润湿未熔的矿粒表面，产生定的表面张力将矿粒拉紧，使其冷凝后具有强度；    （5）从液相中形成并析出烧结料中所没有的新生矿物，这种新生矿物有利于改善烧结矿的强度和还原性。    影响液相形成量的主要因素：    （1）烧结温度；    （2）配料碱度（CaO/SiO2）；    （3）烧结气氛；    （4）烧结混合料的化学成分；    6. 结晶的原则和形式是什么？    【解】结晶的原则：高熔点的铁氧化物（Fe3O4、Fe2O3）在冷却时首先析出；其次，它们周围是低熔点化合物和共晶混合物析出，质点从液态的无序排列过渡到固态的有序排列，体系自由能降低到趋于稳定状态。由于冷却速度快，结晶能力差的矿物就以非晶质（亦称玻璃相）存在。结晶的形式：结晶 再结晶重结晶。    7. 比较磁铁精矿和赤铁矿球团焙烧机理，固结形式，产品矿物组成与显微结构。    【解】磁铁精矿球团固结：Fe2O3再结晶连接是铁精矿氧化球团矿固相固结的主要形式；    赤铁矿球团矿固结：其固结形式是晶粒长大和高温再结晶的形式。    8. 比较烧结和球团两大造块方法在固结机理上的区别。    【解】烧结：液相固结机理，球团：固相固结机理。