1. Технологічні зони і основні фізико-хімічні процеси у спікаємому шарі.

Агломерационный процесс начинается с момента зажигания шихты и заканчивается с подходом зоны горения к слою пастели. В спекаемом слое шихты можно выделить ряд зон, (сверху вниз):а) готового агломерата; б) горения топлива и образования расплава с температурами 1300–1600°С; в) подогрева; г) сушки (испарения гигроскопической влаги); д) переувлажнения, в которой содержание влаги на 20-30 % выше, чем в шихте, приготовленной к спеканию, вследствие конденса­ции водяных паров газового потока; е) конденсации, в которой температура горячего газового потока при соприкосновении с холодной шихтой понижается ниже точки росы (50-55 ˚С), вследствие чего происходит конденсация во­дяного пара, выносимого газовым потоком из зон подогрева (гидратная влага) и сушки (гигроскопическая влага); ж) шихты, не претерпевшей никаких, кроме усадки, изменений. Эти зоны после их возникновения продвигаются в спекаемом слое по направлению к колосниковой решетке со скоростью спекания

При агломерации протекают следующие физико-химические процессы:

1. Горение углерода в спекаемом слое протекает по реакциям:С + О₂ → СО₂ + 400,428 МДж//С + ½ О₂ → СО+ 117,845 МДж

2. Разложение карбонатов CaCO₃, MgCO₃, FeCO₃, MnCO₃.Диссоциация карбонатов протекает по схеме:MeСО₃ → MeО + СО₂ – Q.

3.Диссоциация и восстановление оксидов железа.В зоне горения, т.е. в области наиболее высоких температур, протекает термическая диссоциация Fe₂O₃ по реакции:3Fe₂O₃ → 2Fe₃O₄ + ½ О₂.В зоне спекания, при наличии высокой температуре и СО, интенсивно идут процессы восстановления оксидов железа. Процессы восстановления протекают по схеме:3Fe₂O₃ + СО → 2Fe₃O₄ + СО₂//Fe₃O₄ + СО → 3FeO + СО₂//FeO + СО → Fe + СО₂Концентрация восстановителя недостаточна, поэтому восстановление протекает, до Fe₃O₄ и в гораздо меньшей степени до FeO. Восстановление же до металлического железа почти не проходит.Восстановленные в зоне спекания оксиды железа охлаждаются воздухом в зоне охлаждения агломерата. Это создает условия для обратного окисления магнетита по уравнению реакции:4Fe₃O₄ + О₂ → 6Fe₂O₃.Таким образом, при спекании гематитовых шихт выделяющийся кислород поступает в газовую фазу, а при спекании магнетитов – расходуется из подаваемого воздуха на окисление шихты.Процесс окисления магнетитовой шихты сопровождается значительным выделением теплоты. Кроме того, теплота не используется на диссоциацию гематита. Это приводит к снижению расхода топлива при спекании магнетитовых руд.

4. Удаление серы. В железных рудах и концентратах сера находится в форме сульфидов: пирита FеS₂, реже пирротина FeS или сульфатов: СаSO₄ или ВаSО₄. Пирит FeS₂ и пирротин FeS начинают окисляться при температуре 250-280 °С по реакциям:4FeS₂ + 11О₂ = 2Fe₂O₃ + 8SO₂//4FeS + 7O₂ = 2Fe₂O₃ + 4SO_2. При температуре выше 1383 °C по реакциям:3FeS₂ + 8О₂ = Fe₃O₄ + 6SO₂//3FeS + 5О₂ = Fe₃O₄ + 3SO₂

Происходит также взаимодействие оксидов железа с сульфидами:

16Fe₂O₃ + FeS₂ = 11Fe₃O₄ + 2SO₂(при t>500 °C)10Fe₂O₃ + FeS = 7Fe₃O₄ + SO₂(при t>1100 °C)При температурах до 900-1000 °С известь, известняк и ферриты кальция поглощают SO₂ из газа по реакциям: СаО + SO₂ + 0,5Н₂О = CaSO₃·0,5H₂O//CaSO₃·0,5H₂O = CaSO₃ + 0,5Н₂О//CaSO₃ + 0,5О₂ = CaSO₄. Таким образом, удаление серы улучшается при наличии окислительной атмосферы, высокой температуре, высокой контактной поверхности частиц и низкой основности. При оптимальных условиях степень удаления сульфидной серы может достигать при агломерации 95-99%.