2025年烧结理论考试试题及答案

2025年烧结理论考试试题及答案一、单项选择题（每题2分，共30分）1.烧结过程中，固相反应主要发生在（）A.干燥预热带B.燃烧带C.预热还原带D.冷却带答案：B2.烧结矿的主要粘结相是（）A.磁铁矿（Fe₃O₄）B.赤铁矿（Fe₂O₃）C.铁酸钙（CaO·Fe₂O₃）D.硅酸钙（2CaO·SiO₂）答案：C3.烧结料层中，燃烧带的温度峰值通常为（）A.800-1000℃B.1100-1300℃C.1300-1500℃D.1500-1700℃答案：C4.以下哪种原料对烧结矿还原性影响最显著？（）A.石灰石B.白云石C.蛇纹石D.铁精矿答案：D5.烧结过程中，燃料的主要作用是（）A.提供热量和还原剂B.调节碱度C.增加透气性D.改善液相流动性答案：A6.厚料层烧结（≥700mm）的核心优势是（）A.提高垂直烧结速度B.降低固体燃耗C.减少返矿量D.增加产量答案：B7.烧结矿的碱度（R）计算公式为（）A.R=CaO/SiO₂B.R=(CaO+MgO)/(SiO₂+Al₂O₃)C.R=CaO/(SiO₂+Al₂O₃)D.R=(CaO+MgO)/SiO₂答案：B8.烧结过程中，脱硫反应主要发生在（）A.干燥预热带B.燃烧带C.预热还原带D.冷却带答案：B9.以下哪种措施不利于提高烧结矿强度？（）A.优化燃料粒度B.提高料层透气性C.降低液相提供量D.控制冷却速度答案：C10.烧结机的有效面积是指（）A.台车宽度×台车长度B.台车宽度×烧结机有效长度C.台车数量×单台面积D.机头至机尾的总长度×台车宽度答案：B11.烧结矿的低温还原粉化（RDI）主要与（）有关A.磁铁矿含量B.赤铁矿含量C.铁酸钙含量D.硅酸钙含量答案：B12.烧结过程中，水分的适宜范围（质量分数）是（）A.3-5%B.5-7%C.7-9%D.9-11%答案：C13.以下哪种燃料的固定碳含量最高？（）A.焦粉B.无烟煤C.烟煤D.褐煤答案：A14.烧结矿的转鼓指数（ISO）是衡量其（）的指标A.还原性B.低温还原粉化性C.机械强度D.软熔性能答案：C15.烧结过程中，CO的主要提供区域是（）A.燃烧带高温区B.燃烧带下方的还原区C.冷却带D.干燥预热带答案：B二、填空题（每空1分，共10分）1.烧结过程的五个主要反应带是干燥预热带、燃烧带、（）、冷却带和（）。答案：预热还原带；烧结矿带2.烧结矿的主要矿物组成包括磁铁矿、赤铁矿、（）和（）。答案：铁酸钙；硅酸钙3.烧结燃料的粒度要求一般为（）mm，过粗会导致（），过细会造成（）。答案：0-3；燃烧不完全；料层透气性差4.烧结矿的碱度分为低碱度（R<1.0）、自熔性（R=1.0-1.5）、高碱度（R>1.5）和（）（R>2.5）。答案：超高碱度5.烧结过程中，垂直烧结速度的计算公式为（），单位为（）。答案：料层厚度/烧结时间；mm/min三、简答题（每题6分，共30分）1.简述烧结矿的成矿机理。答案：烧结矿的成矿过程主要包括以下阶段：（1）固相反应：原料在加热过程中发生分解、氧化及矿物间的固相反应，提供新的化合物；（2）液相提供：当温度达到矿物熔点（约1300-1500℃）时，部分低熔点物质（如铁酸钙、硅酸钙等）熔融形成液相；（3）液相凝固：随着温度降低，液相冷却并粘结未熔颗粒，形成具有一定强度和结构的烧结矿；（4）矿物再结晶：冷却过程中，部分矿物（如磁铁矿、赤铁矿）发生再结晶，优化矿相结构。2.分析燃料粒度对烧结过程的影响。答案：燃料粒度过粗（>3mm）时，燃烧时间延长，燃烧带变厚，料层透气性下降，热量分布不均，易导致局部未熔或过熔，降低烧结矿强度；同时，粗颗粒燃料集中燃烧会产生局部高温，增加Fe₃O₄氧化为Fe₂O₃的比例，影响还原性。燃料粒度过细（<0.5mm）时，燃料易被气流带走，燃烧速度过快，燃烧带过窄，热量集中且停留时间短，液相提供量不足，粘结效果差；此外，细颗粒会堵塞料层孔隙，降低透气性，影响垂直烧结速度。适宜粒度（0-3mm）可平衡燃烧速度与热量分布，优化液相提供和矿相结构。3.说明布料偏析的作用及实现方法。答案：布料偏析指烧结混合料在台车上由上至下粒度逐渐变粗、燃料含量逐渐减少的分布状态。其作用包括：（1）上层细料改善透气性，减少抽风阻力；（2）下层粗料保持足够孔隙，避免过熔；（3）燃料上多下少可平衡上下层热量（上层热量易散失，下层热量不易散失），使整个料层烧结温度均匀，提高烧结矿质量和成品率。实现方法主要通过多辊布料器或反射板控制布料角度和速度，利用物料粒度差异自然偏析，或通过机械分级（如筛分）辅助实现。4.简述烧结过程中脱硫的主要途径及影响因素。答案：脱硫途径：（1）原料中的硫（主要为FeS₂、有机硫等）在燃烧带高温下分解为SO₂，随废气排出；（2）部分SO₂与CaO等碱性物质反应提供CaSO₄固定在烧结矿中（但需控制温度，避免高温下CaSO₄分解）。影响因素：（1）温度：燃烧带温度越高，硫分解越彻底，但过高温度（>1450℃）会导致CaSO₄分解，降低脱硫率；（2）碱度：高碱度（CaO含量高）可增加SO₂与CaO的反应机会，提高脱硫率；（3）料层透气性：透气性好可促进SO₂排出，减少其与固相反应的时间，降低固定硫量；（4）燃料含硫量：燃料硫含量越高，总硫负荷越大，脱硫难度增加。5.分析返矿在烧结中的作用及适宜配比。答案：返矿的作用：（1）作为晶核促进液相凝固，提高烧结矿强度；（2）改善混合料透气性（返矿粒度较粗，可填充细料间隙）；（3）提供部分热量（返矿含残碳），降低燃料消耗；（4）平衡混合料水分（返矿吸湿性强，可稳定制粒效果）。适宜配比：通常为15-30%。配比过低时，晶核不足，液相粘结效果差，强度下降；配比过高时，混合料过粗，制粒效果差，透气性虽好但液相量不足，且返矿中残碳过多易导致过熔，降低成品率。四、计算题（每题8分，共24分）1.某烧结厂使用以下原料配料（干基质量分数）：铁精矿70%（CaO1.2%，SiO₂5.5%），生石灰10%（CaO85%，SiO₂1.0%），石灰石5%（CaO52%，SiO₂3.0%），白云石5%（CaO30%，MgO20%，SiO₂2.0%），返矿10%（CaO8.0%，SiO₂4.5%，MgO2.5%）。计算烧结矿的碱度（R=(CaO+MgO)/(SiO₂+Al₂O₃)，假设Al₂O₃含量忽略不计）。解：CaO总量=70%×1.2%+10%×85%+5%×52%+5%×30%+10%×8.0%=0.84%+8.5%+2.6%+1.5%+0.8%=14.24%MgO总量=5%×20%+10%×2.5%=1.0%+0.25%=1.25%SiO₂总量=70%×5.5%+10%×1.0%+5%×3.0%+5%×2.0%+10%×4.5%=3.85%+0.1%+0.15%+0.1%+0.45%=4.65%碱度R=(14.24%+1.25%)/4.65%≈15.49%/4.65%≈3.33答案：3.332.某烧结机有效面积为360m²，料层厚度800mm，垂直烧结速度20mm/min，成品率85%，计算每小时烧结矿产量（假设烧结矿密度为1.8t/m³）。解：烧结机每小时处理体积=有效面积×垂直烧结速度×60min=360m²×(20mm/min×0.001m/mm)×60min=360×0.02×60=432m³/h烧结矿产量=处理体积×密度×成品率=432m³/h×1.8t/m³×85%=432×1.8×0.85≈669.84t/h答案：约669.84t/h3.某烧结厂计划将固体燃耗从55kg/t降至50kg/t，若年烧结矿产量为500万吨，焦炭价格为2000元/吨，计算每年可节约的燃料成本。解：年节约燃料量=500万吨×(55kg/t50kg/t)=500×10⁴t×5kg/t=25×10⁶kg=25000t年节约成本=25000t×2000元/t=50,000,000元答案：5000万元五、论述题（每题8分，共16分）1.论述影响烧结矿强度的主要因素及改善措施。答案：影响烧结矿强度的主要因素包括：（1）矿相结构：铁酸钙（特别是针状铁酸钙）含量高时，粘结性好，强度高；而硅酸钙（如2CaO·SiO₂）在冷却时体积收缩大，易产生裂纹，降低强度。（2）液相量与流动性：液相量不足（<25%）时，粘结不充分；液相量过多（>40%）时，冷却收缩大，强度下降。适宜液相量（30-35%）且流动性良好（粘度适中）可优化粘结效果。（3）冷却速度：冷却过快（>20℃/min）会导致矿物内部应力集中，产生微裂纹；冷却过慢（<5℃/min）则磁铁矿再结晶不完全，强度降低。（4）原料特性：铁精矿粒度细（-200目>70%）可增加比表面积，促进固相反应和液相提供；燃料粒度（0-3mm）均匀可避免局部过熔或欠熔。（5）工艺参数：料层厚度（≥700mm）增加可利用自动蓄热，减少上下层温差，改善矿相均匀性；垂直烧结速度（18-22mm/min）稳定可避免液相提供不充分。改善措施：（1）优化原料配比，提高高品位、细粒度铁精矿比例，控制SiO₂含量（5-6%）以调节液相量；（2）采用低灰分、低硫焦粉（固定碳>80%），控制燃料粒度（0-3mm占85%以上）；（3）实施厚料层烧结（≥800mm），配合低碳操作（固体燃耗≤50kg/t），利用蓄热减少热量损失；（4）优化布料偏析，使上层燃料略多、下层粒度略粗，平衡上下层热量；（5）控制冷却速度（10-15℃/min），采用鼓风环冷机分段冷却，避免急冷；（6）添加少量添加剂（如硼泥、蛇纹石），促进针状铁酸钙提供，抑制硅酸钙有害相。2.结合“双碳”目标，论述低碳烧结的技术路径及关键挑战。答案：低碳烧结的技术路径包括：（1）燃料结构优化：减少化石燃料（焦粉、无烟煤）比例，增加生物质燃料（如木炭、生物质焦）或氢气辅助燃烧，降低碳基燃料消耗；（2）余热回收利用：通过环冷机余热发电（回收300-400℃废气热量）、热风烧结（利用200-300℃废气预热混合料），减少燃料需求（可降低固体燃耗5-8%）；（3）低碳原料预处理：采用磁化焙烧、微波干燥等低能耗技术处理原料，减少干燥过程的燃料消耗；（4）工艺强化：通过高料层（≥900mm）、高碱度（R>2.0）、小球烧结（制粒后-3mm<30%）提高烧结效率，降低单位产品能耗；（5）碳捕集与封存（CCUS）：对烧结烟气中的CO₂进行捕集（如胺吸收法），压缩后用于工业或封存，减少直接排放。关键挑战：（1）生物质燃料的供应稳定性与成本：生物质焦的固定碳含量（<70%）低于焦粉（>80%），需提高其热强度和反应性，且大规模供应受限于农林废弃物资源；（2）余热回收的技术瓶颈：环冷机废气温度波动大（