燒結
定義
巨觀定義：在高溫下（不高於熔點），陶瓷生坯固體顆粒的相互鍵聯，晶粒長大，空隙(氣孔)和晶界漸趨減少，通過物質的傳遞，其總體積收縮，密度增加，最後成為具有某種顯微結構的緻密多晶燒結體，這種現象稱為燒結。
微觀定義：固態中分子（或原子）間存在互相吸引，通過加熱使質點獲得足夠的能量進行遷移，使粉末體產生顆粒黏結，產生強度並導致緻密化和再結晶的過程稱為燒結。
正文
不能直接加入高爐的鐵（精）礦粉造塊的主要方法之一。通過燒結，還可以改善原料的冶金性能。燒結也套用於有色金屬冶煉過程。有色金屬硫化物精礦的燒結，除造塊外，還有脫硫的作用。燒結技術從1911年開始採用，當時主要目的是利用鋼鐵廠的廢棄物。隨著選礦和高爐煉鐵對精料要求的提高，50年代以來燒結生產發展迅速。
燒結是將貧鐵礦經過選礦得到的鐵精礦，富鐵礦在破碎、篩分過程中得到的粉礦和生產中回收的含鐵粉料、熔劑以及燃料等，按要求比例配合，加水製成顆粒狀的燒結混合料,平鋪在燒結機上,經點火抽風燒結成塊。生產燒結礦，以前用過燒結盤、迴轉窯和懸浮燒結等方法，現在都用帶式燒結機。後者單機產量高,產品質量好(圖1）。
燒結國外燒結使用富礦粉為主，而中國以精礦粉為主。中國在細精礦燒結工藝方面有一些自己的可貴經驗。
燒結反應過程 是分層依次向下進行的（圖2）。抽入的空氣通過已燒結好的熱燒結礦層預熱，在燃燒層中使固體碳燃燒,放出熱量,獲得高溫（1300～1600℃）。根據溫度和反應氣氛條件，可以進行下列反應：
①分解反應
(1300～1350℃以上)
②還原反應
③氧化和去硫反應
燒結料層在加熱過程中,熔點較低部分首先出現液相,將周圍物料浸潤和熔融，相鄰液滴產生聚合，引起收縮和形成氣孔，並在冷卻過程中固結和產生結晶，成為具有一定強度的多孔燒結塊。燒結過程中基本的液相是矽酸鹽和鐵酸鹽體系。從燃燒層下抽出的高溫廢氣，經預熱、乾燥層，將熱量傳給燒結料，使燃料著火，將料中的游離水和化合水蒸發和分解。廢氣繼續下行，溫度繼續降低，其中水分又重新凝結，使物料過濕。如將燒結料預熱到一定溫度，可以消除過濕現象。
燒結礦的品種，已由單一的酸性燒結礦發展成為適應不同條件的自熔性燒結礦、高鹼度燒結礦和含MgO燒結礦。燒結礦的質量檢測項目有：粒度組成、含粉率、冷態轉鼓強度、還原性（900～1200℃）、氣孔率、落下強度、低溫還原粉化率、軟化溫度、熔化溫度和收縮率等。
燒結工藝流程 燒結前原料應當精心處理。鐵精礦粉和富鐵礦粉應在原料場採用專門的堆料、取料設備進行混勻處理，以保證燒結料的化學成分穩定。石灰石應破碎到粒度2～3毫米以下，以保證燒結礦的強度。用生石灰代替部分石灰石可以強化燒結過程。燒結用的固體燃料（焦粉或無煙煤），應破碎到粒度3毫米以下,但粒度 0.5毫米以下的細粉不能太多。精確配料是保證燒結礦質量的重要環節；現在多用重量配料法。自動配料設備由圓盤（或皮帶）給料機和稱量裝置組成。配好的燒結料通常在圓筒混合機內混合、加水潤濕並形成顆粒，以獲得成分均勻和透氣性良好的燒結混合料。一般分兩次混合:第一次是混合和加水潤濕;第二次是造球和補充加水。燒結機加料前要先鋪底。底料一般為粒度 8～25毫米的燒結礦,厚度在30毫米左右。這樣可保證燒透,防止燒壞爐篦。混合料一般用梭式布料器加到燒結機上的礦槽中，然後用圓筒布料器和輥式布料器把料均勻地布在台車上。
燒結燒結機是由鋪設在鋼結構上的封閉軌道和在軌道上連續運動的一系列燒結台車組成。近年，燒結機向大型化發展。1911年第一台燒結機面積為8.3米 ，70年代的燒結機面積已達600米 （寬5米、長120米）。現代燒結機生產能力為1.5～2.0噸/（米 ·時）。
燒結料點火一般用氣體燃料或液體燃料，點火溫度為 1200～1300℃。適當增長點火器和增設低溫（600～900℃）保溫段,可以提高燒結礦強度、節省固體燃料和降低FeO含量。在改善燒結料透氣性的基礎上,逐步增加料層厚度,可以降低燃料消耗和改善質量。目前最厚料層達500～600毫米。近代燒結機能耗(包括點火、混合料中固體燃料和車間電耗)為每噸燒結礦(0.45～0.60)×10 千卡。
新建和改建的燒結廠多採用燒結礦冷卻工藝，以筒化運輸，便於“整粒”。並可使高爐上料設備不易損壞，爐頂密封性好，有利於高壓操作。
環境保護措施 燒結廠的粉塵和廢氣污染環境。應採用水封拉鏈清灰,用高效的靜電除塵代替多管除塵,用密閉運輸和採取其他措施減少燒結廢氣中的硫氧化物、氮氧化物和一氧化碳等有害氣體，以保護環境。
製取過程
燒結在利用固相反應製備無機固體化合物時，反應的速率由擴散過程控制，常常需要較高的溫度才能使反應有效地進行。另外一些固體化合物是固液相組成的化合物，在熔化時會發生分解反應，故燒結一般應在產物熔點以下進行，以保證得到均勻的物相。但是燒結溫度也不能太低，否則會使固相反應的速率太低。在很多情況下，燒結需要在特定的氣氛或真空中進行。控制燒結過程的氣相分壓非常重要，特別是當研究的體系中含有價態可變的離子時，固相反應的氣相分壓將直接影響到產物的組成和結構。例如，在銅系氧化物高溫超導體的合成中，燒結過程必須在嚴格控制氧分壓，以保證得到具有確定結構、組成和銅價態分布的超導材料。
加工步驟
一個重要的步驟。聚四氟乙烯預成型品必須通過燒結才能成為有用的製品。燒結是將預成型品加熱至熔點（327℃）以上，並在此溫度下保持一定時間，使聚合物分子由結晶形逐漸轉變為無定型，使分散的樹脂顆粒通過相互熔融擴散黏結成一個連續的整體。燒結全的預成型品由透明膠狀體冷卻成堅固的乳白色的不透明製品。
工序
高爐煉鐵生產前，將各種粉狀含鐵原料，配入適量的燃料和熔劑，加入適量的水，經混合和造球後在燒結設備上使物料發生一系列物理化學變化，燒結成塊的過程。在生產上廣泛採用帶式抽風燒結機生產燒結礦。主要包括燒結料的準備，配料與混合，燒結和產品處理等工序。
測定方法
將試條放入烘箱內，在105~110℃下烘乾至恆重。在乾燥器內冷卻至室溫後備用。在天平上稱取乾燥後的試樣重。稱取飽吸煤油後在煤油中試樣重。飽吸煤油後在空氣中的試樣重。將稱好重量的試樣放入105~110℃烘箱內排除煤油，直至將試樣中的煤油排完為止。按編號順序將試樣裝入高溫爐中，裝爐時爐底和試樣之間撒一層薄薄的煅燒石英粉或Al2O3粉。裝好後開始加熱，並按升溫曲線升溫，按預定的取樣溫度取樣。
在每個取樣溫度點保溫15min，然後從電爐內取出試樣迅速地埋在預先加熱的石英粉或Al2O3粉中，以保證試樣在冷卻過程中不炸裂。冷至接近室溫後，將試樣編號，取樣溫度記錄於表中，檢查試樣有無開裂、粘砂等缺陷。然後放入105~110℃烘箱中烘至恆重。取出試樣放入乾燥器內，冷卻至室溫。將試樣分成兩批，900℃以下為第一批，測定其飽吸煤油後在煤油後在空氣中重，900℃以上的試樣為第二批，測定其飽吸水後在水中重及飽吸水後在空氣重。按公式算出各溫度點的結果後，以溫度為橫坐標，氣孔率和收縮率為縱坐標，畫出收縮率和氣孔率曲線，並從曲線上確定燒結溫度和燒結溫度範圍。
套用
燒結自上世紀70年代以來，我國鐵礦粉造塊工業取得了很大的成就。1970以前，我國燒結機的機型都在75m2以下。70年代以後，特別是1985年寶鋼從日本引進的450m2大型燒結機投產以及依靠和組織國內的燒結廠設計、生產製造了130m2燒結機、抽風環式冷卻機和相應的20多種配套設備，使我國燒結機的大型化上了一個台階。在此期間，進行了燒結礦冷卻（振動式冷卻和盤式冷卻）及加設鋪底料的攻關，同時在全國燒結廠推廣生產高鹼度燒結礦和厚料層燒結技術。1958年“大煉鋼鐵”時期，在鐵礦山比較集中的龍巖地區，開始發展鼓風土燒結，俗稱“平地吹”。1968年3月，三鋼第一台18平方米燒結機動工興建。1970年4月，建成投產。現代燒結生產是將鐵礦粉、熔劑、燃料、代用品及返礦按一定比例組成混合料，配以適當的水，經混合及造球後，在抽風燒結機的台車上自上而下進行燒結。整個燒結料層（600mm～700mm）可分為：燒結礦層、燃燒層、預熱層和冷卻層。從1989年至2007年，我國燒結行業迅速發展，大量新工藝、新技術、新設備陸續推出。我國己跨入世界燒結行業的先進行列。其發展情況和相關成就如下
(1)自1978年馬鋼冷燒技術攻關成功後，“六五”、“七五”期間一批重點企業和地方骨幹企業基本完成熱燒改冷燒工藝。相當部分企業建成並使用原料中和混勻料場，絕大部分廠家實現了自動化配料、混合機強化制粒、偏析布料、冷卻篩分、整粒技術及鋪底料技術等。
(2)“七五”、“八五”以來，在傳統燒結工藝基礎上發展了一批新工藝和新技術，並在國內各大鋼鐵企業推廣套用，如高鹼度燒結技術、球團燒結技術、小球團燒結技術、低溫燒結技術、低矽燒結技術等。
(3)設備大型化和自動化。20世紀70年代初以前，我國最大燒結機為75m2,80年代初，我國在寶鋼引進了450m2的大型燒結機及其配套設備，同時引進了燒結機的製造技術。至2007年，我國已先後在寶鋼、鞍鋼、武鋼等地建成了180m2的燒結機及其配套設施72台套。燒結面積總計達到221216m2，燒結機單台平均面積為295m2。我國自1989年以後投產的大中型燒結機的工藝技術裝備和自動化水平得到提高，實現了較為完善的過程檢測和控制，並採用計算機控制系統對生產過程自動進行操作、監視、控制及生產管理。
(4)燒結生產指標及產品質量的提高。我國燒結礦質量明顯提高，燒結工序能耗大幅度降低，1986年至2007年期間，我國燒結行業得到了更進一步的發展，主要體現在:設計和製造了大型燒結機成套設備;大中型企業建成了綜合原料場，使燒結原料中的化學成分穩定;大量新工藝、新技術、新設備得到開發（直拖式自動重量配料設備、各種燒結增效節能添加劑、燃料分加、小球燒結、各種形式預熱燒結混合料、新型節能點火保溫爐、高鐵低矽燒結、超厚料層燒結等）。我國燒結礦質量有了大幅度的提高，國內如寶鋼、武鋼四燒、濟鋼等發展較先進的企業已將燒結礦FeO含量控制在7%左右。不少燒結廠燒結礦FeO含量為8%～10%、TFe達到57%～60%、SiO2含量降到4.5%～5%，實現了低矽燒結;ISO轉鼓強度為79%～83%。
我國的鋼鐵企業還有較大的發展空間，但是國內和國際競爭激烈，同樣燒結廠也面臨市場經濟調節。當前急待解決的問題是提高燒結礦的質量；燒結生產發展趨勢是逐步實現燒結機的大型化；採用原料混勻技術，提高燒結的精料水平；提高自動化水平和生成率，努力降低燒結礦的成本；加強環保治理;加速增加球團礦用量，改善我國高爐的爐料結構;採用小球燒結工藝，進一步強化燒結生產;繼續對老舊設備進行改造更新;堅持生產高鹼度燒結礦；充分利用國內國外的鐵礦資源;調整和改善燒結生產布局;實施可持續發展戰略，建設清潔式工廠。
排放
燒結出的地板廣義鋼鐵工業企業包括的燒結生產線，其主要原料為鐵精粉和煤。由於煤中含硫，所以燒結會排放出有害氣體產物二氧化硫，必須進行煙氣脫硫處理。其他氣體排放物主要為氮的氧化物和二氧化碳。
使用袋式除塵器或電除塵器，正常工作時能達標排放。除塵後排放物基本為小於PM2.5的粉塵。標準只是巨觀經濟和國民健康、環境的調和產物。達標不表示對人類和環境沒有影響。
很少或不排放污水。
由於燒結溫度很高，燒結礦不能熱送高爐，即使回收部分餘熱，還是要排出大量廢熱。
