21世纪以来,随着国内烧结机数量的不断增加,资源利用和环境污染等问题逐渐凸显。在烧结过程中,燃料的燃烧特性对烧结现场的生产效率、原料的综合利用以及生产质量都有着极其重要的作用,并且燃烧反应完成后残余的灰分对烧结矿相也会产生明显的影响。为了更好地提高烧结用燃料的燃烧效率,本研究采用傅里叶红外和拉曼光谱检测手段对无烟煤和焦粉的官能团以及碳素结构进行对比分析可知,与无烟煤相比,焦粉的碳素结构中增加了半焦炭结构中的交联结构,其碳原子排列的有序化程度更高,且无烟煤中的挥发分含量和含氧官能团峰强度都明显高于焦粉。实验又基于非等温热重法,对比分析了单种燃料、单体混合燃料和准颗粒燃料的燃烧特性及燃烧规律。结果表明,无烟煤的燃烧特性明显优于焦粉。混合燃烧时,无烟煤燃烧会加快焦粉的反应进程。准颗粒会对燃料颗粒的燃烧产生一定的蓄热作用,进而对加快燃烧速率起到促进作用。与双平行反应体积模型相比,双平行反应随机孔模型更适合描述两种燃料的燃烧过程。准颗粒中的燃料燃烧应是由反应-扩散混合控制,其平均燃烧速率会随着粒度的增加呈现先增大后减小的趋势,与氧浓度也存在一定的线性关系,并且和铁氧化物还原反应的耦合现象明显。由于在烧结料层中燃料的聚集往往会导致矿相中形成明显区别于铁矿石的灰分偏聚结构。因此,本文利用X射线衍射(X-Ray Diffraction,XRD)对不同温度下残余灰分的物相组成进行了表征,并通过对比烧结混合料和灰分的熔融特性,发现在烧结过程中,聚集的灰分只会出现表面软融,内部固结的现象,从而与熔融的烧结混合料表面相互粘结,形成明显的偏聚结构。随后采用高温焙烧实验,证明了由于高温持续时间较短等原因,可能会使得灰分偏聚结构未与烧结料反应就迅速冷却。最后利用XRD和扫描电镜(SEM-EDS)表征了烧结混合料中不同燃料聚集量下灰分偏聚结构的矿相成分和微观形貌;并采用同样的制样方法将燃料与不同含量的生石灰预混,以探究不同CaO含量对灰分偏聚结构中矿相的影响。实验表明,当外加的燃料聚集量≥4%时,烧结矿相中会出现明显的灰分偏聚结构,并且在4%左右时有助于针状复合铁酸钙的生成。随着Ca元素含量的提升促使了灰分偏聚结构中的SFCA-I相向SFCA相转变。Ca元素含量的提高会增大Si元素在铁酸钙相中的固溶量,但也会伴随生成大量的铝酸钙,抑制硅铁酸钙转变为SFCA,燃料中预混的CaO含量应控制在0.6%左右。