流态化焙烧是一种利用气体与固体颗粒间的接触来进行焙烧的技术。该技术通过将固体破碎并研磨成细粉，增加了固体与气体的接触面积，缩短了颗粒内部的传递和反应距离。当气体流速达到一定值时，固体颗粒会被悬浮起来，形成类似流体的状态，因此被称为流态化。这项技术已被广泛应用于化工和冶金领域。

流态化焙烧

流态化焙烧是指在气体流速超过临界值的情况下，固体颗粒被悬浮起来，形成类似于沸腾液体的状态。在此过程中，气泡的尾迹中裹挟着固体颗粒，使得上下物料得以混合，有助于整个料层温度的均匀化。如果继续增加流速，气泡数量和大小都会增加，最终形成连续的气固混合相。然而，某些不易相互粘附、流动性差的颗粒，在达到临界流速后可能会形成沟渠，导致气体短路流出，影响气固接触。这种情况下，只有当流速非常大时才会形成颗粒团絮的第二种流型。这种流型被称为聚式流态化，其中气体汇聚成气泡，颗粒汇聚成絮团。与此相反的是散式流态化，颗粒在液体中的流态化表现为随着流速的增加，颗粒逐渐独立运动，没有明显的泡和团现象。

聚式流态化

聚式流态化的特点是在气体流速超过临界值后，固体颗粒开始流态化，被气体所悬浮。随着流速的增加，颗粒床层会上涨，空隙度也会相应增加。在快速流态化床中，气体和固体的接触和混合更加优越，但由于固体料量有限，必须将顶部被气体携带出的颗粒物料收集后再返回床底。

散式流态化

散式流态化通常应用于颗粒散料的浸取和洗涤过程中。例如，矿浆在顶部加料，与中部加入的浸洗液逆流接触，实现逐级逆流倾析工艺，使用极低的液固比，可以从贫料中获得较浓的溢流溶液。

流态化焙烧已在矿冶工业中得到广泛应用，形式多样。例如，空气焙烧黄铁矿是一个放热反应，采用特殊的装置可以使冷空气通过多孔板将焙烧着的黄铁矿粉料喷吹至沸腾状态，与氧气反应生成二氧化硫。对于吸热反应，如铁精矿的氢气还原，可以通过多层床流态化焙烧反应器实现，以提高氢的利用率。此外，还有贫铁矿的磁化焙烧工艺，其中氢气用于还原氧化铁，产生的废气可用于加热和干燥新加入的铁精矿。对于吸热较多的反应，可通过循环固体的方式增加热量输入。例如，从黄铁矿制备浓二氧化硫气体的工艺，就是通过Fe2O3与FeS2的固-固反应实现的。另外，Al(OH)3的吸热脱水制备Al2O3的过程也可以与油或粉煤燃烧同时进行，以提高效率。

流态化焙烧涉及多种流型，包括聚式流态化和散式流态化。在液-固体系中，随着流速的增加，颗粒相互离散而单独运动，不具什么明显的泡和团的现象。这种流态化称为散式流态化。而在气体-固体体系中，固体床层起伏不定，床层压降波动频繁，形成了鼓泡床，俗称沸腾床。在较高的流速下，絮状体成为非连续相，分散于连续的稀相中。这两种现象可以归纳为两种聚式流态化：①在鼓泡床中，气体聚集为气泡，成为非连续相，散布于周围连续的乳相中；②在较高流速下，絮状体成为非连续相，分散于连续的稀相中。显然两者之间的过渡，可看作为聚式流态化的一种倒置过程。

针对流态化焙烧的不同流型，已经提出了一些数学模型，用于定量描述这一现象。最简单的模型是将鼓泡床分割为气泡区和乳相区的两相模型。还包括了晕的三相模型，即泡相、晕相和乳相。这些模型为设计流态化焙烧反应器提供了基础。

流态化焙烧反应器的设计需要综合考虑颗粒与气体之间的反应机理、传热传质特性以及流型等因素。设计不仅涉及到反应器及其尺寸的选择，还需要考虑操作条件的确定。更高级的设计应结合具体的矿物及其加工工艺，从化学和工程原理出发，开发合理的焙烧反应器。