铬铁球团的带式烧结过程是一系列复杂且又联系紧密的物理化学现象。本文在一现场平面循环带式焙烧机的基础上,基于有限体积法对料层内的气固相建立欧拉-欧拉双流体多尺度数学模型,进而对焙烧机内的多物理场进行科学计算和可视化分析。采用收缩核模型计算铬铁球团的干燥脱水、焦碳粉的氧化燃烧以及磁铁矿的氧化反应,利用比表面积将单个球团的物理化学反应耦合至料层内固相成分控制方程,气体动量方程和气固相能量方程均考虑球团内反应所带来的影响。利用多孔介质模型考虑气体在料层内动量的衰减,湍流粘度通过Realizable k-ε湍流模型计算。考虑球团温度和各成分含量对固相比热的影响,从而更精准地预测焙烧机内气固相温度场。在现场工况的基础上,根据焙烧机出口废气的温度、含水率,球团的烧结温度和密度进行数学模型验证。发现焙烧机的结构对多物理场分布有明显的影响,料层内不同焙烧机区域的交界处会形成低速区和低温区。料层内传热系数更容易受气体速度影响,最大传热系数为64 W·m-2·K-1,传质系数则受气体温度的影响更为明显,最大传质系数为0.34m·s-1。料层内存在水蒸气冷凝现象,生球团料层内会形成过湿区,最高含水率高达0.102,比初始浓度高7.4%,铺底料内会形成冷凝区。不同料层高度下的球团干燥阶段不尽相同,主要与气相温度、球团的湿核半径和湿核温度有关。在底层球团的降速干燥过程中,干燥速率会因为干燥前沿温度高于水的沸点而开始增大,但当湿核半径小于4.75 mm后,水蒸气在干燥球壳内的扩散阻力对干燥过程起主要影响,干燥速率又开始降低,干燥前沿与外界的静压差不断增大,这时容易出现球团层裂的问题。焦碳粉的氧化燃烧优先于磁铁矿的氧化过程,出料口球团的Cr2O3含量高达0.39。球团的最大烧结温度为1820 K,出料端生球团的平均温度为1680 K,满足烧结要求。烧结区下层球团的温度和温升率高于上层球团,最大温升率为532 K·min-1。工艺参数影响分析中发现烟气温度变化20 K并不会对料层烧结过程产生明显的影响,移动带移速不会对料层内的雷诺数和传热传质系数产生明显的影响。但是移动带移速会明显影响球团的烧结进程,移速越快,烧结进程越往后移,料层所需的烧结空间就越大。移速每增加0.01 m·s-1,烧结进程约向后移0.305 m。移动带移速超过0.0274 m·s-1后,料层底部球团的烧结温度开始低于1673 K。在保证合格球团产量和合格烧结率的前提下,建议将移动带移速控制在0.0254~0.0274 m·s-1之间。