پخت گندله خام (Sintering of Green Pellets) پس از خشک شدن گندله ها انجام می گیرد. دمای گندله ها در مرحله خشک شدن تا حدود 1000 و در مرحله پخت تا حدود 1300 درجه سانتی گراد افزایش می یابد. در پخت گندله خام نکات زیر از اهمیت ویژه ای برخوردارند:

- سرعت گرم شدن یکنواخت گندله ها

- یکنواخت بودن دما در بستر بار

- انتقال حرارت بالا از گاز به گندله ها جهت تامین بازده بالا

تغییر دما در فرآیند خشک شدن، گرم شدن، پخت و سرد شدن گندله به طور تجربی اندازه گیری و به طور نظری محاسبه و در شکل زیر نشان داده شده است. بدیهی است منحنی های نظری و تجربی برای یک نوع خاص گندله از نظر خواص فیزیکی – شیمیایی و نیز واحد مشخصی از نظر ویژگی دستگاه و دوره های حرارتی معتبر می باشد.

- تغییر دمای بسترها پس از اولین مرحله خشک کردن دمای بستر بالایی 40 درجه سانتی گراد

- در اثر مکش از بالا به پایین، بستر زیرین 20 درجه سانتی گراد

- کل زمان خشک کردن برای بستری با همق 40 سانتی متر  8 دقیقه

پروفیل دمای بستری از گندله ها در فرآیند خشک شدن در شکل زیر نشان داده شده است.

الگوی گرم کردن گندله ها در سطح صنعتی تابع نتایج آزمایش روی گندله ها در واحدهای آزمایشگاهی است. براساس مراحل انجام فرآیند، جهت جریان گاز در فرآیندها تغییر می کند. معمولا برای خشک کردن مکش از بالا و پایین، برای پیش گرم کردن، پخت و پس از پخت مکش از بالا به پایین و برای سرد کردن گندله ها مکش از پایین به بالا می باشد. دمای گندله ها برای کنترل فرآیند پخت دمای بالای بستر بار (T₁)، وسط بستر بار (T₂) ، بین گندله های خام و بستر بار زیرین (T₃) و در جعبه بار (T₆) و نیز فشار مکش ثبت می شود. دمای بحرانی درجه حرارتی است که گندله ها در اثر فشار بخار آب متصاعد شده، ترک بر می دارند.

خشک کردن زیر دمای بحرانی (400 درجه سانتی گراد) صورت می گیرد و واکنش زیر به وقوع می پیوندد:

حرارت حاصل از واکنش فوق به لایه های بالایی منتقل می شود و برای اکسایش مگنتیت باقیمانده و تکمیل تغییرات ساختار بلوری مصرف می گردد. تغییرات دما در جریان پخت گندله هایی با ترکیب متفاوت در شکل زیر نشان داده شده است.

آخرین مرحله فرآیند گندله سازی پخت است. در حین این فرآیند دو تغییر اساسی در گندله رخ می دهد:

- تغییر ساختار بلوری ناشی از اکسایش مگنتیت به هماتیت و رشد بلورهای آن

- واکنش بین اجزای تشکیل دهنده سرباره : سیلیس، آلومین و آهک با یکدیگر. اکسید آهن نیز می تواند وارد واکنش آن ها شود. فرآیند پخت شامل مراحل پیش گرم شدن و پخت است:

مرحله اول : پیش گرم شدن گندله خام

این مرحله در ادامه منطقه خشک شدن و از همان درجه حرارت شروع می شود و دما به طور پیوسته از 320 تا 1000 درجه سانتی گراد افزایش می یابد. در این مرحله تحولات زیر رخ می دهد:

- تبخیر آب بلوری

- تجزیه هیدروکسید کلسیم

- جدا شدن گوگرد از پیریت

- اکسایش مگنتیت

سرعت فرآیند پخت و پیش گرم شدن بیشتر به اکسایش مگنتیت وابسته است. پیشرفت مرحله توسط تغییر دمای گاز خروجی کنترل می شود. فشار ها و دمش ها در این مرحله برای کنترل جریان گاز و حرارت تنظیم می شود. در دوره پخت گندله های مگنتیتی زمان پیش گرم شدن طولانی تر و زمان پخت کوتاه تر می باشد.

مرحله دوم : پخت گندله های خام

در این مرحله بستر بار گندله ها تا دمای 1300 درجه سانتی گراد گرم می شود. مدت نگهداری بار در این دما که زیر نقطه ذوب اجزای بار گندله است باید به اندازه ای باشد که اتصالسرامیکی برقرار شود تا خواص مکانیکی لازم در گندله ایجاد شود. در حین پخت، مگنتیت به هماتیت تبدیل می شود و شبکه مکعبی آن به هگزاگوانل تغییر می کند. این تغییر ساختار بلوری از دمای 300 تا 600 درجه سانتی گراد شروع می شود تا دمای 1100 درجه سانتی گراد ادامه می یابد و از گرمای واکنش نیز جهت پخت استفاده می شود. در این مرحله نخست بلورهای ریز جدید تشکیل می شود و همزمان پل های بین دانه ای در مرز بلور ها شکل گرفته و تشکیل پل های بین دانه ای مجزا تشدید می شود. در دمایی حدود 1250 درجه سانتی گراد با تبلور مجدد و رشد بلورها، استحکام مطلوب در گندله ها حاصل می شود.

سردکردن گندله پخته

گندله های پخته مقدار معینی گرما دارند که در صورت عدم بازیابی تلف خواهند شد، لذا با سرد کردن آن ها بخشی از این گرما به چرخه برگردانده می شود و اجزای بلوری و شیشه ای تشکیل شده در حین پخت، در اثر سرد شدن گندله ها تخریب نمی شوند. اما به علت ترک های ناشی از سرد کردن سریع، مقاومت گندله ها تا حدود 50 درصد می تواند افت نماید.

احیا پذیری گندله پخته

برای احیای گندله های پخته لازم است آن ها خواص زیر را داشته باشند:

- احیا پذیری خوب همراه با بازده بالا و مصرف انرژی پایین

-تمایل کم به تورم همراه با نفوذ پذیری خوب گاز

- مقاومت مکانیکی بالا در تمام مراحل احیا در دمایی حدود 1000 درجه سانتی گراد از جمله تخریب کم، سایش کم و ماکزیمم استحکام و نیز قابلیت بالابرای عبور گاز،

تمایل کم به خرد شدن و یکنواختی برای عبور گاز

تحت شرایط عادی احیا از دمای 500 تا 1000 درجه سانتی گراد ممکن است به علت تورم گندله، استحکام مکانیکی کاهش یابد. در شکل زیر وابستگی ویژگی های فیزیکی – مکانیکی گندله ها به دمای پخت نشان داده شده است.

اکسایش در روند پخت گندله

در یک فرآیند متداول، سخت کردن گندله های خام سنگ آهن از طریق اکسایش صورت می گیرد. گندله ها در اثر تبلور مجدد اکسیدهای آهن، تشکیل فازهای سرباره و ترکیبات ثانویه، سخت می شوند. این تغییر و تحولات در درجه حرارت بالا رخ می دهد. اکسایش مگنتیت گندله با اکسیژن هوا در فرآیند خشک کردن و پخت یک عملکرد غیر همگن از نوع واکنش زیر است:

با توجه به این که هماتیت در فازهای آلفا و گاما می تواند وجود داشته و پایدار باشد، لذا محلول های جامد متعدد می تواند تولید شوند:

اکسایش و تغییر کامل ساختار بلوری مگنتیت به ترکیب اولیه بار گندله به ویژه ناخالصی های آن و شرایط اکسایش از جمله به دما بستگی دارد. تجزیه حرارتی هماتیت نیز می تواند در فرآیند پخت به وقوع بپیوندد:

هر گاه بار اولیه، آهک (CaO) وجود داشته باشد اثر کاتالیتکی آن موجب کاهش دمای تجزیه در حدود 1200 تا 1300 درجه سانتی گراد می شود.