2、球团矿生产工艺解析

2020年3月5日星期四王瑞祥烧结球团生产技术12、球团矿生产工艺2.1球团原料及准备2.2造球作业2.3球团焙烧工艺2020年3月5日星期四王瑞祥烧结球团生产技术2什么是球团矿？球团生产是使用不适宜烧结的精矿粉和其他含铁粉料造块的一种方法。把细磨铁精矿粉或其他含铁粉料添加少量添加剂混合后，在加水润湿的条件下，通过造球机滚动成球，再经过干燥焙烧，固结成为具有一定强度和冶金性能的球型含铁原料。2020年3月5日星期四王瑞祥烧结球团生产技术3球团矿生产工艺流程框图原料准备焙烧加水产品处理混料配料造球→→→→↓↓焙烧过程：干燥↓预热↓焙烧↓均热↓冷却←←成品球团矿焙烧设备：①竖炉；②链篦机-回转窑；③带式焙烧机↑↓冷却破碎筛分2020年3月5日星期四王瑞祥烧结球团生产技术4烧结矿生产与球团矿生产的区别烧结和球团都是粉矿造块的方法。但它们的生产工艺和固结成块的基本原理却有很大区别，在高炉上冶炼的效果也有各自的特点。烧结与球团的区别主要表现在以下几方面：2020年3月5日星期四王瑞祥烧结球团生产技术5烧结与球团的区别1、矿粉粒度不同富矿短缺，必须不断扩大贫矿资源的利用，而选矿技术的进步可经济地选出高品位细磨铁精矿，其粒度从-200网目（小于0.074mm）进一步减少到-325网目（小于0.044mm）。这种过细精矿不益于烧结，透气性不好，影响烧结矿产量和质量的提高，而用球团方法处理却很适宜，因为过细精矿易于成球，粒度愈细，成球性愈好，球团强度愈高。2020年3月5日星期四王瑞祥烧结球团生产技术62．成品矿的形状不同：烧结矿是形状不规则的多孔质块矿，而球团矿是形状规则的10～25mm的球，球团矿较烧结矿粒度均匀，微气孔多，还原性好，强度高，且易于贮存，有利于强化高炉生产。3．适于球团法处理的原料已扩大从磁铁矿扩展到赤铁矿、褐铁矿以及各种含铁粉尘，化工硫酸渣等；从产品来看，不仅能制造常规氧化球团，还可以生产还原球团、金属化球团等；同时球团方法适用于有色金属的回收，有利于开展综合利用。2020年3月5日星期四王瑞祥烧结球团生产技术74、固结成块的机理不同：烧结矿是靠液相固结的，为了保证烧结矿的强度，要求产生一定数量的液相，因此混合料中必须有燃料，为烧结过程提供热源。而球团矿主要是依靠矿粉颗粒的高温再结晶固结的，不需要产生液相，热量由焙烧炉内的燃料燃烧提供，混合料中不加燃料。5、生产工艺不同：烧结料的混合与造球是在混合机内同时进行的，成球不完全，混合料中仍然含有相当数量未成球的小颗粒。而球团矿生产工艺中必须有专门的造球工序和设备，将全部混合料造成10～25mm的球，小于10mm的小球要筛出重新造球。2020年3月5日星期四王瑞祥烧结球团生产技术8球团生产工艺概述球团生产是使用不适宜烧结的精矿粉和其他含铁粉料造块的一种方法。球团法是由瑞典的于1913年取得国内专利的。但正式采用是在1943年，美国开采一种低品位磁铁矿—铁隧石，精选出来的矿粉粒度很细，难以烧结，才开始球团生产和用于高炉的试验。50年代中期开始工业规模生产。由于各国天然富矿资源缺乏，必须扩大对贫矿资源的利用，正是球团工艺为细磨精矿造块开拓了新路，而且球团矿粒度均匀，还原性和强度好、微气孔多，故发展迅速，全世界1980年初年产已达3亿t，其中北美占一半以上。烧结和球团有各自的优点互为补充，今天不少工厂为高炉提供烧结矿和球团矿组成的综合炉料。2020年3月5日星期四王瑞祥烧结球团生产技术9球团生产步骤球团生产大致分三步：(1)将细磨精矿粉、熔剂（添加剂）、燃料(1%～2%，有时也可不加)和黏结剂(如皂土等约0.5%，有时也可不加)等原料进行配料与混合；(2)在造球机上加适当的水，滚成10～15mm的生球（即造球）；(3)生球在高温焙烧机上进行高温焙烧，焙烧好的球团矿经冷却、破碎、筛分得到成品球团矿。有关工艺流程见图2020年3月5日星期四王瑞祥烧结球团生产技术10球团矿生产的工艺流程2020年3月5日星期四王瑞祥烧结球团生产技术112.1球团原料及准备2.1.1含铁原料一、铁矿石精矿1、粒度:适合造球的精矿0.044mm(-325目)部分应占60％～85％，或0.074mm（-200目）部分应占90%。2、水分:一般磁铁矿和赤铁矿适宜的水分为7.5％～10.5％。3、化学成分:全铁含量波动±0.5％，SiO2含量波动±0.3％。2020年3月5日星期四王瑞祥烧结球团生产技术122.1球团原料及准备二、其他含铁原料包括：黄铁矿烧渣、轧钢皮、转炉炉尘、高炉炉尘等。原料进厂后需加工处理，主要有再磨、干燥、中和等。再磨可分为干磨和湿磨两种。5.1.2粘结剂与添加剂一、粘结剂球团生产使用的粘结剂有：膨润土Al2(Si4O10)(OH)2、消石灰、石灰石、和水泥等。氧化固结球团常用膨润土、消石灰两种。2020年3月5日星期四王瑞祥烧结球团生产技术132.1球团原料及准备膨润土的作用：能提高生球强度、调剂原料水分、稳定造球作业，提高物料的成核率和降低生球长大速度，使生球粒度小而且均匀。同时膨润土还能够提高生球的热稳定性，既提高了生球的爆裂温度和生球干燥速度，缩短了干燥时间，又可提高干球强度和成品球团矿的强度。二、添加剂目的：改善球团矿的化学成分，特别是其造渣成分，提高球团矿的冶金性能，降低还原粉化率和还原膨胀率等。常用的添加剂有消石灰、石灰石和白云石等钙镁化合物。2020年3月5日星期四王瑞祥烧结球团生产技术142.2造球作业2.2.1配料与混合一、配料1、配料的目的：获得化学成分和物理性质稳定，冶金性能符合高炉冶炼要求的球团矿，并使混合料具有良好的成球性能和生球焙烧性能。2、配料形式通常为集中配料。集中配料是把各种原料全部集中到配料室，分别贮存在各种配料槽内，然后根据配料比进行配料。3、配料的方法为容量法和质量法，常用的为质量配比法。也有采用射线分析仪对混合料作快速分析，按原料化学成分配料的方法。2020年3月5日星期四王瑞祥烧结球团生产技术152.2造球作业二、混合：混合作业大都采用圆筒混合机或轮式混合机的一次混合流程。国外有的厂采用连续式混磨机。2020年3月5日星期四王瑞祥烧结球团生产技术162.2造球作业2.2.2造球圆盘造球机工艺圆盘造球机是目前国内外广泛使用的造球设备。2020年3月5日星期四王瑞祥烧结球团生产技术172.2造球作业铁矿粉的成球过程√铁矿粉加水造球过程可分为三个阶段，母球形成，母球长大，生球密实。这3个阶段是靠加水润湿和机械滚动作用力来完成的。需要指出的是以上三个阶段通常是在同一造球机中一起完成的，在造球过程中很难截然分开。√第一阶段具有决定意义的是润湿，第二阶段除了润湿作用以外，机械作用也有着重要影响，而在第三阶段，机械作用成为决定性因素。造球加水原则：滴水成球；雾水长大；无水密实。2020年3月5日星期四王瑞祥烧结球团生产技术182.3球团焙烧工艺一、焙烧过程焙烧设备：竖炉、带式焙烧机、链篦式-回转窑三种。焙烧过程分为干燥、预热、焙烧、均热和冷却五个过程。⑴干燥：200～600℃，主要反应：蒸发生球水分。干燥过程中要预防裂纹和爆裂。⑵预热：900～1000℃，水分蒸发完全。主要反应：磁铁矿氧化为赤铁矿，碳酸盐分解，硫化物和氧化分解以及固相反应。2020年3月5日星期四王瑞祥烧结球团生产技术19⑶焙烧：1200～1300℃，①磁铁矿粉在氧化气氛下焙烧，900～1100℃；②赤铁矿在氧化气氛下焙烧，1300℃；③磁铁矿粉在还原气氛下焙烧，1300℃；主要反应：铁氧化物的结晶和再结晶，晶粒长大，形成晶桥，固相反应形成低熔点化合物或共晶的熔化，形成部分液相，体积收缩，组织致密化。2020年3月5日星期四王瑞祥烧结球团生产技术20⑷均热：温度略低于焙烧温度，保持一段时间，使晶粒进一步长大，提高晶桥强度，使球团组织均匀化，消除内部应力。⑸冷却：从1000℃以上冷却到运输皮带可以承受的温度。冷却介质为空气。球团矿强度变化生球抗压强度:1-2kg/球干燥后生球抗压强度:8-10kg/球焙烧后球团的抗压强度：200kg/球2020年3月5日星期四王瑞祥烧结球团生产技术21√球团矿焙烧的五个阶段干燥、预热、焙烧、均热、冷却2020年3月5日星期四王瑞祥烧结球团生产技术22二、球团的焙烧固结机理√㈠磁铁矿球团的焙烧固结方式（磁铁精矿是生产球团的主要原料）①Fe2O3微晶键连接（晶桥连接）磁铁矿氧化形成赤铁矿微晶键以及微晶长大和再结晶。磁铁矿在200℃下便开始氧化，从颗粒的表层开始，由Fe3O4转变为Fe2O3，生成的Fe2O3微晶在相邻的颗粒接触处形成“晶桥”，新生的Fe2O3微晶具有高度的迁移能力，促使它们结合在一起，形成微晶键，又叫“晶桥”（图a）。当温度升到600℃时，只要氧化气氛充分，新生的晶键已有定的强度，使球团矿一形成硬壳。2020年3月5日星期四王瑞祥烧结球团生产技术23温度继续升高，在高温下保持一段时问，氧化从球团矿表层向内部推进，就一个颗粒而言，氧化向中心扩展，直到全部氧化成赤铁矿。在高温下，赤铁矿微晶长大并重新结晶，使颗粒结合成牢固的整体（图b)。2020年3月5日星期四王瑞祥烧结球团生产技术24②Fe3O4的再结晶与晶粒长大在缺乏氧气的地方温度达到一定的水平时，磁铁矿颗粒也能够通过扩散产生Fe3O4晶键连接，然后在更高的温度下，发生Fe3O4的再结晶和晶粒长大使磁铁矿颗粒固结成一个整体，见图(c)③液相固结如果生产酸性球团矿，在强氧化气氛中，可能产生的液相为低熔点的脉石矿物或添加剂皂土等。在中性或弱还原性气氛中焙烧，则磁铁矿与脉石中SiO2反应，产生FeO-SiO2液相。两颗矿粒被液相粘结起来（如图d）。2020年3月5日星期四王瑞祥烧结球团生产技术25㈡赤铁矿球团的焙烧固结方式：①Fe2O3再结晶较纯的赤铁精矿球团在氧化气氛中焙烧时，赤铁矿晶粒在900℃开始再结晶，随着温度的升高，晶粒逐渐长大，球团强度将提高。但这是一种简单的再结晶过程，比磁铁矿球团固结要困难。因为与磁铁矿球团焙烧固结相比，赤铁矿在氧化气氛中不会氧化，不能放热，不发生晶型转变，其原子的活动能力也比氧化新生成的赤铁矿弱。赤铁矿球团的焙烧温度都控制在1300℃左右。②Fe3O4再结晶在还原性气氛中焙烧赤铁矿生球时，Fe2O3将还原成Fe3O4和FeO，加热到900℃后，产生Fe3O4再结晶使球团固结。③液相固结用赤铁矿粉生产熔剂性球团矿时，氧化气氛下，当焙烧温度达到600℃以后，就有铁酸钙等低熔点固相产物生成，温度升高到1300℃左右时，这些低熔点物质相继熔化，使矿粉颗粒润湿，在球团冷却时将其固结起来。(SiO2含量较多或用赤铁矿粉生产自熔性球团时，则出现2FeO·SiO2或CaO·Fe2O3液相固结。)2020年3月5日星期四王瑞祥烧结球团生产技术26三种焙烧球团方法①竖炉:一般为8～10m2优点是结构简单，热效率高，缺点是温度控制难，局部温度易过高而易结块，料层高易使球团破损，故单炉规模很难大型化，适合中小企业。②带式焙烧机:能调整加热焙烧制度，对原料适应性强、生球在高温焙烧带停留时间较带式焙烧机长，有助于获得高强度产品，生产的球团矿质量好和粒度均匀。但因台车和箅条在高温运行，需要耐热钢制造。它是大型球团厂的主要焙烧设备。缺点是投资费用大。③链篦机-回转窑:优点是质量均匀、节能、生产能力较大；缺点是易结圈、投资大。目前链箅机—回转窑的球团矿占总产量的比例日益增多。2020年3月5日星期四王瑞祥烧结球团生产技术271、竖炉竖炉的规格用炉口断面积来表示。炉口断面大部分呈矩形。我国多数竖炉为4～8m2，炉口宽度不超过1.8m，长度为宽度的3～3.25倍。一座8m2竖炉的年产量为12万t。2020年3月5日星期四王瑞祥烧结球团生产技术28竖炉工作原理图球团竖炉是一种按逆流原则工作的热交换设备。生球由布料机均匀地从炉口装入炉内并以均匀的速度连续下降。用煤气或重油作燃料，在燃烧室内充分燃烧。温度达到1150-1250℃的热气体从喷火口进入炉内，达到自下而上与生球进行热交换。通过燃