球團(tuán)成球原理及生球質(zhì)量檢驗(yàn)

1、球團(tuán)成球原理及生球質(zhì)量檢驗(yàn)球團(tuán)成球原理及生球質(zhì)量檢驗(yàn)球團(tuán)成球原理及生球質(zhì)量檢驗(yàn)（pelletiz ing process andgree nball qualityin specti on）球團(tuán)礦靠滾動(dòng)成型。被水潤(rùn)濕的礦粉在滾動(dòng)過(guò)程中靠毛細(xì)引力、分子引力、摩擦力等作 用形成一定粒度的生球，并使生球具有一定強(qiáng)度。生球的粒度、水分、機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性 等影響下一步焙燒作業(yè)，并關(guān)系到球團(tuán)礦成品的產(chǎn)量和質(zhì)量。生球強(qiáng)度理論干燥的礦粉一般都具有親水性，在顆粒表面分子力作用下，水分子被吸附在礦粒表面。由于分子引力的作用，在吸附水外層又形成一層薄膜水，薄 膜水內(nèi)層靠近顆 粒，受其吸力作用較強(qiáng)，稱(chēng)強(qiáng)結(jié)合水，它與

2、吸附水稱(chēng)為最大分子水，可使粉 料成形，但仍不具塑性。薄膜水的外層更接近于自由水，可以在外力作用下發(fā)生塑性變形。當(dāng)?shù)V粉被水潤(rùn)濕其量超過(guò)薄膜水時(shí)，在顆粒間出現(xiàn)毛細(xì)水，開(kāi)始為觸點(diǎn)態(tài)，使顆粒連接起來(lái)（圖 1a）;進(jìn)一步潤(rùn)濕時(shí)則呈蜂窩態(tài)，在水的ffl 1頻粒間毛閣水枚感口 楝戶(hù)葛*1肆寓戀聲-愀和毎表面張力及外力作用下，顆粒靠攏（圖1b）;繼續(xù)潤(rùn)濕出現(xiàn)飽和態(tài)毛細(xì)水，使顆粒之間產(chǎn) 生最大的毛細(xì)力。毛細(xì)引力的大小可由下式表示：1 E(1)式中y為水的表面張力，N/m s為礦粉的比表面積，吊/kg； p為液體密度，kg/吊；為氣孔率。礦粉粒度愈細(xì)，s則愈大，愈小，則產(chǎn)生的毛細(xì)引力愈大。圖 2示0 OJ 040

3、608 I o毛細(xì)術(shù)填死車(chē)和9O.0.0.?赳韻出曙SXS 2毛細(xì)水充現(xiàn)車(chē)對(duì)生球抗壓強(qiáng)度的檢響C品料t石發(fā)石c = 0Ml）出毛細(xì)水的充填率對(duì)生球強(qiáng)度的影響，當(dāng)飽和態(tài)毛細(xì)水出現(xiàn)時(shí)，水的充填率達(dá)到O. 8O. 9時(shí)，毛細(xì)引力最大，球團(tuán)的抗壓強(qiáng)度最高；當(dāng)觸點(diǎn)態(tài)毛細(xì)水出現(xiàn)時(shí)，水的充填率很低（為 0.4以下），毛細(xì)引力下降、抗壓強(qiáng)度下降（根據(jù)計(jì)算只有最大毛細(xì)引力 時(shí)抗壓強(qiáng)度的35%）。 當(dāng)水的充填率達(dá)到1時(shí)，即過(guò)飽和時(shí)，貝仔求團(tuán)表面便產(chǎn)生水膜，此時(shí)毛細(xì)引力已不存在，球 團(tuán)抗壓強(qiáng)度也很弱了。生球的抗壓強(qiáng)度主要決定于顆粒之間氣一液相的表面張力所引起的毛 細(xì)引力。其他靜電吸力、范德華力的影響都是很小的。但有

4、人認(rèn)為分子力的作用不可忽視。生球成球過(guò)程礦粉成球過(guò)程首先是礦粉成核，然后生球長(zhǎng)大，生球進(jìn)一步密實(shí)。這些過(guò)程在生產(chǎn)中發(fā)生于同一造球機(jī)中。礦粉成核礦粉顆粒被水潤(rùn)濕到一定程度，依靠毛細(xì)水的作用，使多個(gè)顆粒連接起來(lái)成為松散的集合體。在機(jī)械外力作用下，此顆粒集合體內(nèi)部顆粒重新排列，進(jìn)一步密 集，形成比較堅(jiān)實(shí)穩(wěn)定、粒度較均勻的小球，稱(chēng)為母球，這是成核期生球成球的第1步。母球形成表示顆粒聚合在力學(xué)上的一個(gè)穩(wěn)定形狀，但它內(nèi)部包含固體、液體和氣體3個(gè)相。它的穩(wěn)定性取決于礦粉的粒度、粒度組成以及顆粒的形狀和親水性。生球長(zhǎng)大母球在滾動(dòng)過(guò)程中彼此碰撞，使內(nèi)部顆粒間的毛細(xì)管收縮，其中毛細(xì)水由蜂窩狀變?yōu)轱柡蜖睿徊糠炙?/p>

5、擠到母球表面。此時(shí)母球以3種機(jī)理長(zhǎng)大：（1）聚合機(jī)理，母球水分較高，而且塑性較好，它們相互結(jié)合在一起，使母球迅速長(zhǎng)大（圖3a）;（2）成層機(jī)圖3生珠檢大機(jī)理 a K合ib底啟ic聽(tīng)無(wú)悴特理，表面含水較高的母球在滾動(dòng)中不斷粘結(jié)新加入的物料顆粒， 使母球長(zhǎng)大(圖3b); (3) 磨 剝轉(zhuǎn)移機(jī)理，在生球滾動(dòng)過(guò)程中有少數(shù)由于強(qiáng)度不夠或水分低而形成碎片， 粘附于另一球 上(圖3c)。生球長(zhǎng)大過(guò)程中，這3個(gè)機(jī)理都存在，以何種機(jī)理為主，決 定于原料的性質(zhì)及 造球的工藝條件。生球進(jìn)一步密實(shí)當(dāng)母球長(zhǎng)大到要求的尺寸時(shí)，停止加水潤(rùn)濕，生球在造球機(jī)內(nèi)繼續(xù)滾動(dòng)。由于機(jī)械外力的作用，物料顆粒相互靠近，毛細(xì)管直徑縮小。顆粒

6、間的毛細(xì) 引力、分子作用力以及摩擦阻力綜合作用，使生球具有很高的機(jī)械強(qiáng)度。影響成球的因素原料的自然性質(zhì)、粒度及粒度組成、水分、添加物、造球工藝等因素都影響成球的作業(yè)，進(jìn)一步影響生球的質(zhì)量。原料的自然性質(zhì)顆粒表面的親水性及顆粒形狀的影響最大。 顆粒表面親水性愈高，薄膜水及毛細(xì)水含量愈高，成球就愈好。表1列出不同礦粉及黏結(jié)劑的最大分子水及毛細(xì)水的含量。物料的成球性可用成球指數(shù)K來(lái)表示。k=Wf/(Wm-Wf)式中W為生球的最大分子水含量，; wm為生球的毛細(xì)水含量，。 K=0.20.35的物 料屬弱成球性，K=0.350.60屬中等成球性，K=0.60.8屬良好成球性，K0.8屬優(yōu)等成球 性。從表

7、可知，褐鐵礦成球性最優(yōu)，磁鐵礦成球性屬中等。表1各種鐵礦粉及黏結(jié)刑的成球性物料名稱(chēng)粒度/mm,WmK磁鐵礦0. 15 05.31&60. 4赤鐵礦0. 15 07.416.50. 81褐鐵礦0.16021.336. 81.37石灰石0. 25 015-336, 10. 74消石灰0. 25030. 16676 82膨潤(rùn)土0. 20045191. 80* 97原料的粒度及粒度組成原料的粒度小，比表面積大，成球性好。原料具有合適的粒度組成可使顆粒排列緊密，毛細(xì)管平均直徑小，顆粒之間結(jié)合力大。各種原料都有其合適的 粒度，磁鐵礦 粉粒度上限應(yīng)不大于0.2mm其中一 74卩m的粉粒應(yīng)多于70%，比表面積

8、要 求達(dá)到2000cn1/g，若達(dá)不到時(shí)應(yīng)當(dāng)再磨。粒度過(guò)細(xì)，水在顆粒之間的遷移速度下降，成球 速度降低，同時(shí)磨礦成本上升。原料水分對(duì)不同原料有不同的適宜成球水分。磁鐵礦粉成球水分一般要求8%10%，此時(shí)生球的成球率高，強(qiáng)度也高。水分過(guò)低，成球速度慢，生產(chǎn)率降低，且由 于灑水不勻，生球脆弱；水分過(guò)高，生球粒度不均勻，且相互粘結(jié)，形成大球。如果入廠原 料含水高，必須在造球前進(jìn)行烘干。在正常生產(chǎn)條件下，維持原料含水略低于生球的適宜成 球水分，為造球作業(yè)補(bǔ)加水分留有余地。黏結(jié)劑的影響為了改善物料的成球性，在礦粉中配加黏結(jié)劑。常用的有膨潤(rùn)土、消石灰及有機(jī)黏結(jié)劑。膨潤(rùn)土能改善礦粉的成球性，提高生球的強(qiáng)度和

9、爆裂溫度。在 生球原料中配 加0.6 %1.0 %的膨潤(rùn)土便有明顯作用。消石灰有很強(qiáng)的親水性和天然黏結(jié) 力，能改善物料的成球性。消石灰密度小，配加量不宜過(guò)多，否則影響成球速度。有機(jī)黏結(jié)劑其黏結(jié)力比膨潤(rùn)土強(qiáng)，且不含雜質(zhì)，它是一種很有前途的球團(tuán)黏結(jié)劑。造球工藝的影響為保證生球的粒度及強(qiáng)度合乎要求，又使造球機(jī)達(dá)到最大生產(chǎn)率，造球作業(yè)的加水和加料方式、造球機(jī)的工藝參數(shù)和造球時(shí)間均為重要因素。(1)加水和加料方式。大部分水應(yīng)成滴狀加在“成核區(qū)”的物料流上，此時(shí)在水滴周?chē)捎诿?xì) 引力的作用和機(jī)械力的作用，散料很快成為母球。另外，少量水則以噴霧狀加在“生 球長(zhǎng)大區(qū)”的母球表面上，促使母球迅速長(zhǎng)大。在“生球

10、密實(shí)區(qū)”禁止加水，以防止生球強(qiáng) 度的降低和生球的粘連。原料分別加在“成核區(qū)”及“生球長(zhǎng)大區(qū)”。(2) 圓盤(pán)造球機(jī)的工藝參數(shù)。造球機(jī)盤(pán)面傾角一定時(shí)，造球機(jī)盤(pán)面周邊要有適當(dāng)?shù)木€(xiàn)速度，一般在1.02.0m/s。線(xiàn)速度過(guò)小，物料上升不到圓盤(pán)直徑的頂點(diǎn)，影響球盤(pán)的利用率及 造球機(jī)的產(chǎn)量，同時(shí)生球所得到.的動(dòng)能低，達(dá)不到必要的密實(shí)；若線(xiàn)速度過(guò)大，造成盤(pán)心空料，各粒級(jí)不能分開(kāi)，不易形成母球。造球機(jī)盤(pán)面的傾角(a) 般在45。50。當(dāng)線(xiàn) 速度一 定時(shí)，造球機(jī)盤(pán)面的傾角就有定值(a )。若aa盤(pán)內(nèi)物料帶不到成核區(qū)，造成圓 盤(pán)有效工作面積縮小。圓盤(pán)的充填率一般在10% 20%內(nèi)變動(dòng)，單位給料量一定時(shí)，充填率大，成

11、球時(shí)間長(zhǎng)，生球粒度大，機(jī)械強(qiáng)度好。但充 填率過(guò)大，則生產(chǎn) 率下降。刮板位置要適當(dāng)，保持適當(dāng)?shù)牡琢虾穸?，以免物料在盤(pán)底粘結(jié)過(guò) 多，刮板還起疏導(dǎo)料流作用，使“成核區(qū)”及“生球長(zhǎng)大區(qū)”分開(kāi)，以便控制生球的成長(zhǎng)。(3) 造球時(shí)間。根據(jù)成品球團(tuán)的粒度、原料成球的難易及原料顆粒粗細(xì)而定。延長(zhǎng)造球時(shí) 間對(duì)生球的抗壓強(qiáng)度及落下強(qiáng)度都有利，但產(chǎn)量下降。生球質(zhì)量要求及檢驗(yàn)方法生球質(zhì)量決定焙燒工序能否順利進(jìn)行及成品球團(tuán)礦的質(zhì)量。生球應(yīng)具有適宜而均勻的粒度、足夠的抗壓及落下強(qiáng)度、良好的抗熱沖擊 性。生球的粒度直接決定成品球團(tuán)礦的粒度。為改善球團(tuán)礦在高爐內(nèi)的還原過(guò)程，球團(tuán)礦的粒度都較過(guò)去的小，多數(shù)在 915mm生球粒度

12、變小，有利于提高造球機(jī)的 生產(chǎn)能力，降低干燥溫度，延長(zhǎng)干燥爐算的壽命，使粒度更加均勻。生球抗壓強(qiáng)度衡量生球承受運(yùn)輸過(guò)程及料層內(nèi)的各種壓力負(fù)荷的能力。通常采用1020個(gè)直徑相等(一般為11.813.2mm)的生球，在壓下速度不大于10mm/min 的壓力機(jī)上進(jìn)行檢驗(yàn)。測(cè)定各生球壓裂時(shí)的壓力值，取其平均值及標(biāo)準(zhǔn)偏差作為生球抗壓強(qiáng) 度及偏差范圍。使用帶式焙燒機(jī)及鏈算機(jī)回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)球團(tuán)時(shí)，要求單個(gè)生球抗壓強(qiáng)度在10N以上，豎爐則要求在 20N以上。生球落下強(qiáng)度衡量生球在運(yùn)輸過(guò)程中落下時(shí)抗沖擊的能力。 通常采用一定數(shù)量直徑相等的生球，自50cm高處進(jìn)行落下檢驗(yàn)。測(cè)定各生球出現(xiàn)明顯裂紋或破裂的落下次 數(shù)，取其 平均值及標(biāo)準(zhǔn)偏差，作為生球的落下強(qiáng)度及偏差范圍。 當(dāng)生球在生產(chǎn)過(guò)程中運(yùn)轉(zhuǎn)次 數(shù)少于3次時(shí)，落下強(qiáng)度至少為3次，豎爐生產(chǎn)要求落下強(qiáng)度大于 5次。生球的爆裂溫度生球在干燥時(shí)受到快速加熱，水分劇烈蒸發(fā)而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致生球爆裂或剝落，影響生球質(zhì)量。生球的