鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯球團(tuán)工藝過程及提高產(chǎn)質(zhì)量的措施【知識薈萃】

1、鏈篦機(jī)回轉(zhuǎn)窯球團(tuán)生產(chǎn)工藝 及提高產(chǎn)質(zhì)量的措施,1,行業(yè)重點,1、鏈篦機(jī)回轉(zhuǎn)窯球團(tuán)生產(chǎn)工藝,1.1 鏈篦機(jī)回轉(zhuǎn)窯工藝與帶式焙燒機(jī)工藝的 區(qū)別 1.2 成球過程的三個階段 1.3 生球焙燒過程概述 1.4 磁鐵礦為什么要氧化完全 1.5 球團(tuán)礦的固結(jié)類型,2,行業(yè)重點,鐵 精 礦 膨 潤 土,配 料,混 勻,造 球,高 溫 焙 燒,生 球 干 燥 預(yù) 熱,球團(tuán)礦冷卻,成 品 球 團(tuán) 礦 圖1 生產(chǎn)流程圖,干 燥,3,行業(yè)重點,1.1 鏈篦機(jī)回轉(zhuǎn)窯工藝與帶式焙燒機(jī)工藝的區(qū)別,帶式機(jī)生球的干燥、預(yù)熱、焙燒、冷卻是在同一 臺設(shè)備上進(jìn)行，鏈篦機(jī)回轉(zhuǎn)窯的生球的干燥、預(yù)熱、焙燒、冷卻是分別在三臺設(shè)備上進(jìn)行；

2、帶式機(jī)的球團(tuán)始終在靜止?fàn)顟B(tài)，回轉(zhuǎn)窯的球團(tuán)是在不斷翻滾中完成高溫焙燒,球團(tuán)礦的質(zhì)量均勻些； 回轉(zhuǎn)窯要求預(yù)熱球有一定的強(qiáng)度。,4,行業(yè)重點,1.2 成球過程的三個階段,母球形成 成球過程的三個階段： 母球長大 生球緊密 （1）母球形成階段 已被潤濕的細(xì)磨物料在機(jī)械力作用下，顆?？拷w粒表面的水膜互相接觸，便產(chǎn)生了毛細(xì)力，毛細(xì)力把顆粒拉近，便形成了多個顆粒在一起的小核。在機(jī)械力和毛細(xì)力的繼續(xù)作用下，小核不斷長大和密實，小核長大到56mm（稱之為母球），便進(jìn)入到母球長大階段。 母球形成的速度與混勻料的水分、加水加料速度、加水點等有,5,行業(yè)重點,關(guān)。母球形成的速度過快，生球粒度偏小。母球形成的速度太

3、慢，生球粒度過大。 （2）母球長大階段 母球在繼續(xù)滾動過程中，進(jìn)一步被壓密，母球內(nèi)的水被擠到母球表面上，使母球表面過濕。表面過濕的母球在滾動過程中，很容易粘上一層潤濕程度較低的細(xì)磨物料，使母球長大。母球長大過程是多次重復(fù)的，一直到母球內(nèi)顆粒的摩擦力大于機(jī)械壓密作用力大時為止。如要母球繼續(xù)長大，必須往母球表面繼續(xù)加水潤濕。生球長大速度與細(xì)磨物料的粒度、親水性、加水加料速度、造球機(jī)的參數(shù)、粘結(jié)劑的種類與用量、生球水分等有關(guān)。,6,行業(yè)重點,生球的長大方式有成層長大、聚結(jié)長大兩種。成層長大為主，成層長大的球，粒度均勻，呈球形。聚結(jié)長大的球粒度不均勻，球成多角形。產(chǎn)生這種情況主要原因是水分過大或膨潤土

4、用量大，母球的塑性大等原因。 （3）生球緊密階段 生球長大到符合要求的粒度時便進(jìn)入緊密階段。在這階段，停止加水加料，使生球在機(jī)械力的作用下繼續(xù)被壓實，顆粒更緊密接觸，生球內(nèi)不但存在毛細(xì)力，而且存在分子力、靜電引力、磁力等作用力。生球強(qiáng)度達(dá)到最好。,7,行業(yè)重點,1.3 生球焙燒過程概述,焙燒的目的： 提高球團(tuán)礦強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性； 理想的礦物組成和顯微結(jié)構(gòu)； 提高還原性及降低有害元素的含量； 滿足運(yùn)輸和高爐冶煉要求。 焙燒的五個階段： 干燥階段：200400oC，物理水分蒸發(fā)，部分結(jié)晶水排除； 預(yù)熱階段：9001000oC，干燥階段未排除的少量水分進(jìn),8,行業(yè)重點,一步排除，磁鐵礦氧化成赤鐵礦，碳

5、酸鹽礦物分解，硫化物分解和氧化，某些固相反應(yīng)，團(tuán)球強(qiáng)度有所提高； 高溫焙燒階段： 12001300oC，預(yù)熱階段未完成的化學(xué)反應(yīng)，如分解、氧化、脫硫、固相反應(yīng)等也在此階段繼續(xù)進(jìn)行，鐵氧化物的結(jié)晶和再結(jié)晶 ，晶體長大，低熔點化合物熔化，形成少量液體，球團(tuán)礦體積收縮和結(jié)構(gòu)致密化。 均熱階段： 1100oC左右，在此溫度下保持一定時間，使球團(tuán)礦內(nèi)的晶體發(fā)育完善，結(jié)構(gòu)均勻化，消除內(nèi)部應(yīng)力。 冷卻階段：將球團(tuán)礦冷卻到150oC，使球團(tuán)礦的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和便于皮運(yùn)輸，而且此階段還會出現(xiàn)氧化反應(yīng)，使球團(tuán)礦中的FeO含量進(jìn)一步降低。,9,行業(yè)重點,1.4 磁鐵礦為什么要氧化完全,氧化后新生成的赤鐵礦原子具有較高的遷

6、移能力，有利于顆粒之間的晶橋的生成和晶體長大； 磁鐵礦氧化反應(yīng)為放熱反應(yīng)，節(jié)省焙燒熱能； 磁鐵礦氧化不完全，球團(tuán)礦結(jié)構(gòu)不均勻，出現(xiàn)同心裂紋，降低球團(tuán)礦強(qiáng)度； 磁鐵礦氧化不完全時，F(xiàn) eO與SiO2反應(yīng)生成難還原的硅酸鐵，降低了球團(tuán)礦的還原性和強(qiáng)度。,10,行業(yè)重點,1.5 球團(tuán)礦的固結(jié)類型,球團(tuán)礦的固結(jié)：即生球在高溫作用下，通過固體質(zhì)量擴(kuò)散，形成連接橋及少量液體把固體顆粒粘結(jié)起來。球團(tuán)礦的固結(jié)是以固相固結(jié)為主。但由于球團(tuán)原料不可避免的帶進(jìn)一些SiO2，在焙燒過程中形成少量的液相，一般不超過5%7%。從球團(tuán)礦本身來說，原料中的SiO2越少越好。 燒結(jié)礦的固結(jié)：是在高溫作用下，產(chǎn)生大量的液體，冷卻

7、過程中，從液相中析出晶體和液相將未熔化的顆粒粘結(jié)起來。燒結(jié)礦的固結(jié)是以液相為主，燒結(jié)礦中的液相量一般都在30%40%以上，否則不足以維持一定的強(qiáng)度。為了獲得足夠數(shù)量的液相量，燒結(jié)要求原料含有一定量的SiO2。,11,行業(yè)重點,固相固結(jié)類型 Fe2 O3微晶連接：磁鐵礦在氧化氣氛和低溫下產(chǎn)生的固結(jié)。 經(jīng)預(yù)熱階段后的球團(tuán)礦的固結(jié)屬這種類型，球團(tuán)礦的強(qiáng)度不高。 Fe2 O3 再結(jié)晶固結(jié)：不管球團(tuán)原料是赤鐵礦還是磁鐵礦精礦，球團(tuán)礦的最終固結(jié)都應(yīng)該是Fe2 O3 再結(jié)晶固結(jié)形式為主。因為這種固結(jié)形式最理想，球團(tuán)礦的強(qiáng)度最高，還原性最好。產(chǎn)生這種固結(jié)形式條件是：磁鐵精礦球團(tuán)在1200oC 1250oC，而

8、且是強(qiáng)氧化氣氛；赤鐵礦在1300oC或 1300oC以上，雖然不存在磁鐵礦氧化問題，但也需在氧化性氣氛下進(jìn)行，只是氧化氣氛不像磁鐵礦球團(tuán)嚴(yán)格。 Fe3 O4再結(jié)晶固結(jié)：磁鐵礦氧化不完全或在中性氣氛下焙燒所,12,行業(yè)重點,得的固結(jié)形式。這種固結(jié)的球團(tuán)礦強(qiáng)度低于赤鐵礦再結(jié)晶球團(tuán)礦，而且還原性也較差。所以氧化球團(tuán)焙燒時應(yīng)盡可能避免出現(xiàn)這種固結(jié)形式。 液相粘結(jié)：液相是在固相反應(yīng)的基礎(chǔ)上形成的。生球中不可避免地含有一定量的SiO2、CaO、MgO，這些礦物本身的熔點是非常高，在球團(tuán)焙燒過程中不可能產(chǎn)生液相的。但當(dāng)它們之間出現(xiàn)固體反應(yīng)后，新生成的化合物或化合物之間、化合物與球團(tuán)中原有的成分形成的低熔點共

9、熔物，在球團(tuán)焙燒的條件下就會出現(xiàn)液相。,13,行業(yè)重點,酸性氧化球團(tuán)礦主要液相粘結(jié)： 2FeO.SiO2 熔點為1205 oC 2FeO.SiO2 FeO低共熔點混合物，熔點為1177 oC 2FeO.SiO2- SiO2低共熔點共熔混合物，為1178 oC 這種液相常呈玻璃質(zhì)存在，使得球團(tuán)礦的強(qiáng)度降低，而且還原性差。 熔劑性球團(tuán)礦主要液相粘結(jié)： 鐵酸鈣 CaO.Fe2O3 熔點為1216oC 鐵酸半鈣 CaO.2Fe2O3 熔點為1226oC 鐵酸鈣與鐵酸半鈣 CaO.Fe2O3- CaO.2Fe2O3 熔點為1205oC,14,行業(yè)重點,2 提高鏈篦機(jī)回轉(zhuǎn)窯球團(tuán)產(chǎn)質(zhì)量的措施,2.1 提高生

10、球質(zhì)量 2.2 提高預(yù)熱球的強(qiáng)度，減少入窯球團(tuán)中的粉料 2.3 穩(wěn)定回轉(zhuǎn)窯熱工制度 2.4 減少回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈現(xiàn)象。,15,行業(yè)重點,2.1 提高生球質(zhì)量,生球的質(zhì)量要求通常是指生球落下強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度。隨著球團(tuán)的發(fā)展，對球團(tuán)生產(chǎn)有了較深入的了解，因而對生球的質(zhì)量要求也提高了。生球質(zhì)量指標(biāo)應(yīng)包括: 生球落下次數(shù)； 抗壓強(qiáng)度； 生球爆裂溫度； 生球粒度均勻性。,16,行業(yè)重點,2.1.1 控制膨潤土的質(zhì)量及用量,膨潤土是一種具有膨脹性，呈層狀結(jié)構(gòu)的含水鋁硅酸主要成sio2 sio2占60%以上，對球團(tuán)礦品位有較大的影響。它的作用主要是提高生球落下強(qiáng)度和生球爆裂溫度，因此它的選擇標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)是生球強(qiáng)度和生球爆

11、裂溫度，必須通過造球試驗來確定。,17,行業(yè)重點,圖4-1 膨潤土種類與用量對配比1生球強(qiáng)度的影響,圖1 膨潤土種類與用量對配比1生球強(qiáng)度的影響,圖4-2 膨潤土種類與用量對配比1爆裂溫度的影響,圖4-2 膨潤土種類與用量對配比1爆裂溫度的影響,圖2 膨潤土種類與用量對配比1生球強(qiáng)度的影響,18,行業(yè)重點,2 .1.2 選擇適宜的造球機(jī)的工藝參數(shù),邊高 傾角 造球機(jī)的工藝參數(shù) 轉(zhuǎn)速 刮刀 直徑 傾角和邊高主要是影響造球機(jī)的填充率，轉(zhuǎn)速主要影響物料在球盤內(nèi)的運(yùn)動軌跡。這三個參數(shù)都互相影響的。邊高一般是固定不可調(diào)的，但是當(dāng)精礦比較粗而造球性能差量，球機(jī)的邊高應(yīng)設(shè)計高些，一般6米的造球機(jī)邊高最好是6

12、50mm700mm。 轉(zhuǎn)速與傾角互相搭配的。轉(zhuǎn)速高，傾角大，反之傾角小。對不同的原料、,19,行業(yè)重點,不同的配礦比、不同的混合料水分應(yīng)有不同的傾角和轉(zhuǎn)速相適應(yīng)。它們搭配是否合理，其準(zhǔn)則是造球盤中的物料運(yùn)動軌跡。 現(xiàn)建的球團(tuán)廠的造球盤 刮刀幾乎都采用旋轉(zhuǎn)刮刀，這種刮刀的造球機(jī)要注意認(rèn)：底料要造平整； 刮刀轉(zhuǎn)速與造球盤轉(zhuǎn)速協(xié)調(diào)； 刮刀的個數(shù)和刮刀大小。,20,行業(yè)重點,2.1.3 原料準(zhǔn)備,（1）原料的粒度及粒度組成 在原料種類確定的條件下，精礦的粒度和粒度組成是生球強(qiáng)度重要因素。精礦要有一定的細(xì)度，但并不是所有的精礦的粒度越細(xì)越好，有的精礦磨得太細(xì)反而生球強(qiáng)度不好，成球速度慢。除精礦要有一定的

13、細(xì)度外，精礦還必須有合適的粒度組成，這樣生球才能有較好的強(qiáng)度。可以通過配礦來改善混合料的粒度組成。 （2）適宜的混合料的水分 混合料水分是影響生球質(zhì)量的重要因素，混合料水分稍過濕不一定影響造球機(jī)的產(chǎn)量，但影響生球質(zhì)量抗壓強(qiáng)度和生球粒度均勻性 ，容易出大球，生球塑性大。,21,行業(yè)重點,22,行業(yè)重點,23,行業(yè)重點,2.1.4 提高操作水平,（1）及時調(diào)整加水量和加水位置； （2）根據(jù)混合料的造球性能，及時調(diào)整造球盤的傾角和轉(zhuǎn)速； （3）穩(wěn)定混合料水分及給料量。,24,行業(yè)重點,2.3 提高預(yù)熱球的強(qiáng)度，減少入窯球團(tuán)中的粉料,預(yù)熱球強(qiáng)度好否、入窯球團(tuán)中的粉料多少是影響轉(zhuǎn)窯作業(yè)率的關(guān)鍵因素。預(yù)熱

14、球不但要有抗壓強(qiáng)度，還要有一定的抗磨和抗摔打能力，在一定程度上抗磨和抗摔打能力更重要，否則預(yù)熱球即使干燥過程中結(jié)構(gòu)不破壞，也會引起回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈。因此生球干燥預(yù)熱制度對回轉(zhuǎn)窯工藝來說，特別關(guān)注。,25,行業(yè)重點,2.3.1 提高生球破裂溫度,（1）建議盡可能將生球水分控制低水平 因為生球水分太高有三點危害： 生球破裂溫度降低，特別是采用鈉膨潤土作粘結(jié)劑時，生球更容易開裂； 干燥過程中過濕現(xiàn)象嚴(yán)重，過濕層的生球爆裂或開裂的幾率比原始生球更高； 生球水分高，干燥時間需延長，須采用較低的鏈篦機(jī)機(jī)速操作，降低鏈篦機(jī)的生產(chǎn)率。,26,行業(yè)重點,（2）選擇的適宜的膨潤土,由于球團(tuán)生產(chǎn)對生球的要求，采用測定膨潤

15、土性能的方法來確定膨潤土好壞是不全面的。膨潤土的選擇應(yīng)通過造球試驗測定生球的落下強(qiáng)度和生球的爆裂溫度，同時考慮到生球的落下強(qiáng)度和生球的爆裂溫度來確定。一般來說，好的鈉膨潤土對生球落下強(qiáng)度和爆裂溫度都有較好的效果，但目前我國鈉膨潤土的質(zhì)量不是令人滿意，很多鈉膨潤土對提高生球強(qiáng)度效果很好，但生球的爆裂溫度卻不能滿足要求。,27,行業(yè)重點,（3）提高生球溫度,有條件的廠在冬季生產(chǎn)時采用一些措施如預(yù)熱混合料、熱水造球等措施對提高產(chǎn)量是有作用的。提高生球溫度主要是減少料層中的過濕現(xiàn)象，防止生產(chǎn)爆裂。,28,行業(yè)重點,（4）采用鼓、抽風(fēng)干燥相結(jié)合,正規(guī)球團(tuán)廠都設(shè)計有鼓風(fēng)干燥和抽風(fēng)干燥工藝。鼓風(fēng)干燥的目的是

16、將下層球先預(yù)熱，避免下層生球過濕降低爆裂溫度，甚至因過濕下層球互相粘結(jié)，惡化料層透氣性。,29,行業(yè)重點,2.3.2 鏈篦機(jī)料層厚度要均勻,因為球團(tuán)料層厚度比較薄，而球團(tuán)料層透氣性本來就好，由于邊緣效應(yīng)，鏈篦機(jī)兩邊的料層透氣性比中間還好，大量風(fēng)從邊緣穿過，而中間風(fēng)量不足，導(dǎo)致中間的球干燥不好。特別是目前鏈篦機(jī)的機(jī)速又比較快，生球干燥不均勻的現(xiàn)象會嚴(yán)重。國外有的鏈篦機(jī)在設(shè)計布料機(jī)時，有意使鏈篦機(jī)的兩邊稍高，防止大量的風(fēng)從兩邊通過。,30,行業(yè)重點,2.3.3 控制好鏈篦機(jī)的操作參數(shù),鏈篦機(jī)采用鼓抽干燥并用是必要的，但鼓風(fēng)干燥的時間不需要太長，2min可以。溫度不能太高，只要將下層生球加熱到露點溫

17、度以上。對破裂溫度低的生球最好采用低溫大風(fēng)干燥制度，抽風(fēng)干燥采用分步升溫。 預(yù)熱時間和預(yù)熱溫度選擇是提高預(yù)熱球強(qiáng)度關(guān)鍵，但必須是在強(qiáng)氧化氣氛下進(jìn)行。,31,行業(yè)重點,2.4 穩(wěn)定回轉(zhuǎn)窯熱工制度,目前我國生產(chǎn)球團(tuán)的鐵精礦鐵品位都較高，SiO2較低，焙燒溫度控制范圍較寬，一般窯溫控制不是結(jié)圈的主要原因。但窯溫穩(wěn)定和氣氛更重要。因為窯溫不穩(wěn)定和氧化氣氛不強(qiáng)，影響鏈篦機(jī)的操作不穩(wěn)定，影響生球干燥和預(yù)熱，導(dǎo)致進(jìn)入窯內(nèi)的預(yù)熱球質(zhì)量。并且氧化氣氛不足時容易產(chǎn)生低熔點物質(zhì)。 SiO2+FeO= 2FeO. SiO2 熔點1205 2FeO. SiO2 FeO共熔混合物 熔點1177 2FeO.SiO2 SiO

18、2共熔混合物 熔點1178,32,行業(yè)重點,2.5 減少回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈,2.5.1 影響回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈的因素 2.5.2 生產(chǎn)中回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈現(xiàn)象 2.5.3 防止回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈的措施,33,行業(yè)重點,該工藝的最大問題是回轉(zhuǎn)窯容易結(jié)圈，特是用煤作燃料的回轉(zhuǎn)窯比燃燒氣體或液體燃料的回轉(zhuǎn)窯更容易結(jié)圈。我國近期投產(chǎn)的鏈篦機(jī)回轉(zhuǎn)窯差不多都出現(xiàn)了結(jié)圈現(xiàn)象，有的回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈還比較嚴(yán)重，因此影響了鏈篦機(jī)回轉(zhuǎn)窯正常運(yùn)轉(zhuǎn)，使鏈篦機(jī)回轉(zhuǎn)窯難以達(dá)產(chǎn)。,34,行業(yè)重點,2.5.1 影響回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈的原因分析,引起回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈的原因主要有四方面： 回轉(zhuǎn)窯內(nèi)粉狀物太多； 回轉(zhuǎn)窯氣氛控制不好； 回轉(zhuǎn)窯溫度控制不當(dāng)； 原料的SiO2含量高等。,35,行業(yè)重點,圖1 影響回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈的因素,球團(tuán)中粉末多,焙燒氣氛,焙燒溫度過高,低熔點物質(zhì)多,生 球 爆 裂,預(yù)熱球 強(qiáng)度差,生 球 水 分大,膨潤土 質(zhì)量差,膨潤土