矿物加工概论之球团工艺.ppt

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1、矿物加工概论,球团工艺(Pelletizing Process),球团厂,铁精矿的配料,干燥段,人字型干燥床,竖炉,导风墙的支架钢梁,带式冷却机,链篦机回转窑球团工艺的 焙烧和环冷段,带式焙烧机工艺,球团的基本原理（Fundermental of Pelletizing),球团法是矿物原料造块的一种重要方法，其过程为：将准备好的原料（细磨精矿或其他含铁粉料，添加剂或粘结剂,按一定比例配料混匀，在造球机上被水润湿后，在毛细力和 机械力作用下形成粒度均匀的球团(生球），然后采用干燥和焙烧或其他方法使其发生一系列的物理化学变化而硬化固结。,球团生产主要包括成型与焙烧固结两个环节。成型是采用圆盘造球机

2、或圆筒造球机将铁精矿加工成具有一定粒度和强度的生球。焙烧固结是其生产过程中最复杂的工序，许多物理和化学反应，在此阶段完成，并且对球团矿的冶金性能、如碱度、气孔度、还原性等有重大影响。焙烧球团矿的设备有竖炉、带式粒烧机和链篦-回转窑三种。不论采用哪一种设备，焙烧球团矿应包括干燥、预热、焙烧、均热和冷却五个过程，,干燥过程的温度一般为200400。这里进得的主要反应是蒸发生球中的水分，物料中的部分结晶水也可排除。预热过程的温度平均为9001000。干燥过程中尚未排除的少量水分，在此进一步排除。这一过程中的主要反应是磁铁矿氧化成赤铁矿，碳酸盐矿物分解、硫化物的分解和氧化，以及某些固相反应。,图2-1

3、球团矿焙烧过程,焙烧带的温度一般为12001300。预热过程中尚未完成的反应，如分解、氧化、脱硫、固相反应等也在此继续进行。这里的主要反应有铁氧化物的结晶和再结晶，晶粒长大，固相反应以及由之而产生的低熔点化合物的熔化，形成部分液相，球团矿体积收缩及结构致密化。均热带的温度水平应略低于焙烧温度。在此阶段保持一定时间，主要目的是使球团矿内部晶体长大，尽可能使它发育完整，使矿物组成均匀化，消除一部份内部应力。冷却阶段应将球团矿的温度从1000以上冷却到运输皮带可以承受的温度。冷却介质为空气，它的氧势较高，如果球团矿内部尚有未被氧化的磁铁矿，在这里可以再充分氧化。,球团是较为广泛应用的造块工艺之一。与

4、烧结生产工艺相比，球团生产具有下述特点：（1）对原料要求严格，而且原料品种较单一。一般用于球团的原料都是细磨精矿，比表面积压大于15001900cm2/g。水分应低于适宜造成球水分，SiO2不能太高。（2）由于生球结构较紧密，且含水分较高，在突然遇高温时会产生破裂甚至爆裂，因此高温焙烧前必须设置干燥和预热工序。（3）球团形状一致，粒度均匀，料层透气性好，因此采用带式焙烧机或链篦机-回转窑生产球团矿时，一般可使用低负压风机。（4）大多数球团料中不含固体燃料，焙烧球团矿所需要的热量由煤、液体或气体燃料燃烧的热废气通过料层供热，热废气在球团料层中循环使用，因此热利用率较高。球团生产的一般工艺流程见下

5、图。,图2-2球团生产工艺流程,球团法分类,一般球团法主要根据特殊用途、固结方式和设备划分，,不同球团方法分别用于不同的目的，如高温氧化焙烧球团生产,主要向高炉炼铁提供炉料；还原焙烧视原矿含铁品位产品金属化程度，可向高炉炼铁或电炉炼钢提供炉料；磁化焙烧则针对弱磁性矿物处理后提高其磁性，然后经磁选工艺获得磁性精矿再造块；钠化焙烧或氯化焙烧用于回收含铁矿物中贵得稀有金属，然后供高炉炼铁。低温固结球团法多用于向小高炉提供炉料。球团焙烧应用较为普通的方法有竖炉球团法，带式焙烧机球团法和链篦机-回转窑球团法。竖炉球团法是最早发展起来的，曾一度发展很快。但随着钢铁矿工业的发展，要求球团工艺不仅能处理磁铁矿

6、，而且能处理赤铁矿、褐铁矿及土状赤铁矿等。另外高炉对球团矿的需求量不断增加，要求设备向大型发展。因此相继发展了带式焙烧机，链篦机-回转窑等方法。这些方法一直处于彼此想互竞争状态，几种方法的主要优缺点 如下,表2-1三种球团生产方法比较,球团原料的准备 球团原料具有一定的料度和料度组成、适宜的水分用均匀的化学成分是生产优质球团矿的三个重要因素。国外球团厂一般要求原料的粒度60以上小于0.044mm或小于0.074mm达90以上.许多球团厂的原料最佳料度用比表面积表示.实践证明精矿比表面积为15001900cm2/g，成球性能良好。在大多数情况下都能达到造球的粒度要求，如果精矿粒度比较粗需要再磨。

7、所采用的磨矿设备为圆筒形磨机，多用钢球作介质。国外一些采用富矿粉的球团厂及我国萍乡钢铁厂都没有磨矿工艺。磨矿方法一般采用湿磨，但如果湿磨矿浆难于过滤时，则采用干式磨矿，例如赤铁矿、褐铁矿或混合矿适宜于干磨。在以外购矿石为主的情况下，采用干式磨矿更为适宜，可保证灵活供矿。磨矿可按开路系统（一次通过磨机）或按闭路系统进行。闭路磨矿几乎全部用水力旋流器（湿磨）或风力分级机（干磨）进行磨后产物的分级。至于采用闭路还是开路磨矿，这要经过磨矿和造球试验后，再凭经验确定。,下图为两种磨矿工艺流程。在大多数数情况下，就同一种矿石来说，湿式闭路磨矿的电耗最低，干式开路磨矿的电耗最高；从投资方面看，湿式开路磨矿费

8、用最省，干式闭路磨矿所需投资最大。,图2-3湿式开路磨矿与湿式闭路磨矿对照示意图,我国球团原料都在选矿厂脱水后运到球团厂的。但在很多情况下，精矿水分高于适宜的造球水分。因此，还需要进一步干燥。较早建的一些球团厂采用精矿仓库贮存自然脱水。这种方法脱水效果差、占地面积大、投资高，近期设计的球团厂，大多数都采用圆筒干燥机干燥精矿。圆筒干燥机脱水效果好，但对易成球物料，由于干燥过程中易成球或结块，对造球过程有着不良影响。如萍钢褐铁精矿采用圆筒干燥机干燥后还需要再破碎。,0.20.3，,水分对造球的成功与否是极为重要的。原料最佳水分与造球物料的物理性质（包括粒度、亲水性、密度、颗粒孔隙率等）、造球机生产

9、率、成球条件有关。一般磁铁矿和赤铁矿适宜水分范围为7.510.5，黄铁矿烧渣和焙烧磁选精矿、由于颗粒呈孔隙结构，其水分可达1215。褐铁矿适宜水分可高达17，造球前的原料水分应低于适宜的生球水分,除了原料的粒度和水分有要求外，还要求原料化学成分均匀。国外对含铁原料的中和非常重视，放多球团雨季都专门设置有现代化原料上和设备。日本一些球团厂精矿粉经过中和后，铁含量昼夜平均波动只有,配料、混合、造球、筛分和布料设备球团使用的原料种类较少，故配料、混合工艺都较简单。精矿和熔剂大多数采用圆盘给料机给科和控制下料量，并由皮带秤（电子皮带秤）按预定配料比定量。黏结剂的配入量是由精矿皮带秤发出信号，调整剂配料

10、设备的转速来控制的。膨润土配料设备以螺旋给料机为宜，它的优点是封闭性能好及可调节生产能力。本钢16m2竖炉采用封闭型圆盘给料机（,）和螺旋输送机，并通过手动调整圆盘给料机速度来改变给料量。,我国球团混合料大多数采用类似于烧结厂圆筒混合机的一段混合。1987年本钢16m2竖炉球团则采用一段强力混合机，这种混合机混合效果好。鞍钢200万吨带式球团车间采用二段混合工艺，第一段采用轮式混合机，第二段采用美国Litteford公司设计的 强力混合机，见下图,2-4强力混合机,国外球团厂广泛采用皮带轮式混合机混合。这种混合机共有46个工作轮，第一个工作轮为粉碎轮，用来捣碎混合料中大团块，有35个工作轮起混

11、合作用。混合机安装在皮带运输机上，叶片与皮带之间的间隙为5mm，全部工作轮都在罩壳内。转子转速为400750r/min。图为Pekay型二段四轮混合机。,2-5Pekay 型二段四轮式混合机,国外经验认为生产非自熔性球团矿时，采用一段混合工艺是可行的。生产熔剂性球团矿时，必须采用二段或三段混合。如第一段用轮式混合机，第二段用圆筒混合机，第三段再用轮式混合机。第三段轮式混合机可以捣碎二段混合机中形成的母球。配合料经过混合后进入造球工序。国内外广泛采用圆筒造球机和圆盘造球机。圆筒造球机和圆盘造球机对生球质量并无大的区别，但工艺配置有所不同。圆筒造球机必须与筛分组成闭路流程，将小于要求粒度的小球筛去

12、，并返回造球机内，其循环负荷为100200，最大时可达400。圆盘造球机由于本身具有分级作用，使得生球粒度较均匀，一般可以不需筛分分级工艺。究竟选择何种型式的造球机，目前似乎并无选择标准，主要取决于工厂的设计条件和生产厂家的习惯和使用者的爱好。国外60以上球团厂采用圆筒造球机。我国球团厂大多采用圆盘造球机。,图 2-6圆筒造球机工作示意 图 2-7 圆盘造球机外观,图2-6为圆筒造球机工作原理示意，图2-7为圆盘造球机工作原理示意。,2-8圆筒造球机与辊式筛分机,2-9圆盘造球机,生球通常采用辊式筛筛走不合格粒级，并返回造球机内。辊式筛分机的外形见图，结构与工作方式示意图见图，它由一组单独传动

13、的旋转辊子组成。通常先用一台大辊隙的辊筛筛除筛上大颗粒不合格粒级，再用一台小辊隙的辊筛筛除筛下小颗粒不合格粒级。布料一般采用辊式布料机，通常与辊筛合设称式筛分布料机。如图2-10所示，一组单独传动的旋转辊子构成一个联合系统，按特定的倾斜度从较大的高度向下输送生球。每个生球向下滚动的旋转方向相对。辊径和辊隙同生球粒度有一定的相互关系。滚到两辊间隙内的生球被后面跟着业的生球顶出，滚过辊子顶面进入下一个辊隙内。同时，生球横向推开而展开来。这样，生球就分布在辊式布料机的整个宽度上再布给焙烧设备。,2-10a）辊间生球运动状态（b）布料到带式焙烧 机台车上,竖炉法焙烧球团矿1.概述 竖炉是国外用于焙烧铁

14、矿球团最早的设备。它具有结构简单、材质无特殊要求、投资少、热效率高、操作维修方便等优点，所以自美国伊利公司投产世界上第一座竖炉以来，直到1960年竖炉生产球团矿占全世界球团矿总产量的70。但是由于竖炉单炉产量小，对原料适应性差，不能满足现代高炉以熟料的要求，因此在应用和发展上爱到限制。20世纪70年代以后，国外除摩洛哥1972年扩建一个年产60万吨竖炉，1975年美国米德兰公司为阿根廷建立一个所产200万吨竖炉厂外，就再没有建竖炉了，所以竖炉生产的球团比例也就随之下降，1971年下降到18.1，1980年下降到9左右。然而竖炉对于焙烧磁精矿，规模较小的球团厂仍具有一定的优势。据不完全统计，国外

15、竖炉球团厂共37家，计110多座竖炉，最高年产量曾达2700万吨，最大竖炉断面积为，即16m2左右，这种竖炉的各工艺分段及各段内球团停留时间和主要温度分布状况见图2-11。,图 2-11球团竖炉主要尺寸、气流系统（a）与焙烧温度曲线(b),国外竖炉普遍存在缺点有：电耗高。根据瑞典LKAB分析，每吨球团矿的电耗达50kWh。电耗高的主要原因是竖炉料柱高，气流阻力大，主风机工作压力高。加拿大格里菲什矿的15.62m2竖炉，风机压力为67247Pa伊得竖炉主风机压力为54936Pa。国外竖炉球团一般都采用高热值燃烧油或天然气体，并只限制于焙烧磁铁精矿球团。鉴于竖炉本身的料仓式结构，排料时同一料面的球

16、团矿下料速度不均匀，正对排料口中心下料快，而两边相应慢些，使球团矿在炉内停留时间不同，因而使球团矿焙烧固结不均匀。国外竖炉一般采用横向布料线路布料，布料时间长而不均匀。一座长6.4m宽2.44竖炉布料一次要140s，布料机沿宽度方向要走8个来回。,我国竖炉球团起步较晚。1968年济钢和承钢首先投产8m2竖炉。本钢于1987年9月投产一座16m2竖炉，这是目前世界上最大的竖炉。济钢也于1988年1月又投产了10m2竖炉，见图2-12。这两面座竖炉的投产标志我国竖炉技术已进入了大型化发展阶段。到1989年为止我国共有19座竖炉，除萍乡钢铁厂原料为褐铁矿外，其余均以磁铁矿为原料。20世纪90年代到2

17、1世纪初，随着我国小型民营钢铁企业的蓬勃兴起，我国球团竖炉建设也获得了很大发展，图2-13是我国TCS球团竖炉外观图。与国外竖炉相比，中国竖炉特点有：炉内架有导风墙、干燥床；采用低真空度风机；低热值的高炉煤气及低焙烧温度操作。,图2-12 济钢球团厂2#竖炉工艺模拟图,图2-13 TCS球团竖炉外观图,竖炉球团工艺流程（1）布料。竖炉是一种按逆流原则工作的热交换设备，其特点是在炉顶通过布料设备将生球装入炉内，球以均匀的速度连续下降，燃烧室的热气体从喷火口进入炉内，热气体自下而上与自上而下的生球进行热交换.生球经过干燥、预热进入焙烧区，在焙烧区进行高温固结反应，然后在炉子下部进行冷却和排出，整个

18、过程是在竖炉内一次完成。由些可知竖炉正常操作的最重要的先决条件，是炉料应具有良好的透气性。为了保证这一点，生球必须松散均匀地布到料柱上面。,在竖炉发展过程中，研制了专门的布料系统。竖炉早期采用矩形布料。料贴近炉壁自动布料，料面呈深V形，中心低，靠近炉壁处高。从竖炉中测行的等温线图可以看出，这种布料形成的纵向中心线周围的温度达不到球团矿所需要的理想焙烧温度，后来改为横向布料（图2-14）。横身布料生球布成一行行的横向小沟谷。布料机上装有料面探测器，控制行走和布料速度，以便保持料面平坦和控制料面高度。很明显采用这种布料装置的炉内温度和气流分布均得到改善（图2-15）。,图2-13 横向布料系统示意

19、图,图2-14 采用横向布料线路时炉内等温线图,我国竖炉都采用直线布料（图2-15）。架设在屋脊形干燥床顶部的布料车行走线路与布料线路平行。这种布料装置大大简化了布料设备，提高了设备作业率，缩短了布料时间。但布料车沿着炉口纵向中心线运行，工作环境较差，皮带易烧坏，因此要求加强炉顶排风能力，降低炉顶温度，改善炉顶操作条件。,图2-15 竖炉直线布料示意图,竖炉采用干燥床干燥生球，提高了干球质量，防止了湿球入炉产生的变形和彼此黏结现象，改善了炉内料层的透气性，为炉料顺行创造了条件。另外采用干燥床，扩大了干燥面积，能做到薄料层干燥，热气体均匀穿插透生球料层。由于热交换条件的改善，其温度从550750

20、降低到200以下，提高了热利用率。除此之外，采用干燥床还可以把干燥工艺段与预热工艺段明显地分开，有得于稳定竖炉操作。,图2-16为我国萍乡钢铁矿球团竖炉，采用了三层炉篦干燥面积。生球在第一二层干燥炉篦上脱除物理水，第三 层炉篦脱除结晶水。,（3）焙烧。生球经干燥预热后下降到竖炉焙烧段。国外竖炉球团最佳焙烧温度保持在13001350，我国竖炉球团焙烧温度较低，一般燃烧室温度为1150。甚至低到1050，竖炉料层温度为12001250左右。其原因是一方面我国磁精矿品位较低，含SiO2较高，焙烧温度过高球团会产生黏结，破坏炉况顺行；另一方面是我国竖炉都是采用低热值高炉煤气为燃料。除此之外，与我国竖炉

21、导风墙加干燥床的特有结构也有关。,整个竖炉断面上温度分布均匀是获得质量均匀球团矿的先决条件。温度分布状况又是直接受气流分布所影响的。由于料柱对气流的阻力作用，使燃烧气流从炉墙住料柱中心的穿透深度受到限制，因而也局部地限制了可得到的热量，所以也影响到竖炉断面上温度的均匀分布。困此燃烧室热废气通过火道口进到竖炉内的流速，应尽可能保证竖炉断面温度分布均匀。所流速度愈大，对球层穿透能力就愈强，炉子断面温度也愈均匀。气流速度过小，对球层穿透能力就弱，因而使炉子中心焙烧温度过低，球团矿达不到理想的固结状态。一般燃烧气流速度应为3.74.0m/s。但流速过大，会使电耗大，另外还会造成炉料喷出或引起炉料层表面

22、流态化等问题。,气流分布状况是限制竖炉大型化的重要原因，国外竖炉最大宽度限制在2.5m左右。竖炉宽度过大，由于球团对气流产生阻力而导致边缘效应，使得竖炉中心气流较弱，炉子中心易形成“死料柱”，当下料速度过快时，“死料柱”成楔状向下伸入焙烧带，其上部则发展愈来愈厚的湿料层，甚至产生塌料的现象。除此之外，竖炉-内气流性质也是竖炉操作不可忽视的问题，料柱气流中O2含量不得低于24%，即气流应属氧化气氛，否则铁氧化物会还原生成FeO，进而会与SiO2生成低熔点的2FeOSiO2。,竖炉下部鼓入的冷却风全部穿过焙烧带，一方面既吸收了焙烧带的热量，同时其流量又随料柱阻力的变化而波动，使焙烧带的高度和温度不

23、稳定，干扰甚至破坏焙烧过程；另一方面由于边缘效应，冷却风沿炉墙上升，在火道口与热废气相碰，减弱了热废气的穿透能力，使温度在炉子截面分布不均匀而导致球质量不均匀。我国竖炉内设置有导风墙，大部分冷却风从导风墙导出，减少了经过火道口的冷却风流量，使燃烧室压力显著降低，只有10000Pa左右，与国外同类型竖炉相比要低1/32/3。燃烧室吹出的热气流量增加且稳定，有利于料柱的穿透能力，使燃烧带固定，温度比较均匀稳定。,(4)冷却。竖炉炉膛大部分用于球团矿的冷却。竖炉下部有一组摆动着的齿辊隔开，齿辊支承着整个料柱，并破碎焙烧带可能黏结的大块，使料柱保持疏松状态。冷却风由齿辊标高处鼓入竖炉内。冷却风的压力和

24、流量应该使之均衡地向上穿过整个料柱，并能将球团矿很好地冷却。排出炉外的球团矿温度可以通过调节冷却风量来控制。架设有导风墙的竖炉，由于炉中心处料柱高度大大降低，阻力降低，冷却风从炉子两侧送进炉内，由导风墙导出，使得风量在冷却带整个截面分布较均匀，并且在风机压力降低的情况下，鼓入的风量却增加，因而提高了球团矿冷却效果。据有关资料报道，这种竖炉冷却风风压比同类型竖炉低1/21/3，风机电耗大大下降，一般为3035kWht球团矿，比无导风墙竖炉低3040%。,3.本钢竖炉球团工艺 本钢16m2球团竖炉于1987年9月建成投产，年产50万吨酸性氧化球团矿。该竖炉在设计上较先进，采用微机控制生产，布料和排

25、料部位有工业电视监视；在计量上采用电子皮带秤，以保证配料准确；上料和排料系统用集中控制；在环保方面，炉顶废气采用90m2电除尘器除尘，其他除尘部位均采用布袋除尘，旋风除尘或冲击式除尘器除尘，污水处理后循环使用，基本上不外排放。16m2竖炉工艺流程见图8-51。(1)原料及燃料。16m2竖炉所用含铁原料为南芬磁铁矿精矿，其粒度小于200目(0.075mm)的占77.6，H2O小于9，TFe 67.88，SiO25左右。黏结剂采用膨润土，用密封式罐车由火车运至球团车间卸矿栈，然后用气动机输送至配料室贮存使用。竖炉燃料高炉煤气，由管道从高炉输送过来，经加压、预热后送到竖炉。,图2-17 本钢16m2

26、球团竖炉生产工艺流程,(2)配料及混合。采用电子皮带秤自动配料。精矿采用圆盘给料机给料，圆盘给料机采用电磁调速电机传动。圆盘给料机下部安装有一台电子皮带秤，按称量的精矿粉流量自动调节圆盘给料机的速度，达到定量给料的目的。膨润土采用封闭型圆盘给料机（480mm）和螺旋输送机配料。两种原料经自动配料后由胶带运输机送往混合室。混合室配有强力混合机对配合料进行混匀。该设备为澳大利亚产品，设计时考虑了旁路系统，当强力混合机检修时，配合料由犁式卸料器卸入一段轮式混合机中。混合料经轮式混合机混合后再送到造球室造球。,(3)造球。造球室设有4个混合矿槽，每个矿槽下面设有一台1700mm的调速圆盘给料机。混合料

27、进造球机前要经100mm单辊松料器进行疏松，使混合料松散地布到圆盘造球机料流上，这样有利于母球的长大。造球机为5500mm的圆盘造球机，该设备具有下列特点：圆盘的边高、倾角、转速均可调，因此可根据原料特性调整各参数、使造球过程处于最佳状态；采用电动回转刮刀刮盘底，电动往复刮刀刮盘边，保证造球机不粘料；采用盘体挂胶技术，使盘面耐磨及提高摩擦系数，有利于母球滚动。,每台造球机后设置一台移动式辊式筛分机，对生球进行筛分，将小于8mm和大于16mm的粒级筛出，经双辊生球破碎机破碎后与配合料一起运往混合室。816mm粒级作为合格生球运往焙烧室。生球经筛分后，粒度均匀，提高了炉料透气性，强化了竖炉焙烧。辊

28、式筛分机设计为可移式，其目的是：当竖炉出现事故不宜往炉内装生球时，可将筛分机移开，生球落入返料系统。造球时需要清底盘时，可将筛子移开，底料进入返料系统。,(4)竖炉焙烧。本钢16m2竖炉属导风墙加干燥床结构类型。生球在干燥床上进行干燥，干燥介质由预热带上升的热废气与导风墙导出的冷却带热风混合（混合热风温度为650）后穿过干燥床使生球干燥。因此生球布料采用直线布料设备。布料车单向布料，单向布料可克服双向布料沿炉子长度方向所造成的布料偏折，强化了生球干燥，为竖炉正常生产创造了条件。,本钢竖炉焙烧带截面宽2.088m，长7.656m，炉口到齿辊中心线高12.8m，炉子容积为190m3。竖炉工艺参数见

29、表8-16。竖炉两侧设有两个半圆拱顶矩形燃烧室。每个燃烧室配置7号环缝涡流烧嘴5个，煤气和助燃空气通过烧嘴进入燃烧室时进行燃烧。每个燃烧室有22个喷火口，燃烧室总容积为86m3。燃烧室热废气的温度为11001150。热废气通过火道口进入竖炉内，炉内焙烧温度为12001250。表2-2竖炉炉型参数,球团经过焙烧段焙烧后，在均热段停留一段时间，使其化学反应、重结晶、再结晶完善，然后进入到炉内冷却段进行初步冷却，最后经570mm齿辊破碎机排至竖式冷却器。离开竖炉的球团温度为500600。竖炉炉顶热废气由90m2卧式电除尘器净化后排至大气中。除尘灰用风力输送到除尘灰矿槽，然后经回转卸料器给到精矿胶带机

30、上运送到配料室精矿槽重新配料。(5)球团矿冷却与筛分。竖炉下部设有竖式冷却器，把温度为500600的球团矿冷却到100左右，再经两台电磁振动给料机均匀地给到胶带机上。冷却器的冷却过程分为两段，第一段热废气温度约为350，废气量为,，第一段热废气温度较高，因此，第一段热废气经旋风除尘器除尘后分成两部分，分别引入空气和煤气预热器，两个预热器的预热面积都是227m2，可以把空气和煤气预热到200左右。第二段冷却废气温度较低（约125），经除尘后排入大气。球团矿筛分采用热振动筛，小于6mm粒级作返矿，用火车运往烧结车间。大于6mm粒级的作成品，成品球团矿首先储存在五个成品矿槽，然后用火车运往高炉。,.

31、5 带式焙烧机法焙烧球团矿1.概述带式焙烧机是一种历史最古老，灵活性最大、使用范围最广的细粒物料造块设备，但用于球团生产却是20世纪50年代才开始的。由于当时对带式焙烧机的急切需要，这项研究工作在全世界各地几乎是同时而又独立的进行着。60年代以后得到迅速发展。70年代生产能力占球团矿总生产能力上升到56.1%。,图2-18 是某带式焙烧工艺流程带式焙烧机发展如此之快，主要是具有下列特点：（1）生球料层较薄（200400mm），可避免料层压力负荷过大，又可保持料层透气性均匀。（2）工艺气流以及料层透气性所产生的任何波动只能影响到一部分料层，而且随着台车水平移动，这些波动很快就消除。,图2-18

32、某钢铁公司二烧车间135m2带式焙烧工艺流程,（3）可根据原料不同，设计成不同温度、气体流量、速度和流向的各个工艺段，因此带式焙烧机可以用来焙烧各种原料的生球；,（2）鲁尔基-德腊伏带式焙烧机法工艺类型。鲁尔基-德腊伏带式焙烧机法最主要功能就是能将各种矿石有效地生产球团矿。它可以根据不同的矿石类型采用不同的气体循环方式和换热方式，一般分为如下四种类型：,（4）采用热气流循环，利用焙烧球团矿的显热，球团能耗较低；（5）可以制造大型带式焙烧机，单机能力大。带式焙烧机法可分为固体燃料鼓风带式焙烧机法、麦基型带式焙烧机法和鲁尔基-德腊伏型带式焙烧机法。固体燃料鼓风带式焙烧机法由于球团矿质量不能满足用户

33、要求，便停止生产。麦基型与鲁尔-德腊伏型两者有许多相似之处，下面以鲁尔基-德腊伏型为例介绍带式焙烧机的焙烧流程。,鲁尔基-德腊伏型带式焙烧机法 鲁尔基-德腊伏带式焙烧机工艺首先由德国鲁尔基公司创立的，并在加拿大国际镍公司投产了第一台这样的带式焙烧机，后经鲁尔基-德腊伏修改，至今成为世界上运用最广泛的带式焙烧机法。（1）工艺特点。主要表现在：采用圆盘造球机制备生球；采用辊式筛分布料机，对生球起筛分和布料作用，并降低生球落差，节省膨润土用量；,采用铺边料和铺底料的方法，以防止拦板、篦条、台车底架梁过热，见图2-19；生球采用鼓风和抽风并用的干燥工艺，先由下向上往生球料层鼓入热风，然后向下抽风干燥，

34、避免下层球过湿，而削弱球的结构；为了回收球团矿显热，采用鼓风冷却，冷却风首先经过台车和底料层预热后，再穿过高温球团料层，避免了球团矿冷却，冷却风首先经过台车和底料层预热后，再穿过高温球团料层，避免了球团矿冷却速度过快，使球团矿质量得到改善。,第一种类型处理赤、磁混合精矿的，见图2-20（a）。该类带式焙烧机采用鼓风循环和抽风循环混合使用，提高热能的利用，利用冷却段热风直接循环换热。第二种类型图2-20（b）是由第一种类型稍加修改后用于处理磁铁矿精矿球团（如美国派勒特诺布球团厂）的，主要修改是炉罩内换热气流全部采用直接循不，取消了炉罩换热风机，将冷却段较冷端气流排入大气。,第三种类型图2-19（

35、c）为生产赤铁矿球团工艺。为了适合于生球需要较长干燥和预热时间的特点，增大了焙烧机的面积。同时增加抽风干燥和预热区所需的风量，采用炉罩换热气流全部直接循环，其特点是将抽风预热和抽风均热区的风箱热风往干燥区循环，这样便弥补了抽风干燥所需加的风量。第四种类型见图2-19（d）为处理含有害无素的铁矿石球团工艺。它可以从高温抽风区排除废气，以消除某些矿物产生的易挥发性污染对环境的污染，如砷、氟、硫等，也可以处理含有结晶水的矿。,图2-19 带式焙烧机布料系统示意图1.台车；2.铺底料矿槽；3.辊式布料机；4.铺边料矿槽；5.鼓风干燥炉罩；6.风箱；7.返料漏斗,图2-20 鲁尔基-德腊伏带式焙烧机气流

36、循环流程,链篦机-回转窑法焙烧球团矿1.概述 链篦机-回转窑最早用于水泥工业。美国爱里斯-哈默劳动保护公司通过试验证明可以用这种设备生产铁矿球团矿。当这种新的球团工艺一问世就得到世界各钢铁、矿业部门的重视，并获得迅速发展。1980年生产能力为9700多万吨，占总生产能力的33%。链篦机-回转窑是一种联合机组，包括链篦机、回转窑、冷却机及其附属设备，其流程见图2-21。这种焙烧方法的特点是干燥、预热、焙烧和冷却分别在三台设备上进行；干燥、预热在链篦机上进行，预热后球进入回转窑内焙烧，最后在冷却机上冷却。设有高温回热（无风机）系统的链篦机-回转窑装置见图2-22。,图2-21 链篦机回转窑工艺流程

37、1.链篦机；2.回转窑 3.冷却机,图2-22 设有高温回热(无风机)系统的链篦机回转窑装置1.燃烧系统;2.回转窑 3.回热风烟囱;4.废气烟囱;5.窑尾热风放风烟囱;6.链篦机;7.辊式布料机;8.回热风机;9.回热系统;10.环式冷却机;11.二冷风机,链篦机-回转窑工艺过程（1）布料。布料设备有皮带布料器和辊式布料器两种。辊式布料器一般与梭式皮带机（或摆支式皮带机）、宽皮带组成布料系统。用辊式布料器布料，生球质量获得两方面的改善，其一调整布料辊的间隙，可筛除生球中的矿粉和粒度不符合要求的小球，改善料层透气性；其二，生球由于在布料器上进一步滚动，改善了生球的表面光洁度，提高了生球强度。（

38、2）生球干燥和预热。主要有以下3方面的内容。,链篦机工艺类型及选择。生球利用从回转窑出来的热废气在链篦机上进行鼓风干燥、抽风干燥和抽风预热。干燥预热工艺可按链篦机炉罩分段和风箱分室分类。按链篦机炉罩分段，可分为二段式，即将链篦机分为一段干燥和一段预热；三段式，即将链篦机分为三段，两段干燥和一段预热；四段式，即将链篦机分为四边段，一段鼓风干燥，两段抽风干燥和一段预热。按风箱分室又可分为二室式，即干燥段和预热段各有一个抽风室，或者第一干燥段有一个鼓风室，第二个干燥段和预热段共用一个抽风室；三室式，即第一和第二干燥段及预热段各有一抽（或鼓）风室。,生球的热敏感性是选择链篦机工艺类型的主要依据。一般赤

39、铁矿精矿和磁铁矿精矿热敏感性不高，常采用二室二段式（图2-23）。为强化干燥过程，也可用二室三段式（图2-24）。当处理热敏感性灵敏的含水土状 赤铁矿生球时，为了提供大量热风以适应低温大风干燥，需要另设热风发生炉，将不足的空气加热，送到低温干燥段。这种情况均采用三室三段式，见图2-25。对于粒度极细（-500目占80%以上），水分较高的精矿和土状赤铁矿等对热极敏感的生球，允许初始干燥温度很低，需要较长的干燥时间，其干燥预热也有采用三室四段式的，见图2-26。,图2-23 二室二段式链篦机-回转窑示意图 图2-24 二室三段式链篦机-回转窑示意图,图2-25 三室三段式链篦机-回转窑示意图 图2

40、-26 三室四段式链篦机-回转窑示意图,链篦机工艺过程及热工制度。生球布到链篦机上后依次经过干燥段和预热段。脱除各种水分，磁铁矿氧化成赤铁矿，球团具有一定的强度，然后进入回转窑。关于热球团矿的强度，目前尚无统一标准。日本加古川球团厂要求单球强度为150N；美国爱里斯-哈黔斯公司最初要求单球强度为90120N，经生产实践证明3040N球团进入回转窑内也不碎，所以他们不作抗压检测，改为转鼓试验（AC转鼓）。,从回转窑窑尾出来的废气，其温度达1000-1100，通过预热抽风机抽过球层对球团进行加热。如果温度低于规定值，可用辅助热源作补充加热。温度过高或出事故时，可用预热段烟囱调节。由预热段抽出的风流

41、经除尘后，与冷却机低温段的风流混合(如果设置有回流换热体系的话)，温度调至250400，送往抽风或鼓风干燥段以干燥生球。链篦机的热工制度是根据处理的矿石种类不同而不同的。表2-2为不同矿物热敏感性及相应的干燥温度。,表2-2 不同矿物的热敏感性和干燥温度,预热温度一般为10001100，但矿石种类不同，其预热温度也有所差异。磁铁矿在预热过程中氧化成赤铁矿，同时放出大量热，生成,连接桥而提高强度。赤铁矿不发生放热反应，需在较高温度下才能提高强度。因此赤铁矿球团预热温度比磁铁矿球团高。,链篦机的主要工艺参数。链篦机处理的矿物不同，其利用系数也不同。利用系数的一般范围为：赤铁矿、褐铁矿为2530t(

42、m2d)，磁铁矿为4060t(m2d)。链篦机的有效宽度与回转窑内径之比为0.70.8，多数接近于0.8，个别为0.91.0。链篦机的有效长度可以根据物料在链篦机上停留时间长短和机速来决定。表2-3为日本加古川一号链篦机各段参数。表2-3 加古川链篦机各段参数,(3)回转窑焙烧。预热后的球团在回转窑内焙烧。生球经干燥预热后，由链篦机尾部的铲料板铲下，通过溜槽进入回转窑，物料随回转窑沿周边翻滚的同时，沿轴向前移动。窑头设有燃烧器(烧嘴)，由它燃烧燃料供给热量，以保持窑内所需要的焙烧温度；烟气由窑尾排出导入链篦机；球团在翻滚过程中，经12501350的高温焙烧后，从窑头排料口卸入冷却机。,回转窑生

43、产率不仅与矿石种类、性质有关，也与窑型及工艺参数有关。目前生产铁矿石球团的回转窑全部为直圆筒形，它与水泥生产和有色金属生产用的回转窑相比，是属短窑范畴的。在铁矿球团生产中，只有生产金属化球团矿，需在窑内有较长的还原时间，窑体才要相对长些。回转窑参数包括长度、直径、长径比、斜度、转速、物料在窑内停留时间、填充率等。,长径比。长径比(L/D)是回转窑的一个很重要的参数。长径比的选择要考虑到原料的性质、球团矿产量、球团矿质量、热耗及整个工艺要求，应保证热耗低、供热能力大，能顺利完成一系列物理化学过程。此外还应提供足够的窑尾废气流量并符合规定的温度要求，以保证链篦机预热顺利进行。生产氧化球团矿时常用的

44、长径比为6.47.7。早期曾用过12，近年来，长径比已减小到6.46.9。长径比过大，窑尾废气温度低，影响预热，热量容易直接辐射到筒壁，使回转窑壁局部温度过高，粉料及过熔球团黏结于筒壁造成结圈。长径比适当小些，可以增大气体辐射层厚度，改善传热、提高产品质量和减少结圈现象。,内径和长度。美国爱里斯-哈默斯公司计算回转窑尺寸的方法是：在回转窑给料处的气流速度设计时取2838m/s，按此计算出给矿口直径，加上两倍的回转窑球层的厚度，得出回转窑的有效内径。大型回转窑球层厚度取672mm。根据有效内径和选定的长径比即可求出有效长度。倾斜度、转速及物料在窑内的停留时间。回转窑的倾斜度和转速的确定主要是应保

45、证窑的生产能力和物料的翻滚程度。根据试验及生产实践经验，倾斜度一般为35，转速一般为0.31.0r/min。转速高可以强化物料与气流间的传热，但粉尘带出过多。物料在窑内停留时间必须保证反应过程的完成和提高产量的要求。当窑的长度一定时，物料在窑内停留时间取决于料流的移动速度，而料流的移动速度又跟物料粒度、黏度、自然堆角及回转窑的倾斜度、转速有关。物料在窑内停留时间一般为3040min。,填充率和利用系数。窑的平均填充率等于窑内物料体积与窑的有效容积之比。国外回转窑的填充率一般在68。回转窑的利用系数与原料性质有关。磁铁矿热耗低，单位产量高。但是由于大小回转窑内料层厚度都差不多，大窑填充率低，因此

46、长度相应取长些，以便保持适当的焙烧时间。爱里斯-哈默斯认为回转窑利用系数应以回转窑内径的1.5次方乘窑长再除以回转窑的产量来表示更有代表性。回转窑的热工制度根据矿石性质和产品种类确定，窑内温度一般为13001350，自熔性球团矿焙烧温度一般为1250左右。,回转窑焙烧球团矿的主要缺点是结圈。相比之下，生产酸性球团矿的回转窑，结圈现象轻。美国大多数厂无结圈问题，仅45个，一年可能结圈两次。生产自熔性球团矿的回转窑则较容易结圈。结圈的主要原因是生球质量差，预热球强度不好，粉末多，窑温控制不好造成的。,处理结圈的办法通常有急冷法，调长火焰烧圈法和机械打圈法。急冷法是目前常用的方法。另外，美国、加拿大

47、的一些厂设有处理结圈的炮，但他们不采用直接打炮的方法处理结圈，而是采用降温方法使结圈掉下来，再用炮将掉下的结圈块打碎。此外，当链篦机与回转窑之间的溜槽堵塞时，可用打炮来处理。,（4）冷却。1200左右的球团从回转窑卸到冷却机上进行冷却，使球团最终温度降至100左右，以便皮带机运输和回收热量。目前链篦机回转窑球团厂，除比利时的克拉伯克厂采用带式冷却机外，其余均采用环式冷却机鼓风冷却。日本神户球团厂和加古川球团厂除用环式鼓风冷却机外，还增加了一台简易带式抽风冷却机。环式冷却机分为高温冷却段（第一冷却段）和低温冷却段（第二冷却段），中间用隔墙分开。料层厚度500762mm，冷却时间一段为2630mi

48、n。每吨球团矿的冷却风量一般都在 以上。,高温冷却段出来的热风温度达10001100，作为二次燃烧空气返回窑内利用。过去低温段热风，各厂均作废气排至大气。现在新建的球团厂采用回流换热系统回收低温段热风供给链篦机干燥段使用。据报道，美国蒂尔登球团厂采用这种装置可以降低燃料消耗球团，还可减少环境污染。,3.国内链篦机回转窑球团工艺,（1）鞍钢集团弓长岭矿业公司。鞍钢集团弓长岭矿业公司是鞍钢集团的铁料基地之一，属特大型矿山企业，有井采、露采两种开采方式和两个选矿厂，主要采用磁浮联合选别工艺。现具有铁矿石生产能力800万吨/a，铁精矿生产规模380万吨/a，球团矿生产能力400万吨/a。图2-27是2

49、003年10月竣工投产的200万吨/a链篦机-回转窑-环冷机球团矿新工艺生产线球团厂外貌。第二条200万吨/a球团矿生产线于2004年10月竣工。,图2-27 鞍钢集团弓长岭矿业公司200万吨/a链篦机-回转窑-环冷机球团厂,（3）武钢集团矿业公司鄂州球团厂。武钢集团矿业公司鄂州球团厂500万吨球团工程，引进美国技术，采用国际先进的链篦机-回转窑-环冷机工艺，2006年2月建成投产。这是世界上单体规模最大的球团生产线之一、亚洲最大的球团工程，总投资达9.6亿元。其原料以进口铁精矿为主，配以部分国产铁精矿，年生产能力500万吨球团矿。据介绍，鄂州球团厂二期500万吨球团工程已于2006年6月立项

50、，二期工程是武钢集团“十一五”规划的重点工程，包括新建一条500万吨球团生产线和专用铁路复线改造。一、二期工程达产后，连同程潮铁矿120万吨球团厂和大冶铁矿80万吨球团厂，将形成年产1200万吨球团矿的规模。,（4）江苏沙钢集团240万吨球团厂。2006年5月，江苏沙钢集团240万吨球团项目竣工投产，这是目前国内自行设计、制造和建设投产的最大球团工程之一。该项目选用国内成熟的链篦机-回转窑-环冷机工艺方式。（5）柳州钢铁公司烧结球团分厂。广西壮族自治区柳州钢铁公司已形成年产钢650万吨的生产能力。烧结球团分厂建有256m2烧结机。2002年建成投产我国自行设计生产的第一条120万吨/a链篦机-