球團成球原理及生球質(zhì)量檢驗

1、球團成球原理及生球質(zhì)量檢驗球團成球原理及生球質(zhì)量檢驗(pelletizing  process  and  green  ball  quality  inspection)球團礦靠滾動成型。被水潤濕的礦粉在滾動過程中靠毛細引力、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度。生球的粒度、水分、機械強度和熱穩(wěn)定性等影響下一步焙燒作業(yè)，并關系到球團礦成品的產(chǎn)量和質(zhì)量。生球強度理論        枯燥的礦粉一般都具有親水性，在顆粒外表分子力作用下，水分子

2、被吸附在礦粒外表。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，稱強結合水，它與吸附水稱為最大分子水，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?shù)V粉被水潤濕其量超過薄膜水時，在顆粒間出現(xiàn)毛細水，開始為觸點態(tài)，使顆粒連接起來(圖1a)；進一步潤濕時那么呈蜂窩態(tài)，在水的                    &

3、#160;                         外表張力及外力作用下，顆?？繑n(圖1b)；繼續(xù)潤濕出現(xiàn)飽和態(tài)毛細水，使顆粒之間產(chǎn)生最大的毛細力。毛細引力的大小可由下式表示：              

4、0;                                           (1)式中y為水的外表張力，Nm；s為礦粉的比外表積，m2kg；為液體密度，kgm3；為氣孔率。礦粉

5、粒度愈細，s那么愈大，愈小，那么產(chǎn)生的毛細引力愈大。圖2示                                     出毛細水的充填率對生球強度的影響，當飽和態(tài)毛細水出現(xiàn)時，水的充填率到達O8O9 時，毛細引力最大，球團的抗壓

6、強度最高；當觸點態(tài)毛細水出現(xiàn)時，水的充填率很低(為0.4以下)，毛細引力下降、抗壓強度下降(根據(jù)計算只有最大毛細引力 時抗壓強度的35)。當水的充填率到達1時，即過飽和時，那么球團外表便產(chǎn)生水膜，此時毛細引力已不存在，球團抗壓強度也很弱了。生球的抗壓強度主要決定 于顆粒之間氣一液相的外表張力所引起的毛細引力。其他靜電吸力、范德華力的影響都是很小的。但有人認為分子力的作用不可無視。生球成球過程       礦粉成球過程首先是礦粉成核，然后生球長大，生球進一步密實。這些過程在生產(chǎn)中發(fā)生于同一造球機中。礦粉成核  

7、60;   礦粉顆粒被水潤濕到一定程度，依靠毛細水的作用，使多個顆粒連接起來成為松散的集合體。在機械外力作用下，此顆粒集合體內(nèi)部顆粒重新排列，進一步密集，形 成比擬堅實穩(wěn)定、粒度較均勻的小球，稱為母球，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上的一個穩(wěn)定形狀，但它內(nèi)部包含固體、液體和氣體 3個相。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。生球長大        母球在滾動過程中彼此碰撞，使內(nèi)部顆粒間的毛細管收縮，其中毛細水由蜂窩狀變?yōu)轱柡蜖?，一局部水被擠到母球外表。此時母球

8、以3種機理長大：(1)聚合機理，母球水分較高，而且塑性較好，它們相互結合在一起，使母球迅速長大(圖3a)；(2)成層機                                        &

9、#160;                     理，外表含水較高的母球在滾動中不斷粘結新參加的物料顆粒，使母球長大(圖3b)；(3)磨 剝轉(zhuǎn)移機理，在生球滾動過程中有少數(shù)由于強度不夠或水分低而形成碎片，粘附于另一球上(圖3c)。生球長大過程中，這3個機理都存在，以何種機理為主，決 定于原料的性質(zhì)及造球的工藝條件。生球進一步密實     

10、0; 當母球長大到要求的尺寸時，停止加水潤濕，生球在造球機內(nèi)繼續(xù)滾動。由于機械外力的作用，物料顆粒相互靠近，毛細管直徑縮小。顆粒間的毛細引力、分子作用力以及摩擦阻力綜合作用，使生球具有很高的機械強度。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)，進一步影響生球的質(zhì)量。原料的自然性質(zhì)          顆粒外表的親水性及顆粒形狀的影響最大。顆粒外表親水性愈高，薄膜水

11、及毛細水含量愈高，成球就愈好。表1列出不同礦粉及黏結劑的最大分子水及毛細水的含量。物料的成球性可用成球指數(shù)K來表示。            k=Wf/(Wm-wf)式中Wf為生球的最大分子水含量，；Wm為生球的毛細水含量，。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，K>0.8屬優(yōu)等成球性。從表可知，褐鐵礦成球性最優(yōu)，磁鐵礦成球性屬中等。       &#

12、160;                                        原料的粒度及粒度組成   原料的粒度小，比外表積大，成球性好。原料具有適宜的粒度組成可使顆粒排列緊密，

13、毛細管平均直徑小，顆粒之間結合力大。各種原料都有其適宜的粒度，磁鐵礦 粉粒度上限應不大于0.2mm，其中一74m的粉粒應多于70，比外表積要求到達2000cm2g，假設達不到時應當再磨。粒度過細，水在顆粒之間的遷移速度下降，成球速度降低，同時磨礦本錢上升。原料水分     對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810，此時生球的成球率高，強度也高。水分過低，成球速度慢，生產(chǎn)率降低，且由于灑水 不勻，生球脆弱；水分過高，生球粒度不均勻，且相互粘結，形成大球。如果入廠原料含水高，必須在造球前進行烘干。在正常生產(chǎn)條件下，維持原料含水略低于生

14、球的適宜成球水分，為造球作業(yè)補加水分留有余地。黏結劑的影響       為了改善物料的成球性，在礦粉中配加黏結劑。常用的有膨潤土、消石灰及有機黏結劑。膨潤土能改善礦粉的成球性，提高生球的強度和爆裂溫度。在生球原料中配 加0.61.0的膨潤土便有明顯作用。消石灰有很強的親水性和天然黏結力，能改善物料的成球性。消石灰密度小，配加量不宜過多，否那么影響成球速度。 有機黏結劑其黏結力比膨潤土強，且不含雜質(zhì)，它是一種很有前途的球團黏結劑。造球工藝的影響        

15、; 為保證生球的粒度及強度符合要求，又使造球機到達最大生產(chǎn)率，造球作業(yè)的加水和加料方式、造球機的工藝參數(shù)和造球時間均為重要因素。(1)加水和加料方式。大局部水應成滴狀加在“成核區(qū)的物料流上，此時在水滴周圍由于毛細 引力的作用和機械力的作用，散料很快成為母球。另外，少量水那么以噴霧狀加在“生球長大區(qū)的母球外表上，促使母球迅速長大。在“生球密實區(qū)禁止加水，以 防止生球強度的降低和生球的粘連。原料分別加在“成核區(qū)及“生球長大區(qū)。(2)圓盤造球機的工藝參數(shù)。造球機盤面傾角一定時，造球機盤面周邊要有適當?shù)木€速度，一般 在1.02.0ms。線速度過小，物料上升不到圓盤直徑的頂點，影響球盤的利用率及造球機的

16、產(chǎn)量，同時生球所得到的動能低，達不到必要的密實；假設線 速度過大，造成盤心空料，各粒級不能分開，不易形成母球。造球機盤面的傾角(a)一般在45。50。當線 速度一定時，造球機盤面的傾角就有定值(a)。假設a<a'造成盤心空料，母球的滾動成形條件變壞；假設a>a盤內(nèi)物料帶不到成核區(qū)，造成圓 盤有效工作面積縮小。圓盤的充填率一般在1020內(nèi)變動，單位給料量一定時，充填率大，成球時間長，生球粒度大，機械強度好。但充填率過大，那么生產(chǎn) 率下降。刮板位置要適當，保持適當?shù)牡琢虾穸龋悦馕锪显诒P底粘結過多，刮板還起疏導料流作用，使“成核區(qū)及“生球長大區(qū)分開，以便控制生球的成長。(3)造

17、球時間。根據(jù)成品球團的粒度、原料成球的難易及原料顆粒粗細而定。延長造球時間對生球的抗壓強度及落下強度都有利，但產(chǎn)量下降。生球質(zhì)量要求及檢驗方法         生球質(zhì)量決定焙燒工序能否順利進行及成品球團礦的質(zhì)量。生球應具有適宜而均勻的粒度、足夠的抗壓及落下強度、良好的抗熱沖擊性。生球的粒度        直接決定成品球團礦的粒度。為改善球團礦在高爐內(nèi)的復原過程，球團礦的粒度都較過去的小，多數(shù)在915mm。生球粒度變小，有利于提高造球機的生產(chǎn)能力，

18、降低枯燥溫度，延長枯燥爐箅的壽命，使粒度更加均勻。生球抗壓強度        衡量生球承受運輸過程及料層內(nèi)的各種壓力負荷的能力。通常采用1020個直徑相等(一般為11.813.2mm)的生球，在壓下速度不大于 10mmmin的壓力機上進行檢驗。測定各生球壓裂時的壓力值，取其平均值及標準偏差作為生球抗壓強度及偏差范圍。使用帶式焙燒機及鏈箅機回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)球 團時，要求單個生球抗壓強度在10N以上，豎爐那么要求在20N以上。生球落下強度      衡量生球在運輸過程中落下時抗沖擊的能力。通常采用一定數(shù)量直徑相等的生球，自50cm高處進行落下檢驗。測定各生球出現(xiàn)明顯裂紋或破裂的落下次數(shù)，取其 平均值及標準偏差，作為生球的落下強度及偏差范圍。當生球在生產(chǎn)過程中運轉(zhuǎn)次數(shù)少于3次時，落下強度至少為3次