球团矿生产工艺

球团矿生产工艺（共4篇）

球团矿生产工艺篇1

球团矿生产工艺球团矿生产迅速发展的原因

(1)天然富矿日趋减少，大量贫矿被采用

①铁矿石经细磨、选矿后的精矿粉，品位易于提高。

②过细精矿粉用于烧结生产会影响透气性，降低产量和质量。

③细磨精矿粉易于造球，粒度越细，成球率越高，球团矿强度也越高。(2)球团法生产工艺的成熟

①从单一处理铁精矿粉扩展到多种含铁原料。

②生产规模和操作也向大型化、机械化、自动化方向发展。③技术经济指标显著提高。

④球团产品也已用于炼钢和直接还原炼铁等。

(3)球团矿具有良好的冶金性能粒度均匀、微气孔多、还原性好、强度高，有利于强化高炉冶炼。球团矿生产方法及工艺流程

目前世界上球团生产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。但随着钢铁工业的发展，要求球团工艺不仅能处理磁铁矿，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，要求设备向大型化发展。因此相继发展了带式焙烧机、链篦机－回转窑、环形焙烧炉等方法。这些方法一直处于彼此相互竞争状态。

球团法按生产设备形式分，有竖炉焙烧、带式机焙烧、链篦机一回转窑焙烧及隧道窑、平地吹土球等多种。

根据球团的理化性能和焙烧工艺不同，球团成品有氧化球团、还原性球团(金属化球团)以及综合处理的氯化焙烧球团之分。目前国内生产以氧化球团矿为主。竖炉及带式机焙烧是生产氧化球团矿的主要方法。

图3－14是典型的我国球团矿生产工艺流程，与国外不同的是在混料后造球前(或配料后混料前)加有烘干设施，这是弥补精矿粉水分高而且不稳定的不足，一般烘干设施是将精矿粉水分控制到比最适宜造球水分低1％～2％。由于我国精矿粉粒度过粗，比表面积小，所以在新建的球团厂的流程中又加了润磨机，在造球前混合料经润磨机加工，可使精矿粉的比表面积增加10 9／6～15％，有利于造球。

球团生产一般包括原料准备、配料、混合、造球、干燥和焙烧、冷却、成品和返矿处理

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等工序。其中原料准备、配料、混合和烧结过程相似。竖炉球团矿生产工艺

(1)配料与混合精铁粉原料进入干燥机烘干后，通过圆盘给料机在搅拌机内与另一台圆盘给料机进料的膨润土按比例进行充分混合搅拌，经皮带输送机输送到圆盘造球机。圆盘给料机由转动圆盘(直径有1m、2m不等)、套筒、调节排料量的刀闸及传动机构所组成。当圆盘转动时，料仓内的物料在压力的作用下，向出口一方移动，经闸刀或刮刀卸到皮带运输机上。通过调节圆盘给料机的转速、排料闸门的大小或刮刀的位置，并把它们与电子皮带秤相联合，及时调节下料量，使其在一定时间内，从料仓中放出一定数量的物料，以保证获得预定成分的混合料。对于一些粒度很细，用量较少的添加剂，如皂土、消石灰、炉尘等，也可使用螺旋给料机或槽式振动给料机，以准确控制其配比较少的下料量。

常用的混合设备为圆筒混合机。它由钢板焊成的圆筒、固定在圆筒上的钢箍、支持圆筒的托辊、防止圆筒纵向运动的定向轮以及钢质齿环和电动机等部分组成。混合机是由电动机(经减速机)、齿轮将动力传给固定在圆筒上的齿环，使圆筒转动。也有可使用胶轮摩擦传动。圆筒混合机安装成一定的倾角，物料从给料端加入，圆筒转动时，物料被带到一定的高度后抛下，如此反复，物料成螺旋形运动而被混合，最后从卸料端排出。圆筒混合机的直径与长度根据产量的需要，可选用各种不同的规格。除圆筒混合机外，还有双轴搅拌机、轮式混合机以及强力混合机等。

(2)造球造球设备主要有圆筒造球机、圆盘造球机和圆锥造球机三种。其中圆盘造球机是目前国内外广泛使用的造球设备，我国球团厂大都采用这种设备。图3—15为圆盘造球机实物图。混合料在圆盘造球机上加水后造成生球，通过滚轴筛对生球及碎料筛分后，送进竖式焙烧炉上部的布料器入炉。圆盘造球机造出的生球粒度均匀，不需要筛分，没有循环负荷。采用固体燃料焙烧时，可在圆盘的边缘加一环形槽，就能向生球表面黏附固体燃料，不必另添专门设备。圆盘造球机质量小，电耗少，操作方便，但是单机产量低。

圆盘造球机从结构上可分为伞齿轮传动的圆盘造球机和内齿轮圈传动的圆盘造球机。伞齿轮传动的圆盘造球机主要由圆盘、刮刀、刮刀架、大伞齿轮、小圆锥齿轮、主轴、调倾角机构、减速机、电动机、三角皮带和底座等组成，见图3－16。造球机的转速可通过改变皮带轮的直径来调整，圆盘的倾角可以通过螺杆调节。

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内齿轮传动的圆盘造球机是在伞齿轮传动的圆盘造球机的基础上改进的。改造后的造球机主要结构为：圆盘连同带滚动轴承的内齿圈固定在支承架上，电动机、减速机、刮刀架均安在支承架上，支承架安装在机座上，并与调整倾角的螺杆相连，当调节螺杆时，圆盘连同支承架一起改变角度。见图3—17。

(3)布料

图3—18为球团竖炉结构示意图。生球团由皮带机送到顶层布料器，均匀布料，生球以均匀的速度连续下降。为了保证炉料具有良好的透气性，生球必须松散均匀地布到料柱上面。

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竖炉焙烧用煤由提升机送至加煤平台加入炉中、控制风门进风量。竖炉上料时球团为湿物料，故通过皮带输送机加料不会产尘；因竖炉上煤口和风口处于同一高度，上煤时产生的少量煤尘会迅速随气流进入风门燃烧。因此上料工序也无粉尘污染产生。

我国竖炉都采用直线布料。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。

(4)干燥和预热

国外竖炉生球自上往下运动，与预热带上升的热废气发生热交换进行干燥，无专门的干燥设备。生球下降到离料面120～150mm深度处，相当于经过了4～6min的停留时间，大部分已经干燥，并开始预热，磁铁矿开始氧化。当炉料下降到500m时，便达到最佳焙烧温度，即1350℃左右。

我国竖炉干燥采用屋脊形干燥床，生球料层约150～200mm。预热带上升的热废气和从导风墙出来的热废气(330℃左右)在干燥床的下面混合，其混合废气的温度为550～750℃，穿过干燥床与自干燥床顶部向下滑的生球进行热交换，达到使生球干燥的目的。

生球在于燥床上经过5～6min后基本上完成了干燥过程到达炉喉。然后按其自然堆角向炉子中心滚动进行再分配，小球和粉末多聚集在炉墙附近(离墙200mm左右)，大球由于具有较大的动能，多滚向中心导风墙处。由于靠炉墙的球层较厚，而聚集的又多是小球和粉末，因此基本上抑制了边缘气流的过分发达。相反，由于中心球料低，球比较大，有利于发展中心气流。

竖炉采用于燥床干燥生球，提高了干球质量，防止了湿球入炉产生的变形和彼此粘接的现象，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，热气体均匀穿透生球料层。由于热交换条件的改善，其温度从550～750℃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，有利于稳定竖炉操作。

我国萍乡钢铁厂焙烧褐铁矿球团竖炉，采用了三层炉箅干燥床。褐铁矿含水分大，热敏感性高，必须相应扩大干燥面积。生球在第一、二层干燥炉箅上脱除物理水，第三层炉箅脱除结晶水。

(5)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1300～1350℃，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1200℃左右。其原因是一方面我国磁精矿品位较低，含Si()2较高，焙烧温

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度过高球团会产生粘接，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，使燃烧气流从炉墙往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。因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。气流速度愈大，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3．7～4．0m／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，其上部则发展成愈来愈厚的湿料层，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2％～4％，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2FeO·SiO2。

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1／2～1／3。燃烧室吹出的热气流量增加且稳定，有利于对料柱的穿透能力，使燃烧带固定，温度比较均匀稳定。

(6)冷却

竖炉炉膛大部分用于球团矿的冷却。竖炉下部由一组摆动着的齿辊隔开，齿辊支承着整个料柱，并破碎焙烧带可能粘接的大块，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1／2～1／3，风机电耗大大下降30kwh／t，比无导风墙竖炉低30％。

(7)球团矿过筛球团自圆盘造球机造出后，要通过滚轴筛进行第一次筛分，焙烧后的球团还要经过斗式提升机后的第二次筛分。这样合格球团即可储存、外售，筛余物返回搅拌机后进入圆盘造球机重新参与造球。带式焙烧机

带式焙烧机是目前使用最广的焙烧设备。带式焙烧机与带式烧结机相似，但实质差别甚大。一般焙烧球团矿全靠外部供热，沿机长度方向分为干燥、预热、焙烧、均热和冷却五个带，生球在台车上依次经过上述五个带后焙烧成成品球团矿。图3—19为带式焙烧机结构示意图。

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带式焙烧机常用辊式布料机作为布料设备，将生球均匀的布到焙烧台车上。布料机由多组圆辊排列组成，辊间隙给料端稍大，而排料端较小，一般为1．5～2mm。传动部可采用链传动，也可采用齿轮传动。有的布料机是固定在一移动小车上，布料时根据料层厚度前后移动，使生球均匀布到台车上。辊式布料机传动示意图如图3—20。

辊式布料机布料均匀，效果显著。布料机前半段具有筛分作用，可筛除不合格生球和碎料。同时生球在布料机上滚动，可使其表面更光滑，强度也进一步提高，料层的透气性得到改善。布料机工作可靠，操作维护方便。

带式焙烧机生产的特点是：①采用铺底料和铺边料以提高焙烧质量，同时保护台车，延长台车寿命；②采用鼓风干燥和抽风相结合以改善干燥过程，提高球团矿的质量；③鼓风冷却球团矿，直接利用冷却带所得热空气助燃焙烧带燃料燃烧以及干燥带使用；④只将温度低含水分高的废气排入烟囱；⑤适用于各种不同原料(赤铁矿浮选精粉、磁铁矿磁选精粉或混合粉)球团矿的焙烧。

我国鞍钢、包钢等已建有大型带式焙烧机，生产出的球团矿质量良好。链篦机－回转窑系统

它是由链篦机、回转窑和冷却机组合成的焙烧工艺(如图3—21)。链篦机与带式焙烧机相似，但只用于干燥和预热，介质是由回转窑排出的热废气。回转窑是一个内衬耐火材料的圆筒，倾角5。左右，窑内填充率7％。窑头装有烧嘴，燃烧形成的热废气与进入窑内的球团矿成逆向运动。球在窑内边焙烧边翻动，当它移动到窑头，焙烧过程完成；球落到冷却机上冷却降温。冷却风被加热送入窑内作为燃料燃烧的助燃空气，也可送入链篦机用作干燥生球。

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链篦机一回转窑焙烧工艺的特点是：

① 链篦机只用作干燥和预热，所以不需铺底料；

② 球团矿在窑内不断滚动，各部分受热均匀，球团中颗粒接触更紧密，球团矿的强度好而且质量均匀；

③ 根据生产工艺要求来控制窑内气氛生产氧化球团或还原(金属化)球团，还可以通氯化焙烧处理多种金属矿物，例如氯化焙烧硫酸渣球团回收金、银等多种有色金属；

球团矿生产工艺篇2

关于白云鄂博矿含碳球团直接还原过程的研究主要采用实验研究方法,采用与数值模拟相结合的研究较少,实验研究并不能获得实验过程中炉内球团的温度分布,无法准确分析结果。本文建立白云鄂博矿含碳球团直接还原过程的数学模型,用C++编程求解数学模型,利用实验数据来验证数学模型的正确性。通过正交试验分析炉气温度、反应时间、碳氧比、球团直径对金属化率的影响规律,从而为白云鄂博矿含碳球团直接还原工艺的优化研究提供理论支持。

1 模型的建立

1.1 物理模型

建立含碳球团的一维物理模型如图1,对模型作出合理的假设:(1)将球团看作多孔介质,且球团为规则的球形;(2)气体在球团内部只有扩散传质且热量通过导热传递;(3)忽略固—固反应,只考虑气-固直接还原反应(C与CO2,CO与Fe O、Fe2O3、Fe3O4);(4)球团内部同一位置,固体与气体温度相等;(5)不考虑球团二次氧化;(6)在反应过程中球团的大小不变;(7)在初始阶段气固分布均匀。

根据以上物理模型,建立白云鄂博矿含碳球团直接还原过程的数学模型。数学模型中导热系数与扩散系数及化学反应速率的计算方法参考文献[15,16,17],控制方程及边界条件如下。

1.1.1 能量方程

式(1)中:ρm为球团综合密度,kg·m-3;Cp,m球团综合热容,J·kg-1·K-1;T为温度,K;t为时间,s;r为半径,m;λeff为有效导热系数,W·m-1·K-1;Ri为化学反应i的反应速率,mol·m-3·s-1;ΔHi为i反应的化学反应热J·mol-1。

1.1.2 气相组分质量守恒方程

式(2)中:ε为球团孔隙率;ρg,k为气相组分k的质量密度,kg·m-3;Deff,k为气体组分k的有效扩散系数m2·s-1;Mk为物质的相对分子质量,kg·mol-1;Vi,k为反应i中K物质的化学计量数。

1.1.3 固相组分质量守恒方程

式(3)中:ρs,k为固相组分K的质量密度,kg·m-3。

初始条件:当t=0,0≤r≤r0时:ρs,k=ρs,k,0,ρg,k=ρg,k,0,T=T0。

边界条件:当r=0时,

式中:e为球体表面黑度;σ为波尔兹漫常数,5.678×10-8W·m-2·K-4;Tf为炉温,K;h为对流传质系数m·s-1;ρg,k,∞为主流气体中气相组分k的质量密度,kg·m-3。

2 实验

2.1 实验原料

实验所用原料是白云鄂博矿铁精粉,主要化学成分见如表1。含碳球团使用铁精粉、皂土和半焦与水混合均匀,用圆盘造球机造球。球团平均粒径约为12 mm,平均质量约为2.1 g,将造好的球团放在鼓风干燥箱105℃下干燥48 h后取出。

2.2 实验装置及方法

图2是实验装置示意图,实验所采用的加热炉为管式电阻炉(SKL16-BYL.包头云捷电炉厂),用控温系统用来控制炉温。通过电子天平连续称重球团质量的变化,同时将质量变化的数据传输给电脑,记录球团质量随时间的变化。在实验前,根据含碳球团的配比可知还原前球团的含碳量m1、球团中与铁结合的氧元素总质量Oi和铁精粉中总铁和总氧之比K。在实验过程中,当炉温上升至所需温度时,以4 L/min的流量向炉管内通入氩气保护;随后将坩埚放入吊篮内,同时用电脑采集含碳球团质量随时间变化的数据。实验结束后,将反应后的球团通过化学分析化验得出球团的残炭量m2,根据还原前含碳量m1与残炭量计算焦粉失重量Δm,如公式(4)所示。根据球团失重量Δw和焦粉的失重量Δm计算球团失氧量ΔO,之后根据公式(5)、式(6)计算还原度和金属化率[18]。

式中:R为球团的还原度;M为球团金属化率。

2.3 实验结果

图3是碳氧比为0.9的含碳球团在不同炉气温度下失重量随时间的变化规律。当温度为900℃时,在0~50 min之间质量从56 g缓慢减小到约为54.7 g;当温度为1 000℃时,在0~20 min之间质量从56 g较为缓慢减小到约为54.25 g,之后质量变化很小;当温度为1 100℃时,在0~10 min之间质量从56 g迅速减小到约为54.2 g,之后失重量变化很小可以认为球团质量没有变化,球内还原反应结束。分析不同炉气温度下球团质量随时间的变化可知,随着炉气温度的升高,球团质量减小速率加快,还原反应结束的时间缩短,这是因为炉气温度越高使球团温度升高,从而导致还原化学反应速率增加。

1为氩气瓶;2为电脑数据处理系统;3为天平支架;4为炉衬;5为电子天平;6为挂钩;7为炉管;8为吊篮;9-10为控温系统;11为进气管路

3 结果与讨论

3.1 数学模型的验证

采用三种实验工况来验证数学模型的正确性,分别在炉气温度为900℃、1 000℃、1 100℃研究了碳氧比为0.9的白云鄂博矿含碳球团金属化率随时间的变化规律。图4为碳氧比为0.9时白云鄂博矿含碳球团在炉气温度为900℃、1 000℃、1 100℃下金属化率的模拟值与实验值的比较,可以看出模拟值与实验值吻合较好,因此我们所建立的数学模型可以模拟白云鄂博矿含碳球团的直接还原过程。

3.2 白云鄂博矿含碳球团直接还原工艺参数优化

综上所述我们可以看出影响金属化率的主要因素有:炉气温度、反应时间、碳氧比、球团直径。我们通过正交试验的方法来模拟球团的直接还原过程,并通过极差分析寻找参数的最佳组合。每个因素考虑三个水平具体参数见表2,正交试验方案及结果见表3。

表4是极差分析结果,P是该水平下金属化率的平均值,平均值越高说明在该水平下金属化率越高还原越好。R是极差(平均最大值减去最小值),极差越大说明该水平对金属化率影响越大。从表中可以看出RA>RB>RC>RD,因此可以得出影响白云鄂博矿含碳球团金属化率因素大小排序:炉气温度>反应时间>碳氧比>球团直径,分析可得温度是影响化学反应速率的主要因素,而铁的生成量是由反应速率和时间共同决定的,因此二者是影响金属化率的主要因素。但是温度不仅影响反应速率而且间接影响铁的生成,因此温度的影响大于时间,而当时间和温度都达到足够大时碳的含量是决定金属化率大小的主要因素,可以看出我们所得出的结果是符合实际的。而最佳组合为A3B3C1D1即:炉气温度1 100℃、反应时间30 min、球团粒径12 mm、碳氧比0.9。

3.3 炉中球团内部温度的分布

图5是粒径为12 mm、碳氧比0.9的含碳球团在不同炉温制度下球表和球心处的温度随时间变化规律图。从图5中可以看出,球心和球表温度在炉温为200℃和600℃时温差不大可以认为是均匀的;当炉气温度变为1 100℃时,球表与球心出现温差且温差逐渐增大,在大约70 min时球内温度趋于均匀。对比不同温度球心与球表的温度可知,在低炉气温度下球团温度分布较为均匀,而当炉气温度为1 100℃球心与球表出现温差最大约为60℃。这是因为在低温时球团内部反应较为缓慢,吸热也较为缓慢对球团内部温度影响较小。当炉气温度达到1 100℃时球团内部各反应开始剧烈进行并且吸热。因此可以看出较高的炉温才可以使化学反应剧烈进行,而化学反应对球团内温度的分布影响很大。

3.4 不同炉气温度对金属化率的影响

根据3.2的结果,模拟研究两种工况的转底(板推式)还原炉对粒径为12 mm、碳氧比0.9的含碳球团金属化率的影响,为转底(板推式)还原炉实验提供数据参考。将加热段分为三段,工况一的炉气温度从第一段到第三段分别为:200℃、600℃、1 100℃;工况二的炉气温度从第一段到第三段分别为:500℃、1 100℃、500℃。两种工况冷却段温度为200℃,且四段的时间均为30 min。

图6是粒径为12 mm、碳氧比0.9的含碳球团在两种不同工况下金属化率随时间的变化规律。从图中可知,工况一在前60 min内金属化率变化很小可以认为是0,在60~69 min之间金属化率从0迅速提高到约为93%之后金属化率变化不大,可以认为球团内部还原反应已经结束;工况二在前30 min内金属化率变化很小可以认为是0,在30~40 min之间金属化率迅速从0增加到约为93%之后金属化率变化不大,可以认为球团内部还原反应已经结束。对比不同工况下金属化率随时间的变化规律可知,低温对球团金属化率作用不明显,高温段1 100℃对金属化率的影响很明显。这是因为在低温时三氧化二铁生成铁的量很少,而氧化铁还原为铁需要很高的能量,因此炉气温度较低时球团内部可以认为没有铁生成金属化率为0。而高温段使球团内部温度迅速提升导致各还原反应开始剧烈进行,金属化率也迅速提高。粒径为12 mm、碳氧比0.9的含碳球团在炉气温度为1 100℃时,各段反应时间可以控制在10 min左右。可以根据不同的炉气温度、碳氧比、球团粒径模拟白云鄂博矿含碳球团直接还原过程,通过模拟的结果来选择合适的反应时间,为实际生产提供理论支持。

4 结论

本文建立了白云鄂博矿含碳球团还原过程的一维非稳态数学模型,通过对比不同炉气温度下金属化率的模拟值与实验值,数学模型的准确性得到了验证。研究了含碳球团直接还原过程中球团内温度分布,通过正交试验研究影响金属化率的主要因素,以及不同炉气温度对含碳球团金属化率的影响,得到的主要结论如下。

(1)当炉气温度从900~1 100℃、碳氧比从0.9~1.1、反应时间从10~30 min、粒径从12~24mm时,影响白云鄂博矿含碳球团金属化率的主要因素排序为:炉气温度>反应时间>碳氧比>球团直径。金属化率最佳组合为:炉气温度1 100℃、反应时间30 min、球团粒径12 mm、碳氧比0.9。

(2)炉气温度为200℃、600℃时对含碳球团内部温度影响很小,球团温度趋于均匀;当温度等于1 100℃时球团球心与球表出现最高60℃的温差。因此可以看出较高的炉温才可以使化学反应剧烈进行,而化学反应对球团内温度的分布影响很大。

球团矿生产工艺篇3

【关键词】球团回转；研究实施

0.前言

60万吨链篦机-回转窑耐火材料砌筑情况为：从窑头到窑尾5条圆形浇注带。两头各一条，中间3条；6条南北方向的浇注带，每六块砖一条，其余采用耐火砖。今年回转窑耐材逐渐出现问题，自2012年2月14号的检修，就发现回转窑浇注带耐火材料有部分脱落，到2013年8月份回转窑耐材脱落越来越严重特别是高温区耐材大面积脱落，脱落最大厚度为10cm左右，随着耐材的不断脱落，回转窑筒体部分点的温度有原来的210°提高到了300°左右，严重影响到了回转窑的使用寿命。利用检修，厂家对部分浇注带耐材进行了修补但效果不好，回转窑耐火砖及浇注带又开始出现脱落情况。

而另一条25万吨链篦机-回转窑自2011年6月烘炉以来，生产两年零6个月，窑内耐火砖及浇注料未发生脱落，只有窑头及窑尾耐材冲刷严重，（25万吨链篦机-回转窑耐材采用一条浇注带及一条耐火砖交错砌筑）。

照这种情况发展下去，60万吨球团回转窑耐材使用不到1年半就会全部脱落而进行大修，而正常的回转窑耐材检修周期为3-4年。主要原因为耐材质量及砌筑方式问题。

1.内涵及主要做法

回转窑的作用主要是完成预热球的焙烧。如果窑衬破损、脱落，将影响窑内的料流运动，严重时还会出现红窑的情况，进而使窑体变形，反过来又会加速窑衬的损坏。为了提高窑衬寿命，球团企业与耐火材料生产厂共同研究，曾对窑衬材质和砌筑方法进行了许多改进，逐步淘汰了机制砖整体砌筑，形成了以带锚固钩的高铝莫来石预制砖和同种材质浇筑料相结合的砌筑结构。从目前的情况来看，影响回转窑窑衬使用寿命的因素及处理措施主要有以下几方面：

1.1在回转窑耐材修补方案上进行研究和探索：在原有的脱落的耐材上钻孔打锚固钉，然后再进行喷涂

回转窑原有耐材已经经过长时间焙烧其物理、化学性质已经发生改变和修补后的喷涂料的性质有所不同，在烘烤的过程中新、老耐材的体积变化不一样，容易分层很难和物，一旦有一处脱落会造成新喷涂的耐材大面积脱落，研究决定在喷涂之前先打锚固钉，增加喷涂料附着力延长使用时间，能够满足回转窑的检修周期，从而保证窑衬的使用寿命，方案具体如下：

如图所示：

第一步：把回转窑耐材脱落处及周边耐火砖窑皮清理干净，在回转窑耐材脱落处，按照锚固钉尺寸打两个深30-50mm孔洞，用来固定锚固钉。并把锚固钉固定在耐火砖上。每个耐火砖固定2-3个锚固钉。

第二步：用刚玉浇注料浇筑在损坏的耐火砖上。要求浇注料盖住锚固钉，距正常耐火砖高度10-20mm，并振动打实。

第三部：在浇注料及完好耐火砖上部喷涂一层15-20mm的耐高温喷涂料。

1.2耐火材料理化性质与施工质量对窑衬寿命的影响及控制措施

对于生产酸性氧化球团的回转窑，目前多采用抗剥落的高铝莫来石质耐火浇注料作窑衬，其耐急冷急热性能较好，但耐火材料本身的热膨胀性能并未得到生产厂家和使用厂家的重视。由于回转窑在工作时不停地转动，要求窑内砌体与窑壳之间紧密接触，不得有与窑壳脱离的现象出现。因此，应选择良好的座泥对窑壳内砌体，以及砌体与壳体间进行填充和粘结，使之具有良好的结构稳定性和气密性。要保证浇注料在使用温度下达到0～0.13%左右的微膨胀，使窑体在热态下膨胀时耐火材料仍能与窑壳紧密接触，不会出现较大的裂纹，导致红窑事故。施工中要保证预制块之间、预制块与窑壳之间的座泥饱满，不得有孔洞现象出现，以避免在使用过程中由于物料的压力而使窑衬破坏。浇注料施工时，要控制适宜的水分和足够的振捣时间，保证砌体致密。

1.3在日常工艺操作及设备点检维护上加强对回转窑的耐材的维护延长其寿命

1.3.1窑壳椭圆度增大对窑衬寿命的影响及控制措施

影响窑壳椭圆度的主要原因是滚圈处座板的磨损。该座板磨损后，随着窑壳刚性的降低，滚圈与窑壳之间的间隙会在窑壳的顶部位置增大，使支撑部位窑衬所受压缩应力增大，而且产生各种影响，加速窑衬的损毁。从国内外资料介绍可知，回转窑每隔6～12个月需測定一次椭圆度，及时对座板进行调整，保证椭圆度不大于0.3%。

1.3.2窑体振动和物料冲击对窑衬寿命的影响及控制措施

窑体发生振动是常见的现象。当窑运转一定时间后，在高温作用下，磁铁矿粉与耐火材料中的二氧化硅反应生成低熔点的铁橄榄石，覆盖于窑衬表面而形成窑皮。由于回转窑轴向方向温度梯度较大，中部高温区形成较厚的窑皮，而两端低温区未见明显窑皮，从而使窑荷重变得不均衡，因而发生较大的振动。同时设备安装及检修时支撑辊的倾斜度控制不好，也会导致窑运转中发生较大的振动。窑体的振动又传递到内部的耐火材料，加速窑衬的损毁。回转窑结圈也是导致窑衬损坏的重要原因。结圈同样使窑的荷重变得不均衡、机械荷重大大增加，不但增加了动力消耗，而且当结圈的大块物料在温度波动的情况下垮塌时，会对窑衬造成巨大冲击，导致窑衬被砸坏。此外，人工清理结圈料也会对窑炉造成很大破坏。只有从操作制度上做到配好料、造好球，强化链篦机的干燥预热，才能有效地防止回转窑的破坏性结圈，从而保证窑衬的使用寿命。

2.结语

（1）采用定期喷涂保护回转窑耐材，花小钱办大事；在提高其设备完好率和作业率，以及稳定生产方面发挥重要及决定性作用。提高其热工设备中耐火材料的使用寿命，可为链篦机—回转窑球团的生产稳定顺行提供有力的保障，并可创造巨大的经济效益。

（2）同时减轻了结圈，对工人的劳动强度大大降低，从未因结圈造成的生产事故发生，设备作业率较高，球团生产稳定正常，产质量稳定在较高水平，可以说结圈现象得到了有效的遏制。

重砌回转窑耐材：材料和施工费210万元

检修和烘炉时间22天计算：3800×50×22=418（万元）

每次喷涂费用按：材料和施工费20万元，一年四次，共计20×4=60（万元）

一代回转窑耐材使用寿命按3年计算总效益为：

210+418-60×3=448（万元）