球团矿生产工艺.doc

球团矿生产工艺1 球团矿生产迅速发展的原因(1)天然富矿日趋减少，大量贫矿被采用铁矿石经细磨、选矿后的精矿粉，品位易于提高。过细精矿粉用于烧结生产会影响透气性，降低产量和质量。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从单一处理铁精矿粉扩展到多种含铁原料。生产规模和操作也向大型化、机械化、自动化方向发展。技术经济指标显著提高。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。2 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314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12。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 9615，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、成品和返矿处理等工序。其中原料准备、配料、混合和烧结过程相似。3 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315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316。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。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317。(3)布料 图318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。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120150mm深度处，相当于经过了46min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150200mm。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550750，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56min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550750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3740ms。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25m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1213。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1213，风机电耗大大下降30kwht，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。4 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319为带式焙烧机结构示意图。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152mm。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320。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：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；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；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；只将温度低含水分高的废气排入烟囱；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。5 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321)。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