球团理论与工艺-7+8+9(正)

9 球团质量要求及检测
9.3.4高温软化及熔融特性 （2）熔融滴落温度
当炉料从软化带进入熔融状态时，试验温度仅为 1050℃(或1100℃)，已不能真正反应高炉下部炉料的特性。 要求在更高温度(1500～1600℃)下，测定熔化特性与熔融 滴落特性。
球团渣铁开始滴落时的温度称为滴落温度。
9 球团质量要求及检测
7 特殊球团法
7.3 碳酸化固结球团矿 7.3.3 生产工艺
可生产铁精矿+消石灰 的溶剂性球团矿，也可添 加燃料。
可采用造球或压球成型。
由于CaCO3分解的逆过程使球团热强度不 理想，因此该方法未得到发展。
8 工艺过程自动化及模型
8.1 主要工艺参数的测量方法及装置 准确而迅速地测量料场、球团厂生产过程的各项工艺参数是
生球粒度多利用筛分方法测定
9 球团质量要求及检测
9.1 生球质量标准及检验方法 9.1.2生球抗压强度
（1）带式焙烧机和链篦机-回转窑： 湿球抗压强度： ≥ 8.82N/个球； 干球：带式焙烧机球团≥35.28N/个球，
链篦机-回转窑球团≥ 44.1N/个球。 （2）竖炉： 湿球抗压强度 ≥ 9.8N/个球， 干球抗压强度≥ 49.0N/个球。
还原度：>60-65%
9 球团质量要求及检测
9.3.3孔隙率
r0 r1 100% (1 r1 ) 100%
r0
r0
孔隙率通常受熔化程度的影响， 球团矿应保证不发生过熔并呈微 孔结构。
开口气ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ愈多则愈利于还原。
孔隙率：20-30%
石蜡法
9 球团质量要求及检测
9.3.4高温软化及熔融特性 （1）荷重软化温度
焙烧设备
爆裂温度 （V=1.8m/s）
竖炉 ＞550℃
带式焙烧机 ＞400℃
链篦机-回转窑 ＞350℃
9 球团质量要求及检测
9.3 成品质量检验方法 9.3.1冷强度
（1）落下试验 一定质量的球团矿，自1.5-2.0m高度自由落在厚度为25mm的 铁板上，测量经落下后球团矿中大于10mm粒级的含量。 实际生产中意义不大。 （2）转鼓试验 取粒度为6.3-40mm球团矿(15±0.15)kg放入转鼓内，以 25r/min的转速，共转200转，然后将鼓内球团取出摇筛分级。
转鼓内径1000mm、宽500mm，鼓内侧有两 个对称的提升板(50×50×5) 。
可缩小转鼓宽度(1/2或l/5)，同时按比例减少 装料量(7.5kg或3kg) 。
9 球团质量要求及检测
9.3.1冷强度 （2）转鼓试验
转鼓指数：+6.3mm>90% 磨损指数：-0.5mm<5% （3）抗压试验 抗压强度>2000N/个，小高炉>1500N/个 9.3.2还原性 还原性是模拟炉料自高炉上部进入高温区的条件，用还原 气体从球团矿中排除与铁结合氧的难易程度的一种度量。 用CO和N2组成的还原气体，在900℃下等温还原球团矿， 以还原180min后的球团矿的失氧量计算铁矿石还原度(RI) 。
9 球团质量要求及检测
9.1 生球质量标准及检验方法 9.1.4生球破裂温度 将生球(大约10-20个)装在容器里，然后以一定的气流速度
(工业条件时的气流速度)向容器内球团层吹热风5min。 试验起始温度450℃，根据试验中生球的情况，可以用增
高或降低介质温度(±25℃)的方法进行试验。 破裂温度用试验球团有10％出现裂纹时的温度来表示。
水硬性球团矿不需要高温处理，因此生产设备和工艺过程较 为简单。不适宜处理含硫、砷较高的一类矿石。
7 特殊球团法
7.3 碳酸化固结球团矿 7.3.1 基本原理
将配入石灰的铁矿粉球团置于含CO2的气流中，球团中的 CaO在有水存在的情况下生成Ca(OH)2，再从通过的气体介质 中吸收CO2生成CaCO3，同时在有水和CO2共同存在的条件下， 球团表面生成的CaCO3薄膜被溶解生成溶解度较大的 Ca(HCO3)2，它溶于水向球团内部扩散渗透并与球内部的 Ca(OH)2生成CaCO3，因而将球团固结。
竖炉分作两部分，上部进行预还原，温度保持在800～1200℃ 之间，时间约为1.2h左右。下部通入冷惰性气体进行循环冷却， 可使产品冷却到85℃。
7 特殊球团法
7.1.3 金属化球团生产工艺 （3）竖罐法（“HYL”法）
生产过程为间歇式， 非连续性生产，采用四 个罐交替进行反应，依 次轮流进行①主还原， ②次还原（部分还原）， ③冷却和④装卸料等四 个阶段。
每一个反应器每一阶段需要3h，整个循环的总时间为12h。
7 特殊球团法
7.1.3 金属化球团生产工艺 （4）带式机法（D-LM法）
固体还原剂与铁矿石共同配料细磨后造球，然后给到带式机上进行干 燥和还原焙烧，总共时间不到12min。
也可以将已固结的氧化性球团矿进行还原焙烧，还原剂多用气体。但 这种方法由于还原焙烧时间短，故最终产品的金属化程度很低，一般仅 有18～50％左右，这种产品通常只能用作炼铁原料。
回转窑法对矿石粒度的要求，由其还原性而定。块矿平均粒 度为5～15mm（易还原的可达20mm），球团矿的粒度约5～ 15mm。
回转窑内最高温度限制在1100℃左右。
7 特殊球团法
7.1.3 金属化球团生产工艺 （2）竖炉法（“Midrex”法）
还原剂主要是天然
气，最终产品的金属 化程度可达95％左右， 多作炼钢用原料。
8 工艺过程自动化及模型
8.1 主要工艺参数的测量方法及装置 8.1.3球团厂原料粒度的检测
比表面积或激光衍射
8 工艺过程自动化及模型
8.1 主要工艺参数的测量方法及装置 8.1.4生球和成品球团粒度自动检测装置
磁感应脉 冲或筛分
8 工艺过程自动化及模型
8.1 主要工艺参数的测量方法及装置 8.1.5自动取样、制样和X-射线荧光分析装置
实现自动控制的前提。 8.1.1电子秤
皮带秤 冲击秤 漏斗秤
精度±0.5-1.0%
8 工艺过程自动化及模型
8.1 主要工艺参数的测量方法及装置 8.1.2温度测量装置
热电偶:两种不同成分的 导体两端连接成回路，如 两连接端温度不同，则在 回路内产生热电流，即热 电效应。
红外测温仪：将测量目标的 红外辐射能量聚焦在光电探测 器上并转变为相应的电信号， 再经换算转变为温度值。
8.3 球团生产过程自动控制 8.3.6链篦机-回转窑的自动控制
料层厚度控制 预热温度控制 焙烧温度控制
8 工艺过程自动化及模型
8.4 数学模型 描述生产过程的一个或几个数学式。
建立数学模型的途径： ①理论分析+机理研究； ②试验研究+统计分析； ③生产积累+回归分析。
建立数学模型的步骤： ①模型准备；②模型假设；③模型构成；④模型求 解；⑤模型分析
球团矿利用循环热废气进行干燥，预热和还原则用燃烧重油所产生的 热量进行，金属化产品用水冷却。
无论配入何种还原剂，都必须使预热区和还原区气氛中的氧含 量不得超过2％～3％和5％，以便获得金属化程度较高的产品。
7 特殊球团法
7.2 水硬性球团矿
采用硅酸盐水泥（或无石膏的水泥熟料）、矿渣水泥、火山 灰、硅藻土和蛋白石等水硬性材料，均可作为球团矿固结的粘 结剂而得到水硬性球团矿，由于不经高温焙烧固结，故又称为 冷固球团。
9.3.5还原状态下物理特性测定 （1）还原粉化 球团矿进入高炉炉身上部在500～600℃区间，由于受气流冲
击及Fe2O3→Fe3O4→FeO还原过程发生晶形变化，导致其粉化， 直接影响炉内气流分布和炉料顺行。
低温还原粉化率（500～600℃） 高温还原粉化率（900～1000℃） +6.3mm；+3.15mm；-0.5mm （2）还原膨胀性能
8 工艺过程自动化及模型
8.2 料场自动控制
8 工艺过程自动化及模型
8.3 球团生产过程自动控制 8.3.1配料自动控制
8 工艺过程自动化及模型
8.3 球团生产过程自动控制 8.3.2磨矿自动控制
8 工艺过程自动化及模型
8.3 球团生产过程自动控制 8.3.3竖炉自动控制
8 工艺过程自动化及模型
要求固体还原剂灰 分熔点高、含硫量低。
7 特殊球团法
7.1.3 金属化球团生产工艺
（1）回转窑法
无烟煤作还原剂时，必须添加天然气或重油作辅助燃料来提高 窑内温度；
烟煤和褐煤等高挥发分还原剂，因可产生大量可燃气体，无须 加辅助燃料，但因有一部分可燃气体在没有完全燃烧以前就排出 窑外，故使热量消耗要比无烟煤使用时高。 褐煤能得到最高的金属化程度，而无烟煤得到的产品强度最好。
7 特殊球团法
7.1 金属化球团矿 7.1.1 概述
金属化球团矿是将生球或经氧化焙烧后的球团矿，在还原装 置中用还原剂（固体和气体）进行预还原，除去铁矿石中铁氧 化物的含氧量，从而可得到有一部分或绝大部分氧化铁转变为 金属铁的球团矿。
7 特殊球团法
7.1 金属化球团矿 7.1.1 概述 一般用于炼铁的原料，多为金属化程度较低（20～50%）和
9 球团质量要求及检测
9.1 生球质量标准及检验方法 9.1.3生球落下强度 落下高度为500mm，落到10mm厚的钢板上，规定到它出现
裂缝或破裂成块时落下的次数为落下强度指标（包括出现裂缝 或破裂的这一次在内），取其算术平均值（单位：次/个球）。
生球的落下强度要求与转运次数有关： 一般要求的生球落下强度，湿球：不小于3-5次/个球；干球： 不小于1-2次/个球。
还原过程前后球团矿体积的变化。
还原膨胀率：<20%，优质球团<12%
酸性脉石较高的球团矿。 若作为电炉炼钢的原料，金属化程度一般较高（70～90%以
上），且酸性脉石要求愈少愈好。
金属铁增加10%，焦比降低56%，生产率提高5-9%。
7 特殊球团法
7.1 金属化球团矿 7.1.2 金属化球团矿还原机理
（1）金属化球团矿还原过程 氧化球团矿的还原是逐段呈带状发展的。 ①逐段是氧化铁与还原剂作用时，还原经过 Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe（570℃以上） 或Fe2O3→Fe3O4→Fe（570℃以下）等阶段完成。 ②呈带状是还原时，每个上列氧化物相形成包围价数比较高
9 球团质量要求及检测
9.1 生球质量标准及检验方法 9.1.1生球粒度 10-16mm的粒级含量最低不少于85%。 -6mm的粒级含量最高不超过5%。 +16mm的粒级含量最高不超过5%。 在10-16mm的粒级含量中，10-12mm粒级含量应占45% 以上。 球团粒度的平均直径不应超过12.5mm。
将合格粒度的球团矿装入坩埚内，用标准法压紧。以 50mm直径的硅碳棒作压杆，荷重为2kg/cm2。
在通氮条件下加热到800℃，然后缓慢升温至1350℃ 。 规定收缩率3％及25％作为球团软化的开始及软化终点 温度的收缩率。
球团矿a：较低的软化温度及 较宽的软化区间；
球团矿b：软化温度较高且软 化区间窄。
的氧化铁，而中心是未还原的最高价氧化铁（Fe2O3或Fe3O4）， 最外层是金属铁。
7 特殊球团法
7.1.3 金属化球团生产工艺 （1）回转窑法
含铁原料采用 块矿或氧化性 球团矿
7 特殊球团法
7.1.3 金属化球团生产工艺 （1）回转窑法
含铁原料为粉 矿或精矿
任何还原剂在回转 窑内，也是产生热量 的主要来源。