球 团 矿.ppt
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球团矿生产过程的基本理论
水量↑ →S↑→Fb↑
0 s 1，水的饱和度； Pe — 饱和毛细作用力； X — 形状因子，对不规则颗粒X＝4；
— 颗粒间的空隙度
13
③饱和毛细水
• 水量增加到正好充满颗粒间的空隙，S＝1，出现饱和态 毛细水，作用力为饱和态毛细力。
Fb
s Pe
s
X
(1 )
(
)
r0
(最大毛细力作用）
Fa
2r0
/(1
tan
2
)
Fa — 颗粒间接触点的联结力
— 水桥弯月面夹角 — 水的表面张力
r0 — 颗粒半径
水量↓→ θ↓→Fa↑
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②连通态毛细水
• 加水量增多，但尚未充满颗粒间的空隙时（饱和度S<1）,颗 粒间出现连通态毛细水，颗粒间的作用力为连通态毛细力。
Fb
s
Pe
sX((1 Nhomakorabea))
r0
铁矿粉和添加剂就属于这种亲水性物质，它们被细磨后表面带 有电荷，易形成静电引力场，具有吸引偶极构造的极性水分子 的能力。
8
㈠、矿粉成球的机理
1、吸附水 被矿粒表面静电引力所吸引
的水层，并呈定向排列，一 般只有几个水分子的厚度 不一定要将矿粉颗粒直接与 水接触， 当料层中相对蒸汽 压 达 到 100% 时 ， 吸 附 水达 到最大值，此时称为最大吸 附水。 作用力相当大，又称为固态 水，具有不可移动性。吸附 水还有较大的密度和很低冰 点，不导电。 要去掉吸附水，只有对其加 热蒸发才行。一般认为适宜 于造球的细磨物料中仅存在 吸附水时，仍为散沙状，不 能结合成团，成球过程尚未
32
细磨物料与水作用的能力也是不同的。那些表面与水的作用力 很小，不易被水润湿的物质成为疏水性物质，凡具有完全或部 分金属键的结晶物质（如全部金属或硫化物）和具有层状结构 的物质（如云母、石墨等）都是疏水性的；而表面与水具有很 大的结合力，易被水润湿的物质称为亲水性物质。而具有离子 键和共价键的物质是亲水性的。
球团矿生产工艺选择提出
Page
14
国内冷固球团的开发使用
由于冷固结球团具有工艺简单、成本低等优点, 国内许多钢铁公司也 开发和使用了冷固球团矿，主要有酒钢、宣钢、莱钢、包钢等公司开 发使用了冷固球团； 在酒钢原料条件下,研究了冷固结球团工艺适用的粘结剂、原料配比 等参数，用该项工艺生产的球团矿抗压强度可达到900～4500N/球, 可满足转炉炼钢和高炉冶炼的要求； 宣钢在冷固球团中加入煤改善球团矿的还原性，在冷固结球团矿配比 为20%条件下, 高炉炉况顺行,高炉配用冷固球团后,焦炭负荷从3.03增 加到3.5, 焦比明显降低，获得增产3.7%,生铁含硫量由0.044%下降至 0.031%, 铁水合格率由78%上升到98%； 莱钢矿建公司冷固结球团生产线于1998年8月建成,充分利用莱钢烧结 厂、炼铁厂、炼钢厂排出的大量粉尘, 变废为宝； 包钢将含铁尘泥生产冷固结球团，减轻了烧结机的生产负荷，烧结机 利用系数提高了0.023t/(m2.h)，烧结矿转鼓指数提高了0.40个百分点, 烧结产量提高了139t；高炉利用系数提高了0.036t/(m3.d)；高炉入炉 焦比降低了1.6Kg/tFe；
Page
3
铁粉造块的分类
烧结矿
奇形怪状 大规模 成熟技术
Page 4
滚球团矿
大小差异 大规模
成熟技术
冷压球团矿
大小一致 小规模
新技术
对比展示
粒度要求 铁含量要求 落地强度 抗压强度 耐热强度
烧结矿： 优点，比表面积大有 利于炼铁，产量大， 技术成熟； 缺点，燃料耗费，尘 灰污染，投资大；
滚球团矿：
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产品各项指标特性对比
铁含量：由原料确定
颗粒度 ： 8-16 mm 转鼓指数：≥90% 抗压强度：≥1500N
球团矿生产原理及工艺
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球团矿生产原理及工艺
球团矿生产设备
n 原料准备处理设备
u 干燥机 u 混料机 u 润磨机
n 造球设备
u 圆盘造球机 u 圆筒造球机
n 干燥和焙烧设备
u 竖炉焙烧装置 u 环形焙烧装置 u 带式机焙烧装置 u 链箅机—回转窑焙烧装置
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球团矿生产原理及工艺
各种混合机
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球团矿生产原理及工艺
SiO2含量与球团膨胀率的关系
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球团矿生产原理及工艺
碱度与球团膨胀率的关系
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球团矿生产原理及工艺
配加白云石对结圈发生比的影响
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球团矿生产原理及工艺
球团质量指标
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球团矿生产原理及工艺
各种条件的球矿生产原理及工艺
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2020/11/23
球团矿生产原理及工艺
工艺概述
n 概述
u 工艺概述：
球团矿生产是将细粒度的精矿粉在水的作用下，在造球设备中生成 含水7~11%的生球；在干燥预热设备中干燥并预热到900~1000℃； 在1150~1350℃的焙烧装置中进行高温焙烧；在冷却设备中冷却至 100~150℃。产品球团粒度在8~15mm，抗压强度在1500~2500N/ 个球。
分获得粒度8~16mm的生球，合适的落下强度和抗压强度。 F 布料：防止布料过程球的破碎 F 干燥：~400℃附近，防止产生裂纹和爆裂。 F 预热：→900~1100℃保证预热球强度，防止爆裂。 F 焙烧（均热）：获得要求的强度 F 冷却：回收热量，方便运输。
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球团矿生产原理及工艺
氧化球团基础理论ppt课件
二、影响细磨物料成球的因素 1.原料的性质对成球的影响：
原料的性质中，对成球过程有影 响的是物料的亲水性和颗粒的形 状。
亲水性 物料的形状
亲水性是指固体颗粒被水润湿的难易程 度，通常用接触角来表示。θ=0°完全润 湿， θ＜90°能润湿， θ＞90°不能润湿， θ=180°完全不润湿。
铁矿石的亲水性顺序如下： 磁铁矿→赤铁矿→菱铁矿→褐铁矿 为了改善成球性，往往填加一些亲水性物 质，如：膨润土、消石灰等。
一.造块方法分为三类: 23..粒 孔度 隙烧均 度结匀 高.,,还球原性团好和.冷压强度团高,不易于破碎.
二、球团和压团比较
三. 烧结矿和球团矿比较
原料条件 冶金性能 冶金效果
烧结矿: 粒度相对较粗
球团矿: 粒度要求细, 一般-200目 不小于70%
球团矿比烧结矿在冶金性能有以下优点: １粒度小而均匀,有利于高炉料柱的改善和气流分布。 ２冷态强度高（抗压和抗磨）。 ３铁份高堆密度大，有利于增加高炉料柱的有效重量， 增产节焦。 ４还原性好，有利于改善煤气化学能的利用
3.3.焙烧气氛的影响：氧化气氛
磁铁矿在氧化气氛 强的情况下焙烧能 得到较好的强度。
赤铁矿焙烧气氛只 要不是还原气氛， 其它气氛对球的强
度影响不大。
焙烧气氛根据含氧量而定：含氧 ＞8%强氧化气氛；含氧4%~8% 正常氧化气氛；含氧1.5%~4%弱 氧化气氛；含氧1%~1.5%中性气
氛；含氧＜1%还原气氛。
赤铁球团矿的固结形式：主 要有晶粒长大和高温再结晶。 一般温度超过1300℃才开始结晶。
3、影响铁精矿、球团矿的焙烧的因素：
3.1.焙烧温度的影响： ⑴、磁铁矿焙烧温度一般在1200~1500℃；
⑵、赤铁矿焙烧温度一般在1300 ~1350℃； 从提高产量和质量的角度说，应尽量提高温 度，但从设备和动力消耗的角度说，焙烧温 度应尽量低，在实际选择中，应兼顾两方面
2、球团矿生产工艺
2019年12月10日星期二
王瑞祥
烧结球团生产技术2
球团矿生产工艺流程框图
加水
焙烧设备： ①竖炉； ②链篦机-回转窑； ③带式焙烧机
↓
↑
原料准备 → 配料 → 混料 → 造球 → 焙烧
↓
成品球团矿 ←
产品处理 ←
↓
冷却 破碎 筛分
焙烧过程： 干燥
↓ 预热
↓ 焙烧
↓ 均热
↓ 冷却
2019年12月10日星期二
5、生产工艺不同：烧结料的混合与造球是在 混合机内同时进行的，成球不完全，混合料中 仍然含有相当数量未成球的小颗粒。而球团矿 生产工艺中必须有专门的造球工序和设备，将 全部混合料造成10～25mm的球，小于10mm 的小球要筛出重新造球。
2019年12月10日星期二
王瑞祥
烧结球团生产技术7
球团生产工艺概述
王瑞祥
烧结球团生产技术3
烧结矿生产与球团矿生产的区别
烧结和球团都是粉矿造块的方法。但它们的生 产工艺和固结成块的基本原理却有很大区别， 在高炉上冶炼的效果也有各自的特点。烧结与 球团的区别主要表现在以下几方面：
2019年12月10日星期二
王瑞祥
烧结球团生产技术4
烧结与球团的区别
1、矿粉粒度不同 富矿短缺，必须不断 扩大贫矿资源的利用，而选矿技术的进 步可经济地选出高品位细磨铁精矿，其 粒度从-200网目（小于0.074mm）进一 步减少到-325网目（小于0.044mm）。 这种过细精矿不益于烧结，透气性不好， 影响烧结矿产量和质量的提高，而用球 团方法处理却很适宜，因为过细精矿易 于成球，粒度愈细，成球性愈好，球团 强度愈高。
2019年12月10日星期二
王瑞祥 烧结球团生产技术11
球团矿生产工艺44页PPT
球团矿生产工艺
51、没有哪个社会可以制订一部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 ——罗·伯顿
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
51、没有哪个社会可以制订一部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 ——罗·伯顿
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
球团矿生产原理和工艺
烧结与球团的区别
4）固结成块的机理不同： 烧结矿是靠液相固结的，为了保证烧结矿的强度， 要求产生一定数量的液相，因此混合料中必须有燃 料，为烧结过程提供热源。而球团矿主要是依靠矿 粉颗粒的高温再结晶固结的，不需要产生液相，热 量由焙烧炉内的燃料燃烧提供，混合料中不加燃料。
烧结与球团的区别
5）生产工艺不同： 烧结料的混合与造球是在混合机内同时进行的，成 球不完全，混合料中仍然含有相当数量未成球的小 颗粒。而球团矿生产工艺中必须有专门的造球工序 和设备，将全部混合料造成10～25mm的球，小于 10mm的小球要筛出重新造球。
• 经过一段时间的加热后。生球的内外温度趋于平 衡，此时生球的干燥主要受导湿现象的支配，内部 水分不断向表面迁移，表面水分不断汽化，直到表 面蒸汽压力与介质中的水气分压相等为止，至此干 燥过程结束。
生球的破裂温度
• 生球在干燥过程中随着水分的蒸发体积收缩。因干 燥过程是从表面向内部扩展的，所以内外体积收缩 的程度不同，表面层的体积收缩大于内部，于是表 面层受拉力，与拉力成45°角的方向上又受剪力， 内部则受压力。当生球表面所受拉力和剪应力超过 其抗拉强度和抗剪强度极限时，生球就要破裂。这 种生球的破裂现象，
生球焙烧固结成球团矿的原理
• 当生球中含有CaO，在强氧化性气氛和1300℃以 下焙烧时，CaO可与Fe2O3作用生成CaO·Fe2O3粘 结相。因为这种矿物的还原性和强度都比较好，所 以在渣相固结中它是一种较好的固结形式。
生球焙烧之前必须进行干燥
• 生球焙烧之前必须进行干燥处理，这对提高球团矿 的产量和质量都有十分重要的意义。未经干燥的生 球直接焙烧，在预热和点火时，由于加热过急，水 分蒸发过快，发生生球爆裂现象．一部分球团粉化， 恶化料层透气性，焙烧时间延长，球团质量下降， 废品率增加。所以生球干燥是整个球团矿生产过程 中非常重要的一环。应予充分重视。
《高炉炼铁技术》项目3任务3.2球团矿生产
放宽矿粉的粒度。
冶金系张丰红制作
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2熔剂和燃料
造粉球(过Ca程CO中3常, 生用石的灰熔粉剂(有Ca消O石)，灰［Ca(OH)2］，石灰石 氯化钙是作为氯化剂加到球料中的，它能与Cu 、 Pb、 Zn等起作用生成氯化物， 从球团中排除出去， 并加以 回收。 采用固体燃料焙烧球团时通常加入的是煤粉和焦粉。如果 将煤粉混入精矿粉中造球，会因煤粉得亲水性比矿粉小 而大大降低生球强度和成球速度，所以常采用在合格的 生球表面滚上一层粉碳或焦粉的添加方法。
冶金系张丰红制作
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3.2.5 烧结矿和球团矿的质量检验
1.烧结矿评价 转鼓指数 转鼓直径1000mm,宽600mm： 20公斤试样30min； 25r/min,4min,往复筛10次； 取小于5mm的百分数 筛分试验 落下强度 粒度组成
冶金系张丰红制作
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2.球团矿评价 转鼓指数 落下强度 取1公斤试样，1.5m高出落到厚钢板上，反复3次，取小于5mm所占百 分比。 抗压强度 取直径相同的5个球，测试破裂时所受压力公斤数，取平均值，一般大 于100公斤即满足要求。
在球团生产中，要求精铁粉矿的粒度越细越好。一般要求磁铁
精矿粉的粒度上限不得大于0.2ｍｍ，其中小于0.074ｍｍ 的
应占80 ％ 以上，使用赤铁精矿粉的粒度为小于0.074的应占
70 ％ 以上。但并非粒度较大的矿粉就一定不能造球，在加入
有效添加物之后，造球用的矿粉粒度可以大一些，例如添加合
适配量的高炉灰和石灰后不但增加了含铁添加物， 且能适当
的水分不断想外扩散，使生球的湿度不断降低； 干燥速度越快生球的不均匀收缩越明显，开裂危险也越大；
生球本身的结构强度越差，开裂可能性也越大。
2、球团矿生产工艺解析
2018年10月10日星期三
王瑞祥
烧结球团生产技术16
2.2 造球作业
铁矿粉的成球过程 √铁矿粉加水造球过程可分为三个阶段，母球形成， 母球长大，生球密实。这3个阶段是靠加水润湿和机械 滚动作用力来完成的。 需要指出的是以上三个阶段通常是在同一造球机中一 起完成的，在造球过程中很难截然分开。√第一阶段 具有决定意义的是润湿，第二阶段除了润湿作用以外， 机械作用也有着重要影响，而在第三阶段，机械作用 成为决定性因素。 造球加水原则：滴水成球；雾水长大；无水密实。
2018年10月10日星期三
王瑞祥
烧结球团生产技术14
2.2 造球作业
二、混合： 混合作业大都采用圆筒混合机或轮式混 合机的一次混合流程。国外有的厂采用 连续式混磨机。
2018年10月10日星期三
王瑞祥
烧结球团生产技术15
2.2 造球作业
2.2.2 造球
圆盘造球机工艺 圆盘造球机是目前国 内外广泛使用的造球 设备。
2018年10月10日星期三
王瑞祥
烧结球团生产技术11
2.1 球团原料及准备
二、其他含铁原料 包括：黄铁矿烧渣、轧钢皮、转炉炉尘、高炉 炉尘等。
原料进厂后需加工处理，主要有再磨、干燥、中和等。 再磨可分为干磨和湿磨两种。
5.1.2 粘结剂与添加剂
一、粘结剂 球团生产使用的粘结剂有： 膨润土Al2(Si4O10)(OH)2、消石灰、石灰石、和 水泥等。 氧化固结球团常用膨润土、消石灰 两种。
2018年10月10日星期三
王瑞祥
烧结球团生产技术6
4、固结成块的机理不同：烧结矿是靠液相固 结的，为了保证烧结矿的强度，要求产生一定 数量的液相，因此混合料中必须有燃料，为烧 结过程提供热源。而球团矿主要是依靠矿粉颗 粒的高温再结晶固结的，不需要产生液相，热 量由焙烧炉内的燃料燃烧提供，混合料中不加 燃料。 5、生产工艺不同：烧结料的混合与造球是在 混合机内同时进行的，成球不完全，混合料中 仍然含有相当数量未成球的小颗粒。而球团矿 生产工艺中必须有专门的造球工序和设备，将 全部混合料造成10～25mm的球，小于10mm 的小球要筛出重新造球。
10本钢竖炉球团-优质课件
杭钢8×l Φ2.8×14 Φ4.2×4
链板机、钢网带
济钢8×1 Φ2.2×14 Φ4.5×11
卷扬矿车
济钢10×l
链板机
水冶8×2 无
Φ4.2×4
链板机
凌钢8×2 无烘干
Φ4.2×10
卷扬矿车
莱钢8×l 无
Φ4.2×7
链板机、皮带机
通钢8×2 Φ1.2×14 Φ4.2×12
卷扬矿车
萍钢5×2 Φ2.2×14 Φ4.2×5
《本钢技术》1988特刊〈 16m2竖炉 球团文集〉
1. 投产时间：1987年9月 2. 设计能力：年产50万吨酸性氧化球团
矿。 3. 工艺流程：
工艺流程：
1.原料及燃料
1. 含铁原料为南芬磁铁矿精矿
1) 粒度小于200目的占77.6％，水分小于9％ 2) TFe 67.88％，SiO25％左右。
布料示意图
直矩形线布料
布料
横向 布料
干 1. 我国竖炉干燥采用屋脊形干燥床，竖炉采
燥
用干燥床干燥生球的作用：
1) 提高干球质量
2) 防止湿球变形和彼此粘结
3) 改善了炉内料层的透气性，为炉料顺行创造了 条件。
4) 屋脊形干燥床，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。
5) 降低废气排气温度（<200℃)，提高热利用率。
中国竖炉特点：
1. 导风墙 2. 干燥床
3. 直线布料 4. 低 热 值 的 高 炉 煤
气及低焙烧温度 操作。
**10.4.2 竖炉球团工艺流程 (319)
1. 布料 2. 干燥与预热 3. 焙烧 4. 冷却
布 1. 要求：
料
1) 良好的透气性与合理的气流分布，以获得 尽可能均匀的温度分布
自熔性球团矿简介
SiO2 含量 少 渣量 减少
无法抑制 还原膨胀
国内球团矿的SiO2含量普遍偏高，大部分球团矿的SiO2的质
量分数都在5%以上，甚至有些球团矿的SiO2的质量分数高达
8%。SiO2含量高，不仅影响球团矿的还原性，且增加高炉渣 量，影响燃料消耗。
文献阐述
文献记载：据国内对铁矿石球团还原膨胀研究表明，造球原料中加入适
量的白云石粉和焦粉(煤粉)，可有效地抑制球团矿膨胀现象，因为白云石 是一种钙镁为主的碳酸盐，在造球原料中加入部分白云石，一方面可以
增加造渣物，适当发展液相，另一方面白云石粉在焙烧分解过程中放出
CO2，可以改善球团矿内部适应应力变化的能力；造球中加入部分焦粉或 煤粉，改变内部气氛，也使渣相易于形成，可有效地改变球团内部的固
问题：如何采取措施造渣， 用什么物质替代SiO2的造 渣功能？在添加MgO时， 需在配加什么物质提高抗 压强度？
My ideas：在SiO2较少的 情况下，尽可能的造一定 量的渣，减少还原膨胀； 或者加入MgO的同时，在 配加一些提高抗压强度、 降低还原粉化率的添加剂， 以达到冶炼标准。
自熔性球团矿简介
My ideas and Your suggestion
基本概况
• 自熔性球团矿：碱度(CaO/SiO2)为0.8~1.2的球团矿。
• 根据经验和理论计算，球团矿在高炉炉料中配比25%时，
如果SiO2的质量分数降低1% ，高炉吨铁渣量能降低 8kg， 还原度提高10% ，焦比可降低8% 。所以降低SiO2含量， 改善球团矿还原性对高炉冶炼和节能降耗非常有利。但 SiO2含量过低时球团矿还原膨胀率指标明显恶化，同时焙
结形式。
MgO方面：在同样的焙烧条件下，随着MgO含量的增加，一方面由于Mg2+与 Fe2+的半径相近，在氧化过程中Mg2+进入磁铁矿晶格中并占据了铁离子扩散产 生的空位，稳定了磁铁矿晶格，阻碍Fe3O4的氧化，致使球团内部Fe2O3微晶连 接减弱，从而致使球团强度降低。并且Mg2+可以扩散进入Fe3O4晶格生成固溶 体，降低Fe3O4再结晶能力，而 Fe3O4存在同时也阻碍 Fe2O3之间的连晶性能，
无法抑制 还原膨胀
国内球团矿的SiO2含量普遍偏高，大部分球团矿的SiO2的质
量分数都在5%以上，甚至有些球团矿的SiO2的质量分数高达
8%。SiO2含量高，不仅影响球团矿的还原性，且增加高炉渣 量，影响燃料消耗。
文献阐述
文献记载：据国内对铁矿石球团还原膨胀研究表明，造球原料中加入适
量的白云石粉和焦粉(煤粉)，可有效地抑制球团矿膨胀现象，因为白云石 是一种钙镁为主的碳酸盐，在造球原料中加入部分白云石，一方面可以
增加造渣物，适当发展液相，另一方面白云石粉在焙烧分解过程中放出
CO2，可以改善球团矿内部适应应力变化的能力；造球中加入部分焦粉或 煤粉，改变内部气氛，也使渣相易于形成，可有效地改变球团内部的固
问题：如何采取措施造渣， 用什么物质替代SiO2的造 渣功能？在添加MgO时， 需在配加什么物质提高抗 压强度？
My ideas：在SiO2较少的 情况下，尽可能的造一定 量的渣，减少还原膨胀； 或者加入MgO的同时，在 配加一些提高抗压强度、 降低还原粉化率的添加剂， 以达到冶炼标准。
自熔性球团矿简介
My ideas and Your suggestion
基本概况
• 自熔性球团矿：碱度(CaO/SiO2)为0.8~1.2的球团矿。
• 根据经验和理论计算，球团矿在高炉炉料中配比25%时，
如果SiO2的质量分数降低1% ，高炉吨铁渣量能降低 8kg， 还原度提高10% ，焦比可降低8% 。所以降低SiO2含量， 改善球团矿还原性对高炉冶炼和节能降耗非常有利。但 SiO2含量过低时球团矿还原膨胀率指标明显恶化，同时焙
结形式。
MgO方面：在同样的焙烧条件下，随着MgO含量的增加，一方面由于Mg2+与 Fe2+的半径相近，在氧化过程中Mg2+进入磁铁矿晶格中并占据了铁离子扩散产 生的空位，稳定了磁铁矿晶格，阻碍Fe3O4的氧化，致使球团内部Fe2O3微晶连 接减弱，从而致使球团强度降低。并且Mg2+可以扩散进入Fe3O4晶格生成固溶 体，降低Fe3O4再结晶能力，而 Fe3O4存在同时也阻碍 Fe2O3之间的连晶性能，
炼铁原料课件7球团矿(改)
吸附水 薄膜水 毛细水 重力水
A. 吸附水的特性及作用 1）吸附水的形成——同时放出润湿热 颗粒表面与第一层水分子：
靠颗粒表面离子和水偶极分子之间的静电吸引
第一层水分子定向排列 颗粒表面则是水分子的正（负）极，又补充静电引力
第一层水分子与第二层水分子： 靠颗粒表面的电场力 靠分子间的范德华力
2）吸附水的特性
球团矿生产
7.1 球团概述 1）定义：
将准备好的原料（细磨铁精矿或其它细磨粉状物料、粘结 剂、或熔剂、或添加剂、或固体燃料等）按一定的比例配料、 混匀，在造球机上经滚动而制成一定尺寸的生球，然后采用 干燥、焙烧或其它方法使其发生一系列的物理、化学变化而 硬化固结，成为具有一定物理、化学性能的球团矿，这一过 程叫做铁精矿球团
⑤当甲、乙间的距离小于甲、乙电分子半径之和时，公共薄膜 水同时受到甲、乙分子引力的作用，而具有更大的粘滞性。
颗粒间距越小，薄膜水的粘滞性就越大，颗粒就越不易相对 移动，生球强度就越高。
3）分子结合水及作用 ① 定义：最大吸附水 ＋ 薄膜水
② 分子结合水受矿种、粒度、亲水性的影响
致密Fe3O4 最大分子结合水最小 疏松mFe2O3•nH2O最大分子结合水最大 膨润土比表面积最大，亲水性最好，其分子结合
7.1.3 高炉生产对入炉原料的基本要求
★品位高、杂质少、化学成分稳定
入炉原料品位每增加1%，焦比降低2%，产量提高3%
★强度好、粉末少、粒度均匀
入炉矿中小于5毫米的粉末每减少10%，可使高炉增产6~8% 6~50毫米的每增加10%，焦比可降低l.8%
★易还原、低温还原粉化少、高温性能好
入炉原料的还原度提高10%，焦比可降低8～9% 入炉原料中FeO含量降低1%，焦比降低1%
A. 吸附水的特性及作用 1）吸附水的形成——同时放出润湿热 颗粒表面与第一层水分子：
靠颗粒表面离子和水偶极分子之间的静电吸引
第一层水分子定向排列 颗粒表面则是水分子的正（负）极，又补充静电引力
第一层水分子与第二层水分子： 靠颗粒表面的电场力 靠分子间的范德华力
2）吸附水的特性
球团矿生产
7.1 球团概述 1）定义：
将准备好的原料（细磨铁精矿或其它细磨粉状物料、粘结 剂、或熔剂、或添加剂、或固体燃料等）按一定的比例配料、 混匀，在造球机上经滚动而制成一定尺寸的生球，然后采用 干燥、焙烧或其它方法使其发生一系列的物理、化学变化而 硬化固结，成为具有一定物理、化学性能的球团矿，这一过 程叫做铁精矿球团
⑤当甲、乙间的距离小于甲、乙电分子半径之和时，公共薄膜 水同时受到甲、乙分子引力的作用，而具有更大的粘滞性。
颗粒间距越小，薄膜水的粘滞性就越大，颗粒就越不易相对 移动，生球强度就越高。
3）分子结合水及作用 ① 定义：最大吸附水 ＋ 薄膜水
② 分子结合水受矿种、粒度、亲水性的影响
致密Fe3O4 最大分子结合水最小 疏松mFe2O3•nH2O最大分子结合水最大 膨润土比表面积最大，亲水性最好，其分子结合
7.1.3 高炉生产对入炉原料的基本要求
★品位高、杂质少、化学成分稳定
入炉原料品位每增加1%，焦比降低2%，产量提高3%
★强度好、粉末少、粒度均匀
入炉矿中小于5毫米的粉末每减少10%，可使高炉增产6~8% 6~50毫米的每增加10%，焦比可降低l.8%
★易还原、低温还原粉化少、高温性能好
入炉原料的还原度提高10%，焦比可降低8～9% 入炉原料中FeO含量降低1%，焦比降低1%
球团生产工艺流程PPT课件
CHENLI
4
• 六、竖炉焙烧
• 竖炉主要分干燥、预热、焙烧、均热和冷却五个阶段。干燥带主要是 生球的干燥和初步加热，在干燥带生球的抗压强度提高，落下强度降
低，该带的温度一般控制在500℃以下，主要是避免因温度过高造成 生球爆裂；预热带：生球主要进行内部结晶水分解和排除，磁铁矿的
氧化和结晶，由于生球在预热带发生较多的物理化学变化，所以必须
团到了冷却带和鼓入炉的冷空气对流进行热交换。
CHENLI
5
• 七、指标解释： • 1、产量：以送出球团检斤重量为准 • 2、平均强度：要求2500N以上 • 3、强度合格率（1500N）：≥ 85% • 4、粒率10mm——25mm： ≥95%以上 • 5、膨胀率：≤15%
CHENLI
6
• 附：流程图：
CHENLI
3
• 五、造球 • 造球使球团工艺的关键，原料在造球盘里，受到滚动、转动、翻动、
揉、搓和挤压，使原料做机械运动而形成了生球。造球过程可分为三 个阶段：母球形成，母球长大和生球紧密。造球加水分别是滴水、雾 水，其决定着母球的形成速度和生球的长大速度，一般要求矿粉稳定 的情况下不得随意改动加水的多少，以免造成造球系统的不稳定。除 加水的控制外，来料的水份对造球也有很大影响，来料水份过小则成 球缓慢，母球很难长大，生球粒度偏小，而且生球强度差；来料水份 过大母球容易互相粘连和变形，生球粒度补均匀，生球强度好但入炉 容易爆裂。所以为了稳定生产，造球工必须每小时监测一次生球落下， 随时用手测来料的水份，来料水份应控制在7.0%±0.5%。
• 二、生产设备及产能：目前公司本部污泥球生产系统由一套配料系统、一套 烘干系统、两台高压压球机、4座污泥球焙烧炉组成，生产系统的产能可达 400—450吨/日，目前日产300吨左右（6月30日后），现价段炼钢日产污泥 270吨（干基）左右。
烧结矿与球团矿生产课程
烧结矿与球团矿生产精品课程
2.4 碳酸盐的分解及氧化钙 的矿化作用
（1）碳酸盐的分解
混合料中分解后才能最终进入液相，否则降低 烧结矿的质量。
烧结矿与球团矿生产精品课程
① 碳酸盐分解的热力学
MeCO3 →MeO＋CO2—Q
碳酸盐的分解压PCO ： 一定温度下，分解 反应达到平衡状态时，气相产物CO2的平衡 压力。
900℃
碳酸盐在一定温度下都有一定的分解压并随温度升高而升高。
烧结矿与球团矿生产精品课程
碳酸盐分解 由易到难的顺序
FeCO3 ，
MnCO3， MgCO3， CaCO3
某些碳酸盐矿物的分解压与温度的关系
烧结矿与球团矿生产精品课程
石灰石的分解
主要发生在燃烧带，烧结过程中碳酸盐的 分解与纯碳酸盐的分解是有区别的—— 分解产物可与其它矿物进行化学反应，生 成新的化合物，使得碳酸盐在相同温度下 分解压力增大，分解变得更容易一些。 CaCO3→ CaO ＋CO2 CaO ＋SiO2 → 2CaO •SiO2
烧结矿与球团矿生产精品课程
2.2 熔剂的种类
根据铁矿石中脉石和焦炭中灰分成分的不同， 高炉冶炼使用的熔剂可分为碱性、酸性和中性 熔剂三种。 （1）碱性熔剂 常用的碱性熔剂有石灰石（CaCO3）、白云石 ( CaCO3· MgCO3）、菱镁石（MgCO3）、生 石灰（ CaO ）和消石灰（ Ca(OH)2）。 当矿石中主要为酸性氧化物时，则使用碱性熔 剂。由于燃料灰分的成分和绝大多矿石成分都 是酸性的，因此，普遍使用碱性熔剂。
烧结矿与球团矿生产精品课程
白云石
石灰石
烧结矿与球团矿生产精品课程
生石灰
消石灰
烧结矿与球团矿生产精品课程
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517
510
538
高炉 渣量 kg 258
294
336
260
球团矿能够显著节能
工艺类型 烧结矿 球团矿
平均工序能耗 固体燃料消耗
Kg/t
Kg/t
65
53
35
19
世界最好瑞典的球团矿举例
TFe SiO2 MgO 抗压 转鼓
%
%
%
N
％
67.10 2.30 0.52 2500 95
66.80 1.70 1.50 2300 95
链篦机－回转窑能耗分析
收入
项目
Kj×106/h
生球
1.2
磁铁矿氧化 148.69
煤燃烧
111.71
风带进
3.96
% 0.45 55.99 42.07 1.49
总计
267.29
100.00
支出
项目 球团矿 废气带走 干返料 散热 水蒸发 篦板带
Kj×106/h 1.03
102.15 3.48 40.62 64.87 63.44
• 吸水率：大于400 ％（24小时）。 • 粒度： －200网目大于90％。 • 水分： 小于10％。
要不要润磨或高压辊磨？
• 作用：增加细颗粒，提高比表面积，产 生新的表面，有利于造球。
• 问题：增加投资，提高运行成本，使球 团矿的成本升高。
采用什么样的造球机？
• 圆盘造球机：生球粒度均匀，占地面积 较小，用工人较多。
瑞典 SSAB 的高炉指标
容 积 利用系数 燃料比
m3
t/ m3d kg/ t
2400
2.50
459
渣量 Kg/ t
170
100％球团矿，当前世界上指标最好的高炉
结束语
生产球团矿有利于节能和环境保护， 我国的铁矿资源适合生产球团矿。
将国产铁精矿尽量转化为球团矿是重 要的钢铁工业节能措施。
• 竖炉。 • 带式焙烧机。 • 链篦机 － 回转窑。
球团矿竖炉
• 以炉口的面积代表竖 炉的规格，多数为 8 m2。
• 生产率较低，产品质 量不均匀。用煤气、 油作燃料。
• 投资省、建设快，中 国人发明了导风墙－ 烘干床。
球团矿带式焙烧机
• 生产规模大。 • 对原料适应性强。 • 必须用煤气或油作燃
球团矿
北京科技大学
什么是球团矿？
一种球形的人造铁矿石, 直径10 － 16 mm，抗 压强度在2000 N以上， 可以长途运输和长期储 存，是高炉炼铁的理想 原料。也可用于海绵铁 生产。
球团矿的分类
酸性球团矿：不配加石灰石，维持 铁精矿原 来的碱度。
自熔性球团矿：配加石灰石，使球团矿具有一 定的碱度。
球团矿焙烧固结的五个阶段
• 干燥段：除去水分； • 预热段：磁铁矿氧化、赤铁矿形成连晶，
硫氧化； • 焙烧段：氧化反应继续，赤铁矿再结晶； • 均热段：晶粒长大； • 冷却段：球团矿冷却，回收热能。
焙烧球团矿的化学反应
• 2Fe3O4 + O = 3Fe2O3 • S + O2 = SO2
焙烧球团矿的常用设备
料。 • 台车用耐热钢制造。 • 我国只有两台。
球团矿链篦机－回转窑
• 生产规模大。 • 对原料的适应性强。 • 可以用煤炭、煤气、油作燃料。 • 近几年在我国发展很快。
当前我国球团矿的生产能力
设备类别 竖炉
设备台数
生产能力 万吨/年
％
74
3317
39
带式焙烧机
2
335
4
链篦机－回转窑 37
自熔性 62.23 4.83 4.83 0.33 1.08 1.00 0.87
R2: CaO/SiO2 二元碱度 R4: (CaO + MgO)/(SiO2 + Al2O3) 四元碱度
球团矿的主要物理性质
抗压强度
转鼓指数
气孔度 密度
N
+ 6.3 % - 0.5 %
%
g / cm3
2500 93 - 95 3 - 5 20 - 30 4.6 - 4.9
误差
-17.38
% 0.39 38.46 1.31 15.20 24.42 23.89 -6.54
球团矿在高炉中的应用
• 球团矿是高炉炼铁的重要原料。 • 球团矿在高炉炉料中的配比各异。
瑞典、加拿大的高炉全部用球团矿； 西欧的高炉用50％左右球团矿； 我国的高炉平均用20％左右的球团矿 球团矿的配比取决于资源条件。
我国典型的炉料结构
厂名 炉号
宝钢 3# 鞍钢 10＃ 新兴 3＃ 杭钢 1#
烧结 矿 ％
77.00
68.52
77.33
32.43
球团 矿 ％ 5.10
28.56
21.28
67.57
天然 矿 ％ 17.90
2.92
1.39
0.00
高炉利 用系数 t/m3 d
2.34
2.14
4.04
3.97
高炉燃 料比 kg 476
4848
57
球团矿的固结机理
• 磁铁矿氧化； • 铁矿颗粒之间形成晶
桥； • 球团矿的主要化学成分
类别 TFe SiO2 CaO MgO Al2O3 R2
R4
酸性 65.62 4.88 0.13 0.11 1.14 0.027 0.04
球团矿是怎样制成的？
• 配料（铁精矿 ＋ 膨润土） • 混合 • 造球（圆盘或圆筒造球机） • 焙烧（干燥、预热、焙烧） • 冷却
对于铁精矿的质量要求
• 含铁品位：不应低于65 ％。 • 粒度： －200网目不低于80 %。 • 比表面积：大于1200 cm2/g。 • 水分： 6 － 7％。
对于膨润土的质量要求
• 圆筒造球机：生球的循环负荷较大，占 地面积较大，节省人工。
铁精矿成球的机理
• 颗粒之间的毛细水作 用。
• 成球的三个阶段： 母球的生成； 生球的成长； 运动撞击中强度增高。
对生球质量的要求
• 粒度： 10－16 mm。 • 抗压强度：大于20N。 • 落下次数 ：大于10次（0.5m落下）。 • 爆裂温度： 高于200℃。
510
538
高炉 渣量 kg 258
294
336
260
球团矿能够显著节能
工艺类型 烧结矿 球团矿
平均工序能耗 固体燃料消耗
Kg/t
Kg/t
65
53
35
19
世界最好瑞典的球团矿举例
TFe SiO2 MgO 抗压 转鼓
%
%
%
N
％
67.10 2.30 0.52 2500 95
66.80 1.70 1.50 2300 95
链篦机－回转窑能耗分析
收入
项目
Kj×106/h
生球
1.2
磁铁矿氧化 148.69
煤燃烧
111.71
风带进
3.96
% 0.45 55.99 42.07 1.49
总计
267.29
100.00
支出
项目 球团矿 废气带走 干返料 散热 水蒸发 篦板带
Kj×106/h 1.03
102.15 3.48 40.62 64.87 63.44
• 吸水率：大于400 ％（24小时）。 • 粒度： －200网目大于90％。 • 水分： 小于10％。
要不要润磨或高压辊磨？
• 作用：增加细颗粒，提高比表面积，产 生新的表面，有利于造球。
• 问题：增加投资，提高运行成本，使球 团矿的成本升高。
采用什么样的造球机？
• 圆盘造球机：生球粒度均匀，占地面积 较小，用工人较多。
瑞典 SSAB 的高炉指标
容 积 利用系数 燃料比
m3
t/ m3d kg/ t
2400
2.50
459
渣量 Kg/ t
170
100％球团矿，当前世界上指标最好的高炉
结束语
生产球团矿有利于节能和环境保护， 我国的铁矿资源适合生产球团矿。
将国产铁精矿尽量转化为球团矿是重 要的钢铁工业节能措施。
• 竖炉。 • 带式焙烧机。 • 链篦机 － 回转窑。
球团矿竖炉
• 以炉口的面积代表竖 炉的规格，多数为 8 m2。
• 生产率较低，产品质 量不均匀。用煤气、 油作燃料。
• 投资省、建设快，中 国人发明了导风墙－ 烘干床。
球团矿带式焙烧机
• 生产规模大。 • 对原料适应性强。 • 必须用煤气或油作燃
球团矿
北京科技大学
什么是球团矿？
一种球形的人造铁矿石, 直径10 － 16 mm，抗 压强度在2000 N以上， 可以长途运输和长期储 存，是高炉炼铁的理想 原料。也可用于海绵铁 生产。
球团矿的分类
酸性球团矿：不配加石灰石，维持 铁精矿原 来的碱度。
自熔性球团矿：配加石灰石，使球团矿具有一 定的碱度。
球团矿焙烧固结的五个阶段
• 干燥段：除去水分； • 预热段：磁铁矿氧化、赤铁矿形成连晶，
硫氧化； • 焙烧段：氧化反应继续，赤铁矿再结晶； • 均热段：晶粒长大； • 冷却段：球团矿冷却，回收热能。
焙烧球团矿的化学反应
• 2Fe3O4 + O = 3Fe2O3 • S + O2 = SO2
焙烧球团矿的常用设备
料。 • 台车用耐热钢制造。 • 我国只有两台。
球团矿链篦机－回转窑
• 生产规模大。 • 对原料的适应性强。 • 可以用煤炭、煤气、油作燃料。 • 近几年在我国发展很快。
当前我国球团矿的生产能力
设备类别 竖炉
设备台数
生产能力 万吨/年
％
74
3317
39
带式焙烧机
2
335
4
链篦机－回转窑 37
自熔性 62.23 4.83 4.83 0.33 1.08 1.00 0.87
R2: CaO/SiO2 二元碱度 R4: (CaO + MgO)/(SiO2 + Al2O3) 四元碱度
球团矿的主要物理性质
抗压强度
转鼓指数
气孔度 密度
N
+ 6.3 % - 0.5 %
%
g / cm3
2500 93 - 95 3 - 5 20 - 30 4.6 - 4.9
误差
-17.38
% 0.39 38.46 1.31 15.20 24.42 23.89 -6.54
球团矿在高炉中的应用
• 球团矿是高炉炼铁的重要原料。 • 球团矿在高炉炉料中的配比各异。
瑞典、加拿大的高炉全部用球团矿； 西欧的高炉用50％左右球团矿； 我国的高炉平均用20％左右的球团矿 球团矿的配比取决于资源条件。
我国典型的炉料结构
厂名 炉号
宝钢 3# 鞍钢 10＃ 新兴 3＃ 杭钢 1#
烧结 矿 ％
77.00
68.52
77.33
32.43
球团 矿 ％ 5.10
28.56
21.28
67.57
天然 矿 ％ 17.90
2.92
1.39
0.00
高炉利 用系数 t/m3 d
2.34
2.14
4.04
3.97
高炉燃 料比 kg 476
4848
57
球团矿的固结机理
• 磁铁矿氧化； • 铁矿颗粒之间形成晶
桥； • 球团矿的主要化学成分
类别 TFe SiO2 CaO MgO Al2O3 R2
R4
酸性 65.62 4.88 0.13 0.11 1.14 0.027 0.04
球团矿是怎样制成的？
• 配料（铁精矿 ＋ 膨润土） • 混合 • 造球（圆盘或圆筒造球机） • 焙烧（干燥、预热、焙烧） • 冷却
对于铁精矿的质量要求
• 含铁品位：不应低于65 ％。 • 粒度： －200网目不低于80 %。 • 比表面积：大于1200 cm2/g。 • 水分： 6 － 7％。
对于膨润土的质量要求
• 圆筒造球机：生球的循环负荷较大，占 地面积较大，节省人工。
铁精矿成球的机理
• 颗粒之间的毛细水作 用。
• 成球的三个阶段： 母球的生成； 生球的成长； 运动撞击中强度增高。
对生球质量的要求
• 粒度： 10－16 mm。 • 抗压强度：大于20N。 • 落下次数 ：大于10次（0.5m落下）。 • 爆裂温度： 高于200℃。