攀枝花钢铁厂球团矿生产工艺培训

球团矿生产工艺
1．球团矿生产工艺有何特点？
与烧结生产工艺相比，球团矿生产工艺具有下述特点：
（1）对原料要求严格，而且原料品种较单一。

一般用于球团生产的原料都是细磨精矿，比表面积大于1500~1900cm2/g。

水分应低于适宜造球水分，SiO2不能太高；
（2）由于生球结构较紧密，且含水分较高，在突然升至高温时会产生破裂甚至爆裂，因此高温焙烧前必须设置干燥和预热工序；
（3）球团形状一致，粒度均匀，料层透气性好，因此采用带式焙烧机或链篦机一回转窑生产球团矿时，一般可使用低负压风机；
（4）大多数球团料中不含固体燃料，焙烧球团矿所需要的热量由液体或气体燃料燃烧后的热废气通过料层供热，热废气在球团料层中循环使用，因此热利用率较高。

2．球团矿生产应用较普遍的方法有哪几种？各有何优缺点？
球团生产应用较为普遍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。

这三种方法的主要优缺点如下：
（1）竖炉球团法优点：设备简单，对材质无特殊要求，操作维护方便，热效率高；缺点是：单机生产能力小，最大年产量50万吨，加热不均匀，一般只适应于焙烧磁铁矿球团。

（2）带式焙烧机球团法优点：全部工艺过程在一台设备上进行，设备简单、可靠、操作维护方便，热效率高，单机生产能力大，达500万吨／年，适应焙烧各种原料；缺点是：需要耐热合金钢较多。

（3）链篦机-回转窑球团法优点：焙烧设备较简单。

焙烧均匀，单机生产能力大，适应各种原料的球团焙烧；其缺点是：干燥预热、焙烧和冷却需分别在三台设备上进行，设备环节多。

3．简述球团矿生产的工艺流程。

各种球团生产方法在球团焙烧前的工艺和设备基本相同，一般包括原料准备、配料、混合、造球、布料、焙烧等过程，具体工艺流程见图4-1。

图4-1 球团矿生产工艺流程
4．根据用途与化学成分的不同，生产球团矿的原料可分为哪两类？
根据用途与化学成分，球团原料可分为两类。

一类是含铁原料，主要是铁精矿粉，其含铁量应大于64％，一般占造球混合料的90％以上，系球团基体。

另一类主要是含铁少或不含铁的原料，主要用于促进造球，改善球团物理机械特性和冶金特性。

5．球团矿生产对铁精矿有哪些方面的要求？
铁精矿的质量对生球、成品球团矿的质量起着决定性的作用。

球团矿生产对铁精矿的要求如下：
①粒度：适合造球的精矿小于0.044mm（-325目）部分应占60％~85％，或小于0.074 mm（-200目）部分应占90％以上，比表面积大于1500 cm2 /g。

细粒精矿粉易于成球，粒度愈细，成球愈好，球团强度愈高。

但粒度并非愈细愈好，粒度过细磨矿时能耗增加，选矿后脱水困难。

②水分：水分的控制和调节对造球过程、生球质量、干燥焙烧、造球设备工作影响很大。

一般磁铁矿和赤铁矿精粉适宜的水分为7.5％~l0.5％，小于0.044 mm占65％时，适宜水分为8.5％，而小于0.044 mm占90％时，适宜水分为11％，水分的波动不应超过±0.2％，且越小越好。

③化学成分：化学成分的稳定及其均匀程度直接影响生产工艺过程和球团矿的质量，全铁含量波动小于±0.5％，二氧化硅含量波动小于±0.3％。

6．生产球团矿的含铁原料，除铁精矿粉外，还包括哪些种类？
除铁精矿粉外，有些从其他热处理加工或者化学加工过程中获得含铁物料也可以单独地或同铁精矿粉混合用来制成球团，这类含铁原料包括：黄铁矿烧渣、轧钢皮、转炉炉尘、高炉炉尘等。

一般各种炉尘粒度很细，比表面积大，而烧渣和轧钢皮须细磨后方可造球。

7．若原料不能满足造球工艺要求，应如何处理？
原料进厂后若不能满足造球工艺要求，需要进行加工处理，主要有再磨、干燥、中和等。

再磨可分为干磨和湿磨两种，如图4-2所示。

采用的磨矿设备为圆筒型磨机，多用钢球作为磨矿介质，有时采用钢棒或块矿（“砾石”）作为磨矿介质。

干燥也分为两种，一种是将精矿粉或混合料全部经干燥机干燥至造球适宜的水分，另一种是将部分精矿干燥，与其他未经干燥的精矿配合使用。

我国精矿粉含水一般都较高，不利于造球，因此在造球前有必要进行干燥，使矿粉含水量降到低于最适宜造球的湿度。

图4-2 造球原料磨矿工艺流程
a—湿磨；b—干磨
中和是为了控制和减少原料化学成分的波动，保持原料化学成分的稳定。

中和的方法与烧结原料的准备处理相似。

8．球团生产中通常采用哪些材料作黏结剂？
黏结剂同细磨矿石颗粒相结合有利于改善湿球、干球以及焙烧球团的特性。

最主要的一种黏结剂是水，球团生产使用的黏结剂有膨润土、消石灰、石灰石、白云石和水泥等。

氧化固结球团常用膨润土、消石灰两种，水泥通常是生产冷凝固结球团的黏结剂。

9．膨润土含有哪些主要成分？
膨润土是使用最广泛、效果最佳的一种优质黏结剂，它以蒙脱石为主要成分，蒙脱石又称微晶高岭石或脉岭石，是一种具有膨胀性能呈层状结构的含水铝硅酸盐，其化学分子式为：Si8Al4O20（OH）4·H2O，化学成分为SiO2 66.7％，Al2O328.3％。

膨润土实际含SiO260％~70％，Al2O3为15％左右，另外还含有其他杂质，如Fe2O3、Na20、K2O等。

10．膨润土在球团矿生产中有哪些作用？
膨润土在球团矿生产中可提高生球强度、调剂原料水分、稳定造球作业，提高物料的成核率和降低生球长大速度，使生球粒度小而且均匀。

同时膨润土还能提高生球的热稳定性，既提高了生球的爆裂温度和生球干燥速度，缩短了干燥时间，又可提高干球强度和成品球团矿的强度。

11．球团矿生产对膨润土有哪些技术要求？
球团矿生产对膨润土的技术要求：蒙脱石含量大于60％；吸水率（2 h）大于120％；膨胀倍数大于12倍；粒度小于0.074mm占99％以上；水分小于10％。

膨润土用量一般占混合料的0.5％~1.0％。

国外膨润土的用量为混合料的0.2％~0.5％，国内由于精矿粉粒度较大而膨润土用量较多，一般占混合料的 1.2％~1.5％。

膨润土经焙烧后残存部分的主要成分为SiO2和Al2O3，每增加1％的膨润土用量，要降低含铁品位0.4％~0.6％，应尽量少加。

12．如何对膨润土进行加工处理，使其符合球团矿的生产要求？
对膨润土的加工处理主要是破碎或碾压，然后干燥，由平均自然水分30％干燥到7％~8％。

为了保持膨润土的活性，干燥温度应不超过150℃，干燥之后或干燥过程中，将膨润土磨细，磨到小于0.074 mm粒级的至少占99％。

膨润土要使用密封容器运输，如槽式卡车或装袋运输。

13．球团矿生产中添加熔剂的目的是什么？常用的熔剂有哪些？
球团矿生产添加熔剂的目的主要是改善球团矿的化学成分，特别是其造渣成分，提高球团矿的冶金性能，降低还原粉化率和还原膨胀率等。

常用的碱性添加剂有消石灰、石灰石和白云石等钙镁化合物。

其性质、作用和要求与烧结用熔剂相同，但粒度要求比烧结更细，细磨后小于0.074mm含量为90％以上。

14．球团矿生产中配料的目的是什么？
配料是为了获得化学成分和物理性质稳定，冶金性能符合高炉冶炼要求的球团矿，并使混合料具有良好的成球性能和生球焙烧性能。

15．球团矿生产中如何进行配料计算？配料计算方法通常有哪两种？
应根据原料成分和高炉冶炼对球团矿化学成分的要求进行配料计算，以保证球团矿的含铁量、碱度、含硫量和氧化亚铁含量等主要指标控制在规定范围内。

配料计算方法通常有两种，一种是根据原料品种和化学成分首先确定配料比，然后进行计算；另一种是根据球团矿的技术条件，主要是球团矿的含铁量和碱度确定后再进行配料计算。

先进行各种精矿粉单烧计算，再确定配加率，计算过程与烧结配料的计算方法相似。

16．球团矿生产中通常采用何种配料形式？
球团矿生产中配料形式通常为集中配料。

集中配料是把各种原料全部集中到配料室，分别贮存在各种配料槽内，然后根据配料比进行配料。

配料的方法为容量法和质量法，常用采用质量配比法，也有采用X射线分析仪对混合料作快速分析，按原料化学成分配料的方法。

铁精矿和熔剂大多采用圆盘给料机给矿和控制料量，并经过皮带秤或电子秤称量配料。

为了提高生球强度往往在混合料中加入少量黏结剂，黏结剂的配入由称量铁精矿的皮带发出信号来控制。

17．为何要对球团矿生产原料进行充分混合？
由于球团矿生产中膨润土、石灰石粉等添加剂的加入量很少，为了使它们能在矿粉颗粒之间均匀分散，并使物料同水良好结合，应加强混合作业。

18．球团矿生产中对生球的一般要求是什么？
造球是球团生产工艺的关键，生球的质量对成品球团矿的质量影响很大，必须对生球质量严格要求。

对生球的一般要求是粒度均匀，强度高，粉末含量少。

粒度一般应控制在9~16 mm。

每个球的抗压强度湿球不小于90 N／个，干球不小于450 N／个，落下强度自500mm高落到钢板上不小于4次；破裂温度应大于400℃；干球应具有良好的耐磨性能。

19．球团矿生产中混合料的造球设备通常有哪几种？
混合料的造球设备常用有圆筒造球机和圆盘造球机，个别厂也有采用圆锥造球机的。

20．简述圆筒造球机工艺流程。

圆筒造球机工艺流程见图4-3：将准备好的混合料装入圆筒造球机上端给料口，必要时往规定区域上喷水，以达到最佳造球状态。

混合料沿着平滑的螺旋线向排料口滚动。

根据圆筒长度、倾角、转速和填充率的不同，圆筒造球机制出一定粒度组成的生球，其造球能力依矿石种类而变化，成球性能是：褐铁矿比赤铁矿好，赤铁矿比磁铁矿好。

按照这种方式造球，圆筒造球机在实际的造球过程中不能产生分级作用。

因此，圆筒造球机的排料须经过筛分，将所需粒度的生球分离出来。

全部筛上大块均经过破碎之后再同筛下碎粉和新料汇合后一起返回圆筒造球机。

根据操作条件的不同，循环负荷量可以为新料的100％~200％。

随着循环负荷的加入，造球混合料要反复通过圆筒造球机，直至制成合格生球排出时为止。

为了分出合格粒级生球，保持生球的质量，生球筛必须具有足够的能力，以弥补混合料较大的波动。

图4-3 圆筒造球机工艺流程示意图
21．生球筛主要有哪两种形式？辊筛与振动筛相比，有何优点？
生球筛主要有振动筛和辊筛两种形式。

振动筛正逐渐被辊筛所取代，在相同的条件下，辊筛的筛分效率比振动筛高约25％，且辊筛操作运转比较平稳，振动较轻，采用辊筛会得到表面质量更好的生球。

22．简述圆盘造球机工艺流程。

圆盘造球机工艺流程见图4-4：混合料给入造球盘内，受到圆盘粗糙底面的提升力和物料的摩擦力作用，在圆盘内转动时，细颗粒物料被提升到最高点，从这点小料球被刮料板阻挡强迫向下滚动，小料球下落时，黏附矿粉而长大，小球不断长大后，逐渐离开盘底，它被圆盘提升的高度不断降低，当粒度达到一定大小时，生球越过圆盘边而滚出圆盘。

在圆盘的成球过程中产生了分级效应，排出的都是合格粒度的生球，生球粒度均匀，不需要过筛，没有循环负荷。

图4-4 圆盘造球机工艺流程示意图
23．如何将合格粒度的生球输送给焙烧机？
一般情况下，焙烧所需生球总量是由多台造球机制出的，生球集中到一条集料皮带机上输送给焙烧机。

生球的输送设备对生球的抗压强度、落下强度以及转鼓强度均有很高要求，其主要任务就是将生球完好无损地传送给下一个工艺阶段。

如图4-5所示，每个生球向下滚动的旋转方向同圆辊的旋转方向相同，滚到两辊间隙内的生球被后面的生球顶出，从辊子顶面滚过，又滚入下一个辊隙内。

同时，生球被横向推开分布到辊式布料器的整个宽度上。

图4-5 辊式布料器工作方式示意图
a-辊间生球运动状态; b-往焙烧机台车上布料
24．目前国内外球团矿氧化焙烧工艺主要有哪几种？
目前国内外球团矿氧化焙烧工艺主要有三种：带式焙烧机法、链箅机-回转窑法和竖炉法。

这三种方法的原料处理、生球制备工艺和设备都是相同的，带式焙烧机法的产量占的比例最大，链算机-回转窑次之，竖炉法最小。

此外，还有环式焙烧机法等。

25．球团矿焙烧工艺过程一般包括哪几个环节？
球团矿焙烧工艺过程一般包括布料、干燥、预热、焙烧和冷却几个环节。

26．竖炉法焙烧球团矿有何优、缺点？
竖炉是国外用来焙烧球团矿最早的设备，具有结构简单、材质无特殊要求、投资少、热效率高，操作维修方便等优点；但是单炉产量小，对原料适应性差，不能满足现代高炉对熟料的要求，在应用和发展上受到限制。

27．简述竖炉法焙烧球团矿的工艺过程。

竖炉是一种按逆流原则工作的热交换设备，在炉顶通过布料设备将生球装入
炉内，球以均匀的速度连续下降，燃烧室的热气体从喷火口进入炉内，热气体自下而上与自上而下的生球进行热交换。

生球经过干燥、预热进入焙烧区，在焙烧区进行高温固结反应，然后在炉子下部进行冷却和排出，整个过程是在竖炉内一次完成。

28．竖炉法焙烧球团矿通常有哪几种布料形式？各有何特点？
竖炉早期采用矩形布料。

料线贴近炉壁自动布料，料面呈深V形，中心低，靠近炉壁处高。

这种布料形成的纵向中心线周围的温度达不到球团矿所需要的理想焙烧温度。

后来改为横向布料，见图4-6，横向布料生球布成一行行的横向小沟谷。

布料机上装有料面探测器，控制行走和布料速度，以便保持料面平坦和控制料面高度，采用这种布料装置，炉内温度和气流分布均得到明显改善。

我国竖炉都采用直线布料，见图4-7。

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。

图4-6 横向布料系统示意图图4-7 竖炉直线布料示意图
(a)布料车与布料线路垂直; (b)布料车与布料线路平行29．国内外竖炉是如何实现对生球的干燥和预热的？
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4~6分钟的停留时间，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500mm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。

生球在干燥床上经过5~6分钟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200毫米左右），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展。

相反，由于中心球料低，球比较大，有利于发展中心气流。