球团厂造球岗位技能知识培训学习教材
球团知识详解
第一部分初级造球工知识要求
第一章基本知识
第一节团矿概念
团矿是人造块原料的一种方法，是将粉状物粒度变成在物理性能和化学组成上能满足下一步加工要求的过程。在团矿过程中，物料不仅由于粒子密集和成型发生物理性质（密度、空隙率、形状、大小和机械强度等）上的变化，而且也发生了化学和物理性质（化学组成，还原性，膨胀性，高温还原软化性，低温还原粉化性等）上的变化，从而使物料的冶金性能得到改善。
团矿的基本任务，除了和烧结一样利用精矿和粉矿制成块状冶炼原料外，还可以生产金属化球团和综合性团块，以便直接还原和综合回收多种金属。
球团是粉末原料在加水的条件下受到滚动而成球，其形状为球形，粒度均匀，大小则由滚动的时间而定，使用球团法得到的生球必须经过固结后才具有足够的强度，焙烧固结后的球团，孔隙率高，还原性好，成为球团矿。
第二节球团的原料种类，化学成分及性能
铁矿石球团的原料主要有两大类；一是含铁原料，二是粘结剂和添加剂。
1. 矿石种类⑴磁铁矿石磁铁矿石是未风化和氧化的变质沉积矿床中或岩浆地区交代矿床中的主要含铁矿
物。这种矿石
的含铁量从铁应岩的20%?50%到岩浆矿床的65%不等。磁铁矿的化学分子式是Fe 3O4，常常也写成FeO Fe2O3,其理论含铁量为72.4%，其中FeO为31% , Fe2O3为69%。在交代矿床中，可以观察到其二价铁被锰离子或钙离子取代，以及三价铁被铝离子取代的现象。在成矿温度高的矿床中发现含有TiO2，它主要以分离的钛铁矿夹状存在于磁铁矿晶体之间。结合在磁铁矿晶体内的五氧化二钒，其大部分都与钛共生在矿化的辉长岩块内。尖晶石型磁铁矿结晶成双重氧化物，其含铁以二价形态
（FeO和三价形态Fe2O3）存在。
磁铁矿比重为4.9?6.2g/cm3,硬度为5.5?6.5,难还原和难破碎。它的外表颜色为钢灰色和黑灰色，有黑色条痕，具有磁性。
自然界中纯磁铁矿石很少见到，由于氧化作用，部分磁铁矿石被氧化成赤铁矿石，但仍保持磁铁矿的结晶形态，所以这种矿石叫假象赤铁矿石和半假象赤铁矿石。
为了衡量磁铁矿的氧化程度，通常以全铁（T Fe）与氧化亚铁的比值来区分。比值越大，说明铁矿石的氧化程度越高。
当T Fe /FeO v 2.7 为原生磁铁矿石；T Fe /FeO=2.7?3.5 为混合矿石；T Fe /FeO > 3.5 为氧化矿石，应当指出，这种划分只是对于矿物成分简单，铁矿石由较单一的磁铁矿和赤铁矿组成的铁矿床才适用。如果矿石中含酸铁等，因其中的FeO不具有磁性，如计算时把它列入FeO内就会出现假象。一般开采出来的磁铁矿石含量为30?60%，当含铁量大于45%，粒度大于5?8 mm时，可直接供链铁使用，小于5?8 mm的作烧结原料。当含铁低于45%，或有害杂质超过规定时，则不能直接利用，必须经过选矿处理。最常用的选矿方法是磁选法，有时还配合采用浮选法。所获得的精矿称磁选精矿，其含铁量在60%左右，在矿物结构上与原矿是基本一致的。造球的原料基本上是经过选矿后精矿。
物理性质及化学成分
1
磁铁矿的冶炼性能：实际含铁量45%、70%，有害杂质硫S,磷P高，坚硬致密，难还原。
⑵赤铁矿石分子式Fe2O3
赤铁矿石是最常见的，也是数量最多的一种铁矿石。按其成因，赤铁矿有粗晶、中晶结构的（如镜矿石），也是细晶结构或土状的。其化学分子式Fe2O3，理论含铁量70%。
⑶ 褐铁矿石分子式mFe2O3 ? nH 2O
褐铁矿石是含结晶水的Fe2O3,化学分子式mFe2O3 ? nMO表示，它实际上是由针铁矿（Fe2O3旧2。）、水赤铁矿（2 Fe2O3 H2O ）、氢氧化铁和泥质物的混合物所组成。自然界中褐铁矿绝大部分以 2 Fe2O3 ?H2O 形态存在。
褐铁矿比重为3?4.2g/cm3,硬度为1?4。其外观颜色为黄褐色、暗褐色和黑色。无磁性。
由于褐铁矿石是由其它铁矿石风化后生成的，所以结构松软，含水量大。
⑷菱铁矿石分子式FeCO3
菱铁矿石的分子式是FeCO3，理论含铁量为48.2% , FeO为62.1%,CO 2为37.9%.
自然界中常见的是坚硬致密的菱铁矿，外表颜色为灰色和黄褐色，风化后变为深褐色。比重为 3.8g/cm3。硬度为3.5?4。无磁性。
菱铁矿石在氧化带不稳定，易分解氧化和铁矿，履盖在菱铁矿层的表面。在自然界中分布较广的粘土质菱铁矿，它的夹杂物为粘土和泥砂。
菱铁矿常夹杂有镁、锰和钙等碳酸盐。菱铁矿石一般含铁矿为30?40%之间，经焙烧好后，因分解
放出CO 2，使含铁量显著增加，矿石也变的多孔，易破碎且还原性变好。
2. 粘结剂
粘结剂能改善物料的成球及生球、干球和被烧球矿的特席，在球团工艺过程中，使用最多是膨润土，也有少数厂采用消石灰。
膨润土产于白垩纪和第三纪岩层系，因破璃质变质岩体风化而成的粘土质岩石。膨润土的主要矿物成分是锰脱石并含有不定数量的其他粘土矿物（如高岭土）和非粉土矿物（石英，长石，方英石等）。
皂土的分类：目前常按晶层间吸附阳离子的不同来划分膨润土类型，即吸附Na+为主时称钠基膨润土，吸附Ca2+为主时称钙基膨润土，当H+占优势时，称氢基膨润土。
欧美按碱性系数K来确定膨润土的类型
K=E Na+ +E K+ +/E ca2+ + E Mg2+
K> 1为钠基膨润土，K v 1为钙基膨润土。E Na+、E K+、E=a2+和E Mg2+分别为Na、K、Ca、Mg阳离子的吸附量。近来美国也有以E ca2+/ E ca2+大于1为钠型，小于1为钙型的区分方法。
一般在锰脱石含量相近的情况下，钠基膨润土比钙基膨润土对球团的作用大。
本厂使用的皂土（膨润土）技术标准：
⑴化学成分
第二章球团的生产
第一节球团生产方法及各工序的作用
1. 球团生产的基本特点及其在钢铁生产中的作用
⑴将造好的生球通过辊筛筛去不合格的球和粉末置于移动的链篦机上，生球与链篦机处于相对静止状态，在这种状态下，完成干燥和预热，然后，送入回转窑内，球团在窑内不断翻滚进行高温焙烧固结。
⑵ 球团法是一种新型的造块方法，无论在高炉，转炉，平炉和电炉中都能使用，它的主要优点如下；
①适于进行大规模生产。
②球团矿是球形，粒度均匀，从而保证了在高炉中炉料的良好透气性。
③球团矿的还原性好。
④球团矿在运输和多次转运的条件下，破碎很少可以露天存放。
2 .球团生产方法及各工序的作用（本厂）
我厂采用圆盘造球机——辊式布料机——链篦机——回转窑——环式冷却机生产方式。
①造球：造球又称滚动成球，它不仅是球团矿生产中重要的基本工序之一，也是球团矿生产中的第
一道工序，因此生球质量在很大程序上决定成球的球团质量，例如生球的大小，水分，机械强度,
热稳定性和化学组成等的波动，会严重影响到下一步的固结过程。
②辊式布料器：使用辊式布料器可以使生球质量获得两方面的改善，一是可以生球进行筛分，使合格粒度的球进
入链篦机，二是生球进一步滚动，改善了蛇骨表面的光洁度，提高生球质量。
③链篦机：生球布到链篦机上后，依次经过干燥段和预热段，脱除各种水分，磁铁矿氧化成赤铁矿，球团具有
一定的强度，然后进入回转窑。
④回转窑：生球经过干燥和预热后，由链篦机尾部的铲料板下，通过溜槽进入回转窑，物料随回转
窑周边翻滚的同时，沿轴向移动，窑头设有燃烧器（喷煤烧嘴），由它燃烧燃料，提供热量。
⑤环冷机：高温的球团矿从回转窑内卸下环冷机上进行冷却，使球团最终温度降到100 C以下，以
便使皮带机正常输送，高温冷却段出来的热风达1000?1100C，作为二次燃烧冲气返回窑内利
用。
第二节球团生产的基本原理
1. 造球理论基础：造球又称滚动成型，它不仅是球团矿生产中重要的基本工序之一，也是球团矿生产中的第一道
工序。因此，生球质量在很大程度上决定着成品球团的质量。例如生球的大小，水分，机械强度，热稳定性和化学组成等的波动，会严重影响到下一步的固结过程。
细磨物料在造球设备中被水润湿后，通过机械力和毛细力的作用而成球。并且，由于存在毛细压力、颗粒之间的摩擦力及分子引力等，使生球具有一定的强度。各种物料成球性能的好坏是不相同的，这与物料的表面性质和它与水的亲和能力有关。
2. 水分在成球过程中的作用；在造球过程中水是一种很好的粘结剂，在适宜的颗粒特性得到保证的前提下，
能否选出好的生球在程度上取决于加水量，同时颗粒特性对生球强度的影响，只有在最佳水分条件下，才能显示得出来，所以颗粒特性和最佳水分是造球的两个关键因素。
3. 生球形成的连接机理
一、主要连接力
对于颗粒物料，使之成生球的力是自然力（或物理力）和应用力两种。
对于造块有用的自然力有：⑴固体颗粒之间的范德华力、磁力和静电力；⑵颗粒之间相互作用的摩擦力；
⑶不能自由移动的连接桥中的附着力和内聚力；⑷由于液相存在的界面力和毛细力。生球靠物理力使颗粒
维持在一起，而这些物理力的大小决定于颗粒的尺寸、表面荷电、结晶结构、颗粒的接近程度和添加剂的种类及数量。当液体存在并完全润湿固体表面时，主要的物理力是颗粒间气-液界面的表面张力所引起的
毛细压力。
同时，为了使物理力能对成球起到作用，就要借助机械力使湿颗粒彼此相接处，即在一个合适
的设备中，通过滚动、转动、搅拌、润磨、揉和及挤压的方式使物料作机械运动，使颗粒相互
3
接触。湿颗粒的造球或制粒，是利用物料在圆筒、圆盘或圆锥造球机内，受到滚动和搅拌，物料的滚动行为决定于物料的物理、化学性质和造球设备的工艺参数。
二、细磨物料在成球过程中的行为
细磨散状物料在造球过程中，首先形成球核，然后球核长大，主要是以成层或凝结的方式长大。但是，在球长大的过程中，或多或少还回一些其它的行为，例如已经形成的球，又被压碎等。萨斯特雷和福尔斯特瑙将造球过程中，可能发生的行为总结为七种。
（一）成核：细磨物料开始形成削球的过程称为成核过程。湿料加到造球机中加水润湿后，在机械力作用下，颗粒互相靠拢，由于颗粒之间毛细力的作用而聚集成核。这是任何新球形成必不可少的过程。在
批料造球中，进入造球机的原料，一部分形成球核，另一部分使球核长大。在正常情况下，两者有一
定的比例，即成核的数目大致等于成品球的数目，核的形成是造球的第一步。因此，核的强度及形成
的速度都涉及到生球的质量。
（二）成层：已经形成的球核，在滚动过程中聚集新料，而逐渐长大，这被称为成层过程，又滚雪球。此过程是连续往球核上加粉料和水分，表面潮湿的核，由于毛细力的作用，在滚动时一层层地聚集物料，
使球的尺寸连续增长。在生产上，生球多以这种方式长大。
（三）凝结：几个小球核连接在一起，叫凝结生球长大是由于小的球核在造球机内“瀑布式”的物流中，互相碰撞和挤压，球核逐渐变的密实，毛细管中的水被挤到球表面，在连续碰撞中彼此凝结在一起，因
而导致球的长大。球核的凝结可以是两个或是更多的，以成对的或四面体的形式聚结在一起。球以聚
结方式的速度，比成层长大的快。在批料造球时，球往往以聚结的方式长大。以聚结方式长大的球，
尺寸范围较宽。
（四）粉碎（散开）：已经形成的球核又被压碎。在造球过程中，部分原料虽然暂时聚集在一起，但由于水分少，毛细粘结力不足，球核的强度小，在其它核团的撞击下而破碎。这在造球过程中是不可避免
的，这部分散料在继续造球过程中会粘附到其它球核上。
但是，对于粒度较粗的原料，或亲水性较差的原料，球核破碎的几率就很大，往往导致造球过程不能
顺利进行。这种原料一般称为成球性差或难成球的原料，必须增加某些粘结剂以改善其成球性。
（五）破损：已经形成的球，在继续长大中，由于冲击或碰撞而破裂成碎片，这种碎片往往形成球核或与其它的球聚结。若出现大量的球破裂，则说明造球机的工艺参数不适宜，必须加以调整。
（六）磨损：已经形成的球，在继续张大中，有些球表层因水分不足或粘结剂而粘附不牢，在互相磨剥过程中被磨损，这些磨损下来的粒子，又粘附到其它的球上。
（七）磨剥转移：在造球过程中，球由于相互作用和磨剥，一定数量的原料从一个球换一到另外一个球上，这称为“磨剥转移”。这种“磨剥转移”是在球之间每次碰撞时，非常小的原料从一个球的表面转移
到另一个球的表面，而不存在交换。
以上七种行为，组成一套基本过程，这些过程能引起生球在数量上和尺寸上的改变，在任何情况下，生球的形成和长大，可以这七种基本行为中的某几个来描述。
4. 细磨物料的成球过程：细磨物料造球有连续造球和批料造球两种方式。由于造球的方式不同，成
球过程也有差别，但大致都是分为三个阶段。
一、造球过程的三个阶段
（一）成核阶段：当细磨物料表面达到最大分子水分后，继续加水润湿，则在颗粒表面裹上一层水膜，
颗粒物料彼此有许多点接触，由于水膜的表面张力作用，在两个颗粒之间便形成液体桥健，使矿粒连接在一起。矿粒在造球机内通过运动，以及含有两颗或数颗矿粒的各个小水珠相互结合，便形成了最初的聚集体。
这种聚集体是疏松的，液体桥健使各个颗粒呈网状地保持在一起，其中保留了大量的空隙，液体填充率仅
20%左右。
在机械力的作用和增加水分的情况下，聚集体的粒子发生重新排列，部分孔隙被水充填，液体倾向融
合，形成连续的水网。这时的聚集体为蜂窝状毛细水所连接，其中孔隙体积减少，
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形成坚实稳定的球核，又称母球。
这就是成核的阶段，成核速度与原料的比表面积和水分有关。这时的球核仍然是由固…液… 气三相组成，
强度不高。
（二）球核长大阶段：已经形成的球核，在机械力作用下，使颗粒彼此靠拢，所有孔隙被水充满，球核内蜂窝毛细水逐渐过度到毛细管水。在球核外围孔上形成弯月面，由于毛细力将矿粒保持在一起,
这时球核的强度提高。
在继续滚动过程中，球核进一步被压密，引起毛细管形状和尺寸的改变从而使过剩的毛细水
被挤到球
降低了成球的速度，并且随着膨润土用量增加，成球的速度下降，膨润土是层状结构，遇水后，不仅表
面吸水，其晶层间也要吸附一定量的水分，成为层间结合水，因而减少了造球过程的有效水，使生球长
大速度降低。膨润土对成球动力学的影响，随着膨润土所吸附的阳离子不同而异。钙基膨润土对降低成
球速度的影响比钠基膨润土的影响小。从而，钙型锰脱石添加量小于0.75%，对成球速度无影响，而钠
型锰脱石只添加0.25%，就引起成球速度下
降。这是由于钠基膨润土电动电位高，水化膜较厚，能使更多的水分转化为水化膜中的弱结合水。造球
物料中添加粘结剂能够使造球过程稳定，所容许有较宽的水量波动，使操作的适应性增大，另一方面也
能提高生球的强度。
6 .造球机刮刀的利用：一是使球盘盘低好修，保持一定的厚度，二是控制球料运动，最大限度利用盘面。
第三节球团工艺过程
1. 给料量大小和生球粒度及强度的关系：一般来讲给料量越大则生球粒度越小，强度越低。
2 .造球过程中的加水方法：滴水成球，雾水长大，无水紧密。
3. 原料水分的变化对造球的影响：在不超过极限值的范围内水分越大，成球越快，水分越小，成球越慢。
第四节造球设备构成及参数
一、造球设备构成及参数
1造球机主要设备组成及参数
(1)主要由球盘整体、刮刀、支撑架、传动系统、打水管等组成。
圆盘造球机是我国广泛使用的造球设备。它的主要部件系倾斜带有周边的钢质圆盘。圆盘绕中心轴
旋转为了圆盘具有足够的摩擦助力对造球物料产生较好的提升作用和保护盘面不被磨损，必须先在盘面上造成一层料皮，其厚度约3?10cm ,并用刮刀控制。有的造球机盘面设有衬板，如包钢的造
球机，在盘面还有鱼鳞网格衬板。我国一些中小型厂则多采用无釉陶瓷衬板。
当圆盘旋转时，成球物料沿盘底滚动，细物料粘在潮湿的求和球核表面，因而球核不断地长大到规定的尺寸。
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圆盘造球机的工作特点是物料能形成有规则的运动，大球和小球能沿着各自不同的轨道运行。
因此，能按大小分级，排出的尺寸合格的生球。所需要的给料量便相当于排出的生球量。
(2)圆盘造球机各参数对造球的影响：圆盘造球机的倾角、边高、转速和刮板对生球的产量质量都
有重要的影响。
①圆盘的倾角与边高：圆盘的倾角是由造球原料的动休止角来确定，倾角必须稍大于原料的动休止角。布雷尼提出了造球机的倾角的原料的动休止角的关系。适宜的倾角应根据所处理的物料的摩擦系数而定，一般在45?50度之间。
圆盘的边高是随造球机直径而定的。造球机直径增加，边高也相应增加。当造球机直径和倾角不变时，边高则决定于所用的原料。如果物料粒度粗、粘度小，盘边就应高些。若物料粒度细、粘度大，盘边就应低一些。
圆盘造球机的容积填充率决定于圆盘的倾角和边高。倾角越小，边高越高，则容积填充率越大。当给料量一定时，填充率越大，则成球时间越长，因而，生球的强度越好。但是，圆盘造球机的填充率也不能太大，一般是
10?20%之间。如果超出上述范围，则造球机生产率反而下降，这是由于破坏了物料运动性质的缘故。通常，直径为1米的圆盘造球机，其倾角45度，边高180cm ;直径为5.5?6米的圆
盘造球机，其倾角45?47度，边高600?650cm。
②圆盘转速；圆盘转速与倾角有关。如果圆盘的倾角较大，为了使物料上升到规定的高度，则必须提高圆盘的转速。
当倾角一定时，圆盘造球机应当由一适宜的转速。如果转速过低，则物料保持在一个相对静止的为止，不产生滚动。如果转速过高，由于离心力作用，物料贴在盘边和盘一起转动，所以也不产生相对运动。
为了制取优质生球，必须使物料处于滚动状态。为此，圆盘造球机需有一个最佳的转速，使静力、动力和离心力相互协调。因此，造球机的临界转速，便是十分重要的。在临界转速下，物料的重力刚好被作用到球料上的离心力所抵消肖。临界转速的经验公式是
N 临=42.3/ VD * V sina
式中，D为圆盘直径，a为倾角。对于给定的物料，还考虑其动止角和摩擦助力。因此，最佳转速为临界速度的60?75%。首先，细粒物料应当提升到最高点，然后被瓜强迫向下滚动。
对于生产中使用的大型圆盘造球机来说，当圆盘造球机的直径为7.5m时，其最佳转速应低于或高于
6?7转/分。在这种转速下，不仅可以达到良好的造球状态，而且还可以保证最大限度利用圆盘造球机面积。
③刮板：为了造球盘内保持一定厚度的底料，必须造球机内设置刮板。另外，刮板还可以控制球料运动，以达到最大限度地利用盘面。
2. 润滑设备的主要构成：造球机的润滑方式分为干油润滑和稀油润滑两种，润滑设备主要有油杯、干
油泵、稀油站。
润滑部位有；主轴轴承、减速机、电动机、开式齿轮、横轴轴承、底刮刀轴承、底刮刀减速机、电
机。
第五节造球工序质量管理与安全操作知识
1. 造球工序质量管理
2 .造球工序安全操作知识
(1)开机前确认安全装置、警铃、事故开关等齐全、灵敏、可靠、照明良好，设备无隐患，环境无危险，
方可开机。
(2)禁止用湿手开停设备、用水冲刷设备，电气故障找电工处理。
(3)皮带打滑、跑偏压住时，严禁打腊或滚筒面垫物。禁止人推拉撬皮带。
(4)造球盘需修理时，必须由电工从电磁站撤电；更换刮刀时设专人看护。
(5)装卸、处理三角带时，必须停机进行，使用工具，二人操作要互相配合，呼唤应答。严禁用手推拉三
角带盘车。
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(6)在造球盘扒大球时，必须使用专用工具，站在平台栏杆内，不得骑坐或依靠栏杆。
(7)稀油站五米以内严禁吸烟或动火，需要动火时，必须办理动火证后方可进行。
(8)开启电振时，下方禁止有人。
第六节电气润滑等相关知识
一、安全用电
1、高压、低压和安全电压，根据线路电压的高低，线路分为高压线路和低压线路。线路中任何一根
导线和大地之间的电压不超过250V，属于低压线路；超过250V ,属于高压线路；在空气干燥和条件较好的情况下，安全电压可采用24V或36V。机床照明一般为36V。在特别潮湿的地方应选用12V。
2、安全保护措施
(1)保护接地：一般电源的中性点不接地的配电系统中采用保护接地。当金属外壳带电时，由于人体的电
阻远大于接地装置的接地电阻，所以漏电电流几乎不从人体通过，从而保证了人身安全。
(2)保护接零：一般在电源中性电接地的配电系统中采用保护接零。当电源的某一相发生故障引起外壳带
电时，该相与零线之间产生极大的电流，并将熔断该相的熔断丝，使电外壳脱离电源，以保证人身安全。
3、电器装置的安全维护保养
按国家规定，电器装置的维护保养工作应由电工进行，下面介绍维护电器装置的几点要求：
(1)电器箱应经常清扫，电动机要擦干净，做这些清洁工作之前应切断电源。
(2)电气开关要防止进油、水、切削液或铁屑，如果出现这些情况，应及时断电排除，避免由此引起事
故。
(3)在工作中一旦电气设备出现故障，操作工应立即停机，切断电源，由维修电工检修。
二、造球机电气装置简介
1、电动机：造球盘主电动机安装在球盘的后部，它是球盘旋转的动力来源。
2、给料小皮带机：位于球盘的正面，负责给盘内输送混合料。
3、圆盘给料机电机：位于小皮带机侧上方，负责给小皮带机供料。
4、照明灯：位于球盘上下平台，提供操作部位照明。
5、电振：位于料仓中部两侧，对仓臂进行振打。
第七节炼铁对原料的基本要求
1、含铁品位高，化学成分稳定，品位提高1%，焦比降低2%，产量提高3%。
2、还原性能好，能做好抵消耗，高产量。
3、合适的粒度和粒度组成。
4、足够的冷热强度。
5、软化温度及融化温度高，软融取间窄。
第二部分初级造球工技能要求
第一章造球操作
第一节操作造球盘的方法
1、控制混合料给料量