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（TFe）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TFe /FeO＜2.7 为原生磁铁矿石； TFe /FeO=2.7～3.5 为混合矿石； TFe /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㎜时，可直接供链铁使用，小于5～8㎜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 粒度 -0.074mm水分TfeSiO2CaOAl2O3MgOSP

≥75%7.5～8%≤67.5%≤5%≤0.5%≤0.6%≤0.3%≤0.02%≤0.015%

物理性质化 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·nH2O 褐铁矿石是含结晶水的Fe2O3，化学分子式mFe2O3·nH2O表示，它实际上是由针铁矿（Fe2O3·H2O）、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%,CO2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CO2，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=ENa++EK++/Eca2++EMg2+ K＞1为钠基膨润土，K＜1为钙基膨润土。ENa+、EK+、Eca2+和EMg2+分别为Na、K、Ca、Mg阳离子的吸附量。近来美国也有以Eca2+/ Eca2+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

SiO2Al2O3Fe2O3MgOCaOK2ONa2O烧损

601422.51.250.82.5≤8±2±1.5±0.1±0.1±0.1±0.1±0.1 ⑵物理性能指标 —0.074㎜含水量%蒙脱石含量%胶质价%耐火度℃≥98%≤10≥65≥651350膨胀倍总比表面积cm2/g

≥121000070～90阳离子交换量mg/100g

2 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℃以下，以便使皮带机正常输送，高温冷却段出来的热风达1000～1100℃，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、表面菏电、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