球团理论和工艺生球干燥
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球团生产的工艺与理论
3）粘结剂的准备： 膨涧土 有机粘结剂：羧甲基纤维素 消石灰 1）干燥细磨：膨润土采用低温烘干105±5℃烘数小时。粗度-200目＞99%。 2）物化性能测定：包括蒙脱石含量，膨胀倍数，吸水率，阳离子交换量、水份、粒度。 有机粘结机也应采用规定方法进行成分和性能测定。 4.熔剂准备： 用于球团生产的熔剂有生石灰粉、石灰石粉和白云石粉。
度为145m/分，转速为转/分。圆盘造球机由于球的粒径可以控制和调节，充填率也较高，球的循环负荷小，故此法得到广泛的应用。 圆盘造球法诸参数的探讨： 1）底衬板材料的选择：目前有钢丝格纲衬板，陶瓷耐磨材料衬板和橡膠复合衬板、聚氨脂耐磨材料衬板，目前国内用得广泛的是陶瓷衬板。 2）刮板的合理布置及材料选择：球盘刮板布置的原则：（1）最大限度地利用球盘工作面，不破坏母球的运动特性；（2）应有一块刮板通过盘底的圆心，避免球盘中心积存底料；（3）应设有一块刮板刮周边，以便刮尽周边粘附的结块料；（4）刮板设置应尽可能少，避免圆环面上重复。刮板材料应选择优质耐磨材料,一般用优质膠带或耐磨的聚氨脂材料。大型造球盘一般采旋转刮刀,效果比较好。
生球的质量，同时会给成品球的质量造成影响。实践证明，没有合格的生球，就难以获得合格的成品球。 造球机目前有两种不同的形式，一种是圆筒造球机，一种是圆盘造球机。圆筒造球机的直径与长度比为～，造球时混合料从一端加入，同时补充喷水，母球形成和长大全部过程在滚动中完成，造出的生球从另一端排出，这种造球方法充填率低，球的粒径不能控制，循环负荷大，这种造球方法在北美国家应用广泛。 圆盘造球机：倾角40～45°，转速由直径大小不等，线速度一般控制在～秒之间。球盘的直径大小相差很大，小者有的，大者有的。两德鲁奇公司提出球盘边高与直径的关系式：H＝，按此式3m直径的造球盘的边高为，球盘的圆周速
度为145m/分，转速为转/分。圆盘造球机由于球的粒径可以控制和调节，充填率也较高，球的循环负荷小，故此法得到广泛的应用。 圆盘造球法诸参数的探讨： 1）底衬板材料的选择：目前有钢丝格纲衬板，陶瓷耐磨材料衬板和橡膠复合衬板、聚氨脂耐磨材料衬板，目前国内用得广泛的是陶瓷衬板。 2）刮板的合理布置及材料选择：球盘刮板布置的原则：（1）最大限度地利用球盘工作面，不破坏母球的运动特性；（2）应有一块刮板通过盘底的圆心，避免球盘中心积存底料；（3）应设有一块刮板刮周边，以便刮尽周边粘附的结块料；（4）刮板设置应尽可能少，避免圆环面上重复。刮板材料应选择优质耐磨材料,一般用优质膠带或耐磨的聚氨脂材料。大型造球盘一般采旋转刮刀,效果比较好。
生球的质量，同时会给成品球的质量造成影响。实践证明，没有合格的生球，就难以获得合格的成品球。 造球机目前有两种不同的形式，一种是圆筒造球机，一种是圆盘造球机。圆筒造球机的直径与长度比为～，造球时混合料从一端加入，同时补充喷水，母球形成和长大全部过程在滚动中完成，造出的生球从另一端排出，这种造球方法充填率低，球的粒径不能控制，循环负荷大，这种造球方法在北美国家应用广泛。 圆盘造球机：倾角40～45°，转速由直径大小不等，线速度一般控制在～秒之间。球盘的直径大小相差很大，小者有的，大者有的。两德鲁奇公司提出球盘边高与直径的关系式：H＝，按此式3m直径的造球盘的边高为，球盘的圆周速
球团矿生产原理及工艺
带 式 焙 烧 机
带式焙烧机断面图
主要生产装置：
竖炉 带式焙烧机 链箅机—回转窑
各种设备在球团生产所占的份额
球团生产理论
粉矿造球机理
生球生成概述：
细精矿在配加了少量粘结剂并添加7~10%的水后，在毛细水作用 下，在滚动的外界作用力下生成生球。
水分在生球形成过程的作用。
结合水：不能自由移动
• 分子水：颗粒表面结合的水。 • 吸附水：吸附子矿物颗粒表面的水。
影响球团氧化固结的因素
焙烧气氛
氧化气氛最合适，保证焙烧气体的氧化性非常重要。
焙烧温度
磁铁矿原料的球团的焙烧：1150℃附近。 赤铁矿原料球的团的焙烧：1300~1350℃。
球团矿碱度
通常是自然碱度的酸性球团 自熔性球团矿
MgO含量：
MgO的作用。
焙烧温度与成品球常温强度
自熔性、含MgO球团高温的性能
熔剂性球团矿成分
烧成温度与抗压强度的关系
焙烧温度与球团强度的关系
球团烧成温度、时间和抗压强度的关系
球团的气孔率
球团矿生产工艺
球团矿制造工艺
工艺包括：
粉矿干燥：精矿往往水分过高。回转窑湿干燥机 配料：矿粉、粘结剂、熔剂。配料室 混合（配底水）：保证混合均匀，底水合适。强力混合机。 造球和筛分：造球机（圆筒式或盘式造球机）造球，滚筛筛 分获得粒度8~16mm的生球，合适的落下强度和抗压强度。 布料：防止布料过程球的破碎 干燥：~400℃附近，防止产生裂纹和爆裂。 预热：→900~1100℃保证预热球强度，防止爆裂。 焙烧（均热）：获得要求的强度 冷却：回收热量，方便运输。
摆动
索状
毛细
泥浆
生球生成过程
母球生成：
球团理论与工艺3生球干燥
应用领域
了解球团技术在工业生产中的广泛应用。
球团工艺概述
探索球团工艺的整体架构和关键环节，了解球团生产中的重要概念。
制球过程
介绍球团生产的各个关键步骤和技 术。
球团材料
了解球团制备中常用的原料和其特 性。
工艺设备
介绍球团制备中常用的设备和工艺 装备。
球团干燥技术的原理
深入了解球析水分迁移的过程和在球团干燥中的作用。
2
热传递
研究热传递对球团干燥速度的影响和控制。
3
干燥机制
探索不同干燥机制对球团质量的影响。
球团干燥方法的种类
介绍不同球团干燥方法的应用场景和特点。
1 自然干燥
了解自然干燥方法及其在球团生产中的应用。
2 气流干燥
了解气流干燥技术在球团生产中的优势和限制。
3 真空干燥
探索真空干燥技术在球团生产中的新型应用。
球团干燥过程优化
学习如何优化球团干燥过程以提高产品质量和生产效率。
干燥设备调整
探索如何通过调整干燥设备参数来 改善干燥品质。
参数优化
了解如何优化干燥参数以实现最佳 效果。
质量控制
学习如何在干燥过程中进行质量控 制和质量管理。
球团干燥常见问题与解决
球团理论与工艺3生球干 燥
欢迎来到本次关于球团理论与工艺的讲座！我们将一起探讨球团干燥技术的 原理、干燥过程中的问题与解决方案，并分享结论与要点。
球团理论介绍
了解球团理论的基础概念对于理解球团干燥工艺是至关重要的。
理论原理
探索球团形成的基本规律以及球团的结构特征。
成团机制
揭示球团形成的物理、化学机制与关键因素。
解决球团干燥过程中常见问题的实用建议和解决方案。
了解球团技术在工业生产中的广泛应用。
球团工艺概述
探索球团工艺的整体架构和关键环节，了解球团生产中的重要概念。
制球过程
介绍球团生产的各个关键步骤和技 术。
球团材料
了解球团制备中常用的原料和其特 性。
工艺设备
介绍球团制备中常用的设备和工艺 装备。
球团干燥技术的原理
深入了解球析水分迁移的过程和在球团干燥中的作用。
2
热传递
研究热传递对球团干燥速度的影响和控制。
3
干燥机制
探索不同干燥机制对球团质量的影响。
球团干燥方法的种类
介绍不同球团干燥方法的应用场景和特点。
1 自然干燥
了解自然干燥方法及其在球团生产中的应用。
2 气流干燥
了解气流干燥技术在球团生产中的优势和限制。
3 真空干燥
探索真空干燥技术在球团生产中的新型应用。
球团干燥过程优化
学习如何优化球团干燥过程以提高产品质量和生产效率。
干燥设备调整
探索如何通过调整干燥设备参数来 改善干燥品质。
参数优化
了解如何优化干燥参数以实现最佳 效果。
质量控制
学习如何在干燥过程中进行质量控 制和质量管理。
球团干燥常见问题与解决
球团理论与工艺3生球干 燥
欢迎来到本次关于球团理论与工艺的讲座！我们将一起探讨球团干燥技术的 原理、干燥过程中的问题与解决方案，并分享结论与要点。
球团理论介绍
了解球团理论的基础概念对于理解球团干燥工艺是至关重要的。
理论原理
探索球团形成的基本规律以及球团的结构特征。
成团机制
揭示球团形成的物理、化学机制与关键因素。
解决球团干燥过程中常见问题的实用建议和解决方案。
球团理论与工艺球团焙烧的理论基础
4 球团焙烧旳理论基础
4.3球团焙烧旳固结机理 固相固结 （1）固相固结旳实质
固相固结：球团内旳矿粒在低于其熔点旳温度下旳相互粘结， 并使颗粒之间连接强度增大。
在生球内颗粒之间旳接触点上极难到达引力作用范围。但是，高 温下晶格内旳质点在取得一定能量时，能够克服晶格中质点旳引力， 而在晶格内部进行扩散。
所以O2-比铁离子旳扩散慢得多。
4 球团焙烧旳理论基础
B 氧化速度 磁铁矿球团氧化过程 ①在低温下，磁铁矿表面形成很薄旳γ-Fe2O3，伴随温度升 高，离子旳移动能力增长，此γ-Fe2O3层旳外面转变为稳定旳 α-Fe2O3。 ②温度继续提升，Fe2+扩散到γ-Fe2O3和Fe3O4界面上，充填 到γ-Fe2O3空位中，使之转变为Fe3O4，Fe2+扩散到γ-Fe2O3和 O2界面，与吸附旳氧作用形成Fe3+，Fe3+向内扩散，同步， O2-向内扩散到晶格旳结点上，最终全部成为α-Fe2O3。
4 球团焙烧旳理论基础
4.2球团预热 预热（300～1000℃）是生球干燥后，在进入焙烧之前旳一
过渡阶段。 在预热过程，多种不同旳反应，如
磁铁矿转变为赤铁矿 结晶水蒸发
水合物和碳酸盐旳分解 硫化物旳煅烧等
4 球团焙烧旳理论基础
4.2球团预热
这些反应是平行进行或者是依次连续进行旳，对成品球旳 质量和产量都有主要旳影响。
①充分旳反应时间；
②足够旳温度；
③界面能继续减小
旳条件下，这些颗粒便聚结，
进一步成为晶粒旳汇集体。
4 球团焙烧旳理论基础
（2）固态下固结反应旳原动力
细磨物料（铁精矿）具有高度旳分散性，具有严重旳晶格 缺陷，表面自由能高，处于不稳定状态，具有很强旳降低其能 量旳趋势。
球团理论与工艺
以防热爆裂
第一页，共七十六页。
• 3）球团矿形状一致，粒度均匀，料层透气性好，宜选用低负压 风机（带式焙烧机或链箅机—回转窑）
4）大多数球团原料中不含固体燃料，所需热量由液固体或气体
燃料燃烧提供，即由燃料燃烧供热，且可循环使用 10.1.2 三种主要球团生产方法比较
球团生产应用较为普遍的方法有竖炉球团法、带式焙烧机和链箅 机—回转窑球团法。
第十三页，共七十六页。
• 10.4 竖炉法焙烧球团矿
10.4.1 概述
1）发展史
竖炉法应用最早，自美国伊利公司第一座竖炉以来
*1960年竖炉生产球团矿产量占70% *1970年竖炉生产球团矿产量占18.1% *1976年竖炉生产球团矿产量占13.3% *1980年竖炉生产球团矿产量占9% 关键是单炉生产能力小，目前世界上最大的竖炉为16m2 国外有竖炉球团厂37家，110座竖炉，最高产量2700万t
11 TCS球团竖炉回收了干燥系统的废气余热以预热助燃风，使助燃风平均温度达到260310℃，并且燃烧室压力仅为6~8kPa，(节能型竖炉使助燃风温度达600℃以上，燃烧室
压力仅为12~15kPa。)，因而可减少电耗和煤气消耗，正常生产状态下，高炉煤气消耗已
降至170~220m2/吨球，另外TCS球团竖炉结构简单，维修费用低。
国外球团厂广泛采用皮带轮式混合机
第十二页，共七十六页。
• 2）方式 国外经验：非熔剂性球团矿—— 一段 熔剂性球团矿—— 二段 鞍钢200万t 带式机— 二段混合（一段轮式，二段强力）
10.3.3 造球
1）设备
圆盘——国内 圆筒——国外（60%以上） 2）相同点及差别 *工艺原理相同 —— 滚动成球 *Disc有分级作用，Drum则无
第一页，共七十六页。
• 3）球团矿形状一致，粒度均匀，料层透气性好，宜选用低负压 风机（带式焙烧机或链箅机—回转窑）
4）大多数球团原料中不含固体燃料，所需热量由液固体或气体
燃料燃烧提供，即由燃料燃烧供热，且可循环使用 10.1.2 三种主要球团生产方法比较
球团生产应用较为普遍的方法有竖炉球团法、带式焙烧机和链箅 机—回转窑球团法。
第十三页，共七十六页。
• 10.4 竖炉法焙烧球团矿
10.4.1 概述
1）发展史
竖炉法应用最早，自美国伊利公司第一座竖炉以来
*1960年竖炉生产球团矿产量占70% *1970年竖炉生产球团矿产量占18.1% *1976年竖炉生产球团矿产量占13.3% *1980年竖炉生产球团矿产量占9% 关键是单炉生产能力小，目前世界上最大的竖炉为16m2 国外有竖炉球团厂37家，110座竖炉，最高产量2700万t
11 TCS球团竖炉回收了干燥系统的废气余热以预热助燃风，使助燃风平均温度达到260310℃，并且燃烧室压力仅为6~8kPa，(节能型竖炉使助燃风温度达600℃以上，燃烧室
压力仅为12~15kPa。)，因而可减少电耗和煤气消耗，正常生产状态下，高炉煤气消耗已
降至170~220m2/吨球，另外TCS球团竖炉结构简单，维修费用低。
国外球团厂广泛采用皮带轮式混合机
第十二页，共七十六页。
• 2）方式 国外经验：非熔剂性球团矿—— 一段 熔剂性球团矿—— 二段 鞍钢200万t 带式机— 二段混合（一段轮式，二段强力）
10.3.3 造球
1）设备
圆盘——国内 圆筒——国外（60%以上） 2）相同点及差别 *工艺原理相同 —— 滚动成球 *Disc有分级作用，Drum则无
球团矿生产原理和工艺
• 根据物料特性和升温速度的不同在不同的温度下发 生。升温过程中生球发生破裂的温度叫做生球的破 裂温度。
生球的破裂温度
• 1）为了提高下部球层的温度，采用先鼓风后抽风 的干燥措施，对提高生球热稳定性也是很有效的。
• 2）在生球料中加入亲水性好的添加物，以提高生 球的破裂温度，加速干燥过程。例如，加入0.5％的 皂土后，生球破裂温度由175℃提高到450～500℃； 而加入1％皂土和8％石灰石的混合添加剂后，可提 高到700℃。
• 2）薄膜水（弱结合水）： • 物料进一步被湿润，则在吸附水的外围形成薄膜水。
它是由形成吸附水以后剩余的未被平衡的分子力所 吸引的分子水层。薄膜水距离颗粒表面较远，所受 的吸引力较小，因此水分子具有一定的活动性，当 两个矿粉颗粒靠近时，薄膜水可以从水层较厚的颗 粒表面向水层较薄的颗粒表面迁移。如图2－32所 示，具有不同厚度薄膜水的A、B两个矿粒相接触 时，接触点M处的水分子离A近些，因此被拉向A。
• 磁铁矿颗粒之间发生四种固结形式：
生球焙烧固结成球团矿的原理
• 1）Fe2O3的微晶键连接： • 磁铁矿生球在氧化气氛中焙烧时，当加热到200～
3F触使0e颗面02O℃粒上3微就互长晶开相大中始连成原接氧“子起连化迁来接形移（桥成能图”F力2e（2－较O又33强3称微a，F）晶e在。2。O各在3由个微9于0颗晶0新粒键℃生的）以接的，下 焙烧时，这种连接形式使球团矿具有一定的强度。 但由于温度低，Fe2O3微晶长大有限，因此仅靠这 种形式连接起来的球团矿强度是不够高的，例如一 个直径为16mm的球在900℃焙烧后只能承受15～ 45kg的压力。这是磁铁矿生球低温氧化焙烧的固结 特性。
生球焙烧固结成球团矿的原理
• 3）磁铁矿晶粒的再结晶：
生球的破裂温度
• 1）为了提高下部球层的温度，采用先鼓风后抽风 的干燥措施，对提高生球热稳定性也是很有效的。
• 2）在生球料中加入亲水性好的添加物，以提高生 球的破裂温度，加速干燥过程。例如，加入0.5％的 皂土后，生球破裂温度由175℃提高到450～500℃； 而加入1％皂土和8％石灰石的混合添加剂后，可提 高到700℃。
• 2）薄膜水（弱结合水）： • 物料进一步被湿润，则在吸附水的外围形成薄膜水。
它是由形成吸附水以后剩余的未被平衡的分子力所 吸引的分子水层。薄膜水距离颗粒表面较远，所受 的吸引力较小，因此水分子具有一定的活动性，当 两个矿粉颗粒靠近时，薄膜水可以从水层较厚的颗 粒表面向水层较薄的颗粒表面迁移。如图2－32所 示，具有不同厚度薄膜水的A、B两个矿粒相接触 时，接触点M处的水分子离A近些，因此被拉向A。
• 磁铁矿颗粒之间发生四种固结形式：
生球焙烧固结成球团矿的原理
• 1）Fe2O3的微晶键连接： • 磁铁矿生球在氧化气氛中焙烧时，当加热到200～
3F触使0e颗面02O℃粒上3微就互长晶开相大中始连成原接氧“子起连化迁来接形移（桥成能图”F力2e（2－较O又33强3称微a，F）晶e在。2。O各在3由个微9于0颗晶0新粒键℃生的）以接的，下 焙烧时，这种连接形式使球团矿具有一定的强度。 但由于温度低，Fe2O3微晶长大有限，因此仅靠这 种形式连接起来的球团矿强度是不够高的，例如一 个直径为16mm的球在900℃焙烧后只能承受15～ 45kg的压力。这是磁铁矿生球低温氧化焙烧的固结 特性。
生球焙烧固结成球团矿的原理
• 3）磁铁矿晶粒的再结晶：
球团理论与工艺-6球团工艺过程
可达1200～1300℃； ④中国竖炉具有导风墙和干燥床的特有结构。
整个竖炉断面上温度均匀分布是获得优质 球团矿的先决条件。
6 球团工艺过程
（3）焙烧 3）竖炉焙烧中气流状况 ①竖炉内气流分布状况直接影响炉内断面上的温度分布 ⅰ料柱对气流的阻力作用，限制燃烧气流从炉墙向料柱中心
的穿透； 局部抑制了热量的传递，影响温度分布； ⅱ燃烧室气流流速应保证竖炉断面温度分布的均匀性，流速
3）固体燃料磨至 -0.5mm。
6 球团工艺过程
（1）原料细磨 ②球团原料磨矿原则 1）当含铁原料为赤铁矿、褐铁矿或混合矿时，或外购铁矿
石为主时，易采用干磨。 2）熔剂与燃料的磨矿采用专用干式磨矿设备。 3）闭路磨矿流程用于水力旋流器（湿磨）
或风力分级机（干磨） 进行磨后产物的分级。
6 球团工艺过程
6 球团工艺过程
球团工艺过程包括： 原料准备 → 配料→ 混 合→造球→焙烧 → 球团矿
6 球团工艺过程
球团原料的 ①粒度和粒度组成 ②适宜的水分 ③均匀的化学成分 是生产优质球团矿的三个 重要因素，也是原料准备的要 求。
6 球团工艺过程
6.1 原料准备 球团矿生产的原料主要是精矿粉和若干添加剂，如果用固体燃
500mm以下，生球进入焙烧阶段。
6 球团工艺过程
（2）干燥和预热
2）中国竖炉
中国竖炉采用干燥床作为生球 干燥设备，依靠预热带热废气 和导风墙热风进行干燥。
生球干燥料层厚度约150-200mm
混合热风温度550-750℃ 干燥时间5-6min
生球经干燥后，按自然堆积角向炉体中心滚动，小球和粉末 聚集在炉壁附近，大球滚向中心导风墙处。
料焙烧则还有煤粉或焦粉。 这些原料均需要经过准备处理，
整个竖炉断面上温度均匀分布是获得优质 球团矿的先决条件。
6 球团工艺过程
（3）焙烧 3）竖炉焙烧中气流状况 ①竖炉内气流分布状况直接影响炉内断面上的温度分布 ⅰ料柱对气流的阻力作用，限制燃烧气流从炉墙向料柱中心
的穿透； 局部抑制了热量的传递，影响温度分布； ⅱ燃烧室气流流速应保证竖炉断面温度分布的均匀性，流速
3）固体燃料磨至 -0.5mm。
6 球团工艺过程
（1）原料细磨 ②球团原料磨矿原则 1）当含铁原料为赤铁矿、褐铁矿或混合矿时，或外购铁矿
石为主时，易采用干磨。 2）熔剂与燃料的磨矿采用专用干式磨矿设备。 3）闭路磨矿流程用于水力旋流器（湿磨）
或风力分级机（干磨） 进行磨后产物的分级。
6 球团工艺过程
6 球团工艺过程
球团工艺过程包括： 原料准备 → 配料→ 混 合→造球→焙烧 → 球团矿
6 球团工艺过程
球团原料的 ①粒度和粒度组成 ②适宜的水分 ③均匀的化学成分 是生产优质球团矿的三个 重要因素，也是原料准备的要 求。
6 球团工艺过程
6.1 原料准备 球团矿生产的原料主要是精矿粉和若干添加剂，如果用固体燃
500mm以下，生球进入焙烧阶段。
6 球团工艺过程
（2）干燥和预热
2）中国竖炉
中国竖炉采用干燥床作为生球 干燥设备，依靠预热带热废气 和导风墙热风进行干燥。
生球干燥料层厚度约150-200mm
混合热风温度550-750℃ 干燥时间5-6min
生球经干燥后，按自然堆积角向炉体中心滚动，小球和粉末 聚集在炉壁附近，大球滚向中心导风墙处。
料焙烧则还有煤粉或焦粉。 这些原料均需要经过准备处理，
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。
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3 生球干燥
3.1.1 表面气化控制 干燥介质与生球表面间的温度/湿度差为一定值，其蒸发
速度与一般水面气化相同。 此类干燥作用的进行，完全由干燥介质的状态决定，与
物料的性质无关。
特点： U内扩≥U气化
3 生球干燥
3.1.2 内部扩散控制 随着干燥不断的推移，生球表面的湿度小于干燥介质的
湿度，表面水分蒸发后，生球内部的水分不能及时地扩散到 表面，表面出现干壳，蒸发面向内部移动此时，水分的内部 扩散速度小于表面气化速度，
目的：使经干燥的球团能够安全承受预热阶段的温度应力。
3 生球干燥
生球为什么要进行干燥？
（1）生球若不干燥，带着大量水分进入预热区（900～ 1100℃），球内水分激烈蒸发，将使生球裂开，甚至发生爆 裂。
（2）未经过充分干燥的生球，直接进入高温区焙烧，即使不 发生爆裂，但由于球内含水甚高，水的蒸发要吸收大量热能， 球团矿不能很快地上升到焙烧指定的温度，势必延长焙烧时间， 降低生产率，燃料消耗上升。
u2u1u2
球团全部加热透期间水分的减少量：
u n pu H u 2 u 1 u 2
3 生球干燥
（3）等速干燥阶段 等速干燥的条件：
unp/uH0.6
球团被加热透，布满尺寸不同的毛细管。球团内水分通 过毛细管到达表面而气化。
受表面气化控制。 此阶段末期，毛细管表面开始出现凹月面。
3 生球干燥
3 生球干燥
3.1生球干燥机理 干燥是借热能使物料中水分(或溶剂)气化，
并由生成蒸气离开物料的过程。 生球干燥是一个缓慢的汽化脱水过程，水分
自生球的内部向外扩散并从表面汽化脱去。
干燥的原动力是湿度差。
平衡湿度是指生球的湿度等于干燥介 质的湿度。
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3.1生球干燥机理
①生球与干燥介质——热气流相遇，生球表面水蒸汽压力大于干燥介质中 水蒸汽的分压，水在生球的表面蒸发，通过边界层，为干燥介质带走。 ②随着表面水分蒸发，沿生球的半径，出现内外湿度差，球内的水向表层 扩散，然后在表面上蒸发，直至达到湿度平衡。
添加粘结剂，干燥中生球体积收缩，颗粒间接触紧密， 内摩擦力增加，使球团结构坚固。
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3.1.3 干燥速度 生球干燥过程不可能单一由表面气化控制决定，也要受到
内部扩散控制的影响。 由于两者速度不同，干燥速度也不断变化。
干燥过程可分为4个阶段： （1）对流干燥阶段 （2）热传导干燥阶段
（3）等速干燥阶段 （4）降速干燥阶段
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（1）对流干燥阶段
球体表面附着有水时， 水分蒸发带走热量后球 体的温度
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3.2 干燥过程生球强度的变化 生球主要靠毛细力的作用，使粒子彼此粘在一起而具
有一定的强度。
①随着干燥过程的进行，毛 细水减少，毛细管收缩，毛细 力增加，粒子间粘结力加强。 球团的强度逐渐提高。
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3.2 干燥过程生球强度的变化
②当大部分毛细水排除后， 在颗粒触点处剩下单独彼此衔 接的水环，即触点毛细水，此 时的粘结力最大，
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是在预热、焙烧阶段之前的一道中间作业。
指借助传导、对流、辐射等热传递方式在干燥设备内加热
生球，使生球中所含的水分汽化而除去的过程。
一部分球团粉化，恶化
料层透气性，焙烧时间
导致生球塑性变形
延长，球团质量下降， 废品率增加。
的水分 使生球在预热阶段产生裂纹或“爆 裂”
爆裂温度：生球在升温过程中球团结构遭到破 坏的温度。
由此可见，生球的干燥过程由表面气化和内部扩散两部分构成。
蒸发
扩散
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3.1.1 表面气化控制 在干燥过程中，生球表面的湿度大于干燥介质的湿度，
表面水分蒸发的同时，生球内部的水分能不断地由内扩散到 表面而气化，使表面保持潮湿，此时水分的内部扩散速度大 于表面汽化速度，这叫“表面气化控制”。
水分的去除，决定于物体表面 上水分的气化速度。
球团出现最大强度。
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3.2 干燥过程生球强度的变化
③水分进一步减少时，毛细 水消失，因而失去了毛细粘结 力。
球团的强度下降。
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3.2 干燥过程生球强度的变化
④在失去弱结合水的瞬间， 颗粒靠拢，由于分子力的作用， 增加了颗粒间的粘结力， 球团的强度又提高。
干球的强度应该达到多少？
这叫“内部扩散控制” 。
此时，干燥过程受干燥介质和物 料特性的共同决定。
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3.1.2 内部扩散控制 当生球的干燥过程为内部扩散控制时，必须设法①增加内部 的扩散速度，或②降低表面的气化速度。 否则，将导致生球表面干燥而内部潮湿（干壳），最终使表 面干燥收缩并产生裂纹。
特点： U内扩<U气化
生球与干燥介质接触，球团表面温度逐渐增加。
此阶段末期，球团表面温度达到“湿球温度”。
干燥速度：从零开始随时间按比例递增。
对流干燥阶段球团水分的减少值：
u1uHu1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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（2）热传导干燥阶段 球团表面的温度保持不变，球团整个体积靠热传导传热。 此阶段末期，球团整个体积温度达到“湿球温度”。
热传导干燥阶段球团水分的减少值：
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生球为什么要进行干燥？
（3）以磁铁矿精矿或含硫高的矿粉生产球团矿，充分干燥尤 为必要。
未经充分干燥的生球，带着大量水分进入高温焙烧区，水分 蒸发，影响Fe3O4的氧化和S的氧化。低价的氧化铁，在高温下 与脉石作用，形成低熔点的熔体，阻止Fe2+进一步氧化成Fe3+， 防碍脱硫，使球团矿中FeO含量升高，脱硫率降低，甚至产生 过多的熔融液相，结成大块。
（4）降速干燥阶段
球团温度增加的同时，干燥速度下降。 球团失去表面水分后形成干燥外皮，使潮湿表面减少，水 分须由球团内层蒸发扩散到表面后除去。 干燥速率为内部扩散所控制。 此阶段末期，球团全部被干燥。
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干
D
燥
速
度
↓
E
球团湿度
C BA
A→B，对流干燥阶段 B→C，热传导干燥阶段 C→D，等速干燥阶段 D→E，降速干燥阶段
干燥过程中生球强度又会发生什么 样的变化？
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3.2 干燥过程生球强度的变化 生球在干燥过程中，随着水分的蒸发将发生体积收缩，其
收缩程度对干燥速度和干燥后生球质量都有影响。
ⅰ收缩不超过一定限度（尚未引起开裂），形成圆锥形毛细 管，使水分由中心加速迁移到表面，从而加快干燥速度。
ⅱ但不均匀收缩使得表面收缩大于平均收缩，中心收缩小 于平均收缩，造成生球破裂，强度下降。