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球團礦生產的工藝流程

球團生產工藝概述

球團生產工藝概述

球團生產是使用不適宜燒結的精礦粉和其他含鐵粉料造塊的一種方法。球團法是由瑞典的A.G.Anderson于1913年取得國內專利的。但正式采用是在1943年,美國開采一種低品位磁鐵礦—鐵隧石,精選出來的礦粉粒度很細,難以燒結,才開始球團生產和用于高爐的試驗。50年代中期開始工業規模生產。由于各國天然富礦資源缺乏,必須擴大對貧礦資源的利用,正是球團工藝為細磨精礦造塊開拓了新路,而且球團礦粒度均勻,還原性和強度好、微氣孔多,故發展迅速,全世界1980年初年產已達3億t,其中北美占一半以上。燒結和球團有各自的優點互為補充,今天不少工廠為高爐提供燒結礦和球團礦組成的綜合爐料。

球團生產大致分三步:(1)將細磨精礦粉、熔劑、燃料(1%~2%,有時也可不加)和黏結劑(如皂土等約0.5%,有時也可不加)等原料進行配料與混合;(2)在造球機上加適當的水,滾成10~15mm的生球;(3)生球在高溫焙燒機上進行高溫焙燒,焙燒好的球團礦經冷卻、破碎、篩分得到成品球團礦。有關工藝流程見圖

圖1  球團的生產流程

造球設備有圓盤和圓筒造球機,我國基本都采用圓盤造球機,圓盤直徑約為3.2~5.5m,傾角為45~50度,線速度約為0.5~1m/s。造球要加水,但加水過多,將影響生球強度,甚至使生球破碎,故控制加料和加水方式是重要因素。

球團焙燒各階段反應見圖2。第一步是干燥生球,以免加熱到高溫時,水分大量蒸發而引起生球破裂。第二步是焙燒,焙燒分為預熱、焙燒和均熱三個階段,預熱是為了去除殘余水分,焙燒是使高溫固結,提高球團的機械強度,同時可提高氧化度和去硫。

球團焙燒設備主要有三種:豎爐;帶式焙燒機;鏈箅機—回轉窯

帶式焙燒機基本結構形式與帶式燒結機相似,但兩者的生產過程完全不同。球團帶式焙燒機的整個長度上可依次分為干燥、預熱、燃料點火、焙燒、均熱和冷卻等六個區。其工藝

圖2  生球焙燒過程

特點是:(1)鋪有底料和邊料,底料的作用是保護爐箅和臺車免受高溫燒壞,使氣流分布均勻;在下抽干燥時可吸收一部分廢熱,其潛熱再在鼓風冷卻帶回收;保證下層球團焙燒溫度,從而保證球團質量,邊料的作用是保護臺車兩側邊板,防止被高溫燒壞;防止兩側邊板漏風。這兩項可使料層得到充分焙燒、而且延長臺車壽命。(2)采用鼓風與抽風混合流程干燥生球,既強化了干燥,又提高了球團礦的質量和產量。(3)球團礦冷卻采用鼓風方式,冷卻后的熱空氣一部分直接循環,一部分借助于風機循環,循環熱氣一般用于抽風區。(4)各抽風區風箱熱廢氣,根據需要作必要的溫度調節后,循環到鼓風干燥區或抽風預熱區。(5)干燥區的廢氣因溫度低,水氣多而排空。由于焙燒和冷卻帶的熱廢氣用于干燥、預熱和助燃,因此單位成品的熱耗降低。在焙燒磁精粉球團時,先進的廠家為380~400MJ/t,一般也只有600MJ/t,而在焙燒赤鐵礦球團時,需熱約800~1000MJ/t。

鏈箅機—回轉窯焙燒是由鏈箅機、回轉窯和冷卻機組合成的焙燒工藝。生球的干燥、脫水和預熱過程在鏈箅機上完成。高溫焙燒在回轉窯內進行,而冷卻則在冷卻機上完成。其工藝特點是:(1)生球在鏈箅機上利用回轉窯出來的熱氣體進行鼓風干燥,抽風干燥和抽風預熱,而且各段長度可根據礦石類型的特點進行調整。由于在鏈箅機上只進行干燥和預熱,鋪底料是沒有必要的。(2)球團礦在窯內不斷滾動,各部分受熱均勻,球團中顆粒接觸更緊密,球團礦的強度好而且質量均勻。(3)根據生產工藝的要求來控制窯內氣氛可生產氧化球團或還原(或金屬化)球團。還可以通過氯化焙燒處理多金屬礦物等。(4)生產操作不當時容易“結圈”等。鏈箅機—回轉窯法焙燒球團礦時的熱量消耗,因礦種的不同而差別較大。焙燒磁鐵礦時,一般為0.6GJ/t,焙燒赤鐵礦時為1GJ/t,而焙燒赤鐵礦—褐鐵礦混合礦時需1.35~1.5GJ/t。

豎爐是按逆流原則工作的熱交換設備。生球裝入豎爐以均勻速度下降,燃燒室的熱氣體從噴火口進入爐內,熱氣流自下而上與自上而下的生球進行熱交換。生球經干燥、預熱后進入焙燒區進行固結,球團在爐子下部冷卻,然后排出。我國豎爐爐內設有導風墻,爐頂設有烘干床。它改善了豎爐焙燒條件,提高了豎爐的生產能力和成品球的質量。此工藝特點是:(1)生球的干燥和預熱可利用上升熱廢氣在上部進行。爐頂烘干床使生球在床箅上被上升的廢氣(由導風墻導出的冷卻帶熱風和穿過焙燒帶上升的廢氣的混合物,溫度在550~750℃)烘干,這不僅加速了烘干過程,且有效地利用廢氣熱量,提高了熱效率。同時由于氣流分布較合理,減少了烘干和預熱過程中的生球破裂,粉塵減少,料柱透氣性提高,為強化焙

圖3  球團焙燒主要設備

a-豎爐,b-帶式焙燒機,c-鏈箅機—回轉窯

燒提供了條件。(2)可利用低熱量高爐煤氣在燃燒室內燃燒到1100~1150℃的煙氣進入豎爐,由于導風墻的設置,基本上解決了冷卻風對這煙氣流股的干擾和混合,保證磁鐵礦球團焙燒所要求的溫度,并使焙燒帶的高度和焙燒溫度保持穩定,從而較好地保證焙燒固結的進行。(3)導風墻的設置還能克服氣流的邊緣效應所造成的爐子上部中心“死料柱”。使氣流分布更趨均勻,球團礦成品質量改善。豎爐焙燒磁鐵礦球團的熱耗在350~600MJ/t。

三種焙燒球團方法的生產成本見圖4。

豎爐一般為8~10m2優點是結構簡單,熱效率高,缺點是溫度控制難,局部溫度易過高而易結塊,料層高易使球團破損,故單爐規模很難大型化,適合中小企業。帶式焙燒機能調整加熱焙燒制度,對原料適應性強、生產的球團礦質量好和粒度均勻。但因臺車和箅條在高溫運行,需要耐熱鋼制造。它是大型球團廠的主要焙燒設備。鏈箅機—回轉窯優點是:對原料適應性強、生球在高溫焙燒帶停留時間較帶式焙燒機長,有助于獲得高強度產品,另外它不需要用高級耐熱合金鋼。缺點是投資費用大,回轉窯易結圈。目前鏈箅機—回轉窯的球團礦占總產量的比例日益增多。球團礦生產還有隧道窯和其他方式,但生產率低,質量不好,已逐漸被淘汰。http://www.yingfengguoji.com

圖4  三種焙燒球團方法的生產成本

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