球团理论与工艺-6球团工艺过程

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1、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 粒度和粒度组成 适宜的水分 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，如果用固体燃料焙烧则还有煤粉或焦粉。 这些原料均需要经过准备处理， 它包括：,（1）原料细磨,（2）水分调整,（3）矿石中和,6 球团工艺过程,1）精矿粉（或富矿粉）磨到-200目80%，上限98%，上限80%，上限1mm； 3）固体燃料磨至 -0.5mm。,（1）原料细磨,球团工艺对原料的要求,6 球团工艺过程,

2、（1）原料细磨,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,（1）原料细磨,磨矿方式选择,湿式闭路磨矿电耗最低； 干式开路磨矿电耗最高； 湿式开路磨矿费用最低； 干式闭路磨矿投资最大。,6 球团工艺过程,1）磁铁矿和赤铁矿适宜水分范围：1215%； 褐铁矿适宜水分范围：17%； 2）选矿后的铁精矿需经脱水处理，脱水设备为圆筒式或圆盘式真空过滤机； 3）精矿脱水后，需再用圆筒干燥机干燥。,（2）水分调整

3、,6 球团工艺过程,现代化的球团厂多采用中和料场的堆取料机实现含铁原料的中和。 保证原料化学成分的稳定。0.3%,（3）矿石中和,6 球团工艺过程,6.2 配料、混合和造球,精矿和熔剂：圆盘给料机（给料、控制下料量） +电子皮带秤 膨润土：螺旋给料机+电子皮带秤,（1）配料,6 球团工艺过程,6.2 配料、混合和造球,一段轮式混合+二段强力混合,（2）混合,6 球团工艺过程,6.2 配料、混合和造球,圆盘造球机或圆筒造球机,（3）造球,生球焙烧前要进行筛分，筛出的粉末返回造球盘上重新造球。 带式焙烧机用固体燃料焙烧时，生球加到焙烧机以前，其表面滚附一层固体燃料。,6 球团工艺过程,焙烧过程可分

4、为：干燥、预热、焙烧、均热和冷却。 上述过程在 竖炉上是从上到下垂直分布的； 带式焙烧机上依次沿台车前进的方向水平分布； 链篦机-回转窑上分别在三个不同的设备中进行。,*球团高温固结常规三大方法： 竖炉球团法、带式焙烧机法以及链篦机-回转窑法。,6 球团工艺过程,竖炉是最早采用的球团矿焙烧设备。 优点：结构简单、投资少、热效率高、操作维修方便。 缺点：单炉能力小（50万t/年） 、产品质量差（受热不均）、原料适应性差。,6.3 竖炉法焙烧球团矿,6.3.1 概述,竖炉规格用炉口断面积表示。如8m2、16m2等。 竖炉有效高度约20m，球团在炉内运行时间约4h。,6 球团工艺过程,（1）按剖面结

5、构竖炉分为：,6.3.2 竖炉类型,圆形竖炉和矩形竖炉； 矩形布料、横向布料和直线布料。,整个高度具有相同截面 炉子到燃烧室有空气通道,1）瑞典竖炉,可使气体沿炉子断面较均匀分布 但冷风引入的灰尘使燃烧室操作困难,6 球团工艺过程,（1）按剖面结构竖炉分为：,6.3.2 竖炉类型,火道口以下增大，然后收缩 无通风管道,2）美国竖炉,6 球团工艺过程,（1）按剖面结构竖炉分为：,6.3.2 竖炉类型,火道口以下增大，然后不变 有通风管道,3）日本竖炉,6 球团工艺过程,6.3.2 竖炉类型,1）焙烧风在炉子两侧吹入，冷却风由炉子下部吹入； 2）冷却风经预热后部分作为助燃风流入燃烧室与煤气混合燃烧

6、，部分流入焙烧带与来自燃烧室的焙烧风混合； 由于受焙烧带温度的限制，冷却风量不可能过大。,6 球团工艺过程,6.3.2 竖炉类型,3）由于没有干燥带，湿球团直接入炉焙烧，焙烧过程中球团水分的蒸发占用了大部分本应用来焙烧的热量，造成断面气流不均匀，中间料层烧不透，易形成死料柱。 为避免焙烧风吹不透和断面气流不均，只能维持低产量运行,6 球团工艺过程,电耗高，达50kWh/t。主要由于料柱高，气流阻力大，风机压力高。 采用高热值燃油或天然气为燃料，且仅限于焙烧磁铁矿。 排料口中心下料较快，两侧相对缓慢，使球团在炉内停留时间不同，球团焙烧不均。 横向布料，布料时间长且不均匀。,国外竖炉缺点：,6.3

7、.2 竖炉类型,6 球团工艺过程,（1）按剖面结构竖炉分为：,6.3.2 竖炉类型,导风墙+干燥床,4）中国竖炉,消除断面中心的生料柱 降低冷却风通过料柱的阻力 增加了冷却风量 强化生球干燥,20世纪70年代济钢发明了导风墙+干燥床，即在竖炉的中间设置导风墙，炉顶设置干燥床。,6 球团工艺过程,6.3.2 竖炉类型,首先，使完成冷却的冷却风在炉内短路直接流入导风墙，克服了对球团焙烧的影响，为竖炉强化冷却创造了条件 其次，使炉内气流分布合理，保证了足够稳定的均热带，有效避免了中心死料柱，使成品球团的质量得以保证,*导风墙+干燥床的优点：,6 球团工艺过程,6.3.2 竖炉类型,再次，焙烧完毕的焙

8、烧风与来自导风墙的冷却风混合作为热源预干燥烘干床上的生球团，不但使竖炉内球团料层的透气性得以改善，而且提高了竖炉的热效率 最后，导风墙的设置使整个炉子可控，实现了竖炉高效生产所需的气流分布模式,*导风墙+干燥床的优点：,导风墙+干燥床的设置，既强化了球团干燥和冷却，又使炉子具有较高的可控性，竖炉实现了干燥、焙烧与冷却一体化，提高了竖炉的利用系数。,6 球团工艺过程,6.3.2 竖炉类型,1）从炉窑热工角度来看，导风墙+烘干床的设置使炉内气体流动较复杂； 2）竖炉在实际生产过程中冷却风不一定全部流入到导风墙内，还有可能上行穿过均热带流入焙烧带； 3）而焙烧风不一定全部流入焙烧预热带，还有可能下行

9、穿过均热带后流入导风墙。,*导风墙+干燥床的缺点：,6 球团工艺过程,炉内设有导风墙和干燥床。 采用低真空度风机。 低热值的高炉煤气及较低焙烧温度操作。,我国竖炉特点：,6 球团工艺过程,（2）按冷却风方式分为： 高炉身竖炉、中等炉身竖炉和矮炉身竖炉。,6.3.2 竖炉类型,1）高炉身竖炉 无外部冷却器； 排矿温度可在100以下； 结构复杂，投资和动力消耗高,6 球团工艺过程,（2）按冷却风方式分为：,6.3.2 竖炉类型,2）中等炉身竖炉 球团矿先经炉内冷却，再进入小型外部冷却器； 料柱缩短，阻力减小，风量较均匀,6 球团工艺过程,（2）按冷却风方式分为：,6.3.2 竖炉类型,3）矮炉身竖

10、炉 设外部冷却器和预热交换器； 废热充分利用。,6 球团工艺过程,6.3.3 竖炉工艺,竖炉是一种按逆流原则工作的热交换设备。,*竖炉工作过程：,生球在炉顶通过辊筛筛去小于5mm的粉末后，用布料器均匀地布在炉口。,6 球团工艺过程,生球在下降过程中不断受到上升热气流的干燥和预热，到达火道附近时，受到由两侧燃烧室产生并从火道喷入的高温废气的焙烧，在火道以下经过一段时间的均热后，受到由下部鼓入的冷风的冷却。,*竖炉工作过程：,6.3.3 竖炉工艺,6 球团工艺过程,被冷却下来的球团矿中会有一部分粘连的大块，通过下部辊式破碎机破碎后排出炉外。,*竖炉工作过程：,6.3.3 竖炉工艺,竖炉正常操作最重

11、要的条件：炉料应具有良好的透气性。,生球必须松散而均匀地被布到料柱表面,6 球团工艺过程,（1）布料,6.3.3 竖炉工艺,将生球顺利送入竖炉干燥带； 尽量使不同粒径大小的生球均匀分布而使炉料具有良好的透气性，以有利于炉内温度和气流分布。,1）布料的目的,2）布料的类型,矩形布料； 横向布料； 直线布料。,6 球团工艺过程,布料器既沿竖炉宽度方向又沿长度方向行走布料 料线贴近炉壁自动布料，料面呈深V形，中心低，靠近炉壁高。 纵向中心线周围的温度达不到球团矿所需的焙烧温度。,矩形布料,2）布料的类型,6 球团工艺过程,横向布料,2）布料的类型,国外竖炉多采用，也叫做“之”字形布料。,使用由大车和

12、小车组成的可作纵横向往复移动的梭式布料机，沿宽度方向将生球布成一行行横向小沟谷。,6 球团工艺过程,横向布料,2）布料的类型,a.布料机上装有料面探测器，控制行走和布料速度，保持料面平坦和控制料面高度 b.炉内温度和气流分布得到改善,6 球团工艺过程,布料车行走线路与布料线路平行。 简化布料设备、提高作业率、缩短布料时间 皮带易烧损,直线布料,由于炉口干燥床措施的实现，中国竖炉采用只作往复直线移动的带小车的布料机。,2）布料的类型,6 球团工艺过程,（2）干燥和预热,从料柱表面到120-150mm深度，生球干燥，停留时间4-6min,120-150mm到约500mm深度，生球预热，停留时间15

13、-20min,500mm以下，生球进入焙烧阶段。,1）国外竖炉 无专门干燥设备，依靠上升热废气干燥和预热。,6 球团工艺过程,（2）干燥和预热,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。,2）中国竖炉,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。,6 球团工艺过程,（2）干燥和预热,干燥床的优点：,1）实现边壁粉料，中心球料，抑制边缘气流的过分发达；,2）扩大干燥面积，实现薄层干燥；,3）炉口温度降低（ 200），减轻布料皮带烧损

14、；,4）干燥与预热分开，稳定竖炉操作。,2）中国竖炉,6 球团工艺过程,（2）干燥和预热,对于热敏感性高的球团，必须扩大干燥面积，如：采取三层炉篦结构的干燥床。,2）中国竖炉,6 球团工艺过程,（3）焙烧,1）焙烧段热量来源： 冷却段回收的高温球团矿的显热； 磁铁矿氧化放热；占总热量的40%； 燃料在燃烧室燃烧放热； 固体燃料放热；固体燃料量一般约1%。,6 球团工艺过程,（3）焙烧,2）焙烧温度 国外球团竖炉最佳焙烧温度约13001350，中国竖炉燃烧室温度约1150 ，原因是： 国内磁铁矿精矿铁品位较低，SiO2较高，过高温度易粘接； 中国竖炉采用低热值高炉煤气为燃料； 由于Fe3O4氧化

15、放热，球团矿的实际温度高于燃烧室废气温度，可达12001300； 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,竖炉内气流分布状况直接影响炉内断面上的温度分布 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； 燃烧室气流流速应保证竖炉断面温度分布的均匀性，流速越大，穿透能力越强，断面温度越均匀。3.7-4.0m/s 流速过小：穿透能力弱，中心焙烧温度过低； 流速过大：电耗增加，炉料喷出或料层表面流态化。,3）竖炉焙烧中气流状况,6 球团工艺过程,（3）焙烧,气流分布状

16、况是限制竖炉大型化发展的重要原因之一 竖炉宽度过大，竖炉中心气流较弱，中心易形成“死料柱”。 下部冷却风全部穿过焙烧带时，影响焙烧带的高度和温度的稳定性，干扰甚至破坏焙烧过程。 由于边缘效应，冷风沿炉壁上升，与燃烧室热气流相撞，减弱热气流的穿透能力，使炉内截面温度不均匀分布，导致球团质量的不均匀。,3）竖炉焙烧中气流状况,气流要保证不低于氧含量2-4%的氧化气氛,6 球团工艺过程,（3）焙烧,导风墙在焙烧中的作用 大部分冷风从导风墙导出，减少经过火道口的冷却风量，燃烧室压力显著降低； 燃烧室吹出的热气体流量增加，有利于对料柱的穿透，使焙烧带高度及温度稳定。,导风墙一般是用高铝砖砌成有多个通风孔的空心墙，寿命较短，只能使用68个月。 托梁为水冷却钢梁，68根的厚壁无缝钢管组成（两排）。,3）竖炉焙烧中气流状况,燃烧室压力仅约10000Pa，比国外低1/3-2/3,6 球团工艺过程,球