球团理论与工艺-2造球理论

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1、2造球理论球团生产的基本工艺过程含铁原料配料混合添加剂造球水生球筛分返料干燥预热焙烧均热冷却筛分成品球团矿返矿煤粉高炉冶炼2造球理论造球（balling）又叫滚动成型，是细磨物料在造球设备中被水润湿并在机械力及毛细力作用下的连续过程。生球质量与：造球工艺过程、原料的物理化学性质和准备方法等有关。各种物料的成球性能取决于：①物料表面性质；②与水的亲和能力。2造球理论2.1物料的表面性质2.1.1液体的表面性质（1）液体的表面层、表面能和表面张力液面下厚度约等于分子作用半径的一层液体，叫表面层。不平衡力场表面层内分子比液体内部所具有的

2、更大的位能，称作表面能。2造球理论2.1.1液体的表面性质（1）液体的表面层、表面能和表面张力不平衡力场液体具有尽可能缩小其表面的趋势，液体表面就好像一拉紧了的弹性膜，处在沿着表面的使表面有收缩倾向的张力作用下，这种力称作表面张力。2造球理论（2）弯曲液面下的附加压强水平液面的表面张力也是水平的弯曲液膜有取平面的趋势：凸膜变平的趋势对下层的液体施以压力；凹膜变平的趋势对下层的液体起着拉伸的作用；2.1.1液体的表面性质2造球理论（2）弯曲液面下的附加压强弯曲液面对液体内部都施以附加压强，凸面为正，凹面为负。（2-4）（2-3）2造

3、球理论2.1.2液体和固体的作用（1）润湿现象由于液体分子与固体分子之间的相互引力大于或小于液体分子之间的相互引力，同一种液体，能润湿某些固体的表面，而不能润湿另一些固体的表面。附着力是两种不同物质接触部分的相互吸引力。内聚力又叫粘聚力，是在同种物质内部相邻各部分之间的相互吸引力。2造球理论2.1.2液体和固体的作用（1）润湿现象在液体和固体接触处，厚度等于分子作用半径的一薄层液体叫附着层。附着力<内聚力附着力>内聚力平衡时位能最小原理2造球理论2.1.2液体和固体的作用（1）润湿现象润湿：①附着层的伸张力向上②表面张力与表面相切

4、，一分力向下③形成凹形液面不润湿：①附着层的收缩力向下②表面张力与表面相切，一分力向上③形成凸形液面2造球理论2.1.2液体和固体的作用（1）润湿现象在液体和固体接触处，液体表面的切面和固体表面所成的角称为接触角。完全润湿润湿不润湿完全不润湿2造球理论2.1.2液体和固体的作用（2）毛细现象浸润液体在毛细管里升高的现象和不浸润液体在毛细管里降低的现象，叫做毛细现象。管径小于2mm的管子叫毛细管。（2-5）（2-6）Julen公式管子越细，液体上升高度越高凹液面附加压强为负，液面上升高度为正；凸液面附加压强为正，液面上升高度为负2造

5、球理论2.1.3细磨物料的表面特性细磨物料特点：分散度和比表面积较大较大表面能表面电性荷负电：方解石、石英、膨润土、金属、金属硫化物等荷正电：氢氧化铁、氢氧化铝2造球理论2.2水分在细磨物料中的形态及作用2.2.1水分子的构造与性质水分子具有偶极子构造可与具有某种电荷的其他物体相缔合形成瞬时复合体造球过程中水的形态吸附水、薄膜水、毛细水2造球理论2.2水分在细磨物料中的形态及作用2.2.2吸附水的特性及作用在静电引力作用下被吸附在固体颗粒的表面的水分子叫做吸附水。吸附水层的厚度在2～8nm之间。吸附水被牢牢吸附在颗粒表面，不能自由

6、转移，只有在烘干时才能变为蒸汽。细磨粉料表面通常带有电荷，在颗粒表面空间形成电场，水分子又具有偶极构造，在电场作用下发生极化，被极化的水分子和水化离子与细磨粉料之间因静电引力而相互吸引。2造球理论2.2.2吸附水的特性及作用仅有吸附水，物料尚不能成球。吸附水的密度大于1g/cm3，不导电，不结冰，又称为固态水。砂粒状细磨物料（0.1-1.0mm），呈散粒状态粘土状细磨物料（~1.0µm），呈坚硬固体状态仅含吸附水时，2造球理论2.2.3薄膜水的特性及作用薄膜水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；分为强结合水和

7、弱结合水。（1）强结合水最接近固相表面的薄膜水称为强结合水，一般仅相当于几个水分子的厚度；结合水具有固态和液态水的双重性质；即自身重力作用下不能运动，施加外力作用下，才能够流动和变形。2造球理论2.2.3薄膜水的特性及作用矿粒具有强结合水时，为牢固状态，无塑性。移动方向与重力无关，速度远慢于普通水，冰点小于零度。最大分子水=吸附水+强结合水。2造球理论2.2.3薄膜水的特性及作用（2）弱结合水是薄膜水外缘部分的水，性质接近自由水。受电分子引力的吸引，具有粘滞性。薄膜水由于受静电力和分子力的作用，水分子排列紧密，具有很大粘滞性，使相

8、邻的矿粉颗粒不容易发生相对移动。2造球理论2.2.3薄膜水的特性及作用（2）弱结合水当矿粉颗粒相距很近时，可以形成公共的水化膜（图中阴影部分），使颗粒彼此粘结，这就是细磨物料成球后具有一定机械强度的原因。物料达到最大分子结合水以后，在外力作用下表现