矿物加工概论之球团工艺

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1、矿物加工概论球团工艺(PelletizingProcess)球团厂铁精矿的配料干燥段人字型干燥床竖炉导风墙的支架钢梁带式冷却机链篦机回转窑球团工艺的焙烧和环冷段带式焙烧机工艺球团的基本原理（FundermentalofPelletizing)球团法是矿物原料造块的一种重要方法，其过程为：将准备好的原料（细磨精矿或其他含铁粉料，添加剂或粘结剂,按一定比例配料混匀，在造球机上被水润湿后，在毛细力和机械力作用下形成粒度均匀的球团(生球），然后采用干燥和焙烧或其他方法使其发生一系列的物理化学变化而硬化固结。球团生产主要包括成型与焙烧固结两个环节。成型是采用圆盘造球机或圆筒造

2、球机将铁精矿加工成具有一定粒度和强度的生球。焙烧固结是其生产过程中最复杂的工序，许多物理和化学反应，在此阶段完成，并且对球团矿的冶金性能、如碱度、气孔度、还原性等有重大影响。焙烧球团矿的设备有竖炉、带式粒烧机和链篦-回转窑三种。不论采用哪一种设备，焙烧球团矿应包括干燥、预热、焙烧、均热和冷却五个过程，干燥过程的温度一般为200～400℃。这里进得的主要反应是蒸发生球中的水分，物料中的部分结晶水也可排除。预热过程的温度平均为900～1000℃。干燥过程中尚未排除的少量水分，在此进一步排除。这一过程中的主要反应是磁铁矿氧化成赤铁矿，碳酸盐矿物分解、硫化物的分解和氧化，以

3、及某些固相反应。图2-1球团矿焙烧过程焙烧带的温度一般为1200～1300℃。预热过程中尚未完成的反应，如分解、氧化、脱硫、固相反应等也在此继续进行。这里的主要反应有铁氧化物的结晶和再结晶，晶粒长大，固相反应以及由之而产生的低熔点化合物的熔化，形成部分液相，球团矿体积收缩及结构致密化。均热带的温度水平应略低于焙烧温度。在此阶段保持一定时间，主要目的是使球团矿内部晶体长大，尽可能使它发育完整，使矿物组成均匀化，消除一部份内部应力。冷却阶段应将球团矿的温度从1000℃以上冷却到运输皮带可以承受的温度。冷却介质为空气，它的氧势较高，如果球团矿内部尚有未被氧化的磁铁矿，在这

4、里可以再充分氧化。球团是较为广泛应用的造块工艺之一。与烧结生产工艺相比，球团生产具有下述特点：（1）对原料要求严格，而且原料品种较单一。一般用于球团的原料都是细磨精矿，比表面积压大于1500～1900cm2/g。水分应低于适宜造成球水分，SiO2不能太高。（2）由于生球结构较紧密，且含水分较高，在突然遇高温时会产生破裂甚至爆裂，因此高温焙烧前必须设置干燥和预热工序。（3）球团形状一致，粒度均匀，料层透气性好，因此采用带式焙烧机或链篦机-回转窑生产球团矿时，一般可使用低负压风机。（4）大多数球团料中不含固体燃料，焙烧球团矿所需要的热量由煤、液体或气体燃料燃烧的热废气通

5、过料层供热，热废气在球团料层中循环使用，因此热利用率较高。球团生产的一般工艺流程见下图。图2-2球团生产工艺流程球团法分类一般球团法主要根据特殊用途、固结方式和设备划分，球团法高温固结低温固结氧化焙烧还原焙烧（金属化球团）磁化焙烧-竖炉法（在中性或弱还原气氛中焙烧）氧化-钠化焙烧竖炉法链篦机-回转窑法氧化焙烧竖炉法回转窑法水泥冷黏结法热液法碳酸化法锈化固结法焦化固结法其他方法竖炉焙烧带式机焙烧链篦机-回转窑焙烧环式焙烧机焙烧回转窑法（SL/RN）竖炉连续装料法（Midcrx法）竖罐法（HYL法）带式机法（D-L法）不同球团方法分别用于不同的目的，如高温氧化焙烧球团生

6、产,主要向高炉炼铁提供炉料；还原焙烧视原矿含铁品位产品金属化程度，可向高炉炼铁或电炉炼钢提供炉料；磁化焙烧则针对弱磁性矿物处理后提高其磁性，然后经磁选工艺获得磁性精矿再造块；钠化焙烧或氯化焙烧用于回收含铁矿物中贵得稀有金属，然后供高炉炼铁。低温固结球团法多用于向小高炉提供炉料。球团焙烧应用较为普通的方法有竖炉球团法，带式焙烧机球团法和链篦机-回转窑球团法。竖炉球团法是最早发展起来的，曾一度发展很快。但随着钢铁矿工业的发展，要求球团工艺不仅能处理磁铁矿，而且能处理赤铁矿、褐铁矿及土状赤铁矿等。另外高炉对球团矿的需求量不断增加，要求设备向大型发展。因此相继发展了带式焙烧

7、机，链篦机-回转窑等方法。这些方法一直处于彼此想互竞争状态，几种方法的主要优缺点如下表2-1三种球团生产方法比较设备名称优点缺点竖炉设备简单，对材质无特殊要求，操作维护方便，热效率高。单机生产能力小，最大所产量50万吨，加热不均匀，一般只适应于焙烧磁铁矿球团。带式焙烧机全部工艺过程在一台设备上进行，设备简单、可靠、操作维护方便，热效率高，单机生产能力大，达500万吨/年，适应焙烧各种原料。需要耐热合钢较多。链篦机-回转窑焙烧设备较简单。焙烧均匀，单机生产能力大，适应各处原料的球团焙烧。干燥预热、焙烧和冷却需分别在三台设备上进行设备环节多。球团原料的准备球团原料具