《球团理论与工艺》PPT课件.ppt

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1、review1）干燥目的中间作业，生球的破裂温度低于预热温度，故应先干燥，否则结构遭破坏，球层透气性↓，焙烧作业生产率↓，成品球质量↓。2）干燥过程=表面汽化+内部扩散3）干燥过程中生球的行为：*生球强度的变化：生球主要靠毛细力的作用，使粒子彼此粘结在一起而具有一定的强度。随着干燥的进行，球的强度↑；大部分毛细水排除后（还有触点态毛细水），球出现强度峰值；毛细水消失，球的强度↓；失去弱结合水瞬间，颗粒靠拢，分子力的作用，球的强度↑。*结构破坏主要表现为裂纹和爆裂湿度差引起收缩不均，表里收缩不匀时产生应力，应力>球表面的拉应力或剪应力极

2、限时，生球表面产生裂纹，削弱球团强度。在降速干燥阶段，内部扩散控制为主，水分主要透过蒸汽由内向外扩散的方式进行干燥，当传热过多，蒸汽多，来不及扩散到表面，球内蒸汽压↑，当压力超过干燥表层的径向和切向抗拉强度时，球团产生爆裂，结构遭破坏。4）提高生球破裂温度的途径*添加粘结剂*逐步提高干燥介质的温度和气流速度先在低于T爆下干燥，水分↓，T爆↑，再提高干燥温度。*抽风+鼓风相结合9.球团的焙烧理论基础9.1概述9.1.1目的生球干燥后，干球抗压强度只有80～100N/个。满足不了运输和高炉冶炼要求（>2500N/个）。提高球团矿的强度有许

3、多方法，但95%通过焙烧固结，5%通过低温固结。9.1.2常用设备竖炉带式焙烧机链箅机—回转窑9.1.3球团矿焙烧过程分为5个过程：1）干燥（200∼400℃）1段：水分蒸发，部分结晶水分解；2）预热（900∼1000℃）2段：脱除少量水，磁铁矿氧化成Fe2O3，碳酸盐硫化物分解，氧化，固相反应；3）焙烧带（1200～1300℃）3段：铁氧化物的结晶和再结晶，晶粒长大，固相反应，部分液相形成，球团矿体积收缩及结构致密化；4）均热带4段：温度低于焙烧带，并保持一定时间使内部晶体长大，尽可能发育完善，矿物组成均匀化，消除部分内应力；5）冷

4、却：5段：1000℃下降到100～200℃，冷却后便于皮带运输，冷却过程中，尚未氧化的Fe3O4→Fe2O3.。9.2球团中磁铁矿氧化及脱硫9.2.1Fe3O4氧化机理生产球团矿的原料主要是Fe3O4，也有赤铁矿，磁铁矿氧化为Fe2O3对球团固结有重要意义。1）磁铁矿充分氧化成Fe2O3对球团固结的意义①Fe3O4氧化成Fe2O3时晶体结构变化由等轴晶系→六方晶系，新生晶体表面原子有较高的迁移能力，有利于颗粒间形成晶桥。②为放热反应，放出的热量几乎相当于焙烧球团矿总热量的一半，所以充分氧化有利于节能。不利影响③氧化不充分时，有剩余Fe

5、3O4进入高温焙烧带，易形成（与SiO2）低熔点物质，在球团内部出现液态渣相，冷却时收缩，使球团内部出现同心裂纹，导致强度↓，还原性恶化。2)氧化机理①氧化阶段及其产物从200→1000℃，分为两个阶段进行第一阶段：4Fe3O4+O2→6r-Fe2O3(200～400℃）第二阶段：r-Fe2O3→a-Fe2O3（400～1000℃）②氧化途径成层状由表面向球中心进行，符合化学反应的吸附—扩散学说*大气中O2被Fe3O4颗粒吸附时，Fe2+→Fe3++e，导致O2电离，O2+e→2O2-，上述反应引起Fe3+扩散。*氧化反应起主要作用的

6、是Fe3+、Fe2+、O2-在固相层内的扩散，其中O2-扩散最慢。O2-失去电子变为原子，又不断与电子结合变为O2-的交换方式扩散。每次由O2-→O的瞬间，在晶格结点间移动一段距离。3）氧化时间等温条件下，非熔剂性球团矿氧化时间可用扩散方程表示：其中—氧化转化度，d—球团直径，cmx—氧化带深度，cmt—氧化时间，sk—氧化速度系数，cm2/s.球团完全氧化时，=1，k与介质含氧量有关，介质若为空气：k=（1.2∓0.2）x10-4cm2/s；若为纯氧，k=（1.4∓0.1）x10-3cm2/s。9.2.2球团矿脱S1）预热为强氧化气

7、氛，有利于脱S，脱除90%以上。磁铁矿中硫一般以黄铁矿（FeS2）、磁黄铁矿（FeS）形式存在。2）脱S反应FeS2在200∼300℃即开始分解FeS2=FeS+SS+O2=SO2↑2FeS+7/2O2=Fe2O3+2SO2↑FeS9.3球团矿焙烧固结的机理烧结矿固结靠液相将颗粒粘结起来，其固结又称液相固结。液相量30～70%。球团矿固结靠固相固结，即固体质点扩散反应形成连接桥（颈），液相粘结起辅助作用（液相量5～7%），取决于SiO2含量，SiO2少，液相量少，否则液相多，焙烧时球团相只相互粘结，透气性↓，产量↓。9.3.1固相扩散

8、反应及其固结机理1）固相扩散反应①塔曼温度固态物质间开始反应的温度称为塔曼温度。盐类、氧化物：T塔=0.57T熔硅酸盐、有机物：T塔=（0.8～0.9）T熔②固相扩散反应动力细磨物料具有高分散性，比表面积大，表面能高，晶