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099024175丁贺的球团矿的制备和性能测定2
球团矿的制备和性能测定
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球团矿的制备和性能测定
一、国内外球团矿的开展
球团矿是一种优良的高炉炼铁原料,我国的铁矿资源本适宜消费球团矿,但是由于历史的原因,却走上了细精矿烧结的道路,上世纪80年代中期宝山钢铁公司的1号高炉投产,改变了我国传统的细精矿烧结工艺,其后随着钢铁工业快速的开展,国产精矿不能满足需求,进口粉矿逐年增加,目前就全国范围而言,细精矿在烧结配料中已经不占主导地位。
球团矿在我国高炉炉料中的比例逐年升高,进入21世纪,链篦机一回转窑工艺开展迅速,2007年球团矿的产量可以达到l亿吨左右,加上进口的球团矿大约1.3亿吨,在全国高炉炉料中的比重平均16%左右,在可以预见的将来,烧结矿仍然是我国高炉的主要原料,球团矿 必将持续开展。
各钢铁厂的情况不同和矿源不同决定了其不同的高炉炉料构造。
日本、韩国高炉以烧结矿为主,因为其主要铁料是国际上购置的粉矿,适宜消费烧结矿。
北美高炉以球团矿为主,因为其矿源多为细精矿,适宜消费球团矿。
欧盟由于环保要求,烧结厂的消费和建立受到了严格的限制,为了进一步改善高炉炼铁指标,充分发挥球团矿在高炉炼铁中优越的冶金性能,因此以球团矿为主。
欧美高炉球团矿使用比例一般都较高,个别的高炉达100%。
其中一部分高炉使用熔剂型球团矿,如加拿大Algoma7号高炉熔剂球团矿比例达99%,墨西哥AHMSA公司Monclova厂5号高炉熔剂球团矿比例为93%,美国AKSteel公司Ashland1KY厂Amanda高炉熔剂球团矿比例为90%以上;另一部分高炉以酸性球团矿为主,配比一般在70%以上。
欧洲高炉中,瑞典、英国和德国的部分高炉球团矿的比例很高。
亚洲国家的高炉一般以烧结矿为主,高达70%左右。
日本高炉炉料构造的特点是烧结矿比例高且一直比较平稳,而球团矿比例自1979年以来一直在下降,块矿比一直在上升。
高炉炉料中高碱度烧结矿比例维持在71%~76.%,用量一直比较平稳。
球团矿比例自20世纪70年代初至1979年到达了顶峰,为14%,此后逐年下降至如今的10%以下。
典型的如新日铁4号高炉的炉料构造,烧结矿占70%, 球团矿占10%,和歌山4号高炉使用75%~80%的烧结矿,巴西块矿占20%。
只有神户制钢神户厂于1998年由于烧结机老化停顿消费才开始在高炉中采用高比例球团矿的炉料构造, 球团矿配比达70%以上。
韩国浦项光阳厂的高炉炉料构造中烧结矿为74%, 球团矿为11%。
我国因各钢铁厂情况不同,高炉使用球团矿的比例很不一样。
宝钢高炉的铁料来源与日本大多数高炉相似,所以其炉料构造也与日本大多数高炉相似,烧结矿74.15%, 球团矿 8%,块矿17%。
二、 球团矿消费技术
(一)、粉矿造球
1、细磨物料成球机理
加水潮湿矿粉是使矿粉成球的根本条件。
水在矿粉中存在有四种形态:
吸附水、薄膜水毛细水和重力水.
吸附水:
细磨矿粉外表由于具有过剩能量,并通常带有电荷.因此可以吸附吸附水具有极性的水分子而中和外表的电荷.结果在颗粒外表形成一吸附水层,这层水叫吸附水.一般亲水性强和粒度细的物料对分子水的吸附才能也强。
吸附水层虽然很薄,但其作用力很大,它不能在颗粒外表自由挪动。
这是使生球具有足够强度的原因之一。
薄膜水:
在吸附水周围形成薄膜,薄膜水的形成是由于形薄膜水:
进一步潮湿物料时,成吸附水后剩下的末被平衡掉的分子力的作用,因此薄膜水和颗粒外表的结合力,比吸附水和颗粒外表的结合力弱得多。
在分子力的作用下,薄膜水有从1个颗粒外表迁移至另一颗粒外表的才能。
亲水性强的物料具有较厚的薄膜水.
吸附水和薄膜水合起来组成分子结合水,它在外力作用下和颗粒一起变形,并且分子水膜使粒彼此集合。
当矿粉含水量到达最大分子结合水后,成球过程才明显地开始。
物料潮湿程度超过其最大分子结合水时,矿粉中形成毛细水,这时为水所充填的矿粉间的空隙可视为大量的毛细管.毛细水和矿粉间结合强度决定于毛细压力的大小,它用下式表示:
h=2αcosθ/ρgr
式中h——毛细管中液而的高度,(即毛细压的大小),厘米;α——液体的外表张力,达因/厘米:
r——毛细管平均半径,厘米;ρ——液体密度,克/厘米’;θ——潮湿角,度;g——重力加速度,压米/秒.
由式可见,液体外表张力愈大,物料亲水性愈强,(即潮湿角θ越小),液体密度愈小、毛细管直径愈小(颗粒细和接触严密)时毛细力越大,愈易成球,这是造成生球强度的主要因素之一.
物料颗粒在毛细水的毛细压力作用下,被拉向水滴中心,形成小球,毛细水起主导作用,这就是矿粉成当物料完全被水饱和时,还存在着重力水,它在自身重力作用下发生迁移。
此时的含水总量亦称为全水量.重力水对造球不利,易引起生球强度降低和变形.
铁矿粉加水混合后用滚动方式成型,成球过程分为三个阶段:
形成母球;母球长大和长大后的母球进一步严密。
形成母球:
A.颗粒外表形成水膜;温B.形成母球母球形成过程可分为:
矿粉被温润,润矿粉彼此相接触,由于液体外表张力作用形成液铤;C.矿粉在造球机内运动。
使含有一个或数个矿粒的各个小水珠互相结合,形成了最初的硫松的料团,物D.料继续加水,使疏松科团内孔隙逐渐为水所填充直至全部充满5E.水尚未均匀的裹住整个料团ZF.在外力作用下,科团内过多的毛细水被挤到外表,使水裹住整个料团,形成团球(造球核心)。
母球长大:
在母球形成之后,紧接着就是它的长大.而母球外表上的水靠毛母球长大细力的作用将周围的矿粉聚到母球的外表,使母球长大.这种滚动压紧,从母球中挤出水分到外表,再依靠毛细力聚集周围矿粉的过程重复屡次致使母球逐渐长大.但这种靠毛细力结合的生球强度是不大的,还必须经过密结阶段.球的毛细力理论。
长大后的母球进一步严密:
长大后的母球进一步严密在波动等外力作用下,使长大的生球变得更密实,排除毛细水,使毛细管直径更小.毛细力增大,生球强度进步。
当毛细水全部徘出。
颗粒内靠吸附水结合时,生球强度最大.假设喷水过多,生球外表过湿,不仅影响毛细水排出,使强度降低,同时还会产生生球互相粘结现象.
2、对生球的质量要求
为了保证焙烧过程的顺利进展和球团的质量,要求生球有均匀的粒度、较高的机械强度(抗压和落下强度)和高的热稳定性以及适宜的水份.
生球粒度一般为10—15毫米,粒度过大不仅使造球机消费才能降低,而且对强化焙烧过程及高炉冶炼也是不利的。
抗压强度(即荷重试验生球开始碎裂时所负荷的重量),一般要求不小于1.5—2.o公斤/球.采用竖炉法进展焙烧时,为了保证生球承受料柱压力而不破碎,要求生球有更高的抗压强度.
落下强度,一般要求从o.5米(有的为1米)高处落于钢板上不碎的次数大于4次。
假设落下强度不够,生球在运输过程中大量破碎,产生粉末,会严重恶化焙烧过程。
生球适宜水份是保证获得质量好的生球的重要条件,其值决定于原料条件,要通过试验来确定,一般为9一12%.
生球热稳定性通常用生球的“破裂温度〞来表示.它是生球在加热枯燥时发生破裂的温度。
进步生球的破裂温度对强化生球的枯燥过程有很大意义。
破裂温度愈高愈有利于加速枯燥过程.
3、影响造球过程的因素
1〕.原料性质原料性质原料的亲水性、孔隙度和颗粒形状是影响滚动成球的重要因素。
矿粉亲水性强弱顺序:
褐铁矿最大,赤铁矿次之,磁铁矿最差.脉石对铁矿物的亲水性也有很大影响,甚至可以改变上述顺序。
亲水性强的矿粉比亲水性弱的容易成球。
2〕原料粒度原料粒度原料粒度愈小,组成愈不均匀,生球长大愈快,强度越好。
根据成球理论可知:
粒度愈小,比外表愈大,毛细管愈小;粒度组成不均匀,矿粉颗粒愈易形成密集的堆团队a。
这些都能增强分子力、内摩擦力和毛细力,使生球强度进步.因此,物料粒度不仅要细,而且粗细粒比例要适宜。
造球附加物的粒度对造球也有很大影响.附加剂粒度过粗将分布不均(因为附加物用量都比较少),因此,要求附加物也应具有一定的细度.如皂土〈200目的应占70%以上。
3〕.原料湿度原料湿度原料的湿度对造球影响很大.用来造球的物料含水量不应过大,否那么生球大小不均,容易变形和互相粘结,这和生球含水量过大有同样问题.原料水分缺乏也不能获得优质生球,同时成球缓慢,影响设备消费才能的进步。
因此要求原料和生球有适宜的水分,并尽量缩小其波动范围(一般要求〈0.5%).生球含水量因原料性质而异,磁、赤铁矿的生球适宜含水量为8—10%,褐铁矿为20—25%。
并且原料粒度愈细和参加粘结剂,能使适宜水份升高.为了获得适宜的生球含水量,应控制原料的原始水分,使其较适宜水分低2—3%为好.
消石灰是一种亲水性很好,并具有天然胶结才能的添加剂.参加消石灰可以进步物料粘结力,进步生球强度和破裂温度,使生球质量明显进步.但消石灰不能过多的使用,不然由于物料堆比重减小,空隙度增加,使毛细水排除速度减慢,成球速度降低。
对消石灰含水量也要控制,水份过少,污染环境,过大混合不均匀,造球效果差.一般要求其含水量为18土2%。
石灰石也是亲水性物质,外表组糙,因此添加石灰石粉能增加颗粒内的排列严密程度及其内摩擦阻力;但石灰石不像消石灰那样明显地降低物料的比重,可见二者应配合使用对造球更为有利.另外,Ca(OH):
和CaCO;也是消费自熔性和高碱度球团的必需物质.理论说明,添加5%CaO,能使生球破裂温度从175进步到350℃。
皂土又名为膨润土,是一种高度分散的粘土胶粒,亲水性强.它的比外表积比一般粘土大7倍,在水中泡胀能吸收700%的水.它是一种效果好的添加剂,参加0.25—0.5%即可进步生球强度40一60%,枯燥破裂温度可以从175℃进步到456—500.但皂土与消石灰相比价格较贵,又影响球团品位.不宜过量使用.生石灰也是一种粘性强的物料,特别是当原料水份过大时,使用生石灰可降低水分,改善造球过程.
5〕工艺操作对成球的影响〔简〕工艺操作对成球的影响〔工艺操作对成球的影响球团消费目前多用园盘造球机.下面所讨论的影响因素都是针对园盘造球机而言的.A〕加水和加料方法B〕造球机的转速和倾角C〕园盘边高和容积充满率D〕底料和刮板E〕造球时间F〕生球尺寸G〕物料和工作面温度
(二)、生球枯燥生球在焙烧前需枯燥脱水,以防焙烧时迅速加热到高温,产生破碎,恶化焙烧过程和产品质量.
相中水气压时.外表水不断蒸发,被废气带走,此时生球内外产生湿度差。
在这种湿差作用下,内部水分不断向外扩散,使整个生球湿度不断降低.因此,加热气愈枯燥(蒸汽分压愈小)、温度愈高,气流速度愈大,那么枯燥的速度愈快。
随着生球水分的脱除,生球产生不均匀收缩.由于外表水去除多,收缩量大于平均值,产生拉力;而中心收缩量小于平均值,产生压力.当外表的拉应力超过其极限抗压强度时,那么产生裂纹,使生球强度降低,甚至碎裂.因此,枯燥速度愈快,愈易引起生球的破裂,这是进步枯燥速度的一大障碍。
此外,在枯燥过程中,生球的强度也是不断发生变化的,一般说,当生球中毛细孔内形成弯月型时,毛细粘结力最大。
而生球中毛细水含量往往超过此值,因此随着枯燥过程的进展,生球水分渐变少,强度逐渐增加.当到达最大强度后,水分进一步迁移,由于毛细粘结力减少,强度反而下降.随着水分的脱除,生球出现一低强度区,在这里生球
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