球团理论与工艺6球团工艺过程.ppt
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1、6 球团工艺过程球团工艺过程球团工艺过程包括:球团工艺过程包括:原料准备原料准备 配料配料 混混合合造球造球焙烧焙烧 球团矿球团矿6 球团工艺过程球团工艺过程 球团原料的球团原料的 粒度和粒度组成粒度和粒度组成 适宜的水分适宜的水分 均匀的化学成分均匀的化学成分 是生产优质球团矿的三个重是生产优质球团矿的三个重要因素,也是原料准备的要求。要因素,也是原料准备的要求。6 球团工艺过程球团工艺过程6.1 原料准备原料准备 球团矿生产的原料主要是球团矿生产的原料主要是精矿粉精矿粉和若干和若干添加剂添加剂,如果用固体燃,如果用固体燃料焙烧则还有料焙烧则还有煤粉或焦粉煤粉或焦粉。这些原料均需要经过准备处
2、理,这些原料均需要经过准备处理,它包括:它包括:(1 1)原料细磨)原料细磨(2 2)水分调整)水分调整(3 3)矿石中和)矿石中和6 球团工艺过程球团工艺过程 1)精矿粉(或富矿粉)磨到)精矿粉(或富矿粉)磨到-200目目80%,上限,上限98%,上限,上限80%,上限,上限1mm;3)固体燃料磨至)固体燃料磨至-0.5mm。(1)原料细磨)原料细磨球团工艺对原料的要求球团工艺对原料的要求6 球团工艺过程球团工艺过程(1)原料细磨)原料细磨球团原料磨矿原则球团原料磨矿原则 1)当含铁原料为赤铁矿、褐铁矿或混合矿时,或外购铁矿)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
3、磨。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。)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)闭路磨矿流程用于水力旋流器(湿磨)或风力分级机(干磨)或风力分级机(干磨)进行磨后产物的分级。进行磨后产物的分级。6 球团工艺过程球团工艺过程(1)原料细磨)原料细磨磨矿方式选择磨矿方式选择湿式闭路磨矿电耗最低;湿式闭路磨矿电耗最低;干式开路磨矿电耗最高;干式开路磨矿电耗最高;湿式开路磨矿费用最低;湿式开路磨矿费用最低;干式闭路磨矿投资最大。干式闭路磨矿投资最大。6 球团工艺过程球团工艺过程 1)磁铁矿和赤铁矿适宜水分范围:)磁铁矿和赤铁矿适宜水分范
4、围:1215%;褐铁矿适宜水分范围: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)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;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。)精矿脱水后,需再用圆筒干燥机干燥。(2)水分调整)水分调整6 球团工艺过程球团工艺过程 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。铁原料的中和。保证原料化学成分的稳定。保证原料化学成分的稳定。0.3%(3)矿石中和)矿石中和6 球团工艺过程球团工艺过程6.2 配料、混合和造球配料、混合和造球精矿和熔剂
5、圆盘给料机精矿和熔剂:圆盘给料机(给料、控制下料量)(给料、控制下料量)+电子皮带秤电子皮带秤膨润土:螺旋给料机膨润土:螺旋给料机+电子皮带秤电子皮带秤(1)配料)配料6 球团工艺过程球团工艺过程6.2 配料、混合和造球配料、混合和造球一段轮式混合一段轮式混合+二段强力混合二段强力混合(2)混合)混合6 球团工艺过程球团工艺过程6.2 配料、混合和造球配料、混合和造球圆盘造球机或圆筒造球机圆盘造球机或圆筒造球机(3)造球)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。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,其表面带式
6、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。滚附一层固体燃料。6 球团工艺过程球团工艺过程 焙烧过程可分为:干燥、焙烧过程可分为:干燥、预热、焙烧、均热和冷却。预热、焙烧、均热和冷却。上述过程在上述过程在 竖炉上是从上到下垂直竖炉上是从上到下垂直分布的;分布的;带式焙烧机上依次沿台带式焙烧机上依次沿台车前进的方向水平分布;车前进的方向水平分布;链篦机链篦机-回转窑上分别在回转窑上分别在三个不同的设备中进行三个不同的设备中进行。*球团高温固结常规三大方法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竖炉球团法、带式焙烧机法以及链篦机-回转窑法。回转窑法。6
7、球团工艺过程球团工艺过程 竖炉是最早采用的球团矿焙烧设备。竖炉是最早采用的球团矿焙烧设备。优点优点:结构简单、投资少、热效率高、:结构简单、投资少、热效率高、操作维修方便。操作维修方便。缺点缺点:单炉能力小(:单炉能力小(50万万t/年)年)、产品质量差(受热不均)、原料适应性产品质量差(受热不均)、原料适应性差。差。6.3 竖炉法焙烧球团矿竖炉法焙烧球团矿6.3.1 概述概述 竖炉规格用炉口断面积表竖炉规格用炉口断面积表示。如示。如8m2、16m2等。等。竖炉有效高度约竖炉有效高度约20m,球,球团在炉内运行时间约团在炉内运行时间约4h。6 球团工艺过程球团工艺过程(1)按剖面结构竖炉分为:
8、按剖面结构竖炉分为:6.3.2 竖炉类型竖炉类型圆形竖炉和矩形竖炉;圆形竖炉和矩形竖炉;矩形布料、横向布料和直线布料。矩形布料、横向布料和直线布料。整个高度具有相同截面整个高度具有相同截面炉子到燃烧室有空气通道炉子到燃烧室有空气通道1)瑞典竖炉)瑞典竖炉可使气体沿炉子断面较均匀分布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但冷风引入的灰尘使燃烧室操作困难6 球团工艺过程球团工艺过程(1)按剖面结构竖炉分为:)按剖面结构竖炉分为:6.3.2 竖炉类型竖炉类型火道口以下增大,然后收缩火道口以下增大,然后收缩无通风管道无通风管道2)美国竖炉)美国竖炉6 球团工艺过程球团工艺过程(
9、1)按剖面结构竖炉分为:)按剖面结构竖炉分为:6.3.2 竖炉类型竖炉类型火道口以下增大,然后不变火道口以下增大,然后不变有通风管道有通风管道3)日本竖炉)日本竖炉6 球团工艺过程球团工艺过程6.3.2 竖炉类型竖炉类型 1)焙烧风在炉子两侧吹)焙烧风在炉子两侧吹入,冷却风由炉子下部吹入;入,冷却风由炉子下部吹入;2)冷却风经预热后部分)冷却风经预热后部分作为助燃风流入燃烧室与煤作为助燃风流入燃烧室与煤气混合燃烧,部分流入焙烧气混合燃烧,部分流入焙烧带与来自燃烧室的焙烧风混带与来自燃烧室的焙烧风混合;合;由于受焙烧带温度的限制,由于受焙烧带温度的限制,冷却风量不可能过大。冷却风量不可能过大。6
10、 球团工艺过程球团工艺过程6.3.2 竖炉类型竖炉类型 3)由于没有干燥带,湿球团直接入炉焙烧,焙烧过程中球团)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。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 球团工艺过程球团工艺过程 电耗电耗高,达高,达50kWh/t。主要由于料柱高,气流阻力大,风机。主要由于料柱高,气流阻力大,风机压力高。压力高。采
11、用高热值燃油或天然气为采用高热值燃油或天然气为燃料燃料,且仅限于焙烧磁铁矿。,且仅限于焙烧磁铁矿。排料排料口中心下料较快,两侧相对缓慢,使球团在炉内停留时口中心下料较快,两侧相对缓慢,使球团在炉内停留时间不同,球团焙烧不均。间不同,球团焙烧不均。横向横向布料布料,布料时间长且不均匀。,布料时间长且不均匀。国外竖炉缺点:国外竖炉缺点:6.3.2 竖炉类型竖炉类型6 球团工艺过程球团工艺过程(1)按剖面结构竖炉分为:)按剖面结构竖炉分为:6.3.2 竖炉类型竖炉类型导风墙导风墙+干燥床干燥床4)中国竖炉)中国竖炉消除断面中心的生料柱消除断面中心的生料柱降低冷却风通过料柱的阻力降低冷却风通过料柱的阻
12、力增加了冷却风量增加了冷却风量强化生球干燥强化生球干燥20世纪世纪70年代济钢发明了导风墙年代济钢发明了导风墙+干燥床,即在竖炉的中间设置干燥床,即在竖炉的中间设置导风墙,炉顶设置干燥床。导风墙,炉顶设置干燥床。6 球团工艺过程球团工艺过程6.3.2 竖炉类型竖炉类型u首先,使完成冷却的冷却风在炉内短路直接流入导风墙,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,为竖炉克服了对球团焙烧的影响,为竖炉强化冷却强化冷却创造了条件创造了条件u其次,使炉内气流分布合理,保证了足够其次,使炉内气流分布合理,保证了足够稳定的均热带稳定的均热带,有效有效避免了中心死料柱避免了中心
13、死料柱,使成品球团的质量得以保证,使成品球团的质量得以保证*导风墙导风墙+干燥床的优点:干燥床的优点:6 球团工艺过程球团工艺过程6.3.2 竖炉类型竖炉类型u再次,焙烧完毕的焙烧风与来自导风墙的冷却风混合作为再次,焙烧完毕的焙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透气性得以改善气性得以改善,而且提高了竖炉的,而且提高了竖炉的热效率热效率u最后,导风墙的设置使整个最后,导风墙的设置使整个炉子可控炉子可控,实现了竖炉高效生,实现了竖炉高效生产所需的气流分布模式产所需的气流分布模式*导风墙导风墙+干燥床
14、的优点:干燥床的优点:导风墙导风墙+干燥床的设置,既强化了球团干燥和冷却,又使炉子干燥床的设置,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。高了竖炉的利用系数。6 球团工艺过程球团工艺过程6.3.2 竖炉类型竖炉类型1)从炉窑热工角度来看,导风墙)从炉窑热工角度来看,导风墙+烘干床的设置使炉内烘干床的设置使炉内气气体流动较复杂体流动较复杂;2)竖炉在实际生产过程中)竖炉在实际生产过程中冷却风冷却风不一定全部流入到导风不一定全部流入到导风墙内,还有可能上行穿过均热带墙内,还有可能上
15、行穿过均热带流入焙烧带流入焙烧带;3)而)而焙烧风焙烧风不一定全部流入焙烧预热带,还有可能不一定全部流入焙烧预热带,还有可能下行下行穿过均热带后流入导风墙。穿过均热带后流入导风墙。*导风墙导风墙+干燥床的缺点:干燥床的缺点:6 球团工艺过程球团工艺过程炉内设有导风墙和干燥床炉内设有导风墙和干燥床。采用低真空度风机。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低热值的高炉煤气及较低焙烧温度操作。我国竖炉特点:我国竖炉特点:6 球团工艺过程球团工艺过程(2)按冷却风方式分为:)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。高炉身竖炉、中等炉身竖炉和矮炉身竖炉。6.3.2 竖炉类型
16、竖炉类型 1)高炉身竖炉)高炉身竖炉 无外部冷却器;无外部冷却器;排矿温度可在排矿温度可在100以下;以下;结构复杂,投资和动力消耗结构复杂,投资和动力消耗高高6 球团工艺过程球团工艺过程(2)按冷却风方式分为:)按冷却风方式分为:6.3.2 竖炉类型竖炉类型 2)中等炉身竖炉)中等炉身竖炉 球团矿先经炉内冷却,再进球团矿先经炉内冷却,再进入小型外部冷却器;入小型外部冷却器;料柱缩短,阻力减小,风量料柱缩短,阻力减小,风量较均匀较均匀6 球团工艺过程球团工艺过程(2)按冷却风方式分为:)按冷却风方式分为:6.3.2 竖炉类型竖炉类型 3)矮炉身竖炉)矮炉身竖炉 设外部冷却器和预热交换器;设外部
17、冷却器和预热交换器;废热充分利用。废热充分利用。6 球团工艺过程球团工艺过程6.3.3 竖炉工艺竖炉工艺竖炉是一种按逆流原则工作的热交换设备。竖炉是一种按逆流原则工作的热交换设备。*竖炉工作过程:竖炉工作过程:生球在炉顶通过辊筛筛去小于生球在炉顶通过辊筛筛去小于5mm的粉的粉末后,用末后,用布料器布料器均匀地布在炉口。均匀地布在炉口。6 球团工艺过程球团工艺过程 生球在下降过程中不断受到生球在下降过程中不断受到上升热气流的上升热气流的干燥干燥和和预热预热,到达,到达火道附近时,受到由两侧燃烧室火道附近时,受到由两侧燃烧室产生并从火道喷入的高温废气的产生并从火道喷入的高温废气的焙烧焙烧,在火道以
18、下经过一段时间,在火道以下经过一段时间的的均热均热后,受到由下部鼓入的冷后,受到由下部鼓入的冷风的风的冷却冷却。*竖炉工作过程:竖炉工作过程:6.3.3 竖炉工艺竖炉工艺6 球团工艺过程球团工艺过程 被冷却下来的球团矿中会有被冷却下来的球团矿中会有一部分粘连的大块,通过下部辊一部分粘连的大块,通过下部辊式破碎机破碎后式破碎机破碎后排出排出炉外。炉外。*竖炉工作过程:竖炉工作过程:6.3.3 竖炉工艺竖炉工艺竖炉正常操作最重要的条件:竖炉正常操作最重要的条件:炉料应具有良好的透气性炉料应具有良好的透气性。生球必须松散而均匀地生球必须松散而均匀地被布到料柱表面被布到料柱表面6 球团工艺过程球团工艺
19、过程(1)布料)布料6.3.3 竖炉工艺竖炉工艺 将生球顺利送入竖炉干燥带;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。好的透气性,以有利于炉内温度和气流分布。1)布料的目的)布料的目的2)布料的类型)布料的类型 矩形布料;矩形布料;横向布料;横向布料;直线布料。直线布料。6 球团工艺过程球团工艺过程 布料器既沿竖炉宽度方向布料器既沿竖炉宽度方向又沿长度方向行走布料又沿长度方向行走布料 料线贴近炉壁自动布料,料线贴近炉壁自动布料,料面呈深料面呈深V形形,中心低,靠近,中心低,靠近炉
20、壁高。炉壁高。纵向中心线周围的温度达纵向中心线周围的温度达不到球团矿所需的焙烧温度。不到球团矿所需的焙烧温度。矩形布料矩形布料2)布料的类型)布料的类型6 球团工艺过程球团工艺过程横向布料横向布料2)布料的类型)布料的类型 国外竖炉多采用,也叫做国外竖炉多采用,也叫做“之之”字形布料。字形布料。使用由大车和小车组成的可作纵横使用由大车和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。向将生球布成一行行横向小沟谷。6 球团工艺过程球团工艺过程横向布料横向布料2)布料的类型)布料的类型a.布料机上装有料面探测器,控布料机上装有料面探测
21、器,控制行走和布料速度,保持料面平制行走和布料速度,保持料面平坦和控制料面高度坦和控制料面高度 b.炉内温度和气流分布得到改善炉内温度和气流分布得到改善6 球团工艺过程球团工艺过程布料车行走线路与布料线路平行。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、缩短布料时间简化布料设备、提高作业率、缩短布料时间皮带易烧损皮带易烧损 直线布料直线布料 由于炉口干燥床措施的由于炉口干燥床措施的实现,中国竖炉采用只作实现,中国竖炉采用只作往复直线移动的带小车的往复直线移动的带小车的布料机。布料机。2)布料的类型)布料的类型6 球团工艺过程球团工艺过程(2)干燥和预热)干燥和预热 从料柱表面到从料
22、柱表面到120-150mm深度,生深度,生球干燥,停留时间球干燥,停留时间4-6min 120-150mm到约到约500mm深度,生深度,生球预热,停留时间球预热,停留时间15-20min 500mm以下,生球进入焙烧阶段。以下,生球进入焙烧阶段。1)国外竖炉)国外竖炉 无专门干燥设备,依靠上升热废气干燥和预热。无专门干燥设备,依靠上升热废气干燥和预热。6 球团工艺过程球团工艺过程(2)干燥和预热)干燥和预热 中国竖炉采用干燥床作为生球中国竖炉采用干燥床作为生球干燥设备,依靠预热带热废气干燥设备,依靠预热带热废气和导风墙热风进行干燥。和导风墙热风进行干燥。2)中国竖炉)中国竖炉生球干燥料层厚度
23、约生球干燥料层厚度约150-200mm混合热风温度混合热风温度550-750干燥时间干燥时间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。聚集在炉壁附近,大球滚向中心导风墙处。6 球团工艺过程球团工艺过程(2)干燥和预热)干燥和预热干燥床的优点:干燥床的优点:1)实现边壁粉料,中心球料,)实现边壁粉料,中心球料,抑制边缘气流抑制边缘气流的过分发达;的过分发达;2)扩大干燥面积,实现)扩大干燥面积,实现薄层干薄层干燥燥;3)炉口温度降低炉口温度降低(5mm)/%96.0抗压强度/N200
24、0900还原度/%70.0还原膨胀率/%24低温还原粉化率/%14.06 球团工艺过程球团工艺过程(1)原料及燃料)原料及燃料6.3.4 生产实例生产实例指标指标数据数据磁铁精矿磁铁精矿粒度(-200目)/%77.6水分/%9TFe/%67.88SiO2/%5.1膨润土膨润土胶质价/%100水分/%8SiO2/%69.88Al2O3/%15.89CaO/%1.68高炉煤气高炉煤气发热值/kJ/Nm33386密封式罐车运输密封式罐车运输气动机输送气动机输送6 球团工艺过程球团工艺过程(2)配料及混合)配料及混合6.3.4 生产实例生产实例精矿槽精矿槽2个个+膨润土矿槽膨润土矿槽2个个容积:容积:
25、200m3+240m36 球团工艺过程球团工艺过程(2)配料及混合)配料及混合6.3.4 生产实例生产实例铁精矿:铁精矿:2000mm圆盘给料机圆盘给料机+电子皮带秤电子皮带秤膨润土:膨润土:480mm圆盘给料机圆盘给料机+螺旋输送机螺旋输送机6 球团工艺过程球团工艺过程(2)配料及混合)配料及混合6.3.4 生产实例生产实例强力混合机强力混合机+轮式混合机轮式混合机6 球团工艺过程球团工艺过程(3)造球)造球6.3.4 生产实例生产实例4个混合矿槽:容积个混合矿槽:容积40m3100mm单辊松料器单辊松料器1700mm圆盘给料机圆盘给料机5500mm圆盘造球机圆盘造球机辊式筛分机辊式筛分机6
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