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焙燒球團強度

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焙燒球團強度,冶金術語,是鐵礦粉造塊的重要方法之一。

為了提高首鋼秘魯鐵礦的球團抗壓強度,做了不同制度下的生球焙燒試驗,並測定了焙燒后的球團抗壓強度。試驗結果表明,縮短鼓風乾燥時間,提高幹燥溫度和氣流流速有利於較快提高料層底部溫度,從而提高生產率。高溫焙燒時間短,料層底部溫度較低的時候,小球布在料層底部有利於提高料層底部球的平均抗壓強度。可以克服料層底部球的強度不夠高的問題。

1 焙燒球團強度 -球團簡介

qiutuan

球團

pelletizing

鐵礦粉造塊的重要方法之一。此法也應用於有色金屬冶鍊。鐵礦粉球團造塊法在1955年開始投入工業生產,比燒結約晚40年。這種方法特別適於處理細精礦,隨著選礦推廣細篩再磨,鐵精礦粒度越來越細,加上球團具有較好的冷態強度、還原性和粒度組成,所以近年發展較快。中國細精礦粉較多,考慮到高鹼度燒結礦冶金性能優越,搭配一部分鹼度較低的球團礦可能是較好的高爐爐料結構。

球團礦生產先將礦粉製成粒度均勻、具有足夠強度的生球。造球通常在圓盤或圓筒造球機上進行。礦粉藉助於水在其中的毛細作用形成球核;然後球核在物料中不斷滾動,粘附物料,球體越來越大,越來越密實。礦粉間借分子水膜維持牢固的粘結。採用親水性好、粒度細(小於0.044毫米的礦粉應佔總量的90%以上),比表面積大和接觸條件好的礦粉,加適當的水分,添一定數量的粘結劑(皂土、消石灰和生石灰等),可以獲得有足夠強度的生球。
生球經過乾燥(300~600□)和預熱(600~1000□)后在氧化氣氛中焙燒。在預熱和焙燒階段出現氧化鐵的氧化、石灰石分解和去硫等反應。焙燒是球團固結的主要階段。球團固結過程中,固相反應和固相燒結起重要作用,而液相燒結只在一定的條件下才得到發展。焙燒溫度一般是1200~1300□,主要用氣體或液體燃料,有時也可用固體燃料。

球團礦的焙燒設備主要有豎爐、帶式焙燒機和鏈篦機-迴轉窯三種。用豎爐焙燒,單機能力小,加熱不均,對原料適應性差;但設備簡單,操作方便。中國在豎爐焙燒技術方面有所突破。帶式焙燒機主要是德臘沃-魯奇型(Dravo-Lurgi),具有單機能力大、有餘熱利用系統、設備簡單可靠、操作方便等優點;是目前世界上球團焙燒的主要設備,生產的球團佔世界總產量一半以上。鏈篦機-迴轉窯具有焙燒均勻、單機能力大等優點,但設備環節多。

2 焙燒球團強度 -焙燒

把物料(如礦石)加熱而不使熔化,以改變其化學組成或物理性質

roasting
  
固體物料在高溫不發生熔融的條件下進行的反應過程,可以有氧化、熱解、還原、鹵化等,通常用於無機化工和冶金工業。焙燒過程有加添加劑和不加添加劑兩種類型。
  
不加添加劑的焙燒也稱煅燒,按用途可分為:①分解礦石,如石灰石化學加工製成氧化鈣,同時製得二氧化碳氣體;②活化礦石,目的在於改變礦石結構,使其易於分解,例如:將高嶺土焙燒脫水,使其結構疏鬆多孔,易於進一步加工生產氧化鋁;③脫除雜質,如脫硫、脫除有機物和吸附水等;④晶型轉化,如焙燒二氧化鈦使其改變晶型,改善其使用性質。
  
加添加劑的焙燒 添加劑可以是氣體或固體,固體添加劑兼有助熔劑的作用,使物料熔點降低,以加快反應速度。按添加劑的不同有多種類型:
  
氧化焙燒粉碎后的固體原料在氧氣中焙燒,使其中的有用成分轉變成氧化物,同時除去易揮發的砷、銻、硒、碲等雜質。在硫酸工業中,硫鐵礦焙燒製備二氧化硫是典型的氧化焙燒。冶金工業中氧化焙燒應用廣泛,例如:硫化銅礦、硫化鋅礦經氧化焙燒得氧化銅、氧化鋅,同時得到二氧化硫。
  
還原焙燒在礦石或鹽類中添加還原劑進行高溫處理,常用的還原劑是碳。在製取高純度產品時,可用氫氣、一氧化碳或甲烷作為焙燒還原劑。例如:貧氧化鎳礦在加熱下用水煤氣還原,可使其中的三氧化二鐵大部分還原為四氧化三鐵,少量還原為氧化亞鐵和金屬鐵;鎳、鈷的氧化物則還原為金屬鎳和鈷。因為該過程中的三氧化二鐵具有弱磁性,四氧化三鐵具有強磁性,利用這種差別可以進行磁選,故此過程又稱磁化焙燒。
  
氯化焙燒在礦物或鹽類中添加氯化劑進行高溫處理,使物料中某些組分轉變為氣態或凝聚態的氧化物,從而同其他組分分離。氯化劑可用氯氣或氯化物(如氯化鈉、氯化鈣等)。例如:金紅石在流化床中加氯氣進行氯化焙燒,生成四氯化鈦,經進一步加工可得二氧化鈦。又如在鋁土礦化學加工中,加炭(高質煤)粉成型后氯化焙燒可製得三氯化鋁。若在加氯化劑的同時加入炭粒,使礦物中難選的有價值金屬礦物經氯化焙燒后,在炭粒上轉變為金屬,並附著在炭粒上,隨後用選礦方法富集,製成精礦,其品位和回收率均可以提高,稱為氯化離析焙燒。
  
硫酸化焙燒 以二氧化硫為反應劑的焙燒過程,通常用於硫化物礦的焙燒,使金屬硫化物氧化為易溶於水的硫酸鹽。若以Me表示金屬,硫酸化焙燒主要包括下列過程:
  
2MeS+3O2─→2MeO+2SO2
  
例如:閃鋅礦經硫酸化焙燒製得硫酸鋅、硫化銅經硫酸化焙燒製得硫酸銅等。
  
鹼性焙燒 以純鹼、燒鹼或石灰石等鹼性物質為反應劑,對固體原料進行高溫處理的一種鹼解過程。例如:軟錳礦與苛性鉀焙燒製取錳酸鉀;鉻鐵礦與苛性鉀焙燒製取鉻酸鉀。
  
鈉化焙燒 在固體物料中加入適量的氯化鈉、硫酸鈉等鈉化劑,焙燒后產物為易溶於水的鈉鹽。例如:濕法提釩過程中,細磨釩渣,經磁選除鐵后,加鈉化劑在迴轉窯中焙燒,渣中的三價釩氧化成五價釩。
  
影響固體物料焙燒的轉化率與反應速度的主要因素是焙燒溫度、 固體物料的粒度、 固體顆粒外表面性質、物料配比以及氣相中各反應組分的分壓等。
  
焙燒過程所用設備,按固體物料運動特性,可分為固定床、移動床和流動床幾類;按其所用加熱爐的形式可分為反射爐、多膛爐、豎窯、迴轉窯、沸騰爐、施風爐等。

3 焙燒球團強度 -鈉化焙燒球團法

鈉化焙燒球團法(sodium-translated  roasting  pelletizing)

鐵礦石球團法之一。在球團原料中配加鈉鹽,使生球焙燒時礦石中的一些有用元素轉化為能溶於水的鈉鹽,而球團礦得到固結。最典型的實例為釩鈦磁鐵礦粉中配加芒硝(Na2SO4)造球後進行氧化焙燒,其中釩的氧化物轉化為可溶於水的釩酸鈉,然後用水浸出加以回收。1955年在芬蘭採用豎爐鈉化焙燒釩鈦磁鐵礦(含釩0.92%)球團以提釩,生產能力為年產V2O52000t;1964年南非採用鏈箅機——迴轉窯鈉化焙燒釩鈦磁鐵礦(含釩0.65%)球團以提釩,其工藝流程見圖。生球在鏈算機上被迴轉窯尾氣餘熱乾燥,並預熱到900℃,球團礦在迴轉窯中經歷60~110min,溫度為1270℃,釩的轉化率可達92%以上。

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