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球 团 矿 生 产
铁精矿用球团方法造块是1912年由瑞典人最早提出的,1947年在美国正式投入生产。20世纪50年代，由于贫铁矿被大量采用和选矿工业的发展，细磨铁精矿粉的产量大增，球团矿的生产迅速发展，产量增长很快。我国对贫矿的研究和应用始于20世纪50年代，70年代后，随着“高碱度烧结矿配加酸性球团矿”这种合理炉料结构的推广，我国球团工业的发展进入稳定发展时期，球团矿的产量由2003年的近300Mt到2010年的90Mt。从世界最先进的高炉炼铁炉料结构看，球团矿的比例不断增加，一般已增加到30%-50%。当今世界最先进的高炉炼铁在西欧，西欧炼铁球团矿用量已发展到30%-70%。近年来国内炼铁球团矿产量和用量大幅增加，不仅中小型高炉普遍使用，大型高炉如马钢2500m³高炉、宝钢、攀钢等也加大了球团矿的配料比例。大力发展球团矿已成为有关权威机构、学术会议及生产厂家关注的焦点和共识，国内目前已形成一股球团矿“热”。
1、球团矿的定义
将准备好的原料（细磨精矿或其他含铁粉料，添加剂或黏结剂等），按一定的比例配料混匀，在造球机上经滚动造成一定粒度的生球，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，所得到的产品就称做球团矿。它不仅是高炉炼铁、直接还原和溶剂还原的原料，还可作为炼钢的冷却剂使用。球团矿作为良好的高炉炉料，不仅具有规则的形状、均匀度粒度、较高的强度（抗压和抗磨），能进一步改善高炉的透气性和炉内煤气的均匀分布；而且球团矿FeO含量低，有较好的还原性（充分焙烧后，有发达的微孔），更有利于高炉内还原反应的进行。酸性球团矿与高碱度烧结矿搭配，可以构成高炉合理的炉料结构，使得高炉达到增产节焦、提高经济效益的目的。因此，球团矿在我国高炉操作者的心目中称之为“顺气丸”，其冶金性能好，非其他熟料所能比。
2、球团矿的生产背景
由于对炼铁用铁矿石品味的要求日益提高，大量开发利用贫矿资源后，选矿提供了大量细磨铁精矿粉（＜0.074mm，即200目）。这样的细磨铁精矿粉用于烧结不仅工艺技术困难，烧结生产指标恶化，而且能耗浪费。而球团矿机械强度好，粒度均匀；便于长期储存和长途运输，可成为商品。目前，我国“高碱度烧结矿配加酸性球团矿”这种合理炉料结构已经推广。
20世纪10年代瑞典人提出球团方法，50年代美国、加拿大首先工业化生产，
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球团工艺较复杂、投资较大，发展烧结矿还是发展球团最主要看原料条件，采用何种方法来处理无聊要根据具体条件，如原料种类、粒度、厂址、运输条件、环保要求、技术经济指标等进行综合分析比较决定。
3、球团矿的分类
球团生产方法有许多种，可按固结温度、固结时的气氛划分，也可按生产设备划分，具体分类方法见表00-1.
表00-1 球团生产方法分类
氧化焙烧 竖炉法 带式机焙烧 链箅机-回转窑焙烧 高温固结 还原焙烧（金属化球团） 回转窑法 竖炉连续装料法 竖炉间歇装料法 带式机法 氯化焙烧 竖炉法 链箅机-回转窑法 磁化焙烧 水泥法 低温固结 碳酸化法 焦化固结法 其他方法 竖炉法（在中性或弱还原气氛中焙烧)
3、球团矿生产的工艺流程
通常，球团矿的生产工艺流程包括原料的准备、配料、混合、造球、干燥预热焙烧、成品与返矿的处理等环节，如图00-1所示。
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精矿粉 添加剂
配 料 准备处理 准备处理 加水
混 合
加水 磨细
造 球
图00-1 球团矿的生产工艺流程
废气除尘 冷却 筛 分 燃料 焙 烧 筛分 返矿 成品 铺底料 造球操作与控制
目标 ⑴ 叙述球团矿生产对含铁原料、粘结剂有哪些要求。 ⑵ 明确水分在造球过程中的作用。 ⑶ 描述含铁原料的成球过程。 ⑷ 根据所学知识，正确控制生球水分。 ⑸ 明确生球粒度与成球速度的控制措施。 ⑹ 运用所学知识，引起生球强度变化的可能原因有哪些。 ⑺ 明确圆盘造球机地操作方法。
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⑻ 对于造球过程中常见的事故加以正确的处理。 ⑼ 独立完成生球强度与爆裂温度的检验。
一、分析
(一) 提出
球团矿使用的原料种类较少，所以配料、混合工艺比较简单，如同烧结一样。球团焙烧之前应先造球，造球是球团矿生产工艺中非常重要的环节，所造生球性能直接影响后续的干燥、预热、焙烧工序及最终成品的产量和质量。对生球的性能要求主要包括生球水分、粒度组成、抗压强度、生球落下强度以及生球的破裂温度，例如合适的生球粒度会提高焙烧设备的生产能力和降低单位热耗；生球破裂温度越高，允许干燥温度就越高，相应干燥速度就越快，球团矿产量就越高；生球的抗压强度和落下强度提高，则生球在转运和焙烧过程中不容易破碎，料层的透气性好，焙烧均匀相应提高球团矿的产量和质量。
(二) 工作描述
该工作任务主要由造球岗位完成，工作对象为生球的产量和质量指标，工作环境为造球平台，主体设备是圆盘造球机。工作工程为：接受烘干、润磨等岗位运送来的原料，控制与调节圆盘造球机设备参数、圆盘给料机给料量以及圆盘造球机加水量，维护好造球岗位主体设备，对设备进行点检与维护，保证生球的产量和质量，交付给布料工。对该工作任务的要求有： (1) 知道生球粒度过大、过小如何调整；
(2) 知道生球落下强度或抗压强度不合格如何调整； (3) 知道生球产量达不到要求应如何调整； (4) 熟练掌握造球系统设备的操作； (5) 能够对造球系统设备进行点检和维护；
(6) 知道造球设备出现故障或造球岗位出现停电、停水等事故的处理方法； (7) 工作工程中要保证安全，并且具有节能降耗的意识； (8) 及时与配料、烘干、布料等岗位做好生产信息的沟通。
二、任务实施 (一) 生球的质量检测
生球质量的好坏对成品球团矿质量有着重要意义。质量良好的生球是获得高产、优质球团矿的先决条件。优质的生球必须具有适宜而均匀的粒度、足够的抗压强度和落下强度以及良好的抗热冲击性。 1.生球的颗粒度组成
生球的颗粒度组成用筛分方法测定。我国所用方孔筛尺寸（mm³mm）为
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25³25、16³16、10³10、6.3³6.3，筛底的有效面积有400mm³600mm和500mm³800mm两种。可采用人工筛分和机械筛分。筛分后，粒度（mm）：＞25.0、16.0~25.0、10.0~16.0、6.3~10.0＜6.3的各粒级的质量分数表示。
生球粒度组成一般为：10~16mm粒级的含量不少于85％，大于16mm粒级和小于6.3mm粒级的含量均不超过5%，球团的平均直径不大于12.5mm为宜。国外控制在10~12.7mm，这样可使干燥温度降低，提高球团的焙烧质量和生产能力。同时，在高炉中由于球团粒度均匀，孔隙度大，气流阻力小，透气性好，还原速度快，为高炉高产低耗提供有利条件。若粒度过大，不仅降低球团在高炉内的还原速度，而且使造球机产量降低，也限制生球干燥和焙烧过程的强化。 2.生球的抗压强度
生球的抗压强度是指其再焙烧设备上所能承受料层负荷作用的强度，以生球在受压条件下开始龟裂变形时所对应的压力大小表示。抗压强度的检验装置大多使用利用杠杆原理制成的压力机。
选取10个粒度均匀的生球（一般直径为11.8~13.2mm或12.5mm左右），逐个置于天平盘的一边，另一边放置一个烧杯，通过调节夹头，让容器中的铁屑不断流于烧杯中，使生球上升与压头接触，承受压力。至生球开始破裂时终止加铁屑，称量此时烧杯及铁屑的总质量，即为这个生球的抗压强度。以被测定的10个生球的算术平均值作为生球的抗压强度指标。
生球的抗压强度指标为：湿球不小于90N/个，干球不小于450N/个。 德国鲁奇公司研究所除了检验生球平均强度外，还检验生球的残余抗压强度，其方法是：选取10个粒度均匀的生球，在事先选择好的高度上（生球自此高度落下既不破裂也不变形）自由落下3次，然后做抗压试验，破裂时的压力作为残余抗压强度，残余抗压强度应大于原有强度的60%。该所认为残余抗压强度更能真实反映抗压能力。
3、生球的落下强度
生球由造球系统到焙烧系统过程中，要经过筛分和数次转运后才能均匀地布在台车上进行焙烧，因此，必须要有足够的落下强度以保证生球在运输过程中既不破裂又很少变形。其测定的方法是：取直径为接*均直径的生球10个，将单个生球自0.5m的高度自由落到10mm厚的钢板上，反复进行，直至生球破裂时为止的落下次数，求出10个生球的算术平均值作为落下强度指标，单位为“次/个球”。
生球落下强度指标的要求与球团生产过程的转运次数有关，当转运次数小于3次时，落下强度最少应定为3次，超过3次的最少应定为4次。
由于生球的抗压强度和落下强度分别与生球直径的平方成正比和反比，因此，作为两种强度试验的生球，都应取同等大小的直径，并接近生球的平均直径，
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以更具代表性。
4.生球的破裂温度
在焙烧过程中，生球从冷、湿状态被加热到焙烧温度的过程是很快的。生球 在干燥时便会受到两种强烈的应力作用——水分强烈蒸发和快速加热所产生的应力，从而使生球产生破裂或剥落，结果影响了球团的质量。生球的破裂温度就是反映生球的热稳定性的重要指标，是指生球在急热的条件下产生开裂和爆裂的最低温度。要求生球的破裂温度越高越好。
检验生球破裂温度的方法依据干燥介质的状态可分为动态法和静态法。动态法更接近生产实际，所以普通采用。目前测定方法还未统一，我国现采用电炉装置测定。方法为：取直径为10~16mm的生球10个或20个，放入用电加热的耐火管中。每次升温25℃，恒温5mm，并用风机鼓风，气流速度控制为1.8m/s（工业条件时的气流速度）。以10%的生球呈现破裂时的温度值作为发生球的破裂温度指标。一般要求破裂温度不低于400℃。
(二）造球过程中生球水分的控制
1、造球过程中生球水分与生球强度的关系
造球最佳水分，应根据生球的抗压强度和落下强度这两个重要的特性来确定。水分高于或者低于最佳值时，生球强度都不会下降。因为水分低于最佳值，生球中矿粒之间毛细水不足，孔隙被空气填充，因此，生球非常脆弱。若水分过大，使矿粒间毛细管的水过于饱和，这时毛细黏结力将不存在，球就会互相黏结丶变形。不同的原料，其最佳造球水分是不相同的。用含铁68%的磁铁精矿，磨成3种不同的粒度分别造球，生球抗压强度的最佳水分值。在生球运输过程中，落下强度比抗压强度更显得重要。因此，在实际生产中，生球都是稍微过湿的。希望原料的水分略低于最佳造球水分，在造球过程中再补加少量的水，这样有利于控制生产。
2、造球过程中生球水分的判断与调整造球过程中的加水方法：滴水成球，雾水长大，无水紧密。加水位置：必须符合“既易形成母球，又能使母球迅速长大和紧密”的原则，为了实现生球粒度和强度的最佳操作，加水点设在球盘上方，范围偏大。造球工判断混合料水分大小的方法主要目的时目测和手测两种。目测：观察来料皮带上的混合料是否有较多个颗粒，如有，说明水分较大。观察圆盘下料，如果混合料在料仓内易棚仓，不易下料，则表明水分较大。手测：主要是造球工经过长时间实际摸索得来的，来矿水分大，则相应减少或停止球盘打水量；来矿水分小，则相应提高球盘打水量。根据混合料水分大小，控制给料量和给水量。混合料水分大时，根据盘内状况相应增加下料量，减少给水量。混合料水分
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小时，根据盘内状况相应减少下料量，增加给水量。
（三）造球过程中生球粒度的控制
首先检查圆盘下料量是否正常，有无卡快现象，如有应及时处理，下料量过少可能造成生球粒度偏大；其次是检查原料水分是否正常，根据水分大小调整盘内补加水量，生球粒度过大尽量少加水，反之可以考虑多加，并通知原料岗位及时调整原料水分；然后可以调整球盘倾角或转速，以缩短或延长生球在盘内的停留时间；最后，可以通过改变膨润土添加量来控制生球粒度，粒度粗则尽量增加膨润土配比，反之减少。
（四）造球过程中生球成球速度的控制
造球过程中，主要通过以下手段控制生球成球速度：
（1）膨润土对成球速度的影响。研究结果表明，随着膨润土用量增加，生球长大速度下降，成球率降低，生球粒度变小并趋向均匀。这种作用对细粒度铁精矿粉更为明显。
产生这种现象的原因，主要是由于膨润土的强吸水性和持水性所决定的。在成核阶段，球核因碰撞发生聚结长大，但球核内的水因被膨润土吸收，而不易在滚动中挤出到球核表面，从而降低了水分向球核表面的迁移速度，当球核表面未能得到充分湿润，球核在碰撞过程中得不到再聚结的条件下，生球长大速度（即成球速度）降低，相应成核量就会增多，使总的生球粒度小并均匀化，从而大大有利于生产中等粒度（直径为6~12mm）的球团。
（2）水分对成球速度的影响。每一种原料都有其一个最适宜的水分值（即临界值）在临界值以下，原料的成球速度随水分用量的增加而提高；若超出临界值以后，则原料将因黏性和塑性增大而不能制成具有一定强度和粒度的生球。 研究证明：某铁精矿粉在外加水分为7%时，基本上不能成球；小于5mm的粉末占95%，在水分达8%后，成球率和生球长大速度才迅速提高；但当水分达10.3%时，生球表面过湿严重，球粒间发生黏结。当加入1.5%膨润土后，成核率提高水分在7%-7.5%时，仅有30%球核，当水分达10%时生球发生黏结。 （3）提高物料的成核率，降低生球长大速度。在造球物料中加入膨润土提高物料的成核率，降低生球的成长速度，使生球粒度趋向小而均匀，提高造球机的出球率。造球物料成核率的提高，是由于膨润土强烈的水化作用，加强了矿粒的黏结作用（毛细黏结力和分子黏结力）所致。
1）减少碰撞效果。球团长大的速度由碰撞机理来决定，球团直径增加的比值取决于碰撞频率和有效碰撞概率，而有效碰撞概率取决于造球过程中母球是否容易破碎，母球强度好，意味着球团直径的增长总比值降低。由于膨润土是极细
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的颗粒，在造球过程中易于吸水膨胀并能分解成片状组织，具有粘性和和很好的成球性（膨润土成球性指数大于0.9属优等成球性），这样使母球有了稳定的结构，提高了母球强度，也就减慢了生球的成长率。
2）降低有效造球水分。生球成长速度降低的另外一个原因，是膨润土降低了有效造球水分的结果。因为膨润土是典型的层状结构，它和水有特殊的亲和力，大量的水分被吸附在层状结构中，这种层间吸附水黏滞性大，在造球过程中不能沿着毛细管迁移。因此当原料水分一定时，随着膨润土用量增加，被吸附在层间的水分就多，对成球起主导作用的毛细水就相应减少，使母球在滚动过程中表面很难达到潮湿要求，母球的成层或聚结长大效果也就因此降低，生球的长大速度就减慢。
（五）生球强度的改进与调整 1、造球机给料量
给料量大小与生球粒度及强度的关系为：一般来说，给料量越大则生球粒度越小，强度越低。 2、原料水分
原料水分的变化对造球的影响为：在不超过极限值的范围内，水分越大，成球越快；水分越小，成球越慢。磁铁矿造球的适宜水分分为7.5%~8.5%，造球前的原料水分应低于适宜的生球水分。造球过程中的加水方法有：滴水成球，雾水长大，无水紧密。超过适宜水分，生球粒度粗，抗压强度极具下降，料层透气性差。生球水分低于适宜水分，成球率低，抗压强度和落下强度均难以达到要求。 3、膨润土的配比
配比过大，生球粒度变小，造球机产量降低，加水量增加，且加水困难；同时还会引起生球不圆和变形，抗压强度降低。配比过小，生球落下强度和抗压强度均难以保证。 4 生球尺寸
生球的尺寸在很大的程度上决定了造球机得生产率和生球的强度。尺寸小，生产率高尺寸大，造球时间长生产率越低。落下强度就越低。但是尺寸太小，抗压强度就变小，从而影响了链箅机得透气性。因此，合理的生球粒度即是提高造球产量的需要，也是提高生球强度的需要。 5、造球时间
造球时间主要是由圆盘倾斜角和转速以及给料量来控制。总体上说，延长造球时间对提高生球强度时有好处的 ，但是降低产量。同时，造球时间还与原料的粒度有关，物料过细或过粗，所需要的造球时间均较长，产量降低。 6、原料粒度和粒度组成
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原料粒度和粒度组成直接影响着物料的成球性和生球的强度。因此，可以通过调整原料的粒度和粒度组成来改善物料的成球性和生球强度。 （1）原料的粒度
粗粒度的原料不能成球或成球性能很差。因此对生球的形成，长大和强度起主导作用是毛细黏结力，单原料的粒度比较单一时，随着颗粒尺寸的增大，时毛细管的尺寸变大和接触点数目减少，其黏结强度降低。因此，对造球来说，原料的粒度首先要达到一定的细度要求。因此，提高原料的细度，可以增加颗粒的接触面积和减少毛细管直径，提高毛细作用力和分子黏结力，生球强度也变大。但若原料的粒度过细则会由于毛细管直径变小，而使阻力增加，导致 成球过程中毛细水的上升速度变慢，影响了水分的迁移速度，使造球的时间长，减低了成球速度和造球机得产量。所以对造球原料的粒度有一个基本要求。
1）国内。一般要求精矿的粒度上限不超过0.2mm（65），小于0.074mm（200目）的粒度级应大于80%—90%，比表面积为1500—1900℃m2 /g。
对于添加剂，膨润土的粒度最低要求为小于0.074mm（200目）应占99%。 2）国外。精矿粉的粒度则要求小于0.044mm（325目）的粒度级应占60%—80%。所以造球用的原料，还是要求磨的细一些。
3）原料的粒度组成。原料的粒度组成和生球的强度有很大关系，因为影响颗粒间毛细力和分子结合力不仅仅通原料的粒度组成有关，而且同生球的孔隙度有关。而孔隙度得大小主要同原料的粒度组成和排列有关。生球内颗粒最紧密的堆积理论，就是大颗粒之间嵌入中颗粒，中颗粒之间嵌入小颗粒，在这种情况下颗粒的排列最紧密，生球强度最高。
因此，用于造球原料应该由不同的原料粒度组成，用粒径较宽的颗粒造球，起孔隙度小于粒径范围窄的颗粒。因此适当的粗颗粒在造球中起“球核”和“骨架”作用，能促进母球的生成和生球的强度的提高；而小的微细粒，由于表面能打，属于粘结性颗粒，能显著提高生球强度。根据研究，生球的强度受微细颗粒的影响很大，在矿粉中小于0.045mm（325目）的百分比增加时，生球强度不是呈直线的增加，只在小于0.02mm矿粉的百分比增加时，生球的强度才能呈直线关系增加。
原料颗粒度和粒度组成也可以用比表面积来表示，因此比表面积不仅能反映颗粒的大小，还反映了颗粒的形状。比表面积的大小，在很大程度上取决于微细颗粒本分的含量（1—10mm部分）。经过研究，生球的抗压强度与精矿粉的表面积成正比，下过强度随着比表面积的增加而增大，但是出现极大值后有下降，这可能时由于比表面积进一步增加以后，在同样的造球时间呢，微细颗粒填充不均匀，孔隙率增加而引起的。综上所述，原料的颗粒细一些，颗粒组成适宜和控制一定的粒度上限，这样的原料不仅成球性好。而且制成的生球比较致密和强度好，
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对于适合的粒度组成，不同的原料的值，应该根据实验来确定.
7圆盘造球机的直径大小直径增大，造球的面积也跟着增大，这样加入造球盘得料量也就增多。使物料在球盘内的碰撞几率增加，为了成核率和母球的成长速度均得到提高，生球产量也就提高。由于造球盘直径增大，使母球或物料颗粒的碰撞和滚动次数增加，这样所产生的局部压力也提高，使生球较为紧密气孔率降低，生球强度提高。 （六）圆盘造球机操作 1圆盘造球机的操作方法 圆盘造球机的操作方法有：
（1）控制混合料给料量。当盘内球颗粒度大于规定要求，且不出球盘时，要增加给料量（根据球盘出球状况，调节加料量至初秋正常）。
（2）根据出球机内料状况调节加水方法和给水量。形不成母球时，将球盘内加水位量选在母球区，加开水节1/5圈观察球盘内成球状况，3-5min后，根据盘内成球状况，继续调节加水量，直至球盘内生球达到标准要求。
（3）根据生球状况判断原料配比并及时地反馈信息。易出现整盘小球、整盘大球及生球不出球及时检查混合料中膨润土配加和混合料水分，发现膨润土过多或水分过大过小及时向主控室反馈进行调整。
（4）控制生球质量满足焙烧需要。根据链篦机机速要求，结合盘内状况，及时调节球盘小料量，以得正常机速。当料量与机速相差太大时，要通过调整造球盘的开盘数来保证机速要求。
2、圆盘造球机的注意事项以及操作步骤
圆盘造球机时我们常用的造球设备。为了生产出数量适当、粒度均匀并具有一定强度和热稳定性的生球，生产中应注意一下几个问题： （1）造球机在运转正常后方可加料；
（2）根据布料工的要求，及时调节圆盘给料机的给料量，尽量保持生球流量稳定；
（3）根据原料的干燥程度，及时调节外加水或增加造球盘的数量，力求生产出合格粒度的生球；
（4）注意来料水分情况，发现过湿或过干应及时与干燥机或值班室联系； （5）偶遇停电时，应将事故开关关上：遇断水时，应及时报告，并根据造球情况决定是否立即停止造球； （6）生球质量应符合标准；
（7）圆盘内的刮板有损坏应及时更换。 圆盘造球机操作步骤
（1）做好开机前准备工作，如检查有关设备是否正常，加水装置是否灵活可靠，
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倾角、刮刀师傅调整到位，润滑油料是否充足等，并进行盘车。
（2）接到开机信号后即可启动。运转过程中注意听齿轮运转的生意是否正常，注意观察轴承温度不应超过600℃
（3）接到停机信号后，及时切断电源，停圆盘给料机，待造球盘中的全部料抛出后。按停机按钮停机。
圆盘造球机常见故障及处理
圆盘造球机常见故障及处理措施见表10-1
常见故障 原因 （1）圆盘盘底与大齿轮之间的连接螺栓松动 （2）圆盘盘底与主轴连接盘之间的螺栓松动； （3）圆盘面上的耐磨衬板松脱或翘起察刮刀； （4）住传动装置大小齿轮副齿合差，或齿轮严重磨损 减速机内有异响及噪声 （1）轴承损坏； （2）减速机内缺润滑油 （3）齿轮损坏 机壳发热 （1） 润滑油变质，或润滑油牌号不符合要求 （2） 减速机透气孔不通 （1）更换轴承 （2）适量加注润滑油； （3）更换齿轮 （1） （2） 更换润滑油 畅通透气孔 处理措施 （1）检查、紧固连接螺栓； （2）检查、紧固连接螺栓 （3）处理衬板，调节刮刀架； 检查齿轮副的齿合及磨损情况，必要时更换齿轮 圆盘跳动或运转不平 （七）造球过程中常见事故及处理方法及处理办法
1 处理停机、停水事故在运转过程中，如突然停电要求要及时停圆盘给料，小皮带；如圆盘给料机停电，则等造球盘内料往外抛3-5min在停止造球盘。 在运转过程中，如突然停水要根据盘内来料水分及时调整下料量，并及时向主控室反馈，如来料水分过小形不成球时要立即停止。 2.断水、断料的预防处理、
当发现球盘断水后，要根据来矿水分实际情况及时调整下料量，如来料水分过小形不成合格的球，要立即停盘。当发现断料时首先检查圆盘下料口有无卡物，然后启动电振器，振打料仓仓壁；如无料，及时通知主控停盘。 3.造球操作过程中异常现象的处理方法
造球错做过程中异常现象处理的方法介绍入下：
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（1）生球粒度偏大时。首先检查圆盘下料量是否正常，有无卡块现象，如有要及时处理，发现棚仓要及时开启电振器，振打料仓壁，造球增加下料量；其次是检查原料水分是否正常，根据水分大小，调整盘内加水量，并通知原料岗位。若以上两种方法还不能使粒度恢复正常就进行调整角度，缩短生球在盘内的停留时间。
（2）物料不出造球盘，盘内物料运动轨迹不清：1）检查盘下料量是否增多，适当调整下料量；2）适当增加盘内水量；3）检查原料膨润土配比是否正常，膨润土要通知原料岗位及时调整；4）检查低刮刀是否完好，低料的粒度是否平整，发现刮刀损坏及时更换。
（3）造球时盘内物料不成球：1）检查物料的粒度是否合适，粒度大时，延长造球时间；2）检查球盘转速是否过快，是过快要降低转速：3）检查水分是否适宜，加水位置是否正常；4）检查膨润土配加量是否适宜，多时减膨润土，少时加膨润土。
（八）圆盘造球机的开机停机操作 圆盘造球机的开机操作介绍入下： （1）连锁运转：
1）将各设备选择开关打到“自动”位置。 2）向主控汇报准备工作，待主控启动 3）确认为设备运转正常。 （2）由主控连锁停止：
1）顺序停将系统设备一次停机。 2）一起停将系统设备一起停机。 （3）机侧启动：
1）皮带启动：将选择开关置“手动”位置；检查确认：确认漏斗内无异物，确定皮带机上下无无人异物，确认减速机油量到位；启动：按“预告”按钮，按“启动”按钮，检查设备运转情况。
2）球盘机内侧启动：和主控联系球盘机内侧启动；检查确认：确认盘面正常、盘内无异确认加水管路、阀门正常，只能集中润滑系统各供油点给油量正常，确认相应辅机运转，确认电源以通，各部位螺栓无松动；启动造球盘：现场条件具备后选择开关“手动”位置。按“启动”按钮，调整球盘机到适当转速；启动圆盘给料机和电子皮带秤，并合理调整圆盘转速。 （4）机侧停止：
1）按圆盘给料机停止按钮；
2）待给料皮带上无料时，按给料皮带停止按钮； 3）给料皮带停3-5min后，按造球机停止按钮；
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4）皮带机系统：按“停止”按钮，确认设备停止； （5）机侧紧急停止（当发生重大人身、设备事故时）： 1）按下机侧紧急停止开关； 2）事故解除后将紧急开关复位。 （九）造球操作技术要点总结 造球操作有以下技术要点：
（1）根据下料情况及时启动仓壁振动器，确保下料畅通。
（2）根据布料要求，及时调整圆盘给料机的料量，及时调节加水， 力 求生产出优质小粒度生球，保持球流稳定。
（3）经常注意加料水分情况，发现过湿或过干应及时调整给水量并向作业长报告。
（4）稳水稳料。在生产过程中，原料供应要保持稳定的水分，及时将原料水分报告给造球；在造球过程中造球工要根据来料水分情况，做到给料、加水的稳定，通过生球流量仪的时时显示，对料、水做进一步微调，以保证出球率的稳定。 （5）粒度分级：为进一步保证粒度的均匀性，生球过小辊筛，筛出粒度大于20mm的生球，后经过24辊大滚筛，筛除粒度小于8mm的小球和粉料，要求经常检查滚筛磨损情况，保证滚筛各辊间距满足工艺要求，磨损较大时，及时更换。 （6）启动造球机前应检查盘底有无坚硬结块及杂物。如有则应处理后再行启动。停造球机时应先关闭喷水管，停止给料。等盘内成球基本排除后再停机。如果长时间停机杂物侧应清盘内物料。
（7）必须时刻注意检查电机，减速机的温度是否正常，电机及轴承度升不得大于65℃。
(8)设备运转中严禁在运转部分加油和清扫。 三、相关知识 （一）球团用原料 1．铁矿石精矿
化学成分不适宜冶炼的各种铁矿石，在造球之前，要经过选别处理。在选别过程中，各种有害成分大部分被分离出去，所获得的精矿不管采用的是哪种选矿方法，其铁的质量分数应大于64%。球团矿生产所用的原料主要是铁精矿粉，一般占造球混合料的90%以上，精矿的质量对生球、成品球团矿的质量起着决定性的作用。球团矿生产对铁精矿的要求如下：
(l)粒度。适合造球的精矿小于0.044 mm（325目）部分应占60%一85%，或小于0. 074 mm( 200目)部分应占90%以上，比表面积大于1500 ℃m2/g。细粒精矿粉易于成球，粒度愈细，成球愈好，球团强度愈高。但粒度并非愈细愈好，粒度过细磨矿时能耗增加，选矿后脱水困难。
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(2)水分。水分的控制和调节对造球过程、生球质量、干燥焙烧、造球设备工作影响很大。一般磁铁矿和赤铁矿精粉适宜的水分为7.5%一10.5%，小于0.044 mm占65%时，适宜水分为8.5%；而小于0. 044 mm占90%时，适宜水分为11%。水分的波动不应超过±0. 2%，且越小越好。
(3)化学成分。化学成分的稳定及其均匀程度直接影响生产工艺过程和球团矿的质量，全铁的质量分数波动小于±0.5%，二氧化硅的质量分数波动小于±0. 3%。
2．其他含铁原料
在某些情况下，除了铁精矿粉以外，有些从其他热处理加工或者化学加工过程中获得含铁物料也可以单独地或同上述矿粉混合用来制成球团。这类含铁原料包括：黄铁矿烧渣、轧钢皮、转炉炉尘、高炉炉尘等。一般各种炉尘粒度很细，比表面积大，而烧渣和轧钢皮须细磨后方可造球。 3．黏结剂
黏结剂同细磨矿石颗粒相结合有利于改善湿球、干球以及焙烧球团的特性。最主要的一种黏结剂就是水。球团生产使用的黏结剂有膨润土、消石灰、石灰石、白云石和水泥等。氧化固结球团常用膨润土和消石灰两种。水泥通常是生产冷凝固结球团的黏结剂。
膨润土是使用最广泛、效果最佳的一种优质黏结剂。它是以蒙脱石为主要成分的黏土矿物。蒙脱石又称微晶高岭石或脉岭石，是一种具有膨胀性能，呈层状结构的含水铝硅酸盐，其化学分子式为：Si8Al20 ( OH)4．nH2O，化学成分为：
w(Si02)66. 7%，w(A12 03)28.3%。膨润土实际w(Si02)为
60% -70%，w(Al2O3，)为
15%左右，另外还含有其他杂质，如Fe203、Na20、K20等。
膨润土的主要作用是它能提高生球强度、调剂原料水分、稳定造球作业，提高物料的成桉率和降低生球长大速度，使生球粒度小而且均匀。同时膨润土还能够提高生球的热稳定性，既提高了生球的爆裂温度和生球干燥速度，缩短了干燥时间，又可提高于球强度和成品球团矿的强度。
膨润土的加工主要是破碎或碾压，然后干燥，由平均自然水分30%干燥到7%~8%为了保持膨润土的活性，干燥温度应不超过150℃。干燥之后或干燥过程中，将膨润土磨细，磨到小于0. 074 mm粒级的至少占99%。膨润土要使用密封容器运输，如槽式卡车或装袋运输。
球团矿生产对膨润土的技术要求为：蒙脱石的质量分数大于60%，吸水率(2h)大于120%，膨胀倍数大于12倍，粒度小于0.074 mm占99%以上，水分的质量分数小于10%。膨润土用量一般占混合料的0. 5% -1. 0%；国外膨润土的用量为混合料的0.2%-0. 5%；国内由于精矿粉粒度较大而膨润土用量较多，一般占混合料的1. 2% -1.5%。膨润土经焙烧后残存部分的主要成分为Si02和Al2O3，每增加
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1%的膨润土用量，要降低含铁品位0.4% -0.6%，应尽量少加。
根据层间阳离子的不同，膨润土分为钙质膨润土和钠质膨润土两种。用钙质膨润土时，须先经活化，即加入苏打粉的水溶液，其添加量为膨润土质量的2% -4%。钙质与纳质的区分方法：
(Na++K+)/(℃a++Mg2+)>1 时，为纳质
(Na++K+)/(℃a++Mg2+)<1 时，为钙质
其中Na+、K+、℃a+、Mg2+分别为膨润土中的纳、钾、钙、镁离子数。 （二）原燃料的准备工艺及设备 1．含铁原料准备
原料进厂后若不能满足造球工艺要求，则需加工处理，主要有再磨、干燥、中和等。再磨可采用圆筒型磨机，多用钢球作为磨矿介质，有些情况下是采用钢棒或块矿（“砾石”）作为磨矿介质。也可采用高压辊压机，例如邯钢所用设备为德国玻利休斯公司高压辊压机，可提高物料比表面积300 - 500 ℃m2/g。 干燥也分为两种，一种是将精矿粉或混合料全部经干燥机干燥至造球适宜的水分；另一种是将部分精矿干燥，与其他未经干燥的精矿配合使用。我国精矿粉含水一般都较高，不利于造球，因此在造球前有必要进行干燥，使矿粉含水量降到低于最适宜的造球的湿度。
中和是为了控制和减少原料化学成分的波动，保持原料化学成分的稳定。中和的方法与烧结原料的准备处理相似。 2．配料和混合
配料是为了获得化学成分和物理性质稳定，冶金性能符合高炉冶炼要求的球团矿，并使混合料具有良好的成球性能和生球焙烧性能。应根据原料成分和高炉冶炼对球团矿化学成分的要求进行配料计算，以保证球团矿的含铁量、碱度、含硫量和氧化亚铁含量等主要指标控制在规定范围内。配料计算方法通常有两种，一种是根据原料品种和化学成分先确定配料比，然后进行计算；另一种是根据球团矿的技术条件，主要是球团矿的含铁量和碱度确定后再进行配料计算。先进行各种精矿粉单烧计算，再确定配加率，计算过程与烧结配料的计算方法相似。 配料形式通常为集中配料。集中配料是把各种原料全部集中到配料室，分别储存在各种配料槽内，然后根据配料比进行配料。配料的方法为容量法和质量法，常用的为质量配比法；也有采用X射线分析仪对混合料做快速分析，按原料化学成分配料的方法。铁精矿和熔剂大多采用圆盘给料机给矿和控制料量，并经过皮带秤或电子秤称量配料。为了提高生球强度往往在混合料中加入少量黏结剂，黏结剂的配入是由称量铁精矿的皮带发出信号来控制。
由于球团矿生产中膨润土、石灰石粉等添加剂的加入量很少，为了使它们能在矿粉颗粒之间均匀分散，并使物料同水良好结合，应加强混合作业。
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混合作业大都采用圆筒混合机或轮式混合机的一次混合流程。国外有的厂采用连续式混磨机，由于混磨作用，水和黏结剂的混合效果得到了充分发挥，可以减少黏结剂的用量，提高生球质量，特别是生球落下强度增加，保证了焙烧时生球具有良好的透气性，对于提高焙烧球团矿的产量和质量都有利。混磨时应注意矿石和黏结剂的可磨性可能存在有较大差别，且湿磨时，膨润土不能加入，因为膨润土的膨胀性会对矿浆的过滤产生不良影响。 3．原燃料准备工艺流程
原燃料准备可以采用不同的工艺流程，如图10-4和图10-5所示。通常为竖炉所采用的原燃料准备工艺流程，采用的磨矿设备为圆筒型磨机。 4．磨矿设备
磨矿设备主要有润磨机和高压辊磨机，近年来，高压辊磨机作为高效节能产品，已成功应用于球团行业。高压辊磨机具有设备作业率高、设备适应能力强、工艺流程配置简单、土建投资省、工作环境好等优点。
高压辊磨机主要由机架、辊子、轴承、传动、喂料、液压、润滑和控制等系统组成。电机通过万向联轴器、减速机于安装在机架水平滑轨上的辊子系统（轴承和安装在轴承上的辊子）连接，运行时不能再滑轨上滑动的辊子为定辊，可在滑轨上做小幅滑动的为动辊，动辊两端独立的液压系统将动辊推向定辊，产生破碎所需要的压力，动、定辊轴承座间有防止辊子接触的间距块。固定辊子和移动辊子结构相同，可以互换。
高压辊磨机磨损件为辊子的辊套以及辊子两端挡矿用的三角形颊板。辊套、颊板基本采用耐磨合金制造，于矿物接触面均有耐磨保护层。目前辊套普遍采用碳化钨硬质合金柱钉表面，高压辊磨机工作时，物料填充在柱间，形成自身式抗磨垫，保护辊面。
高压辊磨机的工作原理为：高压辊磨机喂料仓的待粉碎物通过可调节开口大小的给料器，进入高压辊磨机的破碎腔（物料流空间大小连续、贯通、可实现3m以上的料柱，确保形成足够的给料压力），挤满破碎腔的物料在辊子的相向转动和料柱重的双重作用下，强制进入不管压缩的空间，并被压实（排矿料饼达到矿石真密度的0.85倍），达到一定压力时遭粉碎或在颗粒内部形成微裂纹。 高压辊磨技术的理论基础为压粉理论。层压粉碎是指大量颗粒受到高度的空间约束而集聚在一起，在强大外力作用下相互接触、挤压所形成的群体粉碎。层压粉碎克服了传统破碎重点关注物料颗粒粒度的下降，也就是只注重外力对大块颗粒的针对性破碎，而忽略或主动利用全粒级的破碎和大、小块协同破碎。层压粉碎关键在于：在有限空间内，压力不断增加使颗粒间间隙越来越小，直至颗粒之间可以相互传递应力，当应力强度达到颗粒压碎强度时，颗粒即开始粉碎。实验表明，由于层压粉碎在纯压应力作用下进行，其传递效率要高于单纯的压力、冲
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击力和剪切力，层压粉碎也就比压碎、磨碎、劈碎、折碎等外力作用造成的粉碎效果好。因此，高压辊磨机工作时，即使两辊间间距明显大于给矿最大粒度，但辊压过程中各粒度都得到粉碎，产生大量的细粒、微细粒及颗粒内微裂纹。
（三）细磨物料造球原理
造球，又称滚动成球。磨细物料的成球是磨细物料在造球设备中被水润湿并在机械 及毛细力的作用下滚动成圆球的一个连续过程。同时，毛细力、颗粒间 摩擦力及分子引力等作用使生球具有一定的机械强度。各种物料成球性能的好坏不尽相同，主要与物料表面特性以及与水的亲和能力有关。 1．细磨物料的表面特性
经过细磨的干物料表面都具有较大的自由能。粒度越细，比表面积越大，其表面自由能也越大，从而使之处于不稳定状态。因此，细磨物料具有吸引其他物质，使颗粒相结合，减小其自由能，力求达到稳定的倾向。对于造球的物料，特别是精矿粉和添加剂，由于都磨得很细，比表面积很大，常在1500—2000 ℃m2/g范围内，过剩的表面能也很大。这种表面能量过剩的不平衡状态，使其表面具有非常大的活性，能吸附周围的介质，从而为生球的形成提供了条件。
细磨物料与水作用的能力也是不同的。那些表面与水的作用力很小，不易被水润湿的物质成为疏水性物质；而表面与水具有很大的结合力，易被水润湿的物质称为亲水性物质。物料的这种性质与它本身的化学成分、晶格类型以及表面状态有关。凡具有完全或部分金属键的结晶物质（如全部金属或硫化物）和具有层状结构的物质（如云母、石墨等）都是疏水性的；而具有离子键和共价键的物质是亲水性的。铁矿粉和添加剂就属于这种亲水性物质，它们被细磨后表面带有电荷，易形成静电引力场，具有吸引偶极构造的极性水分子的能力。 2．水分在造球过程中的形态与作用
水分在矿粉成球过程中起着重要的作用。干燥的细磨矿粉是不可能滚动成球的，如果水分过多或不足，同样也会影响造球的效率和生球的质量。保持适宜的水分是矿粉成球的重要条件。
干燥的矿粉被水润湿后，按水在矿物表面活动能力的不同有四种存在形态，即吸附水、薄膜水、毛细水和重力水。它们在成球过程中各显示不同的作用。 (1)吸附水。当具有偶极构造的水分子与干燥矿粉颗粒表面接触时，便在静电引力的作用下被牢固地吸附在矿粒表面，并呈定向排列，如图3-5所示。这种被矿粒表面静电引力所吸引的水层成为吸附水（或强结合水）。吸附水的形成是物料润湿的开始，但它的形成不一定要将矿粉颗粒直接与水接触，当干燥颗粒在自然条件下与大气接触时，就会吸引大气中的气态水分子而形成吸附水。吸附水很薄，一般只有几个水分子的厚度，它与矿粒的亲水性及环境介质中的相对蒸气压有关。物料亲水性愈强，料层中相对蒸气压愈高，吸附水层就愈厚。当料层中相
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对蒸气压达到100%时，吸附水达到最大值，此时称为最大吸附水。吸附水与矿粒表面的作用力是极大的，直接吸附在矿粒固体表面的第一层水分子，其作用力相当于1013. 32 MPa，因此吸附水又称为固态水，具有不可移动性。吸附水还有较大的密度(1.2-2.4g/℃m3)和很低的冰点（- 78℃），不导电。要去掉吸附水，只有对其加热蒸发才行。一般认为适宜于造球的细磨物料中仅存在吸附水时，仍为散沙状，不能结合成团，成球过程尚未开始。
(2)薄膜水。矿粉颗粒表面达到最大吸附水后，其表面还有未被平衡掉的分子力，进一步加水润湿时，还可吸附更多的极性水分子，在吸附水外围形成的一层水膜，称为薄膜水。薄膜水距离颗粒表面较远，所受的引力也小，因此，薄膜水与颗粒的结合力比吸附水弱得多，其分子具有一定的滚动性。
薄膜水的主要特征是在分子力的作用下，薄膜水可从水膜较厚的颗粒表面迁移到较薄的颗粒表面直到水膜厚度相同为止。这种迁移不受重力的影响，可在任何方向的分子力作用下进行。其次，薄膜水因受电分子引力的吸引，具有比普通水更大的黏滞性。矿粒间的距离越小，薄膜水的黏滞性就越大，矿粒就越不容易发生相对移动，对生球来说，其强度就提高；相反，薄膜水厚度变大，矿粒便易于相对移动。因此，薄膜水厚度的变化影响细磨物料的物理力学性质（如成球性、压缩性、可塑性等），也影响生球的机械强度。
吸附水和薄膜水合起来组成了结合水（或称水化膜），其数量称为分子湿容量。结合水由于受到静电引力和分子力的作用，使相邻的矿粉颗粒不容易发生相对移动，而且当矿粉颗粒相距很近时，可以形成公共的水化膜。从力学角度分析，分子结合水可以看做是矿粒的外壳，在外力的作用下与颗粒一起变形，而且分子水化膜使颗粒彼此黏结，这就是矿粉成球后具有强度的原因之一。当细磨物料表面润湿达到最大的分子结合水后，在揉搓时将表现出塑性性质。此时，在造球机中成球过程才明显地开始进行。矿粉越细，孔隙度越小，比表面积越大，亲水性越强，则分子结合力越大，生球的机械强度越好。
(3)毛细水。在细磨物料中，存在着许许多多大小不一、曲曲弯弯的连通孔隙所形成的复杂通道，可视为大量的毛细管。当物料润湿达到最大湿容量后，继续增加水量，便会在物料孑L隙中形成毛细水。毛细水是矿粉的电分子作用力范围以外的水分，是靠表面张力的作用形成的。根据水在物料孔隙中充满情况的不同，毛细水可分为触点态毛细水、蜂窝状毛细水和饱和毛细水，如图10-7所示。触点态毛细水又称环膜状或悬着态毛细水，是仅仅存在于颗粒接触点周围的水分。这种毛细水虽然不能以液滴状态移动，但在毛细力的作用下，能 把颗粒联系起来，成为松散的球核。继续增加水分便出现蜂窝状毛细水，又称网状毛细水。 这时有些空隙被水充满，水开始具有连续性，能在毛细管内迁移，能传递静水压力和呈毛细压力。若料层空隙完全被水充满时，则出现饱和毛细水。这时物料达
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到最大毛细水含量。
对于造球来说，物料最适宜的含水量介于触点态和蜂窝态毛细水之间。毛细水在细磨物料的成球过程中起主导作用。只有将物料润湿到毛细水阶段，成球过程才开始明显地进行。因为毛细水在毛细压力的作用下，可将物料颗粒拉向水滴中心而形成小球。
由此可见，水的表面张力愈大，液体密度愈小，物料颗粒接触愈紧密时，毛细力愈大，物料愈易成球，其生球的强度也愈高。矿粉成球速度还取决于毛细水的迁移速度，迁移速度愈。陕，成球速度就愈快。而毛细水的迁移速度与物料的亲水性及毛细管直径有关。物料愈亲水，且毛细管直径愈小，毛细力愈大，毛细水的迁移速度就愈快。
(4)重力水。矿粉完全被水饱和后，再继续润湿就会出现重力水。重力水是处于矿粒本身吸引力以外，能在重力场和压力场的作用下发生移动的自由水。由于重力是向下的，因此重力水具有向下运动的性能；同时重力水对矿粉又具有浮力作用，因此重力水在成球过程中起着有害作用，易使生球变形和强度降低。所以，只有当水分处于毛细水含水量的范围时，细磨物料的成球过程才具有实际意义。在造球过程中，不允许有重力水出现。
造球时物料所含吸附水、薄膜水、毛细水、重力水的总含量称为全水量。 3．铁矿粉的成球过程铁矿粉的成球过程大致可分为三个阶段：母球的形成、母球的长大、生球的密实。
(1)母球形成。经配料后送来的造球混合料通常含水8%。10%矿粒 之间仍处于比较松散的状态，各个颗粒为吸附水和薄膜水层覆盖，毛细水仅存在于各个颗粒的接触点上，颗粒间的其余空间为空气所填充，这种状态的精矿粉一方面由于颗粒接触不太紧密，薄膜水不能起作用；另一方面，由于毛细水数量太少，毛细管尺寸过大，毛细作用力较小，使得颗粒间结合力较弱，成球很困难。若造球机内的混合料一面随机转动、一面适量加水进一步进行不均匀润湿，则在颗粒结合处形成毛细水。在毛细水的作用下，周围的矿粉颗粒将连接起来形成小的聚集体；继续润湿时，聚集体中的颗粒将在机械力的作用下重新排列，逐渐紧密，毛细管尺寸与形状随之变化，颗粒间的结合力得以增强，从而形成较为坚实稳定的小球，称为母球或球核。
(2)母球的长大。已经形成的母球随造球机的转动而继续滚动的过程中将受到挤压、碰撞、揉搓等机械力的作用，其内部颗粒不断压紧，毛细管尺寸变小，形状改变，会把多余的毛细水挤到母球表面上来，这样过湿的母球表面在运动过程中就很容易粘上一层周围湿度较低的矿粉，如此往复运动，母球将逐渐长大。一旦母球的水分低于适宜的毛细水含量后，母球就停止长大。为了使母球达到所需的粒度，必须向母球表面补加水分，但喷水量要适当，以免喷水过大而产生重力
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水。显然，母球是依靠毛细黏结力和分子黏结力的作用而长大的。
(3)生球密实。长大的母球其强度仍然不能满足冶炼的要求，因此当生球达到规定的尺寸后应停止补充润湿，并继续在造球机中滚动，这种滚动和搓动的机械作用会使生球颗粒发生选择性地按最大接触面排列，彼此进一步靠近压紧，毛细管尺寸不断缩小，毛细水不断地被挤压出来，以致生球内矿粉颗粒排列更紧密，使薄膜水层有可能相互接触，形成公共水化膜而加强结合力。这样生球内各颗粒之间便产生强大的分子黏结力、毛细黏结力和内摩擦阻力，从而使生球具有更高的机械强度。所以在操作到这一阶段时，往往让湿度较低的精矿粉去吸收生球表面被挤出的多余水分，以免因为生球表面水分过大而发生黏结现象，使生球强度降低。
需要指出的是：以上三个阶段通常是在同一造球机中一起完成的，在造球过程中很难截然分开。第一阶段具有决定意义的是润湿；第二阶段除了润湿作用以外，机械作用也有着重要影响；而在第三阶段，机械作用成为决定性因素。这样就可以根据物料在造球前和造球过
程中被润湿的情况，决定加水、加料等操作，也可进一步改进造球设备的结构，加强其产生的机械作用力，以保证造球生产高产、优质地完成。 （四）造球设备 1．圆筒造球机
圆筒造球机是球团厂采用最早的造球设备。其构造与烧结厂用的圆筒混料机相似，圆筒内安装与筒壁平行的刮刀，圆筒的前端安装加水装置。圆筒直径为2.44 -3. 5m，长度通常为直径的2.5 -3.5倍。圆筒的圆周速度为0.35 -1.35 m/s。转速范围一般为8- 16 r／min，倾角6度左右。
圆筒造球机结构简单，设备可靠，运转平稳，维护工作量小，原料适应性强，单机产量大。但圆筒利用面积小，只有40%，设备重，电耗高。因本身无分级作用，所以排出的生球粒度不均匀，需要筛分。因此圆筒造球机循环负荷大，使生产率降低和增加运输消耗，国内尚未采用此种设备。 2．圆盘造球机
圆盘造球机是目前国内外广泛使用的造球设备，我国球团厂都采用这种设备，从结构上可分为伞齿轮传动的圆盘造球机和内齿轮圈传动的圆盘造球机。 伞齿轮传动的圆盘造球机主要由圆盘、刮刀、刮刀架、大伞齿轮、小圆锥齿轮、主轴、调倾角机构、减速机、电动机、三角皮带和底座等组成，如图10-9所示。造球机的转速可通过改变皮带轮的直径来调整，圆盘的倾角可以通过螺杆调节。 圆盘造球机造出的生球粒度均匀，不需要筛分，没有循环负荷。采用固体燃料焙烧时，可在圆盘的边缘加一环形槽，就能向生球表面黏附固体燃料，不必另添专门设备。圆盘造球机质量小，电耗少，操作方便，但是单机产量低。
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内齿圈传动的圆盘造球机是在伞齿轮传动的圆盘造球机的基础上改进的。改造后的造球机主要结构为：圆盘连同带滚动轴承的内齿圈固定在支承架上，电动机、减速机、刮刀架均安在支承架上，支承架安装在机座上，并与调整倾角的螺杆相连，当调节螺杆时，圆盘连同支承架一起改变角度，内齿圈传动的圆盘造球机转速通常有三级，如5.5m造球机，转速有6.05 r/min、6.75 r/min、7. 73 r/min。它是通过改变皮带轮的直径来实现的。这 种圆盘造球机的结构特点是： (1)造球机全部为焊接结构，具有质量小、结构简单的特点；
(2)圆盘采用内齿圈传动，整个圆盘由大型压力滚动轴承支托，因而运转平稳。
（五）影响矿粉成球的因素
1.精矿粉性质的影响
在精矿粉的性质中对造球过程起作用的是矿粉颗粒表面的亲水性、颗粒形状、孑L隙度、湿度和粒度组成。
(1)矿粉颗粒表面的亲水性。矿粉表面的亲水性愈好，被水润湿的能力愈大，毛细力愈大，毛细水与薄膜水的含量就愈高，毛细水的迁移速度就愈快，成球速度也就愈快。铁矿石亲水性由强到弱的顺序是褐铁矿、赤铁矿、磁铁矿。脉石对铁矿物的亲水性也有很大影响，甚至可以改变其强弱顺序。例如，云母具有天然的疏水性，当铁矿石含有较多的云母时，会使其成球性下降，当铁矿石含有较多的诸如黏土质或蒙脱石之类的矿物时，由于这些物质具有良好的亲水性常常会起到改善铁矿物成球的作用。
(2)矿粉颗粒的形状。矿粉颗粒形状的不同将影响其成球性的好坏。矿物晶体颗粒呈针状、片状、表面粗糙者具有较大的比表面积，成球性好；矿物颗粒呈矩形或多边形且表面光滑者，比表面积小，成球性差。褐铁矿颗粒呈片状或针状，亲水性最好。而磁铁矿颗粒呈矩形或多边形，表面光滑，成球性最差。 (3)孔隙率。颗粒的孑L隙率与物料的吸水有很大的关系，例如多孔的褐铁矿，其湿容量总是比致密的磁铁矿大，生球强度也随孔隙率的减少而提高。 (4)矿粉湿度。矿粉湿度对矿粉成球的影响最大。若采用湿度最小的矿粉造球时，由于毛细水不足，母球长大很慢而且结构脆弱、强度极低。矿粉湿度过大时，尽管初始时成球较快，但易造成母球相互黏结变形，生球粒度不均匀；同时过湿的矿粉还容易黏结在造球机上，使其发生操作困难。过湿的生球强度也很差，在运输过程中易变形、黏结破裂；在干燥、焙烧时将导致料层的透气性变坏，破裂温度降低，干燥焙烧时间延长，产量与质量下降。由于造球时要求的最适宜的湿度范围波动很窄(0. 5%)每一种精矿的最适宜湿度值应用实验方法加以决定。一般磁铁矿与赤铁矿精矿粉的适宜成球水分是8% - 10%，褐铁矿为14% - 18%，最佳造球原料的湿度最好略低于适宜值，对不足部分应在造球过程中补加。若精矿湿度过大时，则采取机械干燥法和添加生石灰、焙烧球团返矿等干燥组分来排除或
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减少多余水分，以保证造球物料的湿度要求。
(5)矿粉的粒度组成。矿粉粒度愈小并具有合适的粒度组成时，颗粒间排列愈紧密，分子结合力也将愈强，因而成球性好，生球强度高。因此，为了稳定地进行造球和得到强度最高的生球，必须使所用的原料有足够小的粒度和合适的粒度组成。一般磁铁矿与赤铁矿精矿粉的粒度上限不超过0.2 mm，其中小于0.074 mm的粒级应不小于80%-90%,则就会使生球强度变差。国外球团厂则要求小于0. 044 mm粒级达60% - 80%，同时还要求微米级的颗粒占一定比例。 2．添加物的影响
在造球原料中加入亲水性好、黏结能力大的添加物可以改善矿物的成球性。造球中常常使用的添加剂有消石灰、膨润土、石灰石和佩利多等。
(1)消石灰。消石灰是生石灰消化后的产物，具有天然的胶结性，本身成球性指数大于0.8，属优等成球性物料；同时，它又是熔剂，所以配料时加入量较多。但是消石灰配比过多时，由于其堆积密度小，毛细水迁移速度缓慢，又会降低成球速度，并在生球表面产生棱角。生产中要求消石灰的粒度应小于1 mm。 (2)石灰石。石灰石也属于亲水性物质，但黏结力不如消石灰强。生产熔剂性球团矿时，石灰石与消石灰配合使用对造球更有利，不仅可以提高生球与干球的强度及稳定性，而且还起到熔剂的作用。石灰石的制备比消石灰简单可靠，但一定要细磨。
(3)膨润土（皂土）。膨润土是目前使用最广泛的优等成球性物料，属于效果极佳的优质添加剂，具有高黏结性、吸附性、分散性和膨胀性。配人适量的膨润土于造球精矿中，可显著改善其成球性，提高生球的强度，特别是提高生球干燥时的爆裂温度和成品球团矿的强度。
(4)氯化钙。氯化钙是氯化焙烧中的氯化剂和造球过程中的一种良好的黏结剂，氯化钙溶解在水中能提高水的表面张力。氯化钙的水溶液黏度比水大，并随溶液浓度增加而增加。添加氯化钙的物料，其分子水含量显著提高，从而提高了物料的成球性指数，有利于母球的形成与生球机械强度的提高。不过随着氯化钙加入量的增加，毛细水含量增大后，随后又降低，因而使用高浓度的氯化钙溶液(大于1000 g/L)造球时，毛细水的迁移速度将会显著减慢，不利于母球的长大。由于氯化钙是湿性很强的物质，在实践中难以磨碎，所以造球时往往以水溶液状态加入。
(5)佩利多。佩利多是一种高效无毒的高分子黏结剂。由纤维素制成，无毒而且不含对环境和冶炼有害的硫、磷杂质，lg佩利多可束缚4. 95g水，为膨润土的5-10倍（膨润土lg可束缚0. 66 -0. 91 g水）。所以它的黏结效果高于膨润土，可显著改善生球强度，如图10-11所示。若要生产质量相当的球团，佩利多的数量仅为膨润土的1/4。
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3．成品球尺寸的影响
成品球的尺寸在很大程度上决定了造球机的生产率和生球的质量。目前，在生产上制造9 -16mm的球团矿供高炉使用，制造粒度大于25 mm的球团矿供电炉炼钢使用。
由于不同尺寸的生球中各颗粒的结合力大致是相同的，因而较大生球的落下强度因其质量大比小生球的落下强度来得小些；相反，较大生球的抗压强度比较起来却高得多。因为生球的抗压强度与生球直径的平方成正比，生球的落下强度与生球直径的平方成反比。得到较大的生球需要较长的造球时间，因为生球的粒度愈小，生球的成形就愈快，因而制造粒度较大的球团矿会使造球机的生产率降低。 4．造球机工艺参数的影响
用于造球的设备主要是圆盘造球机和圆筒造球机，我国和西欧国家生产球团矿时常用的是圆盘造球机。
(1)造球机的转速。造球机的转速一般可用圆周速度来表示。当造球机直径与倾角一定时，转速只能在一定范围内变动。如果转速过低，产生的离心力小，物料就上升不到圆盘的顶点，造成母球形成空料区。同时由于母球上升的高度不够，积蓄的动能不足，生球密实不够，强度降低。如果转速过快，离心力过大，物料就会被甩到盘边，造成圆盘中心空料；不能按粒度分开，甚至停止母球的滚动成形过程。只有适宜的圆盘转速才能使物料沿造球机的工作面转动，并按粒度分开。造球机适宜的转速与圆盘倾角和物料性质等有关，一般以造球盘周边线速度计，保持在1.0 -2.0m/s，或以最佳转速为临界转速的60% -70%控制，而临界转速为：
n临=( 42. 3/Dl／2)( sina)1/2
式中D-圆盘直径，m； a-圆盘倾角。
若物料的摩擦角较大（如加入溶液造球时），则转速可取低值；若物料的摩擦角较小（如加入铁精矿或水泥生料造球时），转速可取高值。
(2)造球圆盘的倾角。圆盘造球机的周速与倾角有关，倾角愈大，为了使物料能上升到规定的高度，则要求较大的周速。若周速一定，造球机的最适宜的倾角值a适就一定。当a <“适时，物料的滚动性能恶化，盘内料全甩到盘边，造成了“盘心”空料，因而滚动成形条件恶化；当a > a适时，盘内料带不到母球形成区，造成圆盘有效工作面减小。圆盘造球机的倾角通常为45°-50°
(3)圆盘直径与边高。圆盘造球机的直径增大，加入盘中的物料增多，物料在盘内碰撞的几率就增大，有利于母球的形成、长大和生球的密实。圆盘的边高与其直径及物料的性质有关。随着造球机直径的增加，边高也相应增高，边高可按圆盘直径的0.1 -0.12倍考虑，而当造球机的直径与倾角都不变时，物料粒度粗，黏度小，则盘边应高一些；反之则应低一些。
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(4)充填率。充填率是指造球机的容积与圆盘几何容积之比，它与圆盘的边高和倾角有关。当给料量一定时，盘边高、倾角小，充填率就越大，成球时间越长，生球的尺寸与强度就越大。但充填率过大会破坏物料的运动性，母球不能按粒度分层，造球机生产率下降。一般圆盘造球机的充填率为10%--20%。
(5)底料与刮板的位置。造球机转动时，盘面上往往会黏附一层造球物料成为底料。粒度细、水分高的原料更易于黏结盘底。底料状态直接影响母球的生长情况，因为生球在底料上不断滚动时，会使底料压实和变得潮湿，从而使底料极易黏附于母球之上，最终影响母球的长大速度。同时随着底料的不断加厚，造球机负荷也逐渐增大，当底料增大到一定厚度时，发生大块脱落现象。为了使造球机能正常生产工作，必须在造球机工作面上形成松散且有一定厚度的底料，为此一般采用在圆盘内设置刮板来实现。合理的刮板布置，既要使整个盘面与周边都刮到、不重复，保证疏松底料并不堆积料，减少刮板对造球机的阻力与磨损，又要有利于最大限度地增加圆盘的有效工作面，不干扰母球的运动轨迹。因此，在母球长大区一般不设刮板，但当母球的形成速度大大超过母球的长大速度时，可在母球长大区设一辅助刮板，把较大的母球刮到长球区，使其加速长大，而让小母球与散料顺着辅助刮板所引导的方向在它下面继续通过。 5．造球操作的影响 造球操作的影响主要有：
(1)加料方法。因为形成母球所需的物料要比母球长大所需的少，所以加料时要遵循“既利于母球形成，又利于母球迅速长大和密实”的原则，即把大部分料加到母球长大区，少量加在母球形成区，生球密实区禁止加料。
一般造球机的下料是自圆盘给料机通过漏斗而成一股料流，下在圆盘造球机略偏左上侧处，这时大部分物料都流向造球机的左侧“成球区”及中心“长球区”上，而小部分原料由于造球机的转动被带到右侧“成球区”上，所以，基本上是符合上述原则的。但也存在一些问题，例如，物料成一股料流下降到盘上，不利于造球，有时由于水分过大，造球机转速太慢，常出现“成球区”物料过少而“长球区”物料过多的现象。另外，也有采用物料从圆盘两边同时给入或者以“面布料”方式加料的，母球长大得最快。我国的直径为5. 5m的圆盘造球机，采用轮式混合机给料，使物料能松散地以面布料方式布在造球机上，效果良好，就是一个实际的例子。这是因为在圆盘造球机中，物料是按粒度分布的，靠近圆盘边缘部分，原料分布最少，母球长大区的原料量不充足。因此在母球长大区，首先喷人雾状的水，帮助母球表面迅速被水润湿，然后补加原料，能够加速母球长大。但是，如果仅仅在母球长大区加水加料，而不在母球形成区加水加料，则可能导致母球数量减少。因此，需要采用面布料或两边同时布料。
(2)加水方法。用于造球的物料，其水分含量最好略低于生球的适宜水分，而
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在造球过程中补加适量的水。在这种情况下，加水常采用“滴水成球、雾水长大、无水密实”的操作方法，即将大部分补充水以滴状方式加在母球形成区的物料流上，有利于母球的形成，其余水分以喷雾状加在长大的母球表面上，促使母球迅速长大。而在生球密实区，已长大的生球在滚动与受搓压的过程中，毛细水从内部被挤出会使生球表面过湿，因此应禁止加水，以防生球黏结和强度降低。生产中应根据造球的需要，灵活控制合适的加水、加料方法，以提高生球的质量与造球机的生产率。
(3)造球时间。滚动成球所需的时间根据成品球的尺寸、原料成球的难易以及矿粉粒度的粗细而定。成品球尺寸要求大、原料成球性能差，则造球时间延长，反之应缩短造球时间。从实验可知，生球的抗压强度随造球时间的延长而提高，对于粒度愈细的物料，延长造球时间效果愈显著，如图10-13所示。落下强度同样随造球时间的延长而提高，如图10 -14所示。虽然造球时间延长有利于提高生球的强度，但对产量不利。造球机工艺参数等也对矿粉成球有着一定的影响 （六）生球的粒度要求及范围
国内生球的适宜粒度一般为8 - 16 mm，最佳粒度在10 - 12 mm;国外一般控制在9.5 -12.7 mm的范围内。生球粒度大，干燥时间长，影响生产率；粒度过小时，在链算机一回转窑球团中，就会在箅板上形成漏料，影响正常抽风操作。此外，生球的尺寸在很大程度上决定了造球机的生产率和生球的强度。尺寸小，生产率高；尺寸大，造球时间长，生产率越低，落下强度就越低；但尺寸太小，抗压强度就变小，从而影响了链箅机的透气性。因此，合理的生球粒度既是提高造球产量的需要，也是提高生球强度的需要。
生球的粒度组成也是衡量生球质量的一项重要指标，合适的生球粒度会提高焙烧设备的生产能力和降低单位热耗。国外，使用计算机模型求出：10 mm直径球团的焙烧时间为最短，12 mm直径的球团所需冷却时间最短，11 mm直径的球团整个焙烧过程所需的时间最短。这是因为球团的氧化和固结时间与球团直径的平方成正比。但直径很小的球团会增加料层酌阻力，当压差不变时，气流量下降，所需的焙烧过程将延长。当球团直径较大时，比表面积下降，需要较长的焙烧周期。球团直径对焙烧单位热量的影响为：焙烧直径为8 mm球团需要的单位热耗约为1758 KJ/kg;焙烧16 mm直径的球团单位热耗增加到大约2345 KJ/kg。所以从生产能力方面面言，最佳的球团直径为1l mm，而从单位热能消耗方面来看，球团直径应尽可能小。
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竖炉焙烧操作 教学目标
(1)解释竖炉工作原理。 (2)介绍竖炉设备的组成。
(3)根据生球的干燥机理，正确控制竖炉干燥速度。 (4)明确提高生球干燥破裂温度的途径。 (5)解释球团焙烧固结机理。 (6)明确布料操作原则。
(7)运用所学知识，正确选择竖炉的热工制度。 (8)叙述竖炉正常炉况的特征。
(9)根据炉况失常的表现，及时查找原因，加以正确的调整处理。 一、任务分析
（一）任务的提出
目前，使用热态成形的方法生产球团矿主要有三种方式：竖炉、带式焙烧机和链算机一回转窑。竖炉焙烧是最早采用的球团焙烧法。20世纪40年代末，世界上第一座球团竖炉投产以来，已进行了许多改革。我国现阶段有大约一半的球团矿是由竖炉生产的，竖炉焙烧的主要优点是：结构简单，对材质无特殊要求，炉内热利用好；缺点是竖炉生产的球团矿强度低、单机生产能力低、吨矿能耗高、生产环境恶劣、原料适应性羞，主要用于磁铁矿。目前国内新建的项目基本不采用这种方法。
（二）工作任务描述
该任务的工作对象有竖炉相关设备的检查维护和操作以及球团矿的质量、产量与成本指标；所使用的工具有看火安全与技术操作规程、竖炉监控系统（见图11-1）和竖炉监控画面（见图11-2）；工作方法为设备运行状态的检查维护、竖炉热工制度的调节、生球流量的调节。 对该工作任务的要求是：
(1)能检查设备运行状态，并加以维护和保养； (2)能根据生产情况对热工制度进行合理调节； (3)能进行水梁的汽化冷却工作； (4)能进行点火操作； (5)能进行布料操作；
(6)能对设备故障、工艺事故采取果断、及时处理； (7)能进行开停机操作；
(8)与配料、干燥混合、造球等相关岗位进行生球流量、质量、原料条件等生产信息的相互沟通；
(9)严格执行车间的岗位作业标准、安全、技术操作规程和设备维护规程。 二、任务实施
（一）竖炉球团布料车操作
球团布料的首要任务是掌握烘床料面的情况，在加入一定数量生球的前提下，及时排矿和调节料面，使整个料面做到下料均匀、排矿均匀，料面在导风墙两侧平衡、不亏料。
竖炉球团布料车的主要操作步骤为： (1)接到有关通知后，开布料车皮带。
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(2)开启布料车及车后皮带。
(3)布料工要根据竖炉生产的情况，连续均匀地向干燥床布料，在不裸露炉箅条的前提下，实行薄料层操作，做到料层均匀，料流顺畅。
(4)及时通知链板机、油泵开启，而后操作电振机连续均匀排矿，使排出的料量与布料量基本平衡，做到少排、勤排。
(5)停机的操作顺序：停布料车车后皮带一布料车行走（开出炉外）一停布料车皮带。布料车在布料过程中应注意的问题： (1)要做到布人烘干床上的湿球经干燥后入炉，要求烘干床下部有1/3干球才能排矿，布料工要及时通知排矿输送机或链板机和油泵的开启、关闭，并操作电振排矿。
(2)当遇到炉箅黏料时，要经常疏通；布料车停止布料时要退出炉外，防止布科皮带烧坏。
(3)如因故料面降到炉箅条以下时，不得用生球填充，要及时补充热球，避免生球出现严重爆裂或结块，影响后续操作。
(4)布料车停止布料时要退出炉外，防止布料皮带烧坏。
(5)及时调整布料车，防止皮带跑偏，及时更换布料车损坏的上下托辊。 (6)要经常与竖炉值班室焙烧工保持联系，相互协作，共同搞好生产。 （二）竖炉热工制度的控制和调节
制定合理的竖炉热工制度并进行适当的控制和调节，是确保炉况正常，使竖炉优质高产的关键性环节。 1．竖炉正常炉况的特征 竖炉正常炉况有以下特征：
(1)下料顺利，东西南北四面下料均匀，快慢基本一致，排矿均匀； (2)燃烧室温度稳定，压力适宜稳定，炉内透气性好； (3)煤气、助燃风、冷却风的流量和压力稳定；
(4)烘干床气流分布均匀、稳定，生球不爆裂，干球均匀人炉；
(5)炉身各点温度稳定，竖炉同一平面两端的炉墙温度差小于60℃；
(6)链板机排出的球中大块少，成品球发瓦蓝色，排出球温度较低且稳定； (7)成品球强度高、返矿量少，Fe0含量低且稳定。 2．竖炉热工制度的控制和调节规程
竖炉热工制度的控制和调节有以下规程：
(1)煤气量的控制与调节。竖炉煤气量的确定，可按照焙烧每吨球团矿的热耗来计算。如某厂竖炉焙烧球团的热耗为585438 - 669072 KJ/t，每小时产量为40 - 45 t，燃料为高炉煤气，发热值为3554. 45 KJ/m3。当竖炉产量高时，热耗就降低，反之热耗就升高。按平均值( 627255 KJ/t)计算，则竖炉每小时需消耗的煤气量为：(627255/3554. 45)³42.5=7500 m3/h，则每个燃烧室煤气支管的流量为7500/2= 3500 m3/h。因此，当竖炉产量提高或煤气热值降低时，应增加煤气用量，反之，则减少煤气用量。
(2)助燃风量的控制与调节。竖炉助燃风量的确定，可根据所需要的燃烧室温度和球团焙烧温度来调节。一般助燃风量是煤气流量的1.2 -1.4倍。依据上述计算出的煤气量，助燃风量应为9000-10500m3/h。
(3)煤气压力与助燃风压力。在操作中，煤气压力和助燃风压力必须高于燃烧室压力，一般应高出3000 - 5000 Pa，助燃风压力比煤气压力虚略低一些。 (4)冷却风流量的控制与调节。按理论计算，It成品球团矿从1000℃冷却到150℃
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需要消耗冷却风1000m3。单实际操作中，一次冷却风只能达到600-800m3/t因此排矿温度仍然较高。如果按上述的竖炉平均产量(42.5t/h)应控制在25500~34000m3/h。同时，冷却风量也可以根据排矿温度和炉顶干燥床生球的干燥情况来调节，如果排矿温度高，生球干燥速度慢，应适当增加冷却风量。但是如果干燥床上生球爆裂严重，可适当减少一些冷却风，以维持生产正常。
(5)燃烧室温度的控制与调节。竖炉燃烧室的温度，可以根据球团的焙烧温度而球团的焙烧温度需要通过试验来确定。
生产实践表明，在焙烧磁铁矿球团时，燃烧室温度应低于试验得到的球团焙100—200℃；而在焙烧赤铁矿球团时，燃烧室温度应高于试验获得的球团矿焙50 -100℃
竖炉开炉投产时，燃烧室温度应低一些，可以暂控制在试验得到的焙烧温度区 限，然后应视球团的焙烧情况来进行调节。 此外，燃烧室的温度还与竖炉产量有关，当竖炉高产时，燃烧室温度应适当(20 - 50℃)；如果相反，燃烧室温度应低一些。如果长期处于正常生产，燃烧室温庄保持恒定，温度波动范围一般应不大于±l0℃。
(6)烘烧室的压力调节。在竖炉生产中，燃烧室的压力是炉内料柱透气性的一面镜子,燃烧室压力升高，说明炉内料柱透气性变坏，应进行调节。
如果是干燥床湿球未干透下行引起，可适当减少布入的生球量，或暂停加生球(减少或停止排矿），使生球获得干燥后，燃烧室压力降低，再恢复生球的正常布入量。如果干燥床生球爆裂严重所引起，可适当减少冷却风，使燃烧室压力达到正常。倘若是炉内结大块：可以减风减煤气进行慢风操作，待大块排到火口以下后，燃烧室压力已降低，再恢复全风操作。通常燃烧室压力不允许超过20000 Pa。 (7)燃烧室的气氛调节。我国竖炉大都生产氧化球团矿，这就要求燃烧室内应氧化性气氛（氧含量大于8%）。但因我国竖炉大部分是以高炉煤气作燃料，其发热值较低、火焰长以及设备、操作上的问题等原因，造成燃烧室的含氧量降低，只有2% -4%，属弱氧化性气氛，有时还会残留少量的CO，对生产磁铁矿球团极为不利。因此，磁铁矿球团只能依靠竖炉下部鼓入冷却风带进的大量氧，通过导风墙在竖炉的预热带得到氧化。因此，要求燃烧室的每个烧嘴都应完全燃烧，所给的煤气量和助燃风量均匀和适宜。 （三）竖炉事故与处理 1．炉况失常的判断及处理
炉况失常的具体情况介绍如下：
(1)球团矿呈暗红色，强度低、粉末多。
判断：供热不足，焙烧温度低或矿粉粒度太粗，下料过快，生球质量差。 处理办法：根据焙烧球团的热耗量，计算煤气量，为球团焙烧提供充足的热量；并根据矿石性质适当调整燃烧室温度，提高生球质量，减少生球爆裂和入炉粉末，以改善料层透气性。
(2)成品球团矿生熟混杂，强度相差悬殊。 判断：下料不均，炉内温度相差较大。
处理办法：根本办法是提高生球强度，减少粉末入炉，以改善透气性；其次改变炉料的运动状态，调整排矿齿辊运行速度及采取“坐料”等手段，以松散炉内物料，使炉料均匀下降，并检查竖炉喷火口是否堵塞。 (3)成品球温差较大。
判断：炉料产生偏析；排矿量不均，料球温度相差较大。排矿温度高而球团强
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度低，炉膛两侧温度明显不同。
处理办法：调整两溜槽的下料量，多开下料慢一侧的齿辊，提高下料快一端的煤气烧嘴温度（增大废气量）。必要时采取坐料操作，即停止排矿一定时间后，再突然大排矿，亏料以熟料补充。
(4)下料不匀。炉口下料不匀，局部过快，干燥速度相差较大，局部气流过大，炉膛温度变化无规律。
判断：炉内发生窜料（形成管道）或悬料；如不及时处理，在下料快处湿球人炉，就会产生粉末，更加恶化炉况，形成堆积黏结现象，造成结大块的事故。 处理办法：往下料处补熟球，采取坐料操作，大排矿一次（排矿高度Im左右），再补熟球，以消除炉内管道，恢复炉料正常运行。
(5)燃烧室压力升高。煤气和空气量没变，而燃烧室压力突然升高，两燃烧室压差大，炉顶烘干速度减慢。
判断：湿球入炉，粉末增加，喷火口上部位产生湿堆积粘连现象。
处理办法：适当降低燃烧室温度和废气量，停止加生球补加熟球，继续正常排矿，待这批物料下降到喷火口下，燃烧室压力正常后，再恢复正常生产。严重时可大排矿至喷火口以下，将这种轻度黏结物捅掉，重新补熟球，再行开炉。 (6)各项指标失常。仪表的各项指标失常，偏料严重，甚至形成管道，按上述处理办法无效，另外，在排矿处可见到过熔块； 判断：炉内结块。
原因：火焰长以及设备、操作上的问题等原因，造成燃烧室的含氧量降低，只有2% -4%，属弱氧化性气氛，有时还会残留少量的℃O，对生产磁铁矿球团极为不利。因此，磁铁矿球团只能依靠竖炉下部鼓人冷却风带进的大量氧，通过导风墙在竖炉的预热带得到氧化。因此，要求燃烧室的每个烧嘴都应完全燃烧，所给的煤气量和助燃风量均匀和适宜。 （三）竖炉事故与处理 1．炉况失常的判断及处理
炉况失常的具体情况介绍如下：
(1)球团矿呈暗红色，强度低、粉末多。
判断：供热不足，焙烧温度低或矿粉粒度太粗，下料过快，生球质量差。 处理办法：根据焙烧球团的热耗量，计算煤气量，为球团焙烧提供充足的热量；并根据矿石性质适当调整燃烧室温度，提高生球质量，减少生球爆裂和人炉粉末，以改善料层透气性。
(2)成品球团矿生熟混杂，强度相差悬殊。 判断：下料不均，炉内温度相差较大。
处理办法：根本办法是提高生球强度，减少粉末入炉，以改善透气性；其次改变炉料的运动状态，调整排矿齿辊运行速度及采取“坐料”等手段，以松散炉内物料，使炉料均匀下降，并检查竖炉喷火口是否堵塞。 (3)成品球温差较大。
判断：炉料产生偏析；排矿量不均，料球温度相差较大。排矿温度高而球团强度低，炉膛两侧温度明显不同。
处理办法：调整两溜槽的下料量，多开下料慢一侧的齿辊，提高下料快一端的煤气烧嘴温度（增大废气量）。必要时采取坐料操作，即停止排矿一定时间后，再突然大排矿，亏料以熟料补充。
(4)下料不匀。炉口下料不匀，局部过快，干燥速度相差较大，局部气流过大，
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炉膛温度变化无规律。
判断：炉内发生窜料（形成管道）或悬料；如不及时处理，在下料快处湿球入炉，就会产生粉末，更加恶化炉况，形成堆积黏结现象，造成结大块的事故。 处理办法：往下料处补熟球，采取坐料操作，大排矿一次（排矿高度1m左右），再补熟球，以消除炉内管道，恢复炉料正常运行。
(5)燃烧室压力升高。煤气和空气量没变，而燃烧室压力突然升高，两燃烧室压差大，炉顶烘干速度减慢。
判断：湿球入炉，粉末增加，喷火口上部位产生湿堆积粘连现象。
处理办法：适当降低燃烧室温度和废气量，停止加生球补加熟球，继续正常排矿，待这批物料下降到喷火口下，燃烧室压力正常后，再恢复正常生产。严重时可大排矿至喷火口以下，将这种轻度黏结物捅掉，重新补熟球，再行开炉。 (6)各项指标失常。仪表的各项指标失常，偏料严重，甚至形成管道，按上述处理办法无效，另外，在排矿处可见到过熔块； 判断：炉内结块。 原因：
1）焙烧温度超过球团软化温度，当原配料比改变后，而焙烧温度未加调整，以致高于软化温度，产生熔块。若原料特性未变，则往往是由于操作失误，煤气热值增大以及仪表指标偏差而引起的燃烧室温度过高。
2)燃烧室出现还原气氛，使焙烧带的球团产生硅酸铁等低熔化物而造成炉内结块。
3)因设备故障或停电造成停炉，没有松动料柱（无法排矿与补加熟球），物料在高温区停留时间过长，有时也因停炉后没能及时切断煤气，或因阀门不严，煤气窜进炉内所致。
4)湿球人炉，造成生球严重爆裂，产生大量粉末，而使生球粘连。如果出现在交接班时没有及时处理，或者再发生突然停炉，黏结物料逐渐堆积，便形成大熔块，造成严重后果。
5)配料错误，如果球团使用的原料中混入含碳物质，也可导致炉内结块。 6)违反操作规程，交接班制度不严，交班掩盖矛盾，甚至为交出好炉况，而在交班前停止排矿，造成假象，接班后见炉况良好，加快排料，提高产量，而造成炉况失常。
7)炉内结块也往往出现在竖炉经常开、停的过程中。因此为竖炉创造良好的连续生产条件，是避免炉内结块的有效办法。
处理办法：如果在大排料中发现炉内确实存在熔化结块，只好及时停炉处理。打开竖炉入孔，用人工处理与齿辊破碎相结合的办法排除熔结块。 2．塌料处理
竖炉由于排矿不当（过多）或炉况不顺而引起生球突然排到炉箅以下称为塌料。
处理方法：
(1)减风、减煤气或竖炉暂时停烧；
(2)迅速用熟球补充，直加到烘床炉顶； (3)加风、加煤气转入正常生产。 3．管道处理
炉内局部气流过分发展称为管道。
处理方法：慢风或暂时放风停烧，必要时可采取“坐料”操作，待管道破
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坏后用熟球补充亏料部分，然后恢复正常生产。 4．结瘤处理
结瘤主要是由于操作不当引起湿球大量下行，热工制度失调等引起的。 征兆：下料不顺，严重时整个料面不下料，燃烧室压力升高，排出熔结大块多，而且料量偏少，油泵压力升高，甚至造成齿辊转不动。
处理方法：可减风、减煤气进行慢风操作，并减少生球料量。严格控制湿球下行，在炉算达到1/3干球后才排料，结瘤严重时，要停炉把料排空，把大块捅到齿辊上，人工或齿辊破碎，处理干净后再重新装炉恢复生产。 （四）竖炉开炉操作
竖炉新炉投产及大、中修后的操作都称为开炉操作。 1．开炉前的准备工作 开炉前的准备工作有：
(l)安装完工及大、中修后的设备必须先进行试车，并调整至正常。对新炉首次开炉，必须先进行全面单体试车，然后进行空载联动试车及带负荷联动试车。如圆盘给料机、混合机、润磨机、造球机、圆辊筛、布料机、鼓风机、皮带机等设备，都应负荷试车。特别是鼓风机的试车时间不得少于24 h。 (2)检查生产所需要的原料、添加料、燃料的准备和供应情况。
(3)检查供电、供水和供气计量仪表、通信、照明以及给排水、蒸汽管道阀门等设施是否正常，并进行有关设备的单体试车和联合试车。 2．烘炉
烘炉前应绘制烘炉曲线和制定正确的烘炉方案。烘炉曲线与耐火材料的性能、炉衬砌筑质量、施工方法和施工季节有关。烘炉过程应严格按烘炉曲线进行，一般可分为3个 阶段：
(1)低温阶段。烘烤温度从常温到420℃，主要是蒸发竖炉砌砖中的物理水，升温要求缓慢(10℃/h)，以防止升温过快而造成耐火砖及砖缝开裂，并在420℃需要一定的保温时间，这个阶段一般用木柴烘炉。方法是：用木柴填满两燃烧室，但不得堵塞烧嘴、人孔和火道，并在点火人孔（或烧嘴）周围放上带有柴油的破布及棉纱以便点火。当事先填好的木柴烧完后，还未达到所需的温度和烘炉时间，可以从燃烧室的人孑L继续添加木柴。烘炉一次用6-8t木柴，柴油或煤油25 kg，棉纱若干。 (2)中温阶段。烘烤温度在420 - 820℃。升温到600℃需要保温一段时间(一般为8 ~l0 h)．这时主要是脱除砌体耐火泥浆生料粉中的结晶水。820℃是砌砖体泥浆发生相变（晶体重新排列）的温度，使其强度提高，因此也需要一定的保温时间，约为10 h。中温阶段升温速度可稍快(10 - 25℃/h)，这个阶段一般用高炉低压煤气或高炉一焦炉混合煤气烘炉。方法是：引煤气前必须先封闭燃烧室人孔，开启竖炉除尘风机、关闭竖炉烟罩门和顶盖。
同时用蒸汽吹扫各煤气管道，依次打开各烧嘴阀门并点火。先打开烧嘴窥孔自然通风，必要时开启助燃风机，温度高低用煤气量和助燃风量的大小来控制。 (3)高温阶段。烘炉温度在820 - 1040℃。主要是加热砖体的温度达到均匀，也需要一定的保温时间，一般为8h，这个阶段用高压煤气烘炉。温度再往上升，其升温速度可加快(50℃/h)，直到达到生产所需要的温度（约1100℃）。方法是：不停放风，直接开启加压机送高压煤气。 3．竖炉引煤气操作
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通常竖炉开炉或生产前，必须先把煤气从加压站或煤气混合站引到竖炉前，以便点火。不论引高压煤气或低压煤气，都可按下述步骤进行操作。 引煤气前的准备：
(1)引煤气前应先与加压站取得联系，经同意后，方可做引煤气操作。 (2)检查竖炉煤气总管和助燃风总管阀门是杏关闭。 (3)检查竖炉燃烧室烧嘴阀门是否关闭。
(4)打开煤气总管一个或煤气支管两个放散阀。 (5)通知开启竖炉除尘风机。
(6)通知开启助燃风机和冷却风机，并放风（烘炉时除外）。 引煤气的步骤：
(1)通知煤气加压站，用蒸汽吹洗煤气总管，同时负责用蒸汽吹洗煤气支管。 (2)见煤气总管放散阀冒蒸汽10 min后，通知加压站送煤气，稍后关闭煤气总管蒸汽。
(3)见煤气总管放散阀冒蒸汽5 min后，开启煤气总管闸阀或蝶阀，关闭煤气总管放散阀，关闭煤气支管的蒸汽阀。 (4)通知烘干机及竖炉使用煤气。 4．竖炉点火操作
煤气点火时应注意的事项：
(1)如果使用高炉与焦炉混合煤气，应先做爆炸试验，经合格才能点火，以确保安全。
(2)煤气点火时，燃烧室必须保持一定的温度，如高炉煤气应大于700℃(高压需大于800℃)；高炉与焦炉混合煤气应大于600℃（高压需大于750℃），才能直接点火。否则燃烧室内必须要有明火方能用煤气点火。
(3)点火时烧嘴前的煤气和助燃风应保持一定的压力。一般煤气压力在4000 Pa左右；助燃风在2000 Pa左右，待煤气点燃后逐渐加大煤气和助燃风的压力。严禁突然送人高压煤气和助燃风点火，防止把火吹灭，引起再次点火时而造成煤气爆炸。
(4)使用低压煤气点火时，煤气压力低于2000 Pa应停止点火；生产时煤气压力低于6000 Pa也应该停止燃烧。 点火操作步骤：
(1)见煤气支管放散阀冒煤气5 min后，开启助燃风总管闸阀或蝶阀。
(2)开启两燃烧室烧嘴阀门进行点火。点火时，应先略开烧嘴助燃风阀门，然后慢慢开启烧嘴煤气控制阀门，并同时加开助燃风阀门。 (3)符燃烧室煤气点燃后（在烧嘴窥视孑L中观察），关闭煤气支管放散阀和助燃风放风阀。
(4)调节两燃烧室的煤气量和助燃风量，使其室温基本相同。 (5)开启冷却风总管蝶阀或闸阀，并关闭冷却风机放风阀。 (6)通知布料工加生球和排矿（烘炉时除外）。 5．开炉操作
开炉操作包括： (1)装开炉料：
1)装开炉填充料前，必须先封闭竖炉人孔和铺好干燥床箅条。
2)通知布料工开启布料机，布料机行走开关可打到自动位置进行均匀装炉，避免形成 固定下料点。开炉料通常采用成品球团矿，也可采用粒度均匀的烧结矿
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或生矿石，但不论用哪种开炉料，都必须严格筛分干净，且要求水分含量低，以确保开炉顺利。
3)如果烘炉尚未结束，开炉料可先装到火道口以下；如果烘炉已结束，可把开炉料直接装到炉口。
4)装火道口以上的炉料时，燃烧室应停煤气灭火。 (2)活动料柱：
1)先开竖炉两端齿辊活动料柱和进行排料，一边观察干燥床料面下料情况，一边继续用开炉料补充。
2)及时调整料面的下料情况，直到使干燥床整个料面下料基本一致后，可停止加开炉料。
3)引高压煤气点火，使燃烧室继续升温到生产所需的温度，以便加热开炉料、提高干燥床温度，此时冷却风需暂时关闭。
4)引高压煤气点火后进行倒料操作，即一边加开炉料，一边排矿，这样既可以用热料来烘烤炉体砌砖，还可以使炉内料柱处于不间断的动态之中。 (3)首次开炉：
1)当烘床温度上升到300℃左右时，停止倒料操作。开启造球机加入第一批生球。
2)当烘床加满第一批生球后，就停止布料和造球。 3)待烘床下的生球干燥后，就可排料。
4)当烘床上排下1/3生球后，停止排料，并再加一批生球等待干燥。就这样烘床上干燥一批生球，排一批料，再加一批生球进行干燥后，再排一次料如此往复，直至烘床温度上升到正常温度（600℃左右）时，可连续往炉内加生球与排料。 5)当热球下到冷却带时，即可开启冷却风机适当送冷却风，随冷却带温度达到500 -700℃时，冷却风量达到正常。
6竖炉刚开炉时，因整个炉子尚未热透，焙烧温度低，风量较小，要适当控制生球的布料量，以保证成品球质量和开炉顺利，这种情况需持续1-2天，待竖炉内已形成合理的焙烧制度后，就可转入正常作业。 （五）竖炉停炉操作
根据停炉的情况不同，具体操作可分为：临时停炉（或称放风灭火操作）、检修停炉和紧急停炉操作。 1．临时停炉操作
在竖炉生产过程中，某一设备发坐故障或其他原因不能维持正常生产时，需做短时间(<2h)的灭火处理，或称为放风灭火操作。具体步骤为： (1)通知造球岗位停止给料，布料工停止加生球和排矿。
(2)通知风机房关小冷却风机进风蝶阀或闸阀，并打开放风，关闭冷却风总管蝶阀。
(3)通知煤气加压站下调煤气压力。
(4)在煤气降压的同时通知助燃风机放风，并关小助燃风机进风阀。 (5)同时立即打开煤气总管放散阀。 (6)关闭煤气和助燃风总管的放散阀。
(7)关闭燃烧室烧嘴阀门，同时打开煤气支管放散阀，然后通入蒸汽。 2．检修停炉操作
当燃烧室灭火时间超过2 h以上或停炉检修时，必须做停炉操作。停炉操作除先做放风灭火操作外，还应进行如下操作：
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(1)通知风机房停助燃风机和冷却风机。
(2)通知煤气加压站停加压机，并切断煤气，用蒸汽吹洗煤气总管。
(3)当竖炉需要排完全部炉料时，可继续间断排料，直到炉料全部排空。 3．紧急停炉操作 在遇到突然停电、停水、停煤气、停助燃风和冷却风时，应做好紧急停炉操作，其步骤如下：
(1)首先应立即打开煤气总管放散阀、助燃风机和冷却风机放散阀。
(2)立即关闭煤气总管、助燃风机总管的闸阀和蝶阀，切断通往燃烧室的煤气和助燃风。
(3)立即关闭冷却风总管的蝶阀。
(4)立即关闭燃烧室烧嘴的全部阀门。 (5)打开煤气支管放散阀，并通人蒸汽。
(6)未尽事项可按放风灭火和停炉操作处理。 三、相关知识 （一）竖炉 1．竖炉结构
竖炉大体有两种炉型，一种是高炉身型内冷式竖炉（见图11-3），另一种是中等炉身型外冷式竖炉。
高炉身型内冷式竖炉的冷却和焙烧在同一炉身内完成，燃烧室布置在矩形焙烧室两侧，利用两侧喷火孔对吹容易将炉料中心吹透。此外，炉身高，冷却带相应加长，有利于球团矿冷却，但排矿温度仍在427—540℃，需要炉外喷水冷却，髟响成品球质量。高炉身型内冷式竖炉单产量高，得到广泛的应用。 中等炉身型外冷式竖炉的焙烧在炉身内进行，焙烧后的球团矿在竖炉外的冷却器中进行冷却并有余热利用系统，使竖炉的热量得到较好的利用，成品球也得到较好的冷却，排矿温度可控制在100℃以下。但这种竖炉结构复杂，单位产品的投资和动力消耗略有增加。
我国竖炉是按高炉身内冷式设计的。为了解决竖炉高炉身气流分不均，中心气流不足，形成中心死料柱，从而导致中心部分球团烧不透，强度差和排出的球团温度过高，无法采用胶带机运输等问题，采用中心设导风墙和炉口安装烘干床的办法。
导风墙安置于竖炉中心，由两排水冷托梁和砌立于托梁上带通风孔的空心墙组成。两排托梁由6-8根厚壁无缝钢管组成，管内通水冷却。空心墙一般用高铝砖砌成。通风孔的面积由冷却风流量和导风墙内的气流速度确定。导风墙下口位于喷火口下1.6～3.1m处，上口直至烘干床下部。
炉口烘干床。烘干床设置于炉口布料皮带下，用耐热铸铁做成箅条，人字形架设在水冷钢梁上。炉箅水梁一般用5根厚壁无缝钢管架设，用以支托干燥箅子，管内同水冷却。干燥箅条采用硅耐热铁或高骆铸铁铸造成箅条式或者百叶窗式，箅条间隙为5~8 mm，床面倾角为45°~50°。
导风墙和烘床的应用使8 m2：竖炉焙烧球团矿的 日产量从300t左右提高到800t以上。炉内的温度控制状况大为改善，使干燥、预热、焙烧、均热和冷却各 炉口烘干床带分明，球团焙烧质量优良且冷却效果好竖炉的规格以炉口横断面积表示，我国目前已投产的竖炉有8 m2、10 m2、16 m2相24 m2四种规格。为了有利于生球和焙烧气流的均匀分布，矩形断面的长宽比较大，以限制其宽度。对于8m2的竖炉，一般宽度不超过1. 8m。从炉口料面到排矿口的距离多为12～13 m。
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2．竖炉工作原理
球团竖炉是一种按逆流原则工作的热交换设备。其特点是生产时生球由皮带布料机均匀地从炉口装入炉内，生球以均匀的速度连续下降。用煤气或重油作燃料，在燃烧室内充分燃烧。温度达到1150 - 1250℃的热气体从喷火口进入炉内，自下而上与生球进行热交换。
生球经过干燥和预热后进入焙烧区，球团矿在高温焙烧区进行固结反应，通过焙烧区再进入炉子下部的冷却区，焙烧后的热球团矿与下部鼓入的上升冷空气进行热交换而被冷却，最后从炉底排出。卸料辊可以将黏结成大块的球团矿破碎。通过燃烧室进入的空气量约为焙烧 所需全部空气量的35%，其余的空气从下部鼓入，使球团冷却的同时空气被加热到高温，进入焙烧区域。 （二）布料
我国竖炉采用炉口烘干床后，布料方式为特有的“直线布料”，简称为线布料或梭式布料。优点是布料车行走路线与布料路线平行，原来是大车和小车组成的可做纵横向往复移动的梭式布科机，现在只做往复直线移动的带小车布料机，可大大简化布料设备，提高设备的作业率，缩短布料时间。
生球布于箅条上，厚150 - 200 mm，生球沿箅条床面向下移动的过程中，被从下面上升的550~ 570℃的热废气烘干，时间为5-6 min，水分从8.5%下降到1.5%，提高了生球的抗压强度和破裂温度，废气温度下降至110℃，大大提高了热量利用率。另外，生球从烘干床箅条下端和炉墙之间的缝隙进入炉内时产生自然偏析作用，大颗粒球团滚到炉子中心，进一步改善了中心料柱的透气性。 （三）生球的干燥
生球干燥是生球加热过程的开始环节，其作用在于降低生球中的水分，以免它在高温焙烧时加热过急、水分蒸发过快而破裂、粉化、恶化料层的透气性，影响球团矿的质量。因为未经干燥的生球，特别是添加有亲水性黏结剂的生球，通常含有较多的水分，这就使得它们在受到挤压时，一方面易产生塑性变形与裂纹，另一方面在高温焙烧时会由于水分猛烈蒸发而导致生球产生裂纹或爆裂。因此，球团在进入预热和焙烧阶段之前，必须经过干燥，以满足下步工艺的要求。 1．生球干燥机理
生球干燥过程是由表面汽化和内部扩散两个过程组成。这两个过程虽同时进行，但速度往往不尽一致，机理也不尽相同，而且原料性质和生球的物理结构不同，干燥过程也有差别。有些物料的水分表面汽化速度大于内部扩散速度，有些物料则正好相反。就同一种物料而言，在不同的干燥阶段，也有所变化，在某一时期，内部扩散速度大于表面汽化速度，而另一时期，则内部扩散速度小于表面汽化速度。显然，速度较慢的控制着干燥过程。
表面汽化控制是指干燥过程中在物体表面水分蒸发的同时，内部的水分能迅速地扩散到表面，使表面保持潮湿，因此，水分的除去决定于物体表面上水分的汽化速度。在这种情况下，蒸发袁面水分所需要的热能，须由干燥介质透过物体表面上的气体边界层而达到物体表面，被蒸发的水分也将透过此边界层扩散而达到干燥介质的主体，主要物体的表面保持足够的潮湿，物体表面的温度就可取为热气体的湿球温度。因此，干燥介质与物体表面间温度差为一定值，其蒸发速度可按一般水面汽化计算。所以此类干燥作用的进行，完全由于燥介质的状态决定，与物料的性质无关。
所谓内部扩散控制，是指干燥时，物料内部扩散速度较表面汽化速度小，当
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表面水分蒸发后，因受扩散速度的限制，水分不能及时扩散到表面，因此，表面出现干壳，蒸发面向内部移动，干燥的进行较表面汽化控制时更为复杂，欲改进干燥的状况，需改进影响内部扩散的因素。此时，干燥介质已不是干燥过程的决定因素。当生球的干燥过程为内部扩散控制时，必须设法增加内部的扩散速度，或降低表面的汽化速度，否则，将导致生球表面干燥而内部潮湿，最终使表面干燥收缩而产生裂纹。
2．影响生球干燥速度的因素
生球在干燥过程中可能产生低温表面干裂和高温爆裂，因此生球干燥必须以不发生破裂为前提，其干燥速度与干燥所需时间取决于下列因素：
(1)干燥介质的状态。干燥介质的状态指干燥气流的温度、流速与湿度。干燥介质昀温度越高，生球水分的蒸发量就越大，干燥速度也越快，干燥时间相应缩短。但干燥介质的温度需受生球破裂温度的限制，应控制在生球的破裂温度之下，否则随着介质温度的不断提高，将会使生球表层与中心不均匀收缩加剧，导致裂纹的产生，更有甚者会因剧烈汽化，中心水分来不及排除而爆裂。
干燥介质的流速越快，生球表面汽化的水蒸气散发越快，可促进生球表面水分的快速蒸发。与温度的影响相似，干燥介质流速也受球破裂温度的制约，通常情况下，流速大时，应适当降低干燥温度，对于热稳定性差的生球干燥时，往往采用低温大风量的干燥制度。
干燥介质的湿度越低，生球表面与介质中蒸汽压力差值就越大，有利于水分的蒸发，但有些导湿性很差的物质，为了避免形成干燥外壳，往往采用含有一定湿度的介质进行干燥，以防裂纹的产生。
2)生球的性质。生球本身的性质包括生球的初始湿度与粒度等。生球的初始湿度高，破裂温度就低。因为生球初始水分高时，干燥初期由于生球内外湿度相差大会造成严重的不均匀收缩，使球团产生裂纹；在干燥后期，当蒸发面移向内部后，由于内部水分的蒸发而产生的过剩蒸气压就会使生球发生爆裂，而爆裂温度的降低必然限制生球的干燥速度，延长干燥时间。一般，亲水性强的褐铁矿所制得的生球，其爆裂温度比赤铁矿与磁铁矿要低。
生球粒度小时，由于具有较大的比表面积，蒸发面积大、内部水分的扩散距离短、阻力小、干燥速度快，可承受较高的干燥温度。生球粒度过大会影响干燥速度，对干燥不利。
(3)球层高度。增加球层高度将延长干燥时间，降低干燥速度。因为球层越厚，干燥介质中的水蒸气在下部料层凝结的情况就越严重，底层生球的水分含量将升高，因而降低了底层生球的破裂温度。
3．生球干燥过程中产生破裂的原因及提高生球破裂温度的途径 生球的干燥破裂是强化生球干燥的限制性环节．干燥过程中在400 - 600℃之间有可能发生生球的爆裂。产生爆裂的原因可能有两个：一是生球在干燥中发生体积收缩，由于物料特性和干燥制度的不同，生球表面产生湿度差，表面湿度小收缩大，中心湿度大收缩小，这种不均匀收缩会产生应力，干燥时一般是表面收缩大于平均收缩，表面受拉和受剪，一旦生球表层所受的拉应力或剪应力超过生球表层的极限抗拉、抗剪强度，生球便开裂。二是表面干燥后结成硬壳，当生球中心温度提高后，水分迅速汽化，形成很高的蒸气压，当蒸气压超过表层硬壳所能承受的压力时，生球便爆裂。如果生球在干燥时期开裂，则焙烧后的球团矿强度至少降低1/5~1/3。因此，提高生球的热稳定性是球团生产中必须解决的问题，实际生产过程中可采取以下措施来强化干燥过程：
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(1)逐步提高干燥介质的温度与流速。生球在干燥初期，应先在较低的温度与流速下进行干燥，随着水分的不断减少，生球破裂温度相应提高，可逐步提高干燥介质与流速，以加强干燥过程，改善干燥质量。所以干燥前段应实行慢升温、低风速；而干燥后期应采用大风、高温操作。
(2)采取先鼓风再抽风的方法进行干燥作业。当采用带式焙烧机或链算机进行干燥时，可采用鼓风和抽风相结合的方法．先鼓风干燥，使下层的生球蒸发掉一部分水分，生球的温度提高到露点以上，再向下抽风，可减少与避免下部球层的过湿现象，从而提高生球的热稳定性。
(3)采用薄层干燥。适当减薄球层的厚度，可以减少蒸汽在球层下部冷凝的程度，提高生球的破裂温度，但这样做会降低产量。
(4)造球时加入合适的添加剂。实践证明，加入能使成球性指数提高到0.7左右的适量添加剂可以提高生球的破裂温度，获得良好的干燥效果。因为当成球性指数K=O.7时，生球的破裂温度最高，而K大于或小于0.7时，都要降低生球的热稳定性。比如，在加入0.5%的膨润土后，生球的破裂温度可由175℃提高到450—500℃，而加入1%的膨润土和8%的石灰后，生球的破裂温度可提高到700℃左右。这就可能在干燥时采用温度较高的干燥介质来加速干燥过程。
添加膨润土的生球干燥行为受膨润土性质的影响。干燥初期，其干燥速度较之其他(如添加消石灰）生球干燥时慢，尤其在低温干燥阶段。这是由于生球表面除含毛细水外，膨润土晶层中还含有大量的分子结合水，其蒸气压较自由水低，使得表面汽化速度降低。当表面水分汽化后，内部水分通过毛细管扩散至表面，一部分又进入表面膨润土的晶层中，成为层间水，由于它与水的特殊亲和力，因此，只要晶体结构不破坏，内部毛细水容易沿毛细管扩散到表面的晶层中。所以，干燥外壳形成比较慢，大量毛细水在表面蒸发，不易造成内部过剩的蒸气压，所以使爆裂温度提高。 （四）球团的预热
生球干燥后继续加热即进入预热阶段。预热阶段的温度范围是300 - 1000℃，如果没有这个逐步的升温过程，许多球团的强度将会由于热效应或某种激烈的物理化学反应而遭到破坏。除此以外，预热还有以下作用：
(1)对于磁铁矿而言，预热段是磁铁矿氧化为赤铁矿的最重要阶段，这个氧化过程与球团的最终强度直接相关。由于900 - 1100℃是磁铁矿氧化反应最激烈的阶段，因此预热氧化是否充分对磁铁矿球团的固结和最终强度有重要影响。 (2)链箅机一回转窑球团的预热过程是在链算机上进行的，进入回转窑之前的预热强度对回转窑的正常生产有很大影响，很低的预热强度会增加带入回转窑的粉料数量，以致产生结圈等一系列问题，因此需要尽可能提高预热球的强度。 (3)对于一些含有碳酸盐、云母类矿物和含有较多化合水的矿石来说，预热过程要发生碳酸盐分解、化合水的脱除和某些矿物结构及相的变化，过高的预热温度与升温速度都会导致球团结构的破坏。
因此，不同阶段应根据需要制定相应的预热制度，选择合适的预热开始温度和升温速度（即预热段的长度与时间）。
1．磁铁矿球团的氧化过程磁铁矿的氧化从200℃开始至1000℃左右结束，经过一系列的变化最后完全氧化成Fe2 03，。根据已有的认识，一般认为磁铁矿球团的氧化反应过程由以下两个阶段组成。 第一阶段（温度为200 - 400℃）：
4Fe3 04+02=6y- Fe2 03
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在这一阶段，化学过程占优势，不发生晶型转变（都属立方晶系），只是由Fe3 04氧化生成了y - Fe2 03，即生成有磁性的赤铁矿。 第二阶段（温度大于400℃）：
y - Fe203=a- Fe203
由于Y- Fe：0，不是稳定相，在较高温度下晶体会重新排列，而且氧离子可能穿过表层直接扩散。这个阶段，晶型转变占优势，从立方晶系转变为斜方晶系，^y - Fe2 03转化成a-FeO，，磁性也随之消失。但是此阶段的温度范围和第一阶段的产物随磁铁矿的类型不同而不同。 2．磁铁矿氧化对球团强度的影响
磁铁矿球团在预热阶段氧化时质量增加，经过一段时间后达到恒重，而且在氧化过程中，随着温度的升高，抗压强度持续提高。这是因为磁铁矿球团在空气中焙烧时，在较低温度下，矿石颗粒和晶体的棱边、表面就已生成赤铁矿初晶，这些新生成的晶体活性较大，它们在相互接触的颗粒之间扩散，形成品桥键，促进球团强度提高。
磁铁矿球团氧化是从球表面开始的，最初表面氧化生成赤铁矿晶粒，而后形成双层结构，基本上是一个赤铁矿的外壳和磁铁矿核，氧穿透球的表层向内扩散，使内部进行氧化。氧化速度是随温度升高而增加的。在氧化时间相同的情况下，随着温度的升高，氧化度增加。但是为了保持球壳有适当的透气性，必须严格控制升温速度。若升温速度过快，在球团未完全氧化之前就发生再结晶，球壳变得致密，核心氧化速度将下降。并且温度高于900℃时，磁铁矿发生再结晶或形成液相，导致氧化速度进一步下降。为此必须有使球团完全氧化的最佳温度。 对采用微细粒磁铁矿制成的生球来说，加热速度过快时，外壳收缩严重，使孔隙封闭，一方面妨碍内层氧化，另一方面由于收缩应力的积累引起球表面形成小裂纹。这种小裂纹在焙烧过程中很难消除。
在焙烧的球团中．有时会出现同心裂纹，它是导致球团强度下降的主要原因。同心裂纹产生于已氧化的外壳和未氧化的磁铁矿之间。因为当氧化在已氧化的外壳和未氧化的磁铁矿间进行，并沿着同心圆向前推进时，如果温度过高，外壳致密，氧难以继续扩散进去，内部磁铁矿再结晶，渣相熔融收缩离开外壳，使两种不同的物质间形成同心裂纹。磁铁矿氧化属于放热反应，这一热源在预热和焙烧过程中应加以考虑与利用。 3．竖炉干燥预热
竖炉是按逆流工作原理操作的，因而生球的干燥和预热就可以利用上升的热废气在竖炉上部进行，而不必另设专门的干燥设备。要求在工艺上合理调整竖炉上部热废气的温度和流速，保证生球在不发生破裂的情况下，强化干燥过程。 竖炉采用炉口烘干床后，增加了烘干面积，热废气与湿生球热交换进行充分，提高了热效率。由于气流首先在烘床下的空间混合，均匀通过炉箅上球层，减少了过去靠炉墙处气流过大、温度过高所引起的生球破裂现象。经过烘干的生球，显著提高了抗压强度和破裂温度。生球烘干后呈散粒状，减少了生球在焙烧过程中的黏结现象，炉料顺行，从而提高了成品球团矿强度和脱硫效率。 （五）球团的焙烧固结
经过干燥的生球，强度虽有一定程度的提高，但仍难以满足高炉冶炼的要求，必须对其进行焙烧固结作业。生球的焙烧固结是球团生产过程中最为复杂的一道工序，对球团矿生产起着很重要的作用。生球通过在低于混合物熔点的温度下进行高温焙烧可使其发生收缩并致密化，从而具有足够的机械强度和良好的冶金性
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能。
球团在高温焙烧时会发生复杂的物理化学变化，如碳酸盐、硫化物、氧化物等的分解、氧化和矿化作用，矿物的软化、液相的产生等。这些变化过程与球团本身的性质、加热介质特性、热交换强度以及控制升温速度有关。 1．球团固结机理
一般认为，生球焙烧时可能发生的下述过程，都将引起球团矿的固结反应：磁铁矿氧化成Fe2O3，及磁铁矿氧化所得的Fe2 03，晶粒的再结晶；磁铁矿晶粒的再结晶；赤铁矿中Fe2 03，的再结晶；黏结液相的形成及原子的扩散过程等。球团在焙烧时，随生球的矿物组成与焙烧制度的不同将有不同的固结方式。具体介绍如下：
(1)磁铁矿球团的焙烧固结方式。磁铁矿是生产球团矿的主要原料，在不同的气氛下进行焙烧时，可能有以下四种固结方式： 1) Fe203，微晶键连接（晶桥连接）。磁铁矿球团在氧化气氛中焙烧时，当温度加热到200-300℃时，氧化首先在磁铁矿颗粒表面与裂缝中进行，随着温度的升高，氧化过程加速，逐渐由表面向内部发展，生成Fe2 03，微晶，由于新生成微晶中的原子具有很高的迁移能力，加速了微晶的生长，随着各个磁铁矿颗粒接触点处微晶的长大，在颗粒之间形成了“连接桥”，又称为Fe203，微晶键连接，这种固结形式使球团矿的强度有一定程度的提高。但在900℃以下的温度下焙烧时，Fe2 03微晶长大非常有限，所以单靠这种固结形式，球团矿的强度还不能满足高炉冶炼的需要。比如，直径为15 mm的生球，在900℃下焙烧，其单球抗压强度仅为150—300N。
2) Fe2 03，的再结晶长大连接。它是铁精矿氧化球团固相固结的主要形式，一般认为是Fe2O3。微晶键连接固结反应的继续与发展。当磁铁矿球团在氧化气氛中继续加热到900 - 1100℃以上时，绝大部分的Fe3 04。就会氧化为Fe203，这个反应是放热反应，可以提高球团内部的温度，使得氧化生成的Fe2 03微晶的活性更高，并发生结晶长大，从而成为互相紧密连接成一片的赤铁矿晶体，如图11-6(b)所示，球团的强度大大提高。例如，将直径为25 mm的生球在1200 - 1300℃下焙烧20 min后，其单球抗压强度达到1250 -1550℃以上，但当温度达到1300℃以上时，Fe2O3将发生分解，会降低第二种连接方式所具有的强度。
3) Fe3 04。的再结晶与晶粒长大。在中性或还原性气氛中焙烧磁铁矿球团时，温度达到900℃后，磁铁矿晶粒也将开始发生再结晶，通过晶粒扩散产生Fe3 04微晶键连接，随着温度的升高，Fe3 04。继续发生再结晶与晶粒长大，使球内磁铁矿颗粒结合成一个整体.
由于Fe3 04。的再结晶速度比Fe2 03，要慢，因此以这种方式固结的球团矿强度要比第二种低，它不是所需要的理想固结方式。在实际生产中，应采用适当的焙烧制度，尽量避免形成还原性或中性气氛，以保证Fe304的充分氧化和Fe203的再结晶长大。
4)液相固结。当用含较高Si02的磁铁精矿粉生产酸性球团矿时，如果在1100 -1200℃的中性或弱还原性气氛中焙烧，由于Fe3 04未氧化，它可与Si02作用生成低熔点的Fe2Si04液相，Fe2 Si04又与Si02及Fe0作用，生成熔点更低的固溶体，它们在焙烧时熔化为 Fe0 - Si02液相体系，冷却时以液相固结方式把生球中的矿粒黏结起来。生成的反应方程式 如下：
2Fe304 +3Si02 +2℃O===3Fe2Si04 +2℃02
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2Fe0+ Si02- Fe2Si04
当用含较高Si02的磁铁精矿粉生产酸性球团矿时，如果在1300℃以上的氧化气氛中进行焙烧，由Fe3 04氧化生成的Fe2 03也会部分发生分解形成Fe3 04而与Si02作用生成Fe2Si04液相连接。Fe2Si04在高炉中属于难还原的物质而且在冷却过程中难结晶’常形成强度不高的玻璃质，因此Fe2Si04液相固结不是良好的固结方式。
当用磁铁精矿粉生产熔剂性球团矿时，如果在1100~1300℃的强氧化性气氛下进行焙烧，由于加入了一定数量的Ca0，则生成铁酸钙体系的液相a这种液相生成速度快'熔点低，其熔化温度为1205 -1226℃，还原性与强度都较好。
若在局部还原性或中性气氛下焙烧，则可能出现钙铁橄榄石液相，其熔化温度与上述相近。
若用高Si02精矿粉生产熔剂性球团矿，并在中性或弱氧化性气氛条件下焙烧，在温度达到1300 – 1500℃时，还可能出现硅酸钙液相体系的化合物或共熔体。 由此可见，随着原料条件和焙烧条件的不同，将产生几种不同的液相体系'这些液相少量存在时，可将固体矿粉颗粒润湿，并在表面张力作用下将其拉近，结果使球团孔隙度减小’体积收缩，结构致密化；同时由于液相的存在，可加快微晶的长大速度，提高球团矿的强度'因而液相对球团矿的固结是有利的，这种靠液相冷凝时将生球中各矿粒黏结起来的形式又称为渣键连接，如图11-6(d)所示。但必须指出的是，如果过早出现液相会使磁铁矿氧化 不完全，而液相的数量过多时又会阻碍氧化铁颗粒直接接触，从而影响再结晶；液相过多'还会产生大气孔，并由于某些液相结晶能力弱，形成玻璃质，使结构变脆，降低球团矿的强度与还原性。生产中尤其应避免出现过多的硅酸铁和硅酸钙液相。
(2)赤铁矿球团的焙烧固结方式。赤铁矿用于生产球团矿的时间比磁铁矿晚，也不如磁铁矿广泛，因而对其固结机理的研究也没有磁铁矿深入。总的看来，赤铁矿在焙烧固结中的变化较简单，但比磁铁矿球团的固结更困难。 赤铁矿球团的固结一般认为有三种方式：
1) Fe203再结晶。较纯的赤铁精矿球团在氧化气氛中焙烧时，赤铁矿晶粒在900℃开始再结晶，随着温度的升高，晶粒逐渐长大，球团强度将提高。但这是一种简单的再结晶过程'比磁铁矿球团固结要困难。因为与磁铁矿球团焙烧固结相比，赤铁矿在氧化气氛中不会氧化，不能放热，不发生晶型转变，其原子的活动能力也比氧化新生成的赤铁矿弱’。有人曾用含Fe203 99.7%的赤铁矿球团进行试验，在氧化气氛中焙烧时发现，赤铁矿颗粒焙烧至 1270℃，强度几乎与生球一样，但当温度升至1290℃并保持一定时间时，其抗压强度由单球2. 94 N激增至49. 3N，这表明赤铁矿在此温度下才发生再结晶长大固结。因此在工业生产中赤铁矿球团的焙烧温度都控制在1300℃左右。 2) Fe304。再结晶。在还原性气氛中焙烧赤铁矿生球时，Fe2O3，将还原成Fe304。和Fe0，加热到900℃后，产生Fe304再结晶使球团固结。
3)液相固结。当生球中含有一定数量的Si02时，在中性和还原性气氛中焙烧，温度达到900℃以上后，可能出现Fe2 Si0。液相产物。若用赤铁矿粉生产熔剂性球团矿时，氧化气氛下，当焙烧温度达到600℃以后，就有铁酸钙等低熔点固相产物生成，温度升高到1200℃左右时，这些低熔点物质相继熔化，使矿粉颗粒润湿，在球团冷却时将其固结起来。
在不同的原料和焙烧条件下，球团矿的这些固结形式可能会有几种同时发生，但将以一种固结方式为主。就球团矿的质量而言，以磁铁矿氧化后生成Fe2 03
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再结晶长大连接、辅以铁酸钙液相固结为最好，它使球团矿具有强度高、还原性好的冶金性能。
根据以上分析和生产实践，球团生产中提出了“晶相为主体，液相为辅助，发展赤结晶，重视铁酸钙”的固结原则，要实现这一原则，在操作上总结了如下经验：“九百五氧化，一千二长大，一千一不下，一千三不跨”。 所谓“九百五氧化”，就是把温度控制在950℃左右，并且配合氧化气氛（即大风量），使磁铁矿有充分的氧化条件变成赤铁矿。“一千二长大”，即当磁铁矿充分氧化成赤铁矿后，把温度提高到1200℃左右，以保证赤铁矿晶粒再结晶长大。“一千一不下”，即如果低于1100℃，赤铁矿晶粒就不容易产生再结晶长大，所以不能低于1100 ℃。“一千三不跨”，即磁铁矿氧化成赤铁矿，如果温度在1300℃以上，就会重新发生分解，因此焙烧温度不超过1300℃。我国目前生产上采用的磁铁精矿多为高硅质，生球的熔点低，因此焙烧的适宜温度一般在1150—1200℃。 2．竖炉焙烧
生球经过干燥和预热进入焙烧带，在焙烧带球团进行高温固结反应。合理组织焙烧带热气流的分布和加强焙烧带供热操作是影响竖炉球团焙烧的重要因素。 球团竖炉供热主要是依靠燃烧室燃烧煤气或重油产生的热气流进行的，因此热气流的温度、气氛和流速对焙烧有重大影响，人炉热气流温度必须严格控制在低于球团熔化的温度。温度的调节与控制可以通过闸门调节燃料的用量来实现。不同的球团最适宜的焙烧温度也不相同。一般来说，生产高品位、低Si0：、不加熔剂的酸性球团矿，焙烧温度可达1300 -1350℃；熔剂性磁铁矿生球焙烧温度介于1150 - 1250℃之间；赤铁矿生球焙烧温度上限不超过Fe2 03的分解温度(1350℃)，下限要满足铁酸钙的生成和熔融条件，不低于1200—1250℃。 焙烧气氛主要取决于燃烧室热废气中的氧含量，一般要求入炉的热气流氧含量为4% - 8%．即在氧化气氛中进行焙烧，有利于磁铁矿的氧化和形成赤铁矿再结晶以及铁酸钙固结。赤铁矿生球焙烧时对气氛性质的要求没有磁铁矿焙烧那样严格，可以在氧化气氛中，也可以在中性气氛中进行。如果炉内成为还原性气氛，则易生成低熔点化合物2Fe0．Si02，发生悬料或结块。因此，在焙烧过程中应避免在焙烧带产生还原性气氛，其主要措施是提高煤气与空气的混合效果，通过增大过剩空气系数来保证焙烧的氧化气氛；另外是适当增加竖炉燃烧室的高宽比。 从燃烧室产生的热气流通过火道口进入焙烧带的流速，直接影响竖炉横断面球层焙烧温度的均匀分布。气流速度愈大，对炉内球层穿透能力愈强，竖炉横断面的球层焙烧就愈均匀。气流速度小，则竖炉中心球层温度达不到要求，常形成“死料柱”，发生“夹生”现象，造成竖炉产量和质量下降。火道口热气流速度与煤气和助燃风机压力成正比。火道口气流速度二般为3.7-4.0m/s。由于提高煤气和助燃风机压力有限，且动力消耗过大，为合理组织炉内气流的均匀分布，所以在设计矩形竖炉时，注意宽度不宜过大。当助燃风机压力为17000 Pa时，炉子宽度一般不超过1.7m。
为了改善炉内气流分布，消除炉子上部中心的“死料柱”现象，我国竖炉内架设导风墙（见图1l一7）。原来由竖炉下部鼓入的冷却风全部穿越焙烧带，而且是大量的吸热过程，其流量又因料柱阻力变化而相应变化，使焙烧带在高度上和水平面上的温度不稳定，受到干扰，甚至破坏焙烧过程。另外，由于边缘气流沿边通过阻力小致使中心气流较弱，竖炉中心透气性差， 甚至是完全不透气的湿料柱。且大量冷风沿边墙上升，在火道口附近与燃烧室出来的热气流发生顶撞，
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影响热气流的鼓人和减弱了它的穿透能力。竖炉中心设置导风墙后，正好取代“死料柱”，部分冷空气从导风墙外壁和导风墙中心上升，这样发展了中心气流。焙烧带总气流量减小，在燃烧室压力显著降低的状态下，热气流吹入量增加并且稳定，有助于提高热气流对料柱的穿透能力，温度也比较均匀稳定，从而消除了“死料柱”，强化了焙烧过程。
竖炉设置导风墙后，只有少量的冷风从墙外通过，使焙烧带到导风墙下缘出现了一个1160—1230℃的高温恒温区，竖炉有了明显的均热带，有利于球团Fe2 03再结晶，成品球团矿的强度进一步提高。导风墙的设置改善了料柱透气性，降低了燃烧室内压力，实现了低压焙烧。助燃风机风压在30 kPa以下就能满足生产要求，比国外同类竖炉降低电耗50%以上。竖炉在采用导风墙和烘干床后，热工制度的可控性增强，再加上膨润土等黏结剂的使用，竖炉生产指标大幅度提高，生产率从过去的40 -50t/(m2．d)增加到100 ~125t/(m2．d)。目前竖炉多用来焙烧磁铁矿生球。
（六）球团矿的处理
球团矿处理包括冷却、破碎和筛分。通常竖炉球团矿的冷却是在竖炉本身的下部进行的。焙烧好的球团矿从上部焙烧带逐渐下移至冷却带，冷却风从炉子下部两侧鼓入，冷风与炽热的球团矿进行热交换，把球团矿冷却下来，并通过排料齿辊将冷球团矿排出炉外。焙烧固结后的球团矿粒度大都很均匀，只需筛分出返矿即可直接供给高炉冶炼。竖炉球团矿的破碎，是指在焙烧不太正常时球团矿在炉内粘连或结块，通过设在炉内下部的齿轮破碎设备将其破碎，齿辊支撑整个料柱。冷却风由齿辊标高处鼓人竖炉内，冷却风的压力和流量应能使之均衡地向上穿过整个料柱，并能使球团矿得到最佳冷却。排出炉外的球团矿温度可通过调节冷却风流量大小控制。球团矿排出竖炉后已被破碎，只需设置筛分装置筛除粉末，筛上为成品矿，筛下为返矿。返矿经细磨后造球，也可不磨直接送烧结厂使用。
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链算机一回转窑工艺参数的
控制和调节
教学目标
(l)解释链箅机一回转窑球团生产的布料、生球干燥、预热的工艺特点。 (2)叙述链箅机主要组成及其工作原理。 (3)明确链箅机一回转窑的气体循环流程。
(4)运用所学知识，合理调节链箅机各段温度。
(5)当链箅机内出现大量粉末时，及时查找原因，加以处理。 (6)根据焙烧原理，合理调节回转窑焙烧气氛与温度。 一、任务分析
（一）任务的提出
除竖炉外，另一种球团焙烧工艺是带式焙烧机球团法，该工艺虽然具有单机生产能力大的优势，但其对设备的耐热性能要求很高，目前国内尚无能力制造出完全满足其工艺要求的耐热设备。链算机一回转窑法具有对原料的适应性强、单机生产能力大、吨矿能耗低、污染小等特点，因此国内已建和在建的百万吨级以上球团矿生产线，如鞍钢弓长岭、首钢、柳钢、武钢程潮铁矿、太钢峨口等都采用了链算机一回转窑的方法。 （二）工作任务描述
该工作任务主要由链算机岗位、回转窑岗位、冷却岗位和主控岗位合作完成，工作过程为：接受造球岗位运送来的生球，合理调节布料设备参数，把生球均匀地布到链箅机上，观察生球和链箅机头预热球的情况，并及时反馈给造球和主控岗位。密切注意回转窑内温度变化情况，观察采用目测与计算机显示相结合的方法，遇有变化应随时向主控反映，达到稳定温度的焙烧要求，随时观察回转窑头固定筛上存大块情况，遇有大块要及时清理出去，随时观察窑头排出的球的焙烧情况，必要时人工制样并将焙烧球质量及时反馈给主控室。从窑头观察焙烧情况、窑内气氛、粉末和结圈情况，并及时向主控反馈。 主控室主要调节的项目有： (1)链算机料层厚度和机速；
(2)链算机各段烟罩、风箱温度及压力； (3)回转窑焙烧气氛及温度； (4)回转窑转速；
(5)环冷机料厚和机速； (6)环冷机各段温度和风量；、 (7)各大风机间的风量匹配。 对该工作任务的要求是：
(1)知道生球的干燥和预热机理及影响因素； (2)能够合理选择球团的焙烧制度与冷却制度；
(3)熟练掌握链箅机一回转窑系统的设备操作要点； (4)能够对该系统设备进行点检与维护，及时发现并解决或汇报设备缺陷、隐患，提出检修建议；
(5)能够快速果断地处理生产事故；
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(6)工作过程中要保证安全，并且具有节能降耗的意识； (7)及时与相关岗位做好生产信息的沟通。 二、任务实施
（一）链算机各段温度的调节
链箅机借助回转窑的热废气，通过内部循环，完成生球的脱水干燥、预热和氧化，温度梯度明显，其中鼓风干燥段风箱温℃度为200 – 250℃，鼓风干燥段由于生球抗压强度差，温度不宜过高，烟罩温度不得超过90℃，以免造成底层生球破裂，影响整个料层的透气性。抽干一段烟罩温度为300 - 400℃，抽干二段烟罩温度为500一650℃，系统脱水的主要过程发生在抽干段（80%以上），要求的风速在1.5m/s以上。预热段烟罩温度为900 – 1000℃温度为450 - 550℃。在整个干燥预热过程中，除要求生球必须达到一定的抗压强度(>300N/个)和抗磨性能之外，干球氧化60%以上发生在预热段，因此该段的温度必须保证在950℃以上。 操作过程中，起步时机速控制在0.6~1.0 m/min，待温度逐步达到要求后，根据布料情况调整机速；布料前应先启动所有风机，打通风流系统，确保各段温度。如发现整体温度偏低，则应该减少布料量和料厚、加大回转窑喷煤量或煤气流量、降低链算机转速、减小工艺抽风机风量、增加工艺鼓风机风量，待温度达到工艺要求后，逐步调整以上参数，稳定操作；整体温度偏高则按反方向操作。
链算机各段的温度调整主要通过调整风速和风量，高温人风风量大，风速快，则升温，同时应注意系统的风量平衡。 （二）链箅机常见事故及其处理
链箅机常见的事故及处理办法主要有：
(1)断链节。其原因是链节受力不均，应及时通知主控及时进行修理。
(2)缺箅板。其原因是固定卡块掉，及时补充箅板并紧固好卡块，必要时焊牢。 (3)铲料板顶起，机头漏料量增加。应及时用压缩空气吹净铲料板下部积料并从上部捅铲料板强制其复位。
(4)链算机内出现大量粉末。其原因可能有以下几种：
1)成球效率低，筛分难以控制，大量粉末参与布料，生球强度低，经倒运后破裂，在链算机内即形成粉末结块。
2)布料不均，忽高忽低，风机出现偏抽，料层较厚部位热气流通过少，下部球进入预热 段未干燥好，破裂后造成粉化。
3)布料过厚，干燥不完全，生球在预热段产生粉化。
4)链箅机温度控制不合理，如抽干段温度过低、环冷二段回风温度偏低，生球未干燥完 全即进入预热段。
5)预热段温度低，干球固结不好，强度低，进入回转窑，在运转过程中破碎。 6)停机后由于热量传递未达平衡，而恢复生产速度过快，生球未经充分干燥预热即进入回转窑。
（三）链算机高温停机操作
筛分布料、物流系统及链箅机本身在生产过程中都可能出现意外故障，必须停机处理。一般在预热段温度高于800℃以上时停机即为高温停机，由于停机时间从10 min到1h以上不等，所以，为保护链箅机箅床、布袋除尘器、耐热风机等重要设备，并确保恢复生产后工艺控制的连续性，对链箅机停机操作应该注意： (l)筛分布料系统。在高温停机过程，小球辊筛原则上不得停止运行，返料系统和放灰系统按正常操作，确保物流畅通。
(2)链箅机系统。高温停机后，必须迅速打开事故放散和鼓风干燥段以后所有
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灰腿小门，开启所有兑冷风阀，抽干风机流量降低20%- 30%l号回热风机和2号回热风机开到最小；确保预热段风箱在550℃以下，确保链算机箅床不被高温直接损坏。抽干布袋除尘人口温度在恢复生产时，链算机机速控制在0.5Ⅱl/min，逐步启动抽干风机及两台回热风机。 (3)回转窑系统。链箅机停机后，回转窑转速不得超过0.6 r/min，喷煤量在5 min内下降到0.5 -1.0 t/h，并根据火焰稳定情况调整送煤风量和助燃风风量。
(4)环冷机系统。当系统高温停机后，环冷机应根据布料厚度降低转速，并降低一段鼓风风量，确保窑头负压操作。 （四）回转窑焙烧气氛的调节
焙烧气氛是指焙烧气体介质中含氧的多少。通常按下述标准划分： 1)氧含量大于8%为强氧化气氛； (2)氧含量4% - 8%为正常氧化气氛； (3)氧含量1.5%-4%为弱氧化气氛； (4)氧含量1%一1.5%中性气氛； (5)氧含量小于1%为还原性气氛。
气氛性质不仅影响球团矿的矿物成分及其结构，还影响球团焙烧过程中的脱硫程度。
一般来说，赤铁矿球团在氧化性和中性气氛中焙烧都可以获得较好的焙烧效果，但应避免在还原性气氛中焙烧。对磁铁矿球团来说情况则复杂得多，焙烧气氛影响大得多。对磁铁矿来说只有在氧化气氛下焙烧，才能获得结构均匀的高强度球团矿。因为只有在氧化气氛中磁铁矿才有可能顺利地氧化成Fe2O3，，获得以Fe2O3。再结晶为主的固结形式。当生产熔剂性球团时，也只有在氧化性气氛下才能获得Ca0．Fe2O3，液相固结。在中性和还原性气氛中焙烧时则主要生成以磁铁矿再结晶固结及硅酸铁与铁钙硅酸盐等液相固结，这些矿物还原性差，强度不高。因此，避免在中性和还原性气氛中焙烧。 （五）回转窑常见事故及处理
回转窑常见事故及处理办法主要有：
(1)发生红窑。应立即向主控室汇报并详细记录红窑地点和面积、开始红窑时间及红窑发展情况。
(2)煤气点不着火。应立即切断阀门，查明原因后再行点火。
(3)突发停电事故。则煤气系统的安全处理方法为：立即关闭煤气主管道盲板阀；打开放散阀，并通蒸汽置换煤气；确认现场无明火，严禁动火；远离煤气区域并禁止在下风口停留。
(4)回转窑结圈。结圈是回转窑生产中常见的故障，多出现在高温带。
为了使窑内耐火材料不过早地被烧坏，以延长其使用寿命，除了精心操作、稳定生产过程以外，最有效的还需要在衬料表面形成一层保护层——窑皮。窑皮有以下作用：
1)可以防止衬料直接接触焙烧高温，当窑温为1448℃时，衬料皮层温度为 746℃。
2)减少窑体热量损失。
3)可以保护衬料不受球团的摩擦和化学反应的侵蚀。
窑皮是一层黏附在窑壁上的由液相或半液相转变为的固体熟料和粉料颗粒。形成窑皮的条件是必要的温度水平和一定量的低熔点物质。实践证明生成合适的窑皮适宜液相量为24%左右。保护窑皮一般应注意以下几个方面：
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1)稳定的合理焙烧制度，
2)正确地控制火焰方向，使火焰不直接接触材料。 3)防止窑皮过热、结圈、结大块等。
综上所述，窑皮有一定的好处，但若在焙烧带结圈就会造成窑的断面减少，增加气体及物料运动的阻力。严重时结圈会像遮热板一样，使得燃料的燃烧热量不能顺利地辐射到冷端致使燃烧带温度进一步提高，形成恶性循环，其结构是结圈愈来愈严重，焙烧带的球团因此而形成大块。
回转窑结圈的主要原因是高温带出现的液相量过多。从这个意义上讲，生产自熔性、高碱度球团矿易结圈，生产酸性球团矿不易结圈，因为前者焙烧时液相量多。除了生产工艺条件而外，过多液相量的产生常常与热工制度的不合理和物料包括燃料灰分中的低熔点物质有关，因此减少或预防结圈的措施是：
1)严格控制热工制度。为使窑内温度过渡不要过快，高温区不宜过于集中或太短。
2)控制、避免窑内不要出现还原性气氛。还原性气氛使物料容易形成低熔点物质。
3)减少物料中的粉末成分。粉末是形成结圈的主要物质，减少粉末的措施是提高生球质量，减少其中的粉末和提高预热球的强度。
4)如果使用的是固体燃料，则应选用灰分少且灰分熔点高于焙烧温度的燃料。 结圈的处理方法常用的有：
1)急冷法。用风或水对结圈施行骤冷，使其收缩不匀而自行脱落。 2)烧圈法。调节火焰长度和位置，利用高温火焰将结圈烧掉。
3)炮打法。国外有些厂家设有处理结圈的炮，用炮对准结圈，开炮将其打下、打碎。
4)机械振打法。以上方法可以在生产过程中进行，人工打圈法需停窑冷却后方可进行，而且劳动强度大，对衬料损害也大。 （六）回转窑点火及升温 1．点火升温前的检查准备
点火升温前需进行以下检查准备： (1)清除窑内及溜槽内的杂物。
(2)检查回转窑润滑系统、传动系统、液压系统、风、煤气、水系统及窑位是否正常，并检查热电偶装置是否正常。
(3)开启各结构冷却风机和水冷系统阀门，并检查确认。 (4)开启助燃风机。
(5)点火前按照煤气操作的有关规定做爆发试验，试验成功后方可进行点火，点火前无关人员离开现场。 2．回转窑点火及升温
点火前确认主抽风机已开机，然后按煤气安全操作规程做好煤气爆发试验，爆发实验成功后，用手持式煤气检测器从窑头观察孔处检测窑内煤气是否超标，确认可以点火后，点燃点火棒，适当调小助燃风量，然后将点火棒从窑头观察孔处伸入窑内，并将点火棒弯头朝上，火焰置于主烧嘴前方10 ℃m处，然后缓慢开启主烧嘴中心辅助烧嘴阀门，点燃后观察煤气燃烧情况，正常后再开启主烧嘴煤气阀门，控制煤气给入量和助燃风量，观察煤气燃烧正常后，确认点火成功。当窑内温度达到300℃时，让窑缓慢升温，并缓慢转窑，如此逐渐升温并逐渐增加回转窑的转速直至正常运转，升温应严格按每次给定的升温曲线缓慢而均匀地进
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行。
三大主机系统短时间停机时只保留主烧嘴中心辅助烧嘴的明火。 （七）回转窑开停机操作 回转窑的开停机操作有： (1)连锁运转：
1)开启窑头、窑尾冷却风机。 2)确认下游设备已开机。
3)确认液压动力站已正常运转。
4)将各设备机侧选择开关置“自动”位置，通知主控室开机。 5)主控启动后，确认系统各设备运转正常。
(2)停止运转。由主控停止（无紧急情况窑不能停车）。 (3)机侧运转：
1)将各设备机侧选择开关置“手动”位置。 2)开启窑头、窑尾冷却风机。 3)开启润滑系统电机。
4)通知主控室，待主控确认后，机旁设置转速为零，然后启动主液压泵电机，待其运转正常后设定所需的转速。回转窑运转正常后向主控汇报。 5)再次确认润滑、风冷、水冷系统是否正常。 (4)机侧停止： 1)与主控联系。
2)进PE℃动力站按“停止”按钮。 3)设备停止后向主控汇报。
(5)机侧紧急停机。当发生重大人身、设备事故时，按下机侧紧急停止开关；事故解后将紧急开关复位。
(6)机侧慢动。按正常开机程序检查好设备后，通知主控，然后启动液压站的慢动电机。
(7)长时间检修时停窑操作。排空球团后，切换到慢动驱动装置上，严格按照降温曲线进行降温操作，保持窑内温度，缓慢而均匀地冷却。当窑内温度小于100℃时，可以停止运转。 三、相关知识
（一）链箅机一回转窑焙烧工艺 链箅机一回转窑焙烧球团法（见图12-1）的特点是将生球先置于移动的链算机上，生球在链箅机上处于相对静止状态，在这里进行干燥和预热，然后再送入回转窑内。球团在窑内不停地滚动，进行高温固结，生球的各个部位都受到均匀的加热。由于球团矿在窑内不断滚动，使球团矿中精矿颗粒接触得更紧密，所以焙烧效果好，生产的球团矿质量也好，适合处理各种铁矿原料。而且可以根据生产工艺的要求来控制窑内的气氛，这种方法不但可用于生产氧化性球团矿，而且还可以生产还原性（金属化）球团矿，以及综合处理多金属矿物，如氯化焙烧等。 1．布料
链箅机的布料不用铺底料和边料。一般采用的布料机有两种，一种是梭式布料器，另一种是辊式布料器。梭式布料器布料时可以减少链箅机处的压力损失，提高了链算机的生产能力。辊式布料器布料对生球有筛分和再滚的作用。两种方法都能将生球均匀地布于运转的链算机上。料层厚度一般为150一200 mm。 辊式布料器被广泛应用于球团厂，用来将生球均匀地布到焙烧台车上。布料机
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由多组圆辊排列组成，辊间隙给料端稍大，而排料端较小，一般为1.5—2 mm。传动部可采用链传动，也可采用齿轮传动。有的布料机是固定在一移动小车上，布料时根据料层厚度前后移动，使生球均匀布到台车上。。
辊式布料器布料均匀，效果显著。布料机前半段具有筛分作用，可筛除不合格的生球和碎料。同时生球在布料机上滚动，可使其表面更光滑，强度也进一步提高，料层的透气性得到改善。布料机工作可靠，操作维护方便。规格为2m x2. 6m辊式布料机，在安装倾角为1°40′～3°圆辊转速为96 r/min，生产能力可达每小时140t。
用链算机一回转窑法生产球团矿时，链箅机布料均匀与否，会直接影响焙烧效果，如果布料不匀，料层薄的部位由于风流阻力小将产生过烧和箅板烧损，料层厚的部位则透气性较差烧不透，造成人窑干球强度低，甚至在窑内破裂造成回转窑结圈因此，必须采取必要措施，使链箅机料层均匀稳定。
合理的布料方式应使布到链算机箅床上的生球料层具有良好的均匀性和透气性。为满
足这一要求，国内外一些厂家曾进行了很多试验，主要有以下几种布料方式： (l)大球筛一生球运输皮带一梭式布料器一宽皮带一小球筛一溜料板（首钢二期）；
(2)大球筛一摆动皮带一宽皮带一小球筛一溜料板（首钢一期）； (3)大球筛一梭式布料器一宽皮带一小球筛一溜料板（柳钢球团厂）； (4)大球筛一小球筛一梭式布料器一宽皮带一溜料板（承钢）；
(5)梭式布料器一宽皮带一大球筛一小球筛一溜料板（武钢程潮铁矿、美国雷普布利特厂）。
生产实践表明，方案(1)由于转运路线长，高度差大，生球破坏严重，进入链箅机粉末量多，而且每台造球机均要配备大球筛，难以实现集中控制。方案(2)由于转运次数多，对生球强度要求太高，且容易造成箅床两侧料薄，影响抽风稳定。方案(3)要求空间太大，而且过大和过小返料难以集中，容易堵塞返料漏斗。承钢采用方案(4)的试验测定表明，生球变形率高，进入到链箅机中小于6.5 mm的生球达到了3%以上，严重制约了链箅机干燥预热能力的发挥，且造成链算机预热室风机叶轮的磨损，严重时一个风机叶轮只能使用7天。方案(5)是经过多次改造后形成的布料方法，我国武钢程潮铁矿和美国雷普布利特厂的使用经验表明，该方法具有布置空间小、转运次数少、返料集中、球形均匀、易于调节布料速度、布料均匀的优点，使布到链箅机上的生球直到离开布料机的最后一刻都在经受筛分，因此可保证生球布料干净，不带粉末。美国雷普布利特厂的生产实践还表明，采用该方法布料，链箅机中小于6.5 mm的生球碎粉降低到了0.65%以下，球团的焙烧耗热量降低到18980 KJ/t，明显地延长了风机衬板和链算机箅床的寿命。
2．干燥和预热
布于链箅机上的生球，随着链算机向前运动，生球受到来自回转窑尾部高温废气的加热，依次干燥和预热，生球中的水分被脱除，球团内矿物颗粒初步固结，获得一定强度。根据球团原料性质的不同，炉罩和抽风箱分别可分为若干段和若干室。对于磁铁精矿和一般赤铁矿球团，采用两段式，即一段抽风干燥和一段抽风预热；对于褐铁精矿球团，可采用三段式，两段抽风干燥（第一段干燥、第二段脱水）和一段抽风预热；对于粒度极细、水分较高、热稳定性很差的球团，为避免抽风干燥时料层底部过湿，生球受压变形而导致球层透气性的恶化，可采用
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四段式，即第一段鼓风干燥，第二、第三段抽风干燥，第四段预热。
按风箱分室有二室式和三室式两种，从而组成二室二段式（干燥段和预热段各一个抽风室）、二室三段式（第一干燥段用一个抽风室，第二干燥段和预热段合用一个抽风室）、三室三段式（第一、二干燥段和预热段各有一个抽风室）和四段三室式（第一鼓风干燥段和预热段各用一个抽风室、第二、三抽风干燥段合用一个抽风室）等形式。
预热和干燥段气流是这样循环的：从回转窑尾部出来的高温废气(1000 - 1100℃)，由预热抽风机抽入预热段对生球预热，再将预热段250~ 450℃的废气抽入干燥段对生球进行干燥，最后废气温度降至120—180℃，排人大气，热能利用是比较充分的。 3．焙烧
将链箅机上已经预热好的球团矿，随即卸人回转窑内，这时它已经能够经受回转窑的滚动。在不断滚动过程中进行焙烧，因此温度均匀，焙烧效果良好。 回转窑卸料端装有燃烧喷嘴，喷射燃料燃烧，提供焙烧所需的热量。热空气与料流逆向运行，进行热交换。窑内焙烧温度一般控制在1300 - 1350℃，回转窑所采用的燃料一般为气体燃料（如天然气、煤气）或液体燃料（如重油、柴油），也可采用固体燃料（如煤粉）。窑内的球团矿填充率为6%-8%，球团进入回转窑内随筒体回转，球团被带到一定高度又下滑，在不断地翻滚和向前运动中，受到烟气的均匀加热而获得良好的固结，最后从窑头排出进入冷却机冷却。 4．冷却
从回转窑内排出的高温球团矿，卸到环式冷却机中进行冷却，温度为1250 - 1300℃，料层厚度达500 - 700 mm，一般采用鼓风式冷却。冷却时球团矿得到进一步氧化，提高球团矿的还原性。冷却后球团矿温度降至150℃以后，用胶带机运输送往高炉。冷却过程中把高温段冷却形成的高温废气(1000 - 1100℃)作为回转窑烧嘴的二次燃烧空气返回窑内；低温段的热废气( 400 - 600℃)则可供给链算机作干燥介质用。这可大大提高热效率。 （二）与竖炉焙烧方法的比较 1．对原料的适应性和要求
竖炉炉内温度较难控制，对原料的适应性较差，多用于焙烧磁铁球团矿。因为竖炉所需要的焙烧温度较低，且在焙烧过程中Fe304。氧化放热，球团表面温度比中心温度低20 -30℃，既有利于球内矿粒固结，又不易使生球相互粘连。竖炉要求生球具有较高的强度和较宽的软化温度范围，前者有利于抵抗生球在炉内运动过程中遭受摩擦和挤压的破坏，后者能适应温度的波动。对软化温度范围较窄的熔剂性球团矿，竖炉焙烧还存在一定困难。链算机一回转窑的温度易于控制，加热又均匀，所以对原料适应性最强，可焙烧各种不同性质的原料。链算机上，生球处于相对静止状态，干燥方式既可为抽风，也可为鼓风，所以对生球强度和水分的要求不像竖炉那样严格。 2．生产操作和球团矿质量
竖炉球团矿质量易于波动。带式焙烧机设备集中，操作、维护和管理方便，焙烧周期短，焙烧制度易调节，但沿球层高度方向也存在质量不均的问题。链箅机回转窑加热更加均匀。焙烧时间比带式焙烧机要长，球团矿质量好。不过，若生球质量差，预热强度不够好，粉末多或窑内温度控制不当时，易产生“结圈”现象，焙烧熔剂性球团时更突出一些，维修也较困难。 3、生产能力和运行费用
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竖炉因受结构限制，单机生产能力小，16m的竖炉，年产球团矿50³104 t左右，但生产耗电少，运行费用低。带式焙烧机生产能力最大，链算机一回转窑次之，目前这两种设备的最大单机生产能力分别达竖炉的8 -10倍以上，而且还在向更大型化发展。带式焙烧机因供风系统动力消耗高，生产费用最高，链箅机一回转窑次之。带式焙烧机和链算机一回转窑适用于大型球团厂，竖炉适用于中小球团厂。特别是改造后的竖炉，生产操作、热能利用和球团质量方面都有很大改善，因而仍具有较强的生命力，它可以满足1000 m3级及其以下各类高炉配加球团矿的需要。
（三）链算机一回转窑的主要组成 1．链箅机
链算机主要由以下设备组成：
传动装置。其形式为双侧传动，主要由电动机、悬挂减速装置和稀油润滑系统等组成。其驱动方式为：电动机一悬挂减速装置一链算机头部主轴装置： 为适应链箅机生产能力和原料状况的变化，设计中选用了变频用电动机进行变频调速，使链算机运行装置的运行速度在一定范围内实现无级调速。
悬挂减速装置采用三环减速机形式，左右各一套，通过胀套连接悬挂在头部主轴的两端。该悬挂减速装置具有外形小、传动比大、承载能力强，效率高、运转平稳等优点。悬挂减速装置自带平衡和扭力杆，以平衡减速机的自重和头轮主轴的工作扭矩。
稀油润滑系统由两套稀油站、润滑管路和润滑附件所成：两套稀油站分别独立地向其中一台悬挂减速装置供油，实现强制润滑和冷却：
(2)运行部分。它是链算机的核心，它是由驱动链轮装置、从动链轮装置、侧密封、上托辊、下托辊、链箅装置及拉紧装置等组成。
驱动链轮装置安装在链箅机头部，链轮轴上装有6个等间距的链轮。轴承采用滚动轴承，该轴承座设计成水冷式，同时侧板采用耐热内衬隔热；并在侧板与轴承座间装有隔热水箱，从而避免主轴轴承过热。主轴为中间固定，两端可自由伸长，轴心部采用通水冷却措施。
侧密封包括静密封和动密封。静密封固定在链算机的骨架上，动密封由链箅装置的侧板所形成。该侧板置于上滑道的上方，与滑道形成一个滑动密封。因侧板孔为长孔，所以侧板能上、下移动，以补偿因磨损带来的间隙。同时静密封每隔一段距离有一观察孔，该观察孔有两个作用，其一可以观察链箅装置运行情况，其二可以清除滑道上的落料。侧密封用两种材质做成，一种是耐热钢，用于预热段和抽风干燥二段；另一种为普通材质，用于抽风干燥一段和鼓风干燥段。 链箅装置是以牵引链节、箅板、两侧板、小轴、定距管等组成的多节辊子链，呈带状做循环运动。在箅板运行中，使料球干燥及预热。整个链箅装置是在高温环境下工作，又承受巨大的工作载荷。因此，链节、小轴、箅板能否承受恶劣的工作环境是关系到整台链箅机能否正常工作的关键。 ．
上托辊的作用是对箅板及其上的物料起支撑作用，保证其运行顺利。为此在上托辊链轮的布置上采用人字形，从而避免链箅装置跑偏。高温段上托辊轴为通水冷却。下托辊的作用是对回程道上的箅板起支撑作用。
(3)铲料板装置。包括铲料板及支承、链条装置、重锤装置及拉紧装置。铲料板的主要作用是将箅板上的物料送入回转窑。重锤装置可以使铲料板做起伏运动，既可以躲避嵌在箅板上的碎球对铲料板的顶啃，又可防止铲料板漏球，铲料板与箅板之间的间隙为2～3 mm。对可能出现的散料，由头部灰斗收集并排出。
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因该处为链算机的高温区域，铲料板采用了高温下耐磨损的耐磨合金钢，即具有高℃r、Ni含量并配以适量稀土元素的奥氏体耐热钢，其具有耐热不起皮的特点，高温强度与韧性都相当高。同时，铲料板支撑梁采用通水冷却，以提高其使用寿命。链条装置对箅板起导向作用，采用耐热合金钢制作，链条装置能根据箅板的实际运行情况进行调整（通过拉紧装置调整），保证箅板在卸料后缓慢倾翻，减少对箅板和小轴的冲击。
(4)风箱装置。由头、尾部密封，抽风干燥工段和鼓风干燥段密封及风箱所组成。预热段有5个风箱，3个跨距为3m，2个跨距为2m。抽风干燥二段有3个风箱，2个跨距为3m，1个跨距为2m。抽风干燥一段有2个风箱，跨距为3m；鼓风干燥段有2个风箱，跨距为3m。风箱内部衬以耐火砖。
(5)骨架装置。采用装配焊接式，便于运输和调整，尾部2个骨架立柱和头部2个骨架立柱均为固定柱，其余柱脚均为活动柱，以适应热胀冷缩。
(6)灰斗装置。其作用是收集散料。收集的散料通过灰箱出口落人工艺运输带上并被带走。
(7)润滑系统。为电动干油集中润滑，主要对链箅机轴承进行定时、定量供脂。链算机润滑系统分为头部电动干油集中润滑系统和尾部电动干油集中润滑系统。 2．回转窑设备特点及功能
回转窑主要由简体、窑头及窑尾密封装置、传动装置、托轮支承装置（包括挡轮部分）、滑环装置等组成。简体由两组托轮支承，靠一套大齿轮及悬挂在其上的柔性传动装置、液压电动机驱动简体旋转；在窑的进料端和排料端分别设有特殊的密封装置，防止漏风、漏料。另外，在进出料端的筒体外部，用冷风冷却，以防止烧坏筒体、缩口圈和密封鳞片。
(1)窑头、窑尾密封装置。窑尾密封装置由窑尾罩、进料溜槽及鳞片密封装置组成，主要是用于联系链算机头部与回转窑筒体尾部，组成链算机与回转窑的料流通道。窑头密封装置由窑头箱及鳞片密封装置组成，主要用于联系回转窑头部与环冷机给料斗，由回转窑简体来的焙烧球团矿进入窑头箱后通过其下方的固定筛，由给料斗给到环冷机台车上进行冷却。
头、尾密封的形式采用鳞片式密封，其主要结构特点为：通过固定在头、尾部灰斗上的金属鳞片与旋转筒体上摩擦环的接触实现窑头及窑尾的密封。其中鳞片分底层鳞片、面层鳞片及中间隔热片。底层鳞片由于与简体摩擦环直接接触，要求其能有较好的耐温性能及耐磨性能，并具有一定的弹性。面层鳞片主要用于压住底层鳞片，使其能与简体摩擦环紧密接触而达到密封效果，它必须具有良好的弹性，并能耐一定的温度。中间隔热片是装在底层鳞片与面层鳞片之间的，主要是起隔热作用，要求其能耐高温．并有良好的隔热性能及柔软性能。另外，筒体摩擦环与鳞片始终处于相对运动状态，因此它必须能耐高温，而且还必须具有耐磨特性。鳞片密封的特点是结构简单、安装方便、质量轻，且成本相对较低。 (2)筒体。由不同厚度的钢板焊接而成。简体支承点的滚圈是嵌套在筒体上的，并用挡铁固定在简体上。
(3)支承装置。回转窑有两个支承点，从排料端到进料端分别标为1号和2号，其中2号靠近传动装置，在安装时定为基准点。每组支承点均由嵌在简体上的滚圈支承在两个托轮上，它支承简体的重量并防止简体变形。托轮轴承采用滚动轴承，轴承由通向轴承座内的冷却水来冷却。简体安装倾斜角度为2. 50~3. 00。由推力挡轮来实现窜窑时筒体的纵向移动。推力挡轮是圆台形，内装有4个滚动轴承。1号和2号支承装置附设液压系统，用于自动控制窜窑，以实现滚圈与托轮
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的均匀磨损。
(4)传动装置。回转窑传动方式有电机一减速机传动方式和柔性传动方式。柔性传动装置提供回转窑的旋转动力，它通过装在大齿轮上的连杆与简体连接而使筒体转动。主要由动力站、液压电动机及悬挂减速机等组成。液压电动机压杆与扭力臂连接处采用关节轴承，压杆座采用活动铰接，以补偿因热胀（或窜窑）引起的液压电动机与基础之间的各向位移。传动部分的开式齿轮副及悬挂减速机中的齿轮副采用于油通过带油轮带油进行润滑；悬挂装置轴承则由电动干油系统自动供脂润滑。
(5)热电偶滑环装置。用于将热电偶的测温信号送到主控仪表室进行监控，以作为温度控制的重要依据。在简体的中部设一个测温点，热电偶滑环装置带有两根滑环，其中一根备用。
回转窑是一个尾部（给料端）高，头部（排料端）低的倾斜简体。球团在窑内滚动瀑落的同时，又从窑尾向窑头不停地滚动落下，最后经窑尾排出，也就是说球在窑内的焙烧过程是一个机械运动、理化反应与热工的综合过程。在这一点上回转窑焙烧球团比竖炉、带式机焙烧球团都显得复杂。
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球团矿的质量评价及改进调整
教学目标
(1)明确球团矿的质量指标包括哪些内容。 (2)完成球团矿化学成分的检测。
(3)完成球团矿转鼓强度和抗压强度的检验。
(4)在教师的指导下，完成球团矿还原性能、低温还原粉化性能、还原膨胀性能以及高温软化熔滴性能的检验。
(5)运用所学的知识，分析提高球团矿质量所采取的措施。 一、任务分析
（一）任务的提出
球团矿作为高炉冶炼的原料，它的质量对高炉冶炼的效果有重大影响。球团车间的产品球团矿在运送到高炉矿槽之前要经过一系列检验。一方面，为高炉操作提供较全面的原料性能参数，以便采取相应对策；另一方面，给球团生产反馈信息，不断改进工艺和操作，促进技术水平的提高，经检验不合格的产品，车间予以考核，操作技术人员查找原因，及时采取措施加以调整。
球团矿的质量要求和检验项目，不仅限于化学成分、转鼓强度和抗压强度，还必须包括高温冶金性能，如还原性能、低温还原粉化性能、还原膨胀性能以及高温软化熔滴性能等。 （二）工作任务描述
该工作任务的对象是球团矿质量指标的完成。该工作任务需要各岗位人员协作共同完成。工作过程为：第一步，进行成品球团矿的质量检验。第二步，如果发现质量问题，组织确定收集和分析数据，通过分析数据找出影响质量的因素。各级质量管理人员平时要掌握生产情况，质量动态，随时查阅记录，分析统计报表及操作参数，结合收集的数据积累各种测 试、检验数据，了解并反映产品质量、技术规程和其他管理制度的执行情况。生产技术专业部门一般负责大宗不合格品产生原因的分析，负责纠正和预防，车间负责小宗不合格品产生原因的分析。第三步，纠正和预防措施的实施。通过严格计数、统计，分析不合格品产生的原因，找出关键问题所在，制订纠正和预防措施，并经检验后付诸实施。该工作主要由生产技术专业部门负责组织督促车间实施。 二、任务实施
（一）球团矿理化性能的检测
球团矿的理化性能主要包括球团矿的化学成分、转鼓强度和抗压强度。 (1)化学成分。详见任务九的相应检测。 (2)转鼓强度。详见任务九的相应检测。
(3)抗压强度。它是检验球团矿的抗压能力的指标，一般采用压力机测定。我国现执行的检验方法是按照IS04700标准制订的GB/T 14201-1993标准。方法是：随机取样lkg，每一次试验应取直径10.0- 12.5 mm成品球团矿60个，逐个在压力机上加压，压力机的荷重能力不小于lOkN，压下速度恒定在10 - 20 mm/min之间(推荐(15±l)mm/min)，以60个球破裂时最大压力值的算术平均值作为抗压强度。球团矿的抗压强度（直径为10.0- 12.5 mm时），对于大于1000 TI13的高炉，应不小于2000N/个；小于1000 N/个的高炉，应不小于1500N/个。 （二）球团矿冶金性能的检测
球团矿的冶金性能包括球团矿还原性能、低温还原粉化性能、还原膨胀性能以
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及高温软化熔滴性能。
(1)还原性能。详见任务九的相应检测。
(2)低温还原粉化性能。详见任务九的相应检测。
(3)还原膨胀性能。球团矿的还原膨胀性能是指球团矿在高炉中还原时的体积膨胀和球团矿还原后的强度。一般以膨胀率和高温还原粉化率来表示。球团矿在高炉中还原时体积膨胀值小于20%属正常膨胀，此时高炉生产可正常进行，球团矿在高炉中还原时的体积膨胀值在20% ~40%之间属异常膨胀，此时高炉炉矿将发生恶化。
球团矿的还原膨胀性能以其相对自由还原膨胀指数（简称还原膨胀指数）表示。还原膨胀指数是指球团矿在900。℃等温还原过程中自由膨胀，还原前后体积增长的相对值，用体积分数表示。
球团矿的还原膨胀性能采用GB/T1324010. - 12. Smm通lkg◆分得到粒度为10.0~12.5mm的球团矿lkg，从中随机取出18个无裂纹的球作为试样，用水浸法先在球团矿表面上形成疏水的油酸钠水溶液薄膜，测定试样的总体积，然后烘干进 ’行还原膨胀试验。。
球团矿分三层放置在容器中，每层6个，再将容器放入还原管（~内75 mm）内，关闭还原管顶部。将惰性气体按标态流量5 L/min通人还原管，接着将还原管放入电炉中（炉内温度不高于200℃），然后以不大每分钟10 摄氏度的升温速度加热。当试样温度9一试样容器后以等流量的还原气体（成分要求与还原性测定标准相同：30% CO和70%N2）代替惰性气体，连续还原th。切断还原气，向还原管内通入标态流量为5 L/min的惰性气体，而后将还原管连接同试样一起提出炉外冷却至100 摄氏度以下。再把试样从还原管中取出，用水浸法测定其总体积。用还原前后体积变化计算出还原膨胀指数RSI，用体积分数表示（精确到小数点后一位）：
RSI=（v1-vo）/vo*100%
式中 vo-还原前试样的体积，mL； V1 -还原后试样的体积，mL。
球团矿理想的还原膨胀率应低于20%，高质量的球团不大于12%。
对于铁矿石还原性能、低温还原粉化性能和还原膨胀性能的测定，每一次试验至少要进行两次。两次测定结果的差值应在规定的范围内，才允许按平均值报告出结果，否则，应重新测定。因为单一试验无法考察其结果是否存在着大的误差或过失，难以保证检验信息的可靠性。
(4)高温软化熔滴性能。详见任务九的相应检测。 （三）球团矿的质量改进措施
球团矿的质量主要受生球特性和焙烧制度的影响，因此在提高生球质量的同时，还需在如下几个方面进行改进：
(1)提高球团矿的品位和稳定性。由于球团矿的品位和稳定性主要取决于铁精矿，因此在造球过程中应加强配料和混料，以减少波动。
(2)球团矿的有害杂质。对于有害杂质来说，硫在焙烧过程中可大部分去除，而P、K、Na等元素在焙烧过程中只能部分去除，所以有害杂质P、K、Na的降低应从矿石准备和选矿人手。
(3)适当提高球团矿中Si02的含量。含Si02较多的球团矿有利于形成较多的液相，这在一定程度上可以抑制球团的长大和铁晶须的形成。因此，适当提高球团矿中Si02的含量可减少球团矿的还原膨胀。
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(4)选择合适的球团矿碱度。通过改变球团矿的碱度来调节焙烧球团矿内连接键类型和数量，是改进球团矿质量的重要措施。各种不同成分的球团矿都有一个还原膨胀指数最大的碱度范围，必须经过试验确定热强度最好的适宜碱度。 (5)适宜的球团矿焙烧制度：
1)适当提高球团矿的焙烧温度，可提高球团矿的强度和质量。 2)适宜的加热速度。球团矿的加热速度还在很大程度上影响还原后的球团矿强度。最适宜的加热速度应由实验确定。
3)适宜的高温保持时间。适当延长高温保持时间，可使氧化和再结晶过程进行得更完全，从而提高球团矿的强度。但高温保持时间过长，不仅降低产量而且产生过熔黏结现象。
4)良好的焙烧气氛。对于磁铁矿球团，只有在氧化气氛中焙烧时，才能使Fe203顺利氧化为Fe203，并获得赤铁矿再结晶的固结方式。
5)适宜的冷却速度。冷却速度控制在每分钟70 -100摄氏度 （四）引起球团矿还原过程中异常膨胀的原因及其改进措施 1．引起球团矿还原过程中异常膨胀的原因
球团矿还原过程中异常膨胀粉化实际上是一种多因素的复杂过程。具体介绍如下：
(1)赤铁矿的结晶形状。熟球内赤铁矿的晶体形状对还原膨胀有明显影响。据研究资料报道，球团矿中赤铁矿以针状、板状晶体或连生体存在时，在还原过程中则易产生异常膨胀和粉化。而呈细粒状和球状结晶，再加上渣键发展，则膨胀率减少。含Si02较低的铁精矿焙烧的酸性球团矿在焙烧温度较低时，其显微结构为：赤铁矿仍保留配料中磁铁矿的形状，多为棱角状，配料中的硅酸盐矿物未被熔化，赤铁矿晶粒间未进行结合。若提高焙烧温度，赤铁矿晶粒长大，晶粒间晶桥数量增加，而玻璃质少或无，黏结相少，孔隙度大；在还原过程中赤铁矿与还原气体接触面增大；气体扩散速度快，赤铁矿一磁铁矿相变速度也快，赤铁矿晶粒间晶桥被迅速完全破坏，所以在还原过程易粉化。若添加部分石灰，球团中黏结相量增多，在还原过程中只是赤铁矿一磁铁矿本身的变化，整个球团的结构并没有变化，黏结赤铁矿晶粒的黏结相能够克服相变过程中相变应力不产生粉化。 (2)还原过程中的晶型转变与铁晶须的生长。一般认为，球团矿在还原过程中发生晶型转变是产生异常膨胀的基础。球团矿晶型转变造成的膨胀分为两步进行，第一步发生Fe203还原至Fe3 04阶段，其膨胀一般在20%以下。六方晶格的Fe203转化为立方晶格的Fe3 04，其晶格常数由5. 42³10 -10 m变为8.38*10-10m，使晶体结构破裂，其次，六方晶格a-Fe203矿物的异向性（即两个相邻赤铁矿晶粒的晶轴方向不一致，还原过程中因晶格变化产生推力），将引发楔形膨胀裂纹和晶界裂纹，使膨胀率进一步增大。第二步，发生于从浮氏体( Fex0)向金属铁的转变过程中，是由“铁晶须”的形成所引起的，这一步的膨胀率很大，所谓“铁晶须”，是铁晶粒自浮氏体表面直接向外长出像瘤状一样的铁须。当FexO还原至金属铁时，如果Fex0表面局部被渣相覆盖或被Ca0、Na20、K20等物质污染时，则还原将子迅速扩散至开始还原点所形成的铁晶。此铁晶须造成很大的拉力，使球团矿的构疏松，膨胀异常（膨胀率甚至 达100%以上）而还原粉化。若还原过程中，是在Fe2O3表面生成均匀的金属 铁壳或者金属铁晶粒变粗，则由于金属铁的存在，球团体积收缩，就不会产生异常膨胀。
(3)化学成分的影响。在碱金属存在的条件下，金属铁析出增强，这一补存的体积增大也将导致膨胀加剧，从而加剧球团的异常膨胀，即发生“灾难性膨胀”。
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TiegelCheld曾用膨胀率为60%的高品位球团矿进行过研究，添加1%Ca0时，球团矿膨胀率可下降到8%，而添加0. 25%的Na℃I即可使体积膨胀到l 100-/0。因为Na+和K+的离子半径分别为0. 98³10-10m m和1. 33³l0-10 m，而Fe2+和Fe3+的离子半径分别为0. 74³10-10 m和0²63³10-10m m,彼此相差较大。在高温下，钠、钾离子以置换或填隙的形式渗入到铁氧化物晶格中而引起品格畸变。晶格畸变本身具有较大的应力，在高温还原作用下，首先以局部化学反应的形式释放出来，从而使晶格受到破坏，周围结构紧密度下降。与此相反，这部分区域的还原条件却得到改善，使铁离子的迁移速度进一步加快并聚集，使得球团矿发生异常膨胀。
(4)球团连接键的形式。氧化球团内的连接键多为赤铁矿再结晶、铁酸钙和硅酸钙，后两者为渣键。从还原性来看，赤铁矿键最好，铁酸钙次之，硅酸钙最差。在还原过程中前者可导致异常膨胀。
(5)生球质量。综合各种资料推导，可认为球团的先天质量也在一定程度上影响到还原膨胀性能，有时甚至是最主要的原因。如球团结构疏松（与生球质量有关）、球团成分不均匀（与配料混匀程度有关）、球团具有内外裂纹及不均匀结构（与加热速度、冷却速度、氧化程度和高温保持时间不足有关）、球团连接键不足（与化学成分和焙烧温度有关）等，这些都会导致还原时球团体积过分增大和强度过分降低。上述各种原因，可以认为能涉及问题的本质。对某一异常膨胀的球团而言，可能仅是上述原因之一或一部分起主导作用。 2．球团矿还原过程中异常膨胀的改进措施 改进措施有：
(1)降低铁精矿粒度。以不同粒度的同样的磁铁矿精矿所制成的球团，当铁精矿的比表面积从1470 ℃m2/g提高到1860 ℃m2/g时，还原膨胀率即可从32%下降到22%；比表面积继续提高到1920 ℃m2/g，膨胀率进一步下降到12%。由此可见，降低铁精矿粒度在近代球团技术中，不仅用来改进生球质量，而且对抑制还原膨胀也是一项重要措施。这种抑制膨胀的原因，可能是由于较细的粒度，其参加反应的活性较大，易生成质地坚固的熟球，其铁氧化物在球团内易均匀分布，并被连接键良好固结。球团被还原时，这种均匀分布的铁氧化物颗粒产生相变时出现的应力受到坚固连接键的限制，且在球团内呈分散状态，使还原膨胀减至最小。但是球团仍以铁氧化物键为主，并含有碱性物质时，降低铁精矿粒度就会得到相反的效果。
(2)适当提高球团矿中Si02的含量。含Si02较多的球团矿有利于形成较多的液相，这在一定程度上可以抑制球团的长大和铁晶须的形成。例如w(Si02)分别为4%和8%的两种球团矿，在600℃还原时，前者强度由2600 N/个下降到620 N/个，而后者仍保持2600 N/个，但增加Si02含量会降低球团矿的品位。
(3)选择合适的球团矿碱度与添加剂。通过改变球团矿的碱度（即改变Ca0与Si0：的相对比例）来调节焙烧球团内连接键类型和数量，是改进球团矿质量的重要措施。
荷兰艾莫伊登厂试验研究指出，球团矿碱度与还原膨胀指数的关系如图13 -4所示。澳大利亚布罗肯希尔公司自熔性球团矿生产实验得出的碱度和还原膨胀指数的关系如图13-5所示。各种不同成分的球团矿都有一个还原膨胀指数最大的碱度范围，必须经过试验确定热强度最好的适宜碱度。试验确定热强度最好的适宜碱度。
另外，白云石作为添加剂加到球团中也可起到减少还原膨胀的作用。这是由于
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Mg2+半径(0.6 *l0-10mm)小于Fe2+半径和℃a2+离子半径(0. 99³10 -10 mm)，能自由置换磁铁矿晶格中的Fe2+，并均匀分布在浮氏体内，不致引起局部还原反应，还能减慢还原的离子的迁移速度，可起到抑制球团矿膨胀的作用；同时提高球团矿中Mg0含量，可增加矿相中的铁酸镁（熔点为1713℃），在还原中不会发生Fe2 03转变为Fe3 04的反应，而生成的是Fe0和Mg0的固溶体。日本的白云石熔剂性球团矿膨胀率在10%以下，软化温度在1200℃以上，在高炉上使用取得了良好的冶炼效果。
此外，氧化镁酸性球团矿的矿物组成以赤铁矿为主，球团矿周边的赤铁矿与铁酸镁呈不规则连晶和格子状结构，晶粒细小，一般为0. 0046 -0.0098 mm，连晶间以带状晶桥连接，间隙中有少量液相充填。球团矿核心（特别是焙烧时间稍短，焙烧温度稍低的下层球）的磁铁矿或镁磁铁矿呈圆形颗粒，有的颗粒间形成磁铁矿晶桥固结，渣相量稍多，局部区域形成渣相固结，残余石英颗粒较多，从周边向中心逐渐减少，石英边缘有熔蚀现象。由于磁铁矿氧化放热，球中心温度稍高，所以中心渣相量增加，结晶较好，气孔也明显增大。高氧化镁酸性球团矿在高温还原过程中生成的w( Mg0)为3.14%~3.800-/0的镁浮氏体和w( Mg0)为7. 2% - 12. 3%的铁镁橄榄石等硅酸盐渣都具有较高的熔化温度(>1390℃)，因而其软熔性能和高温还原性能均优良。
(4)开发研制新型的添加剂品种。我国球团矿生产原料的粒度一般比较大，为了改善成球性，通常配人较多的膨润土，2001年加入膨润土的平均值为4. 060-/0，有的企业高达8%，而国外由于细磨精矿粉的品位高、粒度小（其中有68%的精矿粉，小于0.074 mm( 200目)粒级不小于85%），膨润土的配比低于1%。为此，我国一方面应改善铁精矿粉的粒度，
另一方面要积极开发和推广新型的复合添加剂，有效降低膨润土的配比。除此以外，合理焙烧制度的选择等也能抑制球团矿在还原过程中的异常膨胀。因为不论矿石种类和添加剂如何，凡是焙烧温度不足，初始机械强度低的球团矿，在还原过程中均产生体积膨胀。 三、相关知识
（一）球团矿的质量检测指标及高炉对球团矿的质量要求 1．球团矿的质量检测指标
球团矿质量评价内容包括化学成分及其稳定性、常温机械强度（转鼓强度、抗压强度、粒度组成）和高温冶金性能（还原性、低温还原粉化性、软熔性及还原膨胀性能等）。目前，虽然国内外球团矿冶金特性的检验方法很多，有的也已列入国际标准，但还没有完整统一的检测方法和标准，仅是各企业根据各自的原料特性、生产方式和用途规定了各自的指标并进行测定。 2．高炉冶炼对球团矿的质量要求
高炉冶炼对球团矿的质量要求主要有以下三个方面：
(l)铁品位高，有害杂质硫、磷等含量低，成分稳定。球团矿含铁品位一般在60%以上，要求品位稳定、波动小，有害杂质S、P、K、Na等含量低。
(2)常温下机械强度要高。球团矿在进入高炉之前要经过运输和储存，国外许多球团矿还要漂洋过海长途运输和装卸，因此球团矿必须具有足够的机械强度。球团矿充分焙烧后一般有2000 N/个或更高的抗压强度，这个强度足以避免一般运输中的破损。机械强度也可用转鼓指数来表示。抗压强度和转鼓指数这两个指标是衡量焙烧过程是否正常的标志。
(3)优良的高温冶金性能。目前要求球团矿应具有如下一些高温冶金性能：
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1)较好的还原性。球团矿的还原性包括一般还原性和高温还原性。一般还原性是指在中温区( 900- 1000℃)球团矿被还原的难易程度。高温还原性是指1250℃时球团矿被还原的难易程度。 2)较低的还原粉化率。它是指球团矿在专门的热转鼓中，在500℃左右和900℃左右还原时的粉化程度。高质量的球团矿应具有低的还原粉化率。
3)低的还原膨胀率。球团矿在还原过程中有体积膨胀现象，体积膨胀的百分比称为膨胀率。球团矿的还原膨胀率较高时，会使高炉料柱透气性变差，煤气分布失常，炉况不顺，严重影响高炉的正常冶炼。生产中，当还原膨胀率在20%以内时，为正常膨胀，对高炉冶炼过程影响不大；当还原膨胀率为20% -40 %时，成为异常膨胀，此时球团矿占入炉含铁料的比例不得超过65%；当还原膨胀率大于40%时，即使球团矿占人炉含铁料的比例小于65%，高炉仍需减风操作。一般要求合格球团矿的膨胀率小于20%，优质球团矿的还原膨胀率小于12% - 14%。 4)高的还原软化温度。在球团矿的荷重升温还原试验中，会出现体积收缩，收缩到某一百分比的温度称为软化开始温度或软化温度。生产中要求球团矿具有较高的软化开始温度，优质球团矿的软化开始温度在1150℃以上。 除此以外，还要求球团矿具有良好的透气性，高的熔滴温度等。
大量研究认为，在今后一定时期内，球团矿的高温性能应努力达到以下要求：3h、900℃的还原度应不小于65%；低温还原粉化率RDI_3.0。应低于30%，开始软化温度应高于1100℃，开始熔融和滴落的温度分别高于1350℃和低于1500℃；还原膨胀率低于20%。
（二）影响球团矿焙烧固结的因素
影响球团焙烧固结的因素可归纳为原料特性、生球质量、焙烧制度及冷却速度四个方面。
1．原料特性
原料特性包括铁精矿类型、铁精矿的粒度、添加物、精矿粉中的硫含量等内容。 磁铁精矿和赤铁精矿是生产球团矿所用的铁精矿粉，由于磁铁精矿粉在氧化气氛中焙烧时能发生氧化、放热和晶型转变，而赤铁矿没有这种变化，因此磁铁矿生球焙烧时所需的温度和热耗都较低，更易于焙烧固结，球团矿的质量也较好。而赤铁矿生球的焙烧全部靠外界供热，要求的焙烧温度高，范围窄（除熔剂性球团外，要控制在1300 - 1350℃之间），所以球团矿的强度不及磁铁矿球团。 铁精矿的粒度影响因素为比表面积的大小，它影响铁矿粉的氧化和固结。粒度细，比表面积大，有利于磁铁矿的迅速氧化；且粒度细时，表面的晶格缺陷多，活性强，对固结反应有利。
对于添加物石灰石和消石灰来说，由于它们都含有Ca0，在氧化气氛中焙烧时，可生成铁酸钙、硅酸钙的液相体系。这样，一方面有利于矿粉颗粒的黏结；另一方面，液相的存在还有利于单个结晶离子的扩散，从而促进晶粒的长大，提高球团矿的强度，更重要的是改善了球团矿的冶金性能。
晶粒长大的影响对添加物白云石来说，由于它含有Mg0，在高温焙烧时可与铁氧化物生成稳定的镁铁矿(Mg0．Fe：O。)和镁磁铁矿((Mg．Fe)0．Fe：O，)等含镁物质，阻碍了难还原的铁橄榄石和钙铁橄榄石的形成，促进了矿粉颗粒之间的黏结，提高了球团矿的软化温度和高温还原强度。和石灰熔剂性球团矿相比，白云石熔剂性球团矿具有较低的还原膨胀率、较高的软化温度及较小的还原滞后性等优良性能。不过，添加物过多，会使矿粉颗粒互相隔离，妨碍铁氧化物的再结晶与晶粒长大，会使液相生成过多而破坏焙烧作业，降低球团矿的软化温度，
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影响球团矿的强度，会使焙烧后的球团矿中自由的Ca0增多，因此生产中应通过试验确定其用量，以获得最佳的焙烧效果。必须强调指出，熔剂添加物的粒度对球团矿强度也有很大影响。石灰石粒度愈小，焙烧时分解和矿化作用愈完全，愈有利于铁酸钙的形成和游离Ca0白点的清除。这对提高球团矿的强度是有重要作用的。
精矿粉中硫含量的高低也会影响球团矿的焙烧固结。精矿粉中硫含量偏高时，由于氧对硫的亲和力比对铁的要大，因此硫比铁先氧化，这样就容易阻碍磁铁矿的氧化，同时氧化产生的含硫气体在向外扩散时，不仅可阻隔氧向球核的扩散，而且妨碍颗粒的固结，最终影响球团矿的强度。因此要求精矿粉中硫含量一般不超过0. 5%。试验表明，当磁铁精矿中硫质量分数为0.3%时，其非熔剂性球团矿在氧化到11 min时，氧化度即可达到98. 4%，单球强度达到1960N;同样条件下，采用含硫量为0.98%的磁铁精矿粉制得的球团焙烧时，直到21 min，其氧化度才达到93%，单球强度为882N。 2．生球质量
生球质量是影响焙烧固结的先决条件。生球强度高、热稳定性好、破裂温度高，可防止生球在高温焙烧时破裂，有利于改善成品球团矿的质量。而有裂纹的生球，将影响球团焙烧的作业，最终导致球团质量的降低。 生球的尺寸则影响生球的氧化和固结速度。由于球团的加热时间与球团直径的1.4次方成正比，且球团的氧化和还原时间与球团直径的平方成正比，因此生球的粒度过大，将延长焙烧时的加热时间，并使氧气难以进入球团内部，从而导致球团的氧化和固结进行得不完全，最终降低生产率与焙烧质量。特别是生产赤铁矿球团时，全部热量均需外部提供，粒度过大的生球会使内部难以达到要求的温度而形成夹生。适宜的生球粒度一般为9~ 16 mm。在满足冶炼要求的前提下球团粒度小些，对焙烧一般是有利的。 3．焙烧制度
球团的焙烧制度对球团矿固结有显著影响。焙烧制度包括焙烧温度、加热速度、高温保持时间和气氛性质。
(1)焙烧温度。一般来说，焙烧温度越低，焙烧过程中发生的物理化学反应就越慢，不利于球团的焙烧固结。随着焙烧湿度的提高，磁铁矿氧化就越完全，赤铁矿与磁铁矿的再结晶与晶粒长大的速度就越快，焙烧固结的效果也逐渐显著。 合适的焙烧温度也与原料条件有关，赤铁矿的焙烧温度比磁铁矿高，高品位精矿粉可以采用比低品位精矿粉更高的焙烧温度而不渣化。从设备条件、设备使用寿命、燃料和电力角度出发，应尽可能选择较低的焙烧温度，因为高温焙烧设备的投资与消耗要高得多。然而降低焙烧温度也是有限制的，焙烧的最低温度应足以在生球的各颗粒之间形成牢固的连接。
实际选择的焙烧温度，通常是兼顾各因素考虑的结果。在生产高品位、低Si02的酸性球团矿时，焙烧温度可达1300 ~1350℃；生产熔剂性磁铁矿球团时，焙烧温度范围是1150一1250℃；焙烧赤铁矿球团时，温度在1200 - 1300℃之间。 (2)加热速度。球团焙烧时的加热速度可以在12～57℃/min的范围内波动，它对球团的氧化、结构、常温强度和还原后的强度均能产生重大影响。加热速度低，可以均匀加热，减少裂纹，使氧化过程更完全，但不利于提高生产率。加热速度过快时，将导致以下不良后果：
1)快速加热时，磁铁矿生球内部的Fe304在来不及完全氧化时就会与Si02结合成Fe2 Si04液相，阻碍内部颗粒与氧接触，这样，Fe304因氧化不完全会形成层状
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结构。
2)升温过快时，会使球团各层温度梯度增大，从而产生差异膨胀并引起裂纹。 由于快速加热而生成的层状结构球团，在受热冲击和断裂热应力而产生的粗大或细小裂缝，往往以最高温度长时间保温( 24—27min)也不能将其消除。因此加热速度过快，球团强度变差。实验证实，当球团矿加热速度由120℃/min减小到57 - 80℃/min时，在球团总的焙烧时间相同的情况下，高温焙烧时间虽然缩短了10—16 min，但成品球团的常温强度却
由1050 N/个提高到1330 N/个。在最高温度为1200℃时，单球常温强度可由862 N增加到2176 N;而最高焙烧温度为1300℃时，可使单球常温强度由882N增加到3234N。球团矿的加热速度还在很大程度上影响还原后的球团矿强度。最适宜的加热速度应由实验确定。
(3)高温保持时间。指的是球团矿升温到最高焙烧温度至温度开始下降这段时间范围。适当延长高温保持时间，可使氧化和再结晶过程进行得更完全，从而提高球团矿的强度。但高温保持时间过长，不仅降低产量而且产生过熔黏结现象。适宜的高温保持时间与焙烧温度和气流速度有关。一般来说，在较高的温度条件下，高温保持时间可短些；在较低的焙烧温度下，保持时间要长些。但在过低的焙烧温度下，即使任意延长焙烧时间，也达不到最佳焙烧温度下的强度。鞍钢磁铁精矿球团的焙烧试验表明，焙烧温度为1150℃和1200℃时，合适的高温保持时间分别为10 min和15 min。适宜的高温保持时间要靠试验来确定，
(4)焙烧气氛的影响。焙烧气氛的性质对生球的氧化和固结程度影响很大。焙烧气氛的性质以气流中燃烧产物的自由氧含量决定：氧含量大于8%，为强氧化气氛；氧含量在4% - 8%之间，为正常氧化气氛；氧含量为1.5% - 4%时，为弱氧化性气氛；氧含量为1%一1. 5%时，为中性气氛；氧含量小于1%，为还原性气氛。
对于磁铁矿球团，只有在氧化气氛中焙烧时，才能使Fe304顺利氧化为Fe2 03，并获得赤铁矿再结晶的固结方式，因而能得到良好的焙烧效果。同样在氧化气氛中焙烧熔剂性球团矿，除了赤铁矿再结晶长大固结外，还得到铁酸钙液相固结，对改善球团矿强度与还原性都 是有意义的。而在中性或还原性气氛中焙烧时，则主要得到磁铁矿再结晶与硅酸铁或钙铁橄榄石液相固结形式，其强度与还原性都比氧化气氛中焙烧的球团矿要差。
焙烧赤铁矿球团时，因不要求铁氧化物晶粒氧化，气氛性质可以放宽，但应避免还原性气氛，以免赤铁矿被还原。
焙烧气氛的性质与燃料有关。采用高发热值的气体或液体燃料时，可根据需要调节助燃空气与燃料的配比，从而灵活方便地控制气氛性质与温度；而用固体燃料时，则不具备这一优点。 4．冷却速度
炽热的球团矿，必然造成劳动条件恶劣、运输和储存困难以及设备的先期烧损，所以须进行冷却。同时冷却也是为了满足下一步冶炼工艺的要求。此外，在带式焙烧机上的团矿冷却，将能有效地利用废气热能，节省燃料。 冷却速度是决定球团矿强度的重要因素之一。快速冷却将增加球团矿破坏的温度力，降低球团矿质量。试验指出，经过1000℃氧化和1250℃焙烧的磁铁矿球团，以5℃/min（随炉冷却）到100℃/min（用水冷却）的不同速度冷却到200℃，其结果是：冷却速度为7080℃/min时，球团矿强度最高，如图13-10(a)所示。当冷却速度超过最适宜值时，由于，团结构中产生逾限应变引起焙烧球团中所形成
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的黏结键破坏，球团矿的抗压强度降低。球团以100℃/min的速度冷却时，球团矿强度与冷却球团矿的最终温度成反比，如图13-(b)所示。用水冷却时，球团矿抗压强度从单球2626 N降低到1558 N，同时粉末粒级含 增加3倍。在工业生产中，为了获得高强度的球团矿，带式焙烧机应以100℃/min的速度：却到尽可能低的温度，进一步冷却应该在自然条件下进行，严禁用水或蒸汽冷却。 除上述这些固结机理之外，有学者又提出一种原子扩散和黏性流动固结的说法。这是因为在研究中发现，磁铁矿生球焙烧时(1100—13000℃)，Fe203晶粒再结晶的晶粒长大不明显（晶粒尺寸由13 um长至16 um），但是，这时的球团矿强度却从500 N/个提高到2000 -3000 N/个。同时在(1140±10)℃焙烧高硅赤铁矿球团时，对固结良好的球团矿进行显微观察，发现原赤铁矿颗粒清楚可辨，颗粒之间结合紧密，有固体扩散现象，颗粒间无同化作用，没有Fe203再结晶键的连接，颗粒之间也只有少量的硅酸盐熔体形成液态连接，所以认为这是由于扩散过程和黏性流动过程引起了球团的固结。
（三）球团矿的显微结构和矿物组成及其对强度的影响 1.球团矿的显微结构和矿物组成
球团矿是一系列高温焙烧过程的最终产物，它的矿物组成与显微结构和原料条件及焙烧工艺有着直接的关系。球团矿中的铁矿物以赤铁矿为主，并有少量的磁铁矿，还有少量的铁酸盐矿物( Ca0．Fe203，Ca0.2Fe203)、硅酸盐矿物（铁橄榄石、钙铁辉石、硅灰石、硅酸二钙、铝黄长石、铁黄长石及玻璃质等）以及极少量的石英和未参加反应的硅酸盐矿物等。由于铁精矿粉中脉石成分不同，在球团矿中还可能出现其他一些少量的矿物，如在含有萤石的铁精矿球团中常含有枪晶石等矿物。
从球团矿的显微结构来看，在氧气充足的条件下焙烧时，氧化充分而均匀的正常球团没有分带结构；而在氧化不完全或不均匀的焙烧球团中，则具有明显的分带现象。
磁铁矿精矿粉焙烧的非熔剂性球团矿的显微结构为：在氧化完全的焙烧球团中，主要是赤铁矿颗粒的大片集合体。这些赤铁矿常常是经过重结晶与再结晶，并为少量硅酸盐玻璃所胶结形成的网状结构。在氧化不完全或不均匀的焙烧球团中，则有明显的层状结构。通常分为外部带、过渡带和内部带三个带： (1)外部带。在正常和较高温度的条件下，外部带主要是赤铁矿晶粒再结晶的大片集合体，也称为氧化带。在有液相存在时，赤铁矿被液相粉碎化的现象较严重。所谓粉碎化现象指的是含有某些数量的硅酸盐熔融体不仅胶结赤铁矿块，而且常常沿着赤铁矿颗粒间和赤铁矿内部裂纹进行渗透，并把赤铁矿块与颗粒分割和熔融成细小的赤铁矿颗粒和单个晶体。另外，非熔剂性球团矿中赤铁矿间的连接要比熔剂性球团矿中赤铁矿间的连接发育得多。在较低的温度下，赤铁矿与磁铁矿多为棱角状，有时赤铁矿沿磁铁矿解理面上形成网络格状结构，硅酸盐黏结相较少，保留有配料中未反应完的硅酸盐矿物。因此在较低温度下焙烧的球团矿结构疏松，强度较低。一般来说，外部带完全氧化，其厚度为1.5 -5. 0mm。 (2)过渡带。在正常和较高温度下，主要是赤铁矿完全再结晶，并有黏结相铁橄榄石及硅酸盐玻璃质出现。此外这个带还存在有较少量的磁铁矿晶粒。
(3)内部带。也称为还原带。在正常和较高温度下，大量磁铁矿再结晶，这些磁铁矿晶粒被铁橄榄石和硅酸盐玻璃质所黏结，有的磁铁矿常形成粗大骨架状骸晶。在较低的温度条件下磁铁矿具有棱角状并保留有配料中未反应的硅酸盐矿物。
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分析认为，球团分带结构的形成主要是由于在预热段氧化不完全，残留有原生的Fe304。的核心，到点火段由于温度较高，在氧化气氛不足，温度高于1250℃时，部分早生成的Fe203又开始分解成Fe304。，到焙烧冷却段时，表层又开始氧化生成Fe203，。这样，由于存在着氧化一热分解一再氧化的过程，使得球团在焙烧过程中产生分带结构。这种现象说明焙烧过程中在热制度上还存在一定的问题，应加以严格控制。
用磁铁矿精矿粉焙烧的非自熔性球团矿的主要矿物成分为赤铁矿、磁铁矿、铁橄榄石、硅酸盐玻璃质等，其次还有少量配料中未反应完的残余的硅酸盐矿物，有时还有极少量的硫化物如黄铜矿和黄铁矿。赤铁矿精矿粉焙烧的非熔剂性球团矿的显微结构以某厂情况为例说明。生球经过140 - 1600℃干燥4h后，其单球耐压强度为40 - 50N，外观呈棕红色，与原来矿粉没有本质区别。随着焙烧温度上升，球团逐渐固结，在1000℃焙烧时，宏观仍然呈棕红色，但耐压强度已达600 N/个。从显微镜下观察，在原矿粒中间已有一种板状Fe203。晶体生长出来，其长和宽为10 -30 um，而厚度仅为l-2 um，板的形状为三角形及不规则的四边形，不过此时整个球团中的结构仍以未黏结的赤铁矿细粒为主。 在1050℃焙烧时，从粗粒原矿中生长出来的Fe2O3，，晶体已经相互黏结，从细小的矿粉（大小一般为3～10 rim）内生长出同样的板状结晶体，但尚未黏结成块。这时板状Fe2 03晶体的尺寸大体与1000℃时相当，但数量明显增多。相应地，单个团强度增加到700 N以上，外观颜色也从棕红色转变为棕褐色。
在1100 ℃焙烧时，绝大多数区域均已结晶出板状Fe203，但还没有互相胶结连成块。此时球团中除大块的石英单独存在外，细小的其他脉石矿物颗粒（如钾长石等）多存在于板状Fe203晶体的间隙内。同时，Fe203的板状晶体还继续向外生长。与此相应，单个球团矿强度可达1000N以上，其外貌颜色变为灰褐色。在此温度以上，局部区域的板状Fe203的表面开始收缩，棱角变得圆滑，甚至成为球状，同时出现渣相充填于这些颗粒中间。上述情况总是出现在脉石矿物较多的区域 。
在1150℃时，球团内板状Fe203已相互胶结连成大块，但整个结构尚未完全形成一个整体，局部仍有未黏结牢固的区域。这时单个球团耐压强度达1500 N以上，外观颜色为灰色。
在1200℃时，球团中板状Fe2 03生长胶结连生已充分完成，纵横交错，形成一个牢固的骨架整体，板的长和宽多为10 - 30 um，厚度为2-4um，个别厚度达10 lLm。这时，球团已十分坚硬，强度可达3000 N/个以上，其外观呈灰黑色。同时，球团中板状Fe2 03因渣相出现而收缩“圆化”的区域明显增多。但这种情况仍只发生在板状Fe2 03晶体与大块石英颗粒交界的区域。从板状到圆化颗粒状的Fe2 03在同一试样及相当宽的温度范围内连续存在，也说明这是一种由于局部界面渣化的反应造成的表面收缩。
在1250℃和1285℃焙烧的球团，宏观强度稍低于1200℃焙烧的球团。微观结构与1200℃焙烧的球团相近似，只是局部出现渣化反应增多。 此种球团矿中的矿物组成主要为赤铁矿及极少量的磁铁矿，局部出现少量的玻璃质等硅酸盐黏结相。
2．球团矿为显微结构和矿物组成对球团矿强度的影响球团矿的冶金性质均受其矿物组成和显微结构的制约。球团强度是球团矿的重要冶金性质之一，一般情况下，球团矿的常温抗压强度在1000 - 3000 N/个才能满足炼铁生产的 要求。 从矿物成分来看，赤铁矿、磁铁矿、铁酸一钙、铁酸二钙和铁橄榄石都具有较
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高的强度。从x=0. 25到x=l.0的钙铁橄榄石(Ca0)x.(Fe0)2-x．Si02，x=0. 25 -1. 25同前者具有 相近的强度，x=1.5的钙铁橄榄石具有很低的强度且容易形成裂纹。因为它的晶格常数很接近于硅酸二钙。此外球团矿中的玻璃体具有最低的强度。从显微结构看，球团矿的强度主要靠赤铁矿的再结晶和晶粒长大连接来保证，其次液相黏结也起相当的作用。但是与烧结矿相比，液相黏结显得次要得多。因此，通常球团矿的强度受赤铁矿的晶体形状、大小、晶体间的结合方式和液相黏结的程度来决定。
对球团矿显微结构的研究表明，球团矿中的赤铁矿多为棱角状，且它们之间的再结晶连接比较差，硅酸盐黏结相较少，并残留有配料中未反应透的较多硅酸盐矿物和石灰团块时，此种球团矿结构强度较差。
当球团矿中含有的赤铁矿虽然有粗大的晶体，并具有很好的再结晶连接，但黏结相为硅酸二钙时，球团强度最差，甚至使球团粉化，这是a-硅酸二钙相变为Y一硅酸二钙造成的。
当球团矿中的磁铁矿全部氧化为赤铁矿并有完好再结晶的均匀显微结构时，其强度较好。而具有带状结构的球团与前者相比强度较差，尤其在还原过程中由于各带还原速度不同产生内应力使球团分层剥离，产生粉化现象，
当球团矿中原生赤铁矿呈板状形态再结晶长大或再结晶形成骨架状骸晶晶体，同时除了赤铁矿间再结晶连接外，还有部分硅酸盐和铁酸盐黏结相分布于赤铁矿晶粒间时，这种结构的球团矿具有很高的强度。
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