造球理論與工藝

1、 YPM造球理論與造球理論與工藝培訓工藝培訓 201 2014-44-4 YPM球團生產的基本工藝過程球團生產的基本工藝過程含鐵原料含鐵原料配料混合配料混合添加劑添加劑造造 球球水水生球篩分生球篩分返料返料干燥預熱干燥預熱焙燒均熱焙燒均熱冷卻篩分冷卻篩分成品球團礦成品球團礦返礦返礦煤粉煤粉高爐冶煉高爐冶煉 YPM 造球（造球（balling）又叫滾動成型，是）又叫滾動成型，是細磨物料細磨物料在在造球設備造球設備中被中被水潤濕并在水潤濕并在機械力及毛細力機械力及毛細力作用下的連續(xù)過程。作用下的連續(xù)過程。 生球質量與：生球質量與：造球工藝過程造球工藝過程、原料的物理化學性質原料的物理化學性質和和準

2、備方準備方法法等有關。等有關。 各種物料的成球性能取決于：各種物料的成球性能取決于： 物料表面性質物料表面性質；與水的親和能力與水的親和能力。 YPM一、一、 物料的表面性質物料的表面性質 1.1 液體的表面性質液體的表面性質 液體的表面層、表面能和表面張力液面下厚度約等于液面下厚度約等于分子作分子作用半徑用半徑的一層液體，叫的一層液體，叫表表面層面層。不平衡力場不平衡力場表面層內分子比液體內部所具有表面層內分子比液體內部所具有的更大的位能，稱作的更大的位能，稱作表面能表面能。 YPM （1） 液體的表面層、表面能和表面張力不平衡力場不平衡力場液體具有盡可能縮小其表面的趨勢，液體表面就好像一液

3、體具有盡可能縮小其表面的趨勢，液體表面就好像一拉緊了的彈性膜，處在沿著表面的使表面有收縮傾向的拉緊了的彈性膜，處在沿著表面的使表面有收縮傾向的張力作用下，這種力稱作張力作用下，這種力稱作表面張力表面張力。Lf YPM1.2 液體和固體的作用液體和固體的作用 （1） 潤濕現(xiàn)象在液體和固體接觸處，液體表面在液體和固體接觸處，液體表面的切面和固體表面所成的角稱為的切面和固體表面所成的角稱為接觸角接觸角。完全潤濕完全潤濕潤濕潤濕不潤濕不潤濕完全不潤濕完全不潤濕 YPM （2） 毛細現(xiàn)象浸潤液體在毛細管里升高浸潤液體在毛細管里升高的現(xiàn)象和不浸潤液體在毛的現(xiàn)象和不浸潤液體在毛細管里降低的現(xiàn)象，叫做細管里降

4、低的現(xiàn)象，叫做毛細現(xiàn)象毛細現(xiàn)象。管徑小于管徑小于2mm的管子的管子叫叫毛細管毛細管。ghRP2附 YPM 1.3 細磨物料的表面特性細磨物料的表面特性細磨物料特點：細磨物料特點：分散度和比表面積較大分散度和比表面積較大較大表面能較大表面能表面電性表面電性荷負電：方解石、石英、膨潤土、荷負電：方解石、石英、膨潤土、金屬、金屬硫化物等金屬、金屬硫化物等荷正電：氫氧化鐵、氫氧化鋁荷正電：氫氧化鐵、氫氧化鋁 YPM二、二、 水分在細磨物料中的形態(tài)及作用水分在細磨物料中的形態(tài)及作用 2.1 水分子的構造與性質水分子的構造與性質水分子具有偶極子構造水分子具有偶極子構造可與具有某種電荷的其他物可與具有某種電

5、荷的其他物體相締合體相締合形成瞬時復合體形成瞬時復合體造球過程中水的形態(tài)造球過程中水的形態(tài)吸附水、薄膜水、毛細水吸附水、薄膜水、毛細水 YPM 2.2 吸附水的特性及作用吸附水的特性及作用 在在靜電引力靜電引力作用下被吸附在固體顆粒的表作用下被吸附在固體顆粒的表面的水分子叫做面的水分子叫做吸附水吸附水。 吸附水被牢牢吸附在顆粒表面，不能自由轉移，只有在烘吸附水被牢牢吸附在顆粒表面，不能自由轉移，只有在烘干時才能變?yōu)檎羝?。干時才能變?yōu)檎羝?。僅有吸附水，物料尚不能成球。僅有吸附水，物料尚不能成球。 YPM 2.3 薄膜水的特性及作用薄膜水的特性及作用 薄膜水薄膜水是由形成吸附水以后剩余的是由形成吸

6、附水以后剩余的未被平衡的分子力未被平衡的分子力所吸所吸引的分子水層；分為強結合水和弱結合水。引的分子水層；分為強結合水和弱結合水。最大分子水最大分子水=吸附水吸附水+強結合水。強結合水。 YPM2.4 毛細水的特性及作用毛細水的特性及作用當物料潤濕到超過薄膜水時，水分當物料潤濕到超過薄膜水時，水分開始充填在物料顆粒之間的空隙中，開始充填在物料顆粒之間的空隙中，形成形成毛細水。毛細水。毛細水是靠水的表面張力形成的，毛細水是靠水的表面張力形成的，在礦粉顆粒的空隙中形成彎曲的液在礦粉顆粒的空隙中形成彎曲的液面，產生毛細壓力。面，產生毛細壓力。 YPM在毛細壓力和外力的作用下，水滴在毛細壓力和外力的作

7、用下，水滴周圍的礦粉顆粒被拉向水滴的中心，周圍的礦粉顆粒被拉向水滴的中心，形成小球。形成小球。因此，物料的親水性越強，顆粒越因此，物料的親水性越強，顆粒越細，排列越緊密，毛細力的作用越細，排列越緊密，毛細力的作用越大，成球速度也越快。大，成球速度也越快。成球過程中毛細水起主導作用。成球過程中毛細水起主導作用。 YPM 2.5 重力水的特性及作用重力水的特性及作用由于重力總是向下的，因由于重力總是向下的，因此重力水總是向下運動。此重力水總是向下運動。由于重力水對礦粒有浮力由于重力水對礦粒有浮力作用，故對成球不利。作用，故對成球不利。當?shù)V粉完全被水飽和時，還存在重力水。它是在重力和壓力差的作用當?shù)V

8、粉完全被水飽和時，還存在重力水。它是在重力和壓力差的作用下能移動的自由水。下能移動的自由水。所以，只有當水分處于毛細水含量范圍以內時，對礦粉成球才所以，只有當水分處于毛細水含量范圍以內時，對礦粉成球才有實際意義。有實際意義。 YPM 2.6 四種形態(tài)水的作用四種形態(tài)水的作用吸附水：吸附水：是無效水，呈固態(tài)水性質；是無效水，呈固態(tài)水性質；薄膜水：薄膜水：增加球團機械強度，呈粘滯性；可提高生球強度，增加球團機械強度，呈粘滯性；可提高生球強度，可使物料呈現(xiàn)塑性；可使物料呈現(xiàn)塑性；毛細水：毛細水：起主導作用，使顆粒成核；起主導作用，使顆粒成核；重力水：重力水：飽和水，對成球不利。飽和水，對成球不利。

9、YPM三、成球過程三、成球過程 3.1 成球機理成球機理生球的強度靠自然力將礦粒維持在一起，決定著生球的強度靠自然力將礦粒維持在一起，決定著礦粒的尺寸、表面電荷、結晶構造、添加劑等。礦粒的尺寸、表面電荷、結晶構造、添加劑等。主要的自然力是毛細壓力主要的自然力是毛細壓力。影響成球的力：自然力和機械力。影響成球的力：自然力和機械力。還需借助機械力使?jié)櫇耦w粒接觸，即在造球設備還需借助機械力使?jié)櫇耦w粒接觸，即在造球設備中，以滾動、轉動、擠壓等方式使物料作機械運中，以滾動、轉動、擠壓等方式使物料作機械運動而形成生球。動而形成生球。 YPM 3.2 成球階段成球階段包括：成核階段、過渡階段和長大階段。包括

10、：成核階段、過渡階段和長大階段。 YPM過渡階段過渡階段：母球彼此碰撞，飽和：母球彼此碰撞，飽和毛細水使空隙逐漸減小，形成毛毛細水使空隙逐漸減小，形成毛細管連接。細管連接。潤濕潤濕/毛細力和機械力起主導作用毛細力和機械力起主導作用 小球密度增加，仍具較大塑性，小球密度增加，仍具較大塑性，粒度范圍寬。粒度范圍寬。長大階段長大階段：間斷造球以成核和聚結機理為主導；間斷造球以成核和聚結機理為主導；連續(xù)造球以成層機理為主。連續(xù)造球以成層機理為主。機械力起主導作用機械力起主導作用 YPM四、造球機四、造球機圓盤造球機圓盤造球機 YPM 4.1 圓盤造球機圓盤造球機 盤上裝有噴水管及刮料板等裝置。盤上裝有

11、噴水管及刮料板等裝置。 細磨物料加進盤內被水濕潤后，不細磨物料加進盤內被水濕潤后，不斷翻滾形成料粒斷翻滾形成料粒母球母球大料球，大大料球，大料球位于表面和圓盤的邊緣。料球位于表面和圓盤的邊緣。 因此，當總給料量大于圓盤的填充因此，當總給料量大于圓盤的填充量時，大顆粒的合格生球即自盤內排量時，大顆粒的合格生球即自盤內排出。出。 YPM特點：不同粒徑的球粒分別沿各自不同的軌道運行，按特點：不同粒徑的球粒分別沿各自不同的軌道運行，按大小分級，排出尺寸合格的生球。大小分級，排出尺寸合格的生球。所需料量相當于排出的生球量所需料量相當于排出的生球量。 YPM五、影響造球的因素五、影響造球的因素 5.1 原

12、料原料影響精礦成球的因素很多，概括起來，可分為兩類，一是原料的性質，二是造球影響精礦成球的因素很多，概括起來，可分為兩類，一是原料的性質，二是造球工藝條件。工藝條件。 （1）原料的自然性質）原料的自然性質 造球原料的自然性質中，以顆粒表面的親水性、顆粒形狀，對其成球性影造球原料的自然性質中，以顆粒表面的親水性、顆粒形狀，對其成球性影響最大。顆粒表面親水性愈高，固相與液相界面的接觸角愈小，顆粒容易被響最大。顆粒表面親水性愈高，固相與液相界面的接觸角愈小，顆粒容易被水潤濕，薄膜水和毛細水含量高，毛細水的遷移速度也高，從而成球性好。水潤濕，薄膜水和毛細水含量高，毛細水的遷移速度也高，從而成球性好。

13、鐵礦石親水性（從弱到強）：鐵礦石親水性（從弱到強）：磁鐵礦磁鐵礦赤鐵礦赤鐵礦菱鐵礦菱鐵礦褐鐵礦褐鐵礦 YPM（2）原料的水分）原料的水分 原料水分對于成球影響很大。對于不同的原料，生球有不同的適宜水原料水分對于成球影響很大。對于不同的原料，生球有不同的適宜水分。分。 若若原料含水過低原料含水過低，雖然在造球時可以灑水補充，但成球速度慢，生產，雖然在造球時可以灑水補充，但成球速度慢，生產率降低，而且往往由于灑水不均勻，使生球脆弱。率降低，而且往往由于灑水不均勻，使生球脆弱。 如果如果原料含水過高原料含水過高，會給造球帶來極大困難，使生球粒度不均勻，相，會給造球帶來極大困難，使生球粒度不均勻，相互

14、粘結、形成大塊。在這種情況下，必須將原料預先干燥，降低其水分。互粘結、形成大塊。在這種情況下，必須將原料預先干燥，降低其水分。 在正常生產條件下，需經常維持原料水分略低于生球的適宜水分。在正常生產條件下，需經常維持原料水分略低于生球的適宜水分。 YPM（3）原料的粒度與粒度組成）原料的粒度與粒度組成 原料具有適宜的粒度組成，可使顆粒排列緊密，毛細管平均直徑縮小，顆原料具有適宜的粒度組成，可使顆粒排列緊密，毛細管平均直徑縮小，顆粒之間的結合力增大。粒之間的結合力增大。 -0.074mm80%-90%，-0.044mm 60%-80%，比表面積，比表面積1500-1900cm2/g 粒度過細的不利

15、影響：粒度過細的不利影響： 毛細管直徑愈小，水在顆粒間的遷移速度下降，從而使成球速度降低。毛細管直徑愈小，水在顆粒間的遷移速度下降，從而使成球速度降低。 YPM（4）添加劑的影響）添加劑的影響在造球原料中配加某些添加劑，可以改善物料的成球性。 1 1）改善物料的親水性和比表面積；）改善物料的親水性和比表面積；2 2）改善物料顆粒間的連結，增加生球機械強度。）改善物料顆粒間的連結，增加生球機械強度。 YPM 5.2 工藝條件工藝條件造球工藝對成球的影響可以概括為操作與設備兩方面。造球工藝對成球的影響可以概括為操作與設備兩方面。 （1）加水方法）加水方法 造球物料的水分應控制在略低于適宜造球的水分

16、，造球時造球物料的水分應控制在略低于適宜造球的水分，造球時補加少量水，以控制母球的形成和生球的長大。補加少量水，以控制母球的形成和生球的長大。 大部分補加水以滴狀加在大部分補加水以滴狀加在“成球區(qū)成球區(qū)”的料流上，使散狀精的料流上，使散狀精礦粉較快地形成母球，少部分的水以霧狀加到礦粉較快地形成母球，少部分的水以霧狀加到“長球區(qū)長球區(qū)”的母的母球表面上，促使母球迅速長大，而在球表面上，促使母球迅速長大，而在“緊密區(qū)緊密區(qū)”不加水，以防不加水，以防表面過濕的球遇水發(fā)生粘結，以及水過量而降低強度。表面過濕的球遇水發(fā)生粘結，以及水過量而降低強度。工藝操作工藝操作 YPM（1）加水方法）加水方法工藝操作

17、工藝操作滴水成球，霧水長大，無水緊密滴水成球，霧水長大，無水緊密 YPM（2）加料方法）加料方法 加料的方式必須兼顧生成母球和母球長大，要防止形成過多加料的方式必須兼顧生成母球和母球長大，要防止形成過多的母球。的母球。 原料加在原料加在“成核區(qū)成核區(qū)”和和“長球區(qū)長球區(qū)”。這樣，在造球機轉動過。這樣，在造球機轉動過程中有一部分未參加造球的散料就會被帶至程中有一部分未參加造球的散料就會被帶至“緊密區(qū)緊密區(qū)”，吸收，吸收生球表面的多余水分。生球表面的多余水分。 在保證生球達到要求尺寸的前提下，應使母球的生成速度與在保證生球達到要求尺寸的前提下，應使母球的生成速度與生球的長大速度達到平衡。生球的長大

18、速度達到平衡。 YPM（3）成球時間）成球時間 滾動成球的時間，與對球團礦粒度的要求，以及原料成球的滾動成球的時間，與對球團礦粒度的要求，以及原料成球的難易有關。難易有關。 球團礦的粒度大，要較長的造球時間；原料成球性差，造球球團礦的粒度大，要較長的造球時間；原料成球性差，造球時間也會延長。時間也會延長。 一般的規(guī)律是：延長造球時間，有利于提高生球的強度，特一般的規(guī)律是：延長造球時間，有利于提高生球的強度，特別對于粒度很細的原料，更須要較長的造球時間，才能使生球別對于粒度很細的原料，更須要較長的造球時間，才能使生球具有更高的強度。具有更高的強度。 造球的大部分時間是用在母球長大階段。造球的大部

19、分時間是用在母球長大階段。 YPM5.3 設備影響設備影響（1）傾角固定時，）傾角固定時，造球盤的速度造球盤的速度可在一定范圍內調節(jié)，以造球可在一定范圍內調節(jié)，以造球盤的周邊切線速度計，經常保持在盤的周邊切線速度計，經常保持在1.02.0m/s之間。之間。 YPM （2）周速過小周速過小，物料上升不到圓盤的上部區(qū)域，一方面造球，物料上升不到圓盤的上部區(qū)域，一方面造球盤的面積得不到充分利用，另一方面生球在盤內滾動獲得的位盤的面積得不到充分利用，另一方面生球在盤內滾動獲得的位能低，因而滾動時動能小，球與球相互碰撞得機械作用力小，能低，因而滾動時動能小，球與球相互碰撞得機械作用力小，因而因而成球慢，生球的強度低成球慢，生球的強度低。 （3）周速過大周速過大，由于離心力