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氧化球团，竖炉，带式焙烧机，链篦机-回转窑，膨润土
1氧化球团
1.1氧化球团
球团生产工艺的概念，球团生产工艺是一种提炼球团矿的生产工艺，球团与烧结是钢铁冶炼行业中作为提炼铁矿石的两种常用工艺。
球团矿就是把细磨铁精矿粉或其他含铁粉料添加少量添加剂混合后，在加水润湿的条件下，通过造球机滚动成球，再经过干燥焙烧，固结成为具有一定强度和冶金性能的球型含铁原料。
球团矿是细磨铁精矿或其它含铁粉料造块的又一方法。
它是将精矿粉、熔剂（有时还有粘结剂和燃料）的混合物，在造球机中滚成直径8~15mm（用于炼钢则要大些）的生球，然后干燥、焙烧，固结成型，成为具有良好冶金性质的优良含铁原料，供给钢铁冶炼需要。
球团法生产的主要工序包括原料准备、配料、混合、造球、干燥和焙烧、冷却、成品和返矿处理等工序，
先将粉矿加适量的水分和粘结剂制成粘度均匀、具有足够强度的生球，经干燥、预热后在氧化气氛中焙烧，使生球结团，制成球团矿。
1.2氧化球团生产工艺
由于天然富矿日趋减少，大量被采用；
而铁矿石经细磨、选矿后的精矿粉，品位易于提高；
过细精矿粉用于烧结生产会影响透气性，降低产量和质量；
细磨精矿粉易于造球，粒度越细，成球率越高，球团矿强度也越高。
综上所述原因，球团生产工艺在进入21世纪后得到全面发展与推广。
如今球团工艺的发展从单一处理铁精矿粉扩展到多种含铁原料，生产规模和操作也向大型化、机械化、自动化方向发展，技术经济指标显著提高。
球团产品也已用于炼钢和直接还原炼铁等。
球团矿具有良好的冶金性能：
粒度均匀、微气孔多、还原性好、强度高，有利于强化高炉冶炼。
目前主要的几种球团焙烧方法：
竖炉焙烧球团、带式焙烧机焙烧球团、链箅机一回转窑焙烧球团。
竖炉焙烧法采用最早，但由于这种方法本身固有的缺点而发展缓慢。
目前采用最多的是带式焙烧机法，60％以上的球团矿是用带式焙烧机法焙烧的。
链箅机一回转窑法出现较晚，但由于它具有一系列的优点，所以发展较快，今后很可能成为主要的球团矿焙烧法。
2竖炉球团
2.1竖炉分类形式及其发展
竖炉结构形式上分为矩形竖炉（SP）与环形竖炉（TCS），竖炉从焙烧面积上分类见表1。
表1竖炉分类
竖炉名称焙烧面积
小型竖炉＜8m2
中型竖炉8～16m2
大型竖炉≥16m2
目前国内绝大多数是中小型竖炉，只有本钢一家为16m2大型竖炉，对竖炉大型化研究很少。
竖炉大型化是竖炉生产能力的外延扩张，一个具有高的利用系数、大的焙烧面积、高效低耗的竖炉，将是其今后的发展方向。
2.2竖炉球团法工艺特点
2.2.1矩形竖炉SP生产工艺特点
（1）由于竖炉自身特点决定，竖炉建设具有投资少、建设工期短、达产达效快、占地面积小等特点。
（2）竖炉工艺具有流程短、成本低的特点，其主要生产过程是在一个密闭炉体内完成，因此它与烧结机比，更易进行粉尘治理。
（3）竖炉球团生产只能处理磁铁精矿。
竖炉本身结构与供热方式决定竖炉很难处理赤铁精矿，磁铁精矿在焙烧过程中发生氧化，球团矿会发生增重而导致铁品位降低。
（4）由于高温或炉料发生变化，竖炉内很容易形成熔融状大块，严重时则发生结炉事故。
2.2.2环形竖炉（TCS）生产工艺特点
（1）采用双层焙干床，烘干面积比矩形竖炉大一倍以上，因而可提高料柱透气性，使气流分布进一步改善。
（2）燃烧室布置于炉体内部，充分利用边缘效应，使气流分布和温度分布均匀合理。
强化了边缘效应，竖炉大型化问题可得到较好解决。
（3）各砌体为环形，不易变形和倒塌。
（4）自立式炉体，总高度比矩形竖炉降低一半。
（5）总投资比同规模矩形竖炉可节省三分之一以上。
（6）由于环形竖炉透气性好，煤气和风压力比矩形竖炉降低百分之四十，因此电耗低。
3带式焙烧机球团
3.1带式焙烧机球团法的发展
带式焙烧机球团法是在1951年才开始应用于球团生产，在1962年以前带
式焙烧机一直发展很缓慢，直至工艺和设备作了很大的变革，如采用摆动皮带机和辊式布料器、密封装置，设铺底、铺边料，采用鼓风干燥和回流换热等措施后，才得到较迅速的发展。
在带式焙烧机球团生产工艺的发展中，曾在工业上得到应用的机型主要有4种：
抽风式、鼓风式、鲁奇型、DL型带式焙烧机。
我国带式焙烧机氧化球团的开发较晚，直到1973年才在包头钢铁公司建成投产了我国第一台162带式焙烧机。
其后在1989年在鞍山钢铁公司建成了第二胎321.6带式焙烧机氧化。
这两套带式焙烧机氧化球团装置的建成投产和多年的的生产实践，为我国带式
焙烧机氧化球团的发展，在设计、施工、设备制造和生产操作等方面提供了成熟的经验和可靠的依据。
3.2带式焙烧机生产工艺特点
（1）生球料层相对较薄，既可避免料层压力负荷增大，又可保持料层透气性均匀。
（2）工艺气流以及料层透气性所产生的任何波动只能影响到一部分料层，而且随着台车水平运动，这些波动很快就消除。
（3）可根据原料不同，设计成不同温度、气流速度和流向的各种工艺段，因此带式焙烧机可以用来焙烧各种原料的生球。
（4）采用热气流循环，利用焙烧球团矿的显热，球团矿能耗降低。
（5）可以制造大型带式焙烧机，单机生产能力大。
4链篦机-回转窑球团
4.1链篦机-回转窑球团的发展及其工艺特点
链篦机-回转窑最早用于水泥行业。
美国爱里斯-哈莫斯公司通过实验证明可以用这种设备生产铁矿球团，并于1960年在亨博尔特球团厂建成了世界时第一套生产铁矿球团的链篦机-回转窑，并获得迅速发展。
1960年链篦机-回转窑的生产能力仅占世界球团矿总生产能力的3.7%,1964年以后就成倍的增长，到1980年其生产能力已达到占总生产能力的33%。
我国目前投产的有3套链篦机-回转窑，据不完全统计，目前在建成拟建的有5套以上。
链篦机-回转窑是一种联合机组，包括链篦机、回转窑、冷却机及其附属设备。
这种焙烧方法的特点是干燥预热、焙烧和冷却分别在3套设备上进行。
干燥、预热在链篦机上进行，预热后球进入回转窑内焙烧，最后在冷却机上冷却。
由于这种工艺特点，各段的控制调节较为灵活方便，可处理不同矿种的物料，获得均匀质优的球团，链篦机-回转窑也是生产金属化球团的主要方法之一。
4.2邯郸钢铁公司链篦机-回转窑氧化球团工程工艺特点
4.2.1平面布置
邯郸钢铁公司年产200万t氧化球团工程建在原3×
27m²
带式烧结机场地上,在该场地上400m²
烧结机的原料及成品输送通廊南北、东西穿插,形成三块区域,其中最大的一块还被400m²
烧结机的成品矿槽占用一部分,场地十分狭窄,最大的一块最长边约170m、宽只有39m。
总平面布置充分利用地形情况将造球室、链篦机、回转窑和环冷机主要生产工艺布置在最长边的条带上,造球机的一部分跨在已有通廊上方,并且为满足与煤气加压站的防火要求,在靠煤气加压站造球室的端部只设了检修跨,同时为了减少主线长度,环冷机也设在了回转窑的下部,既充分利用了空间又满足了生产要求。
配料室设计在F18转运站东南侧,干燥室布置在浓缩池以南紧邻污泥输送泵站,高压辊压室布置在厂区的中心位置,混合室、膨润土贮存间布置在原二烧车间澡堂位置。
为减少占地面积,全厂只设一个集中除尘系统,利用造球室内16150m平面以下的空间布置变压器室、低压配电室、变频器室、PLC设备室和全厂的主控室以及办公室等。
同时将有些通廊高跨布置、有些通廊地下布置,其目的是留有充分的检修通道。
4.2.2生产工艺流程
该设计采用的工艺流程包括精矿配料、精矿干燥、辊压、膨润土与灰尘配料、混合、造球、生球布料、生球干燥、预热、氧化焙烧、冷却及成品输出等部分。
4.2.3生产原料
球团所用含铁原料为巴西精粉、本地酸性精粉,其中-200目约占50%～70%。
采用气体燃料，其中球团焙烧和链篦机辅助烧嘴采用混合煤气，混合煤气发热值为1010MJ/m³
，最大用量为31800m³
/h，精矿干燥采用高炉煤气，其发热值为31135MJ/m³
，最大用量16000m³
/h。
其中，膨润土为粘结剂。
4.2.4铁精矿配料
铁精矿用胶带机从FZ18转运站运至精矿配料槽。
由于FZ18转运站距机械化原料场距离较远,约213km，同时FZ18转运站不仅承担向球团厂供原料，还担负着向400m²
烧结机、5×
28m²
烧结机供混匀料和燃料的任务，因此铁精矿配料室设计原料储存时间较长，便于原料的生产组织。
精矿配料槽采用单列配置，设6个精矿配料槽，每个配料槽的有效容积为370m³
，储存时间18h。
精矿配料槽下设Φ2500mm变频调速圆盘给料机及B为1000mm皮带秤，以实现配料自动化。
矿槽设料位显示，高低料位报警。
矿槽下段设弹簧振动漏斗，以保证矿槽下料顺畅。
4.2.5精矿干燥
精矿水分一般在10%左右，高于成球水分，采用一台为Φ316m×
31m圆筒干燥机，利用高炉煤气作为热源，将铁精矿100%干燥。
另外设计了旁路系统，当精矿水分满足造球要求、不需要干燥时，可由旁路系统将精矿运至下一道工序。
4.2.6辊压、除尘灰和膨润土配料
采用了一台处理能力为350t/h的进口高压辊压机，将铁精矿细磨，以改善原料的成球性。
在辊压室设有2个膨润土配料槽和1个除尘灰配料槽（2个出料口）。
膨润土采用汽车运输，袋装入厂在膨润土贮存间储存并拆袋（膨润土在膨润土贮存间的储存时间为8-10天），通过气力输送至膨润土配料槽，槽下设变频调速星形给料机和封闭式B为650mm皮带秤，以实现配料自动化，根据生产要求调节其配加量，膨润土在矿槽储存3天。
该球团生产过程中产生的除尘灰经集中后气力输送至除尘灰配料槽（2个出料口），其配料设备与膨润土配料设备相同。
膨润土与除尘灰定量给到去混合室的胶带机上。
经高压辊压后的物料，通过B为1200mm皮带秤给到去混合室的集料皮带上，继而接受膨润土和除尘灰的配料后送往混合室。
另外设计了旁路系统，当高压辊压机故障或精矿不需要进行细磨时，可由旁路系统将精矿运至下一道工序。
此外在膨润土配料槽及除尘灰配料槽旁，预留1个镁粉备用槽空间位置。
4.2.7强力混合
混合工艺采用进口立式强力混合机（型号DW29），处理物料能力为400t/h。
强化精矿和膨润土的混匀度，降低膨润土消耗（其工作原理是靠设备混合工具部位相向运动，使物料也相向运动而互相穿插渗透，达到混匀目的），混合后的物料用胶带运输机运至造球室。
4.2.8造球与刷分
造球室设置9台Ф610m圆盘造球机（土建结构上预留增加一个造球机位置），圆盘边高600mm、倾角调整范围43°
～53°
、转速515～810r/min，7台生产，2台备用。
经混合后的混合料用胶带机运至造球室混合料矿槽，矿槽均设有称重料位计，槽下设备采用调速圆盘给料机和电子皮带秤,造球机的给料量可按设定值自动控制。
造球机转速可调,倾角可调。
在造球过程中添加约110%的雾化水,以使混合料水分达到造球最佳值。
每台造球机对应一台辊式筛分机,筛出<
9mm及>
16mm不合格生球。
生球返料经过生球粉碎机粉碎后,用胶带机运至造球系统重新造球。
4.2.9布料
造球机产出的生球经辊式筛分机筛除<
9mm和>
16mm粒级后,由B1400mm摆动胶带机布到B为4750mm宽胶带机上,再由宽胶带机布到辊式筛分布料机上（辊式筛分机间隙可调）,筛出<
5mm粒级后均匀布到链篦机床上。
链篦机受料端篦板上方设有自动测料位装置,通过自动调节链篦机运行速度来保证链篦机规定料厚,生球料层厚度约180mm。
辊式筛分布料机筛出的<
5mm不合格小球与造球系统的生球返料一起用胶带机运至精矿干燥室,经过生球粉碎机粉碎后,用胶带机运至造球系统重新造球。
4.2.10生球干燥与预热
生球干燥与预热在链篦机上完成，链篦机规格为415m×
5710m，料层厚度180～220mm，链箅机正常运行速度为21826m/min，调速范围1114～3112m/min（链篦机传动装置设于排料端，采用双侧全悬挂两点啮合柔性传动装置，电机为变频调速）。
干燥预热分为抽风干燥I段、抽风干燥II段、预热I段和预热II段。
（1）抽风干燥I段。
生球在抽风干燥I段内用150～200℃的干燥气流进行干燥，除去生球附着水。
抽风干燥I段用热气流来自环冷机第三冷却段热废气。
环冷机三冷段热废气温度在300～350℃之间，因此在管道上设有兑冷风阀，兑入部分冷风，以使抽风干燥I段风温控制在150～200℃。
抽风干燥I段长610m，设2个3m风箱，抽风干燥I段干燥时间为2112min。
（2）抽风干燥II段。
抽风干燥II段采用近400℃的热废气对料层进行干燥，使生球脱水、干燥，并可以承受预热I段650℃以上温度。
抽风干燥II段用热气流来自预热II段热废气，预热II段热废气的温度在650℃左右，因此在管道上设有兑冷风阀，兑入部分冷风，以使抽风干燥II段风温控制在400℃左右。
抽风干燥II段长1510m，设5个3m风箱。
抽风干燥II段干燥时间为5131min。
（3）预热I段。
在预热I段650℃以上的热气流通过料层使生球继续干燥，并开始氧化，以保证球团在预热II段可以承受1000℃以上高温。
预热I段主要热源为来自环冷机二冷段的热废气，并补充部分来自预热II段1050℃的热气流，这股热气流通过预热I段与预热II段烟罩间隔墙孔导入。
来自环冷机二冷段的热废气通过管路直接进入预热I段烟罩。
链篦机预热I段设有辅助烧嘴,烧嘴以混合煤气为燃料，保证预热温度。
预热I段长1210m，设4个3m风箱。
预热I段预热时间为4125min。
从预热I段风箱抽出的热废气与从抽风干燥I段和抽风干燥II段风箱抽出的热废气一起，经主电除尘器除尘净化后由主抽风机再经烟囱排入大气。
（4）预热II段。
在预热II段,球团进行氧化、分解（如果有结晶水）和加热，并完成部分固结硬化，使球团有一定强度，能经受由链篦机落到回转窑时的冲击，在回转窑运动过程中不致破碎。
其热源来自窑尾约1050℃热气流。
链篦机预热II段设有辅助烧嘴，烧嘴以混合煤气为燃料，从而保证预热温度。
预热II段长2410m，设8个3m风箱,预热II段预热时间为8149min。
链篦机篦床上最下层球团，在离开链篦机进入回转窑的温度控制在750～800℃，以使链篦机篦板不致承受过高温度而损坏。
在预热II段烟罩顶部设放散烟囱和放散阀，作为烘炉和故障操作用。
从预热II段风箱抽出的热废气，经过高效多管除尘器除尘净化后，通过2台回热风机用热风管道送到抽风干燥II段作为热源。
生球在链篦机上干燥、预热共20117min，预热后球团矿获得足够入窑强度，经铲料板、溜槽进入回转窑（表1）。
表1链机主要工艺参数
工艺段长度/m面积/m2时间/min风箱压力/Pa上罩压力/Pa风箱温度/℃上罩温度/℃
抽风干燥I段627102112–5500–10080200
抽风干燥II段156715513–5500+100180400
预热I段12544125–5500–100200650
预热II段241088149–5500–1005001050
（5）主抽风系统。
来自链篦机预热I段和抽风干燥段风箱的热废气汇集后，经主电除尘器将废气含尘浓度降至100mg/m3以下，经主抽风机、烟道通过烟囱排入大气。
主电除尘器捕集的灰尘由刮板输送机输送到贮灰仓里，再用仓式泵气力输送到除尘灰配料槽。
主抽风机正常风量约为112×
106m³
/h，负压6kPa，主电除尘器规格为300m²
，双室三电场，烟囱高度120m。
（6）回热风系统。
风机正常风量约为442980m³
/h，负压6kPa。
高效多管除尘器捕集的灰尘由刮板输送机输送到贮灰仓里，再用仓式泵气力输送到除尘灰配料槽。
（7）返料系统。
链篦机风箱的散料通过散料胶带机运至链篦机尾部的散料斗里，由于这部分散料量很少，设计采用汽车运至料场供烧结用。
链篦机头部3个灰箱的散料和回转窑窑尾散料一起通过溜槽进入斗式提升机，再返回回转窑。
链篦机其余灰箱排出的灰尘通过散料胶带机运至链篦机尾部的散料斗里，与链篦机风箱的散料一并处理。
4.2.11氧化焙烧
球团矿的焙烧、固结过程在回转窑中完成，回转窑规格Φ611m×
40m，处理能力270t/h，倾斜度4125%，正常转速110r/min，调速范围0145～1135r/min（回转窑采用4台液压马达驱
动，通过对液压系统的控制，可实现回转窑从零至最大转速范围内的无级调速）。
经过链篦机预热后的球团通过铲料板和给料溜槽送入回转窑中，并随回转窑沿周边翻滚的同时，沿轴向朝窑头移动。
在窑头装有专门设计的双调节伸缩式混合煤气烧嘴，通过调节空气煤气比例来调节火焰长度,控制煤气量。
同时将环冷机一冷段近1030℃的热废气引入窑头罩作为二次风，以保证窑内所需焙烧温度。
球团在窑内主要受热辐射作用，边翻滚边焙烧，从而得到均匀焙烧。
球团焙烧温度1250～1350℃，焙烧时间为25-35min。
焙烧好的球团通过回转窑窑头罩内溜槽和固定焙烧好的球团通过回转窑窑头罩内溜槽和固定筛卸到环冷机受料斗内。
窑头固定筛将>
200mm大块筛出，经溜槽落地，然后人工处理，其余卸入环冷机。
4.2.12成品球团矿冷却
从回转窑排出的球团矿温度约1250℃，经过窑头罩固定筛，将>
200mm大块筛出后，通过环冷机受料斗均匀分布在环冷机台车上，料层厚度760mm。
球团矿在环冷机内被冷却到150℃以下。
环冷机有效冷却面积为150m²
，直径22m，台车宽215m，设4台鼓风冷却风机。
1号风机风量为198km³
/h，负压为6kPa;
2号、3号风机风量为156km³
/h，负压为515kPa;
4号风机风量为156km³
/h，负压为415kPa。
环冷机炉罩分4段，一冷段将1030℃热气流通过受料斗上部窑头罩和平行管道直接入窑作二次风，提高窑内气氛温度，二冷段将650℃热气流通过热风管，直接引入链篦机预热I段作为热源，三冷段约350℃的低温风送至链篦机抽风干燥I段作为热源，四冷段约100℃废气通过环冷机的烟囱排放。
环冷机鼓风机通过风门自动调节冷却风量，在满足成品球冷却的前提下控制回热风温度。
环冷机卸料斗设料位传感器，排料用电液动扇形阀控制，均匀排料。
<
150℃球团矿通过卸料斗卸到胶带机上运出。
4.2.13成品球团矿贮存与输出
成品球团矿冷却后，由胶带运输机经4号转运站转运至原有5000t杂矿缓冲仓贮存并运往高炉。
在4号转运站设有球团矿装车装置，经汽车外运至辅助料场。
4.3球团的技术经济指标
球团厂自2005年10月投产以来,原料和球团各项指标见表2～4。
表2含铁原料的理化性能%
原料名称TFeSiO2CaOS-200目水分
国内酸性精粉655.40145<
0.155～657～9
巴西造球粉66.081420.01<
0.170～806～8
表3含膨润土的理化性能
胶质价（mL/g）膨胀容（mL/g）蒙脱石/%吸水率/%-200目粒级/%水分/%
44383342990～9613
表4球团技术经济指标
时间产量/t作业率/%TFe/%FeO/%抗压强度/（N/个）筛分指数/%转鼓指数/%
2005-107275754.6663.30.841.27788.39
2005-1110909764.6763.280.92151491.94
2005-1212290690.7863.450.6720623.5896.02
2006-0112292381.0163.471.1121623.5894.98
焦炉煤气消耗/（m³
/t）高炉煤气消耗/（m3/t）电耗/（kW·
h/t）合格率/%
53.16
38.9625.7430.3764.67
45.9817.1131.9980.61
46.4823.3634.5785.03
5膨润土在铁矿球团生产中的作用
5.1膨润土
“膨润土”在我国不少的球团资料文献中常被习惯地称为“皂土”。
这是因为这种粘土矿物具有去污作用,人们常把这类具有去污作用的粘土称为“皂土”。
按矿物学的名称,用于球团生产的这种粘土矿物应称为“膨润土”。
在国外生产球差不多所有这些厂都选用美国的怀俄明和其它为数不多的几个矿山的膨润土。
甚至许多远离怀俄明的球团厂也采用这种膨润土。
这样,大大地增加了运输费用,提高了球团的成本。
奇怪的是膨润上资源分布很广,人们却喜欢使用怀俄明膨润土。
原因在于其它有些地区生产的膨润土,即使经过处理也不如高质量的怀俄明膨润土好用。
美国是膨润土最大的生产国,它的怀俄明膨润土闻名世界。
每年大量出口。
但近年来生产球团矿用的膨润土,除本国产的所谓怀俄明钠质或称钠基膨润土外,还从意大利进口庞廷岛的优质膨润土。
在我国目前的球团矿生产中,绝大多数都使用消石灰作为添加剂,却很少使用怀俄明那样的优质钠质膨润土。
在一些球团矿生产试验中使用过辽宁黑山的膨润土和四川三台等地的膨润土,但是效果似乎不甚明显其原因除使用过程中,膨润土的质量如粒度、水分等没有满足技术要求外,可能主要的是这几种膨润土基本上是属于钙质膨相土的原因。
虽然,有的经过活化用子球团矿生产,其效果也不能赶上怀俄明式的优质的钠质膨润土的作用。
鉴于膨润土,特别是优质的钠基膨润土在球团矿生产过程中的显著的良好作用，膨润土的物理化学性质矿物学上把含有多量蒙脱石或称高岭。
5.2膨润土种类对球团生产过程的影响
膨润土对铁矿球团生产过程的影响并不是所有都一样的,不但不一样而且差别甚大。
人们为了寻找出什么种类的膨润土对
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