焙烧球团强度
qiutuan
球团
pelletizing
铁矿粉造块的重要方法之一。此法也应用于有色金属冶炼。铁矿粉球团造块法在1955年开始投入工业生产,比烧结约晚40年。这种方法特别适于处理细精矿, 随着选矿推广细筛再磨,铁精矿粒度越来越细,加上球团具有较好的冷态强度、还原性和粒度组成,所以近年发展较快。中国细精矿粉较多,考虑到高碱度烧结矿冶 金性能优越,搭配一部分碱度较低的球团矿可能是较好的高炉炉料结构。
球团矿生产 先将矿粉制成粒度均匀、具有足够强度的生球。造球通常在圆盘或圆筒造球机上进行。矿粉借助于水在其中的毛细作用形成球核;然后球核在物料中不断滚动,粘附 物料,球体越来越大,越来越密实。矿粉间借分子水膜维持牢固的粘结。采用亲水性好、粒度细(小于0.044毫米的矿粉应占总量的90%以上),比表面积大 和接触条件好的矿粉,加适当的水分,添一定数量的粘结剂(皂土、消石灰和生石灰等),可以获得有足够强度的生球。
生球经过干燥 (300~600□)和预热(600~1000□)后在氧化气氛中焙烧。在预热和焙烧阶段出现氧化铁的氧化、石灰石分解和去硫等反应。焙烧是球团固结的主 要阶段。球团固结过程中,固相反应和固相烧结起重要作用,而液相烧结只在一定的条件下才得到发展。焙烧温度一般是1200~1300□,主要用气体或液体 燃料,有时也可用固体燃料。
球团矿的焙烧设备 主要有竖炉、带式焙烧机和链篦机-回转窑三种。用竖炉焙烧,单机能力小,加热不均,对原料适应性差;但设备简单,操作方便。中国在竖炉焙烧技术方面有所突 破。带式焙烧机主要是德腊沃-鲁奇型(Dravo-Lurgi),具有单机能力大、有余热利用系统、设备简单可靠、操作方便等优点;是目前世界上球团焙烧 的主要设备,生产的球团占世界总产量一半以上。链篦机-回转窑具有焙烧均匀、单机能力大等优点,但设备环节多。
把物料(如矿石)加热而不使熔化,以改变其化学组成或物理性质
roasting
固体物料在高温不发生熔融的条件下进行的反应过程,可以有氧化、热解、还原、卤化等,通常用于无机化工和冶金工业。焙烧过程有加添加剂和不加添加剂两种类型。
不加添加剂的焙烧 也称煅烧,按用途可分为:①分解矿石,如石灰石化学加工制成氧化钙,同时制得二氧化碳气体;②活化矿石,目的在于改变矿石结构,使其易于分解,例如:将高 岭土焙烧脱水,使其结构疏松多孔,易于进一步加工生产氧化铝;③脱除杂质,如脱硫、脱除有机物和吸附水等;④晶型转化,如焙烧二氧化钛使其改变晶型,改善 其使用性质。
加添加剂的焙烧 添加剂可以是气体或固体,固体添加剂兼有助熔剂的作用,使物料熔点降低,以加快反应速度。按添加剂的不同有多种类型:
氧化焙烧 粉碎后的固体原料在氧气中焙烧,使其中的有用成分转变成氧化物,同时除去易挥发的砷、锑、硒、碲等杂质。在硫酸工业中,硫铁矿焙烧制备二氧化硫是典型的氧 化焙烧。冶金工业中氧化焙烧应用广泛,例如:硫化铜矿、硫化锌矿经氧化焙烧得氧化铜、氧化锌,同时得到二氧化硫。
还原焙烧 在矿石或盐类中添加还原剂进行高温处理,常用的还原剂是碳。在制取高纯度产品时,可用氢气、一氧化碳或甲烷作为焙烧还原剂。例如:贫氧化镍矿在加热下用水 煤气还原,可使其中的三氧化二铁大部分还原为四氧化三铁,少量还原为氧化亚铁和金属铁;镍、钴的氧化物则还原为金属镍和钴。因为该过程中的三氧化二铁具有 弱磁性,四氧化三铁具有强磁性,利用这种差别可以进行磁选,故此过程又称磁化焙烧。
氯化焙烧 在矿物或盐类中添加氯化剂进行高温处理,使物料中某些组分转变为气态或凝聚态的氧化物,从而同其他组分分离。氯化剂可用氯气或氯化物(如氯化钠、氯化钙 等)。例如:金红石在流化床中加氯气进行氯化焙烧,生成四氯化钛,经进一步加工可得二氧化钛。又如在铝土矿化学加工中,加炭(高质煤)粉成型后氯化焙烧可 制得三氯化铝。若在加氯化剂的同时加入炭粒,使矿物中难选的有价值金属矿物经氯化焙烧后,在炭粒上转变为金属,并附着在炭粒上,随后用选矿方法富集,制成 精矿,其品位和回收率均可以提高,称为氯化离析焙烧。
硫酸化焙烧 以二氧化硫为反应剂的焙烧过程,通常用于硫化物矿的焙烧,使金属硫化物氧化为易溶于水的硫酸盐。若以Me表示金属,硫酸化焙烧主要包括下列过程:
2MeS+3O2─→2MeO+2SO2
例如:闪锌矿经硫酸化焙烧制得硫酸锌、硫化铜经硫酸化焙烧制得硫酸铜等。
碱性焙烧 以纯碱、烧碱或石灰石等碱性物质为反应剂,对固体原料进行高温处理的一种碱解过程。例如:软锰矿与苛性钾焙烧制取锰酸钾;铬铁矿与苛性钾焙烧制取铬酸钾。
钠化焙烧 在固体物料中加入适量的氯化钠、硫酸钠等钠化剂,焙烧后产物为易溶于水的钠盐。例如:湿法提钒过程中,细磨钒渣,经磁选除铁后,加钠化剂在回转窑中焙烧,渣中的三价钒氧化成五价钒。
影响固体物料焙烧的转化率与反应速度的主要因素是焙烧温度、 固体物料的粒度、 固体颗粒外表面性质、物料配比以及气相中各反应组分的分压等。
焙烧过程所用设备,按固体物料运动特性,可分为固定床、移动床和流动床几类;按其所用加热炉的形式可分为反射炉、多膛炉、竖窑、回转窑、沸腾炉、施风炉等。
钠化焙烧球团法(sodium-translated roasting pelletizing)
铁矿石球团法之一。在球团原料中配加钠盐,使生球焙烧时矿石中的一些有用元素转化为能溶于水的钠盐,而球团矿得到固结。最典型的实例为钒钛磁铁矿粉中配加芒硝(Na2SO4)造球后进行氧化焙烧,其中钒的氧化物转化为可溶于水的钒酸钠,然后用水浸出加以回收。1955年在芬兰采用竖炉钠化焙烧钒钛磁铁矿(含钒0.92%)球团以提钒,生产能力为年产V2O5
)

