生球

生球是指用於分析鐵及其合金（生鐵、鑄鐵、球鐵、合金鑄鐵）碳、硫、錳、磷、矽、銅、鎳、鉻、鉬等元素含量的球體。工作過程全自動操作，徹底消除了人為誤差，測量準確。

基本介紹

• 中文名：生球
• 外文名：The pellet
• 用途：分析鐵及其合金，鉬等元素含量。
• 優勢：消除了人為誤差，測量準確
• 測量範圍：碳：0.02%～6.00%　
• 學科：冶金工程

簡介

全世界範圍內，歐美等國鐵礦石的入選比為83%-93%，而我國高達95%以上的鐵礦石需進行預先選礦，因此，人造塊礦產量及高爐燃料率呈逐年上升趨勢。鐵礦資源的變化，人造塊礦的優越性，極大的促進了球團技術的不斷發展。

球團法是將細磨精礦製成能滿足冶煉要求的塊狀物料的一個加工過程。其過程為：將準備好的原料（細磨精礦或其他細磨粉狀物料，添加劑或粘結劑等），按一定的比例經過配料、混勻，在造球機上經滾動而製成一定尺寸的生球，然後採用乾燥和焙燒或其他方法使其發生一系列的物理化學變化而硬化固結。這一過程就叫做球團過程，這種方法稱為球團法。它所得到的產品稱之為球團礦。

造球基本原理

造球是細磨物料在造球設備中被水濕潤，藉助機械力的作用而滾動成球的過程。在工業生產中，濕料連續加到造球機中，母球在造球機中不斷的滾動而被壓密，引起毛細管形狀和尺寸的改變，從而使過剩的毛細水被遷移到母球表面，潮濕的母球在滾動中很容易粘上一層潤濕程度較低的濕料。再壓密，表面又粘上一層濕料，如此反覆多次，母球不斷長大，一直到母球中的摩擦力比滾動時的機械壓密作用大為止，如果要使母球繼續長大，必須人為地使母球的表面過分潤濕，即向母球表面噴水，母球長大應滿足以下三個條件：

（1）機械外力的作用，使母球滾動粘附料層和壓密；

（2）有潤濕程度較低的物料，能粘附在過濕的母球表面；

（3）母球表面必須有過濕層，必要時可通過噴水實現。

不同性質的物料，生球長大的方式不一樣，一般由物料親水性來決定，親水性好的物料以聚結長大，親水性差的物料以成層方式長大。如石英粉以成層長大為主，石灰石粉以聚結長大為主，而鐵精礦粉介於兩者之間，即可聚結長大，又可以成層長大，主要受造球工藝制度和含水量決定。

當母球以成層方式長大時，由於各個母球獲得物料的機會基本相等，所以生球的粒度較均勻。在連續造球過程中，當物料的水分增高和生球塑性增大，聚結長大的比例將會增加，生球的尺寸將會變大。母球長大到符合要求尺寸的生球後進入緊密階段，該階段是生球增加和獲得最終機械強度所必須的。此時，在造球機的機械力作用下產生的滾動和搓動力，使生球內的顆粒被進一步壓緊，球團強度得到提高，水分降低，密度增加，最終成為合格生球。

原料對造球過程的影響

原料的天然性質

在原料的天然性質中，對造球過程起主要作用的是顆粒表面的親水性和形狀。

顆粒表面親水性愈高，其礦粒被水潤濕的能力就愈大，毛細水作用就愈強，毛細水的遷移能力就愈塊。這些性質決定物料的良好成球性。根據測定結果，鐵礦石的親水性依下列順序遞增：

磁鐵礦——赤鐵礦——菱鐵礦——褐鐵礦。

脈石對鐵礦物的親水性有較大影響，甚至可以改變上述順序。石英、雲母屬於成球性較差的脈石礦物，，當鐵礦石中含有較多的石英或雲母時，其成球性下降。當鐵礦石中含有諸如粘土質或蒙脫石之類的礦物時，由於這些礦物具有良好的親水性，而常常起到改善鐵礦物成球形的作用。

物料顆粒形狀不同，將影響所製得的生球強度不同。自然界中存在的氧化鐵，其晶體大致呈球狀、立方體狀、針狀，這些不同形狀的顆粒往往能造成生球強度的極大差異。

原料濕度

水分對成球的影響較大，水分不足的原料造球時，生球很難長大。若採用水分過多的原料造球儘管初始成球速度較快，但易造成母球相互粘結變形，導致生球粒度分布不均勻。此外，過濕的物料和過濕的母球，易粘結在造球機上，造成操作發生困難，輕者破壞母球的正常運行軌道，嚴重者使母球失去滾動能力甚至造成造球機負荷過重而引起斷軸和燒壞馬達等事故。

造球所要求的適宜濕度其波動範圍較窄，約為±0.5%。一般情況下，褐鐵礦的適宜造球濕度較之赤鐵礦和磁鐵礦高。最佳造球原料的濕度，應略低於適宜值，對不足部分應在造球過程中補加。

通常由選礦廠供給的精礦，水分往往超過造球濕度的適宜值，因此，實際生產中，往往採用機械乾燥法和添加乾燥組分來排除和減少多餘水分，以保證造球物料的濕度要求。

原料的粒度和粒度組成

原料粒度愈小並具有合適的粒度組成，則顆粒間排列愈緊密，毛細管的平均直徑亦愈小，分子粘結力亦將愈強。生球強度隨生球的孔隙率的減少而提高，或隨造球物料的比表面積的增加而提高。

對於造球而言，不僅要求細粒級含量占有一定比例外，在粒度組成中，對粒度上限亦須控制，否則不僅生球強度差，並且在造球時顆粒易發生偏析。

經濕磨的物料，其粒度愈細，在造球中水分遷移的速度亦愈慢，就需要較長的造球時間，這是不利的一方面。但由於細度對於生球的強度具有決定性的作用。因此，造球物料仍須要求適當細磨。

添加劑對成球的影響

在造球原料中加入某些添加物，可改善物料的成球性，其原因有兩個方面：

第一：添加物均為親水性好、比表面積大的物質，它們的加入可以改善物料的親水性和比表面積；

第二：添加物所具有的較強粘結力，可改善物料顆粒間的粘結狀況，起著顆粒間分子的傳遞作用。其粘結能力越大，生球的機械強度越大。

工藝條件對造球過程的影響

要保證生球的粒度、強度等符合要求，以及使造球機達到最大生產率，在很大程度上取決於造球方法和造球的操作條件。

1.加料方法。一般來講給料量越大則生球粒度越小，強度越低。加料方法，要符合“即易形成母球，又能使母球迅速長大和緊密”的原則。為此，必須把原料分別加在“成球區”和“長球區”。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“緊密區”，吸收生球表面多餘的水分。

2.加水方法。原料水分的變化對造球的影響，在不超過極限值的範圍內水分越大，成球越快；水分越小，成球越慢。磁鐵礦造球的適宜水分為：7.5%～8.5%，造球前的原料水分應低於適宜的生球水分。造球過程中的加水方法：滴水成球，霧水長大，無水緊密。加水位置：必須符合“即易形成母球，又能使母球迅速長大和緊密”的原則，為了實現生球粒度和強度的最佳操作，加水點設在球盤上方，範圍偏大。

3.膨潤土的使用。配比過大，生球粒度變小，造球機產量降低，加水量增加，且加水困難；同時還會引起生球不圓和變形，降低生球的爆裂溫度和品位。配比過小，生球強度難以保證。

4.造球時間。滾動成球所需的時間，視成品球的尺寸、原料成球的難易和原料顆粒的粗細而定。成品球的尺寸要求大，則造球時間長；原料成球性差，則造球時間長。細粒物料要達到生球內顆粒填充均勻也須延長造球時間。總體上來講，延長造球時間對提高生球強度是有好處的，但降低了產量。同時，造球時間還與原料粒度有關，物粒過粗或過細，所需造球時間均較長，產量降低。

5.生球尺寸。生球的尺寸在很大程度上決定了造球機的生產率和生球的強度。尺寸小，生產率高，尺寸大，造球時間長生，產率越低，落下強度也越低；但尺寸過小，抗壓強度就越低；因此，合理的生球粒度既是提高生球產量的需要，也是提高生球強度的需要。

6.穩定返礦及返灰的操作。返礦應與精礦均勻配加，儘量避免返礦單獨進入混勻料倉，進礦過程中注意均勻配加返灰，以保證物料造球時的均勻，避免形成大球。

7.造球機的工藝參數

（1）造球機的周速和傾角。當造球機傾角一定時，周速只能在一定範圍內變動，物料的摩擦角較大，則周速可偏低，若摩擦角較小，則周速可偏高。造球機的傾角和物料的安息角有關。在一定的範圍內，適當提高傾角，加大周速，使生球在單位時間內的滾動次數增加，生球所受機械力加強，有利於母球的長大和緊密。圓盤造球機的傾角一般為45°～50°。

（2）造球機的邊高和熔劑充滿率。造球機的邊高與圓盤的直徑和造球物料的性質有關。隨著造球機直徑的增加，邊高亦應增加。實踐證明，當造球機的直徑和傾角都不變時，若物料粒度粗、粘度少，則盤邊應高一些；若物料粒度細、粘度大，盤邊就應低一些。

邊高尺寸影響造球機的容積充滿率，邊高愈大，傾角愈小，則充滿率愈大。如果單位時間給料量一定，容積充滿率愈大，則成球時間愈長。此時，生球的尺寸大，強度高。圓盤造球機的充滿率一般波動在10%～20%之間。

（3）底料與刮板。滾動成球過程中，造球機盤面上往往附著一層造球物料，稱為底料。為了使造球機能正常工作，必須在造球機工作面上形成鬆散且有一定高度的底料。為此，一般應在圓盤內設定刮板來實現。刮板應距離盤面有一定的高度，這樣才能是底料的高度和密度保持恆定。若能在圓盤上合理安置，則是提高造球機生產率和提高生球強度的有效措施。

生球性能要求

對球團生產來說，生球質量是一項最重要的指標。生球在進入焙燒設備之前要經過3～6次的轉運。為減少運轉過程中生球的破碎，皮帶機的頭輪直徑一般應不大於300mm，皮帶的速度也應降低到0.4～0.6m/s。為減輕運轉點對生球的衝擊，通常的措施是在轉運皮帶機頭輪安裝電磁裝置。此外，生球進入焙燒設備後還要承受料層的壓力。在氣流通過料層時，球團還要受到高溫氣流的熱衝擊。生球性能直接影響後續的乾燥、預熱、焙燒工序及最終成品球團礦的產量和質量。因此，對造球性能要加強檢測，為後續工序創造良好條件。生球性能主要包括生球水分、粒度組成、生球抗壓強度和落下強度。

生球性能檢測方法

生球水分

取出生球500g，壓碎後放入鼓風乾燥箱內，在105～110℃間烘2h，取出稱重，然後放入烘箱烘0.5h，取出稱重，反覆數次至恆重m_t（Kg）。

生球粒度組成

生球粒度組成反映生球的均勻性、造球機的造球效果及產量、生球篩分效果。生球粒度愈均勻，生球料層透氣性愈高，球團礦產量也愈高。因此，生產中採用輥篩控制小粒度（-5mm）生球和過大生球（+20mm）的數量。在經輥篩前後的膠帶運輸機上各取1Kg生球進行粒度篩析，考查造球機的造球效果（成球率）和輥篩的篩分效果（篩分效率）。

採用孔徑為5，8，10，15，20，25mm的一組圓孔篩進行篩分。

生球抗壓強度

生球抗壓強度大小反映生球在料層運轉、堆積過程中承受料層自重和擠壓的能力的強弱。其測定方法為：取30個10～16mm生球，放在生球強度測定儀上進行測定，取其平均值作為抗壓強度指標，其單位為N/個。

生球落下強度

生球落下強度是衡量生球在轉運過程只能夠承受衝擊能力大小的重要指標，也是球團廠設計中允許生球轉動次數的依據。取30個10～16mm生球，從0.5m處自由落下到5mm厚的鋼板上，直到生球產生裂紋為止，取其平均值作為生球落下強度的指標，其單位為次/0.5m。

生球異常現象的處理方法

（1）生球粒度偏大時：首先檢查圓盤下料量是否正常，有無卡塊現象，如有要及時處理，增加下料量。其次是檢查原料水分是否正常，根據水分大小調整盤內加水量。若以上兩種方法還不能使粒度恢復正常就進行調整角度，縮短生球在盤內的停留時間。

（2）物料不出造球盤，盤內物料運動軌跡不清：①檢查盤下料量是否增多，適當調整下料量；②適當增加盤內加水量；③檢查原料膨潤土配比是否正常，膨潤土要通知配料崗位及時調整；④檢查底刮刀是否完好，底料床是否平整，發現刮刀損壞及時更換。

（3）造球時盤內物料不成球：①檢查物料的粒度是否合適，粒度大時，延長成球時間。②檢查球盤轉速是否過快，若塊要降低轉度。③檢查水分是否適宜，加水位置是否正常。④檢查膨潤土配加量是否適宜，多時減，少時加。