球團理論和工藝球團焙燒理論基礎課件.ppt

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1、4球團焙燒的理論基礎生球經過干燥以后，雖然強度有所提高，但遠不能滿足高爐冶煉的需要。生球干燥后，干球抗壓強度只有80～100N/個。滿足不了運輸和高爐冶煉要求（>2500N/個）。球團的焙燒是球團生產過程中最為復雜的工序，它對球團礦生產起著極為重要的作用。為了使球團礦具有良好的冶煉性能，必須進行焙燒。提高球團礦的強度有許多方法，但95%是通過焙燒固結，僅5%通過低溫固結。4球團焙燒的理論基礎球團焙燒，即通過低于混合物料熔點的溫度下進行高溫固結，使生球發(fā)生收縮而且致密化，從而使生球具有良好的冶金性

2、能（如強度、還原性、膨脹指數和軟化特性等），保證高爐冶煉的工藝要求。三大主要焙燒設備：1）豎爐2）帶式焙燒機3）鏈箅機—回轉窯4球團焙燒的理論基礎球團的焙燒過程通?？煞譃楦稍铩㈩A熱、焙燒、均熱、冷卻五個階段。4.1球團焙燒過程概述物理過程，如：水分蒸發(fā)、礦物軟化及冷卻化學過程，如：水化物、碳酸鹽、硫化物和氧化物的分解及氧化和成礦作用4球團焙燒的理論基礎4.1球團焙燒過程概述各組成間的①某些固相反應，新物質出現(xiàn)，顆粒粘結；②某些組成或生成物的結晶和再結晶，生成熔融物；③孔隙率減少，球團密度增加，球

3、團發(fā)生收縮和致密化；④機械強度提高，氧化度提高，還原性變好等。4球團焙燒的理論基礎預熱（300～1000℃）是生球干燥后，在進入焙燒之前的一過渡階段。在預熱過程，各種不同的反應，如磁鐵礦轉變?yōu)槌噼F礦結晶水蒸發(fā)水合物和碳酸鹽的分解硫化物的煅燒等4.2球團預熱4球團焙燒的理論基礎這些反應是平行進行或者是依次連續(xù)進行的，對成品球的質量和產量都有重要的影響。因此，在預熱階段，應協(xié)調一致。就磁鐵礦而言，氧化對于球團礦的機械強度和還原性狀具有決定性的影響。4.2球團預熱化合物的分解和氧化預熱速度4球團焙燒的

4、理論基礎磁鐵礦的氧化從200-1000℃，這一氧化反應過程分為兩個連續(xù)的階段進行。4.2.1磁鐵礦球團的氧化機理（1）氧化階段及其產物第一階段（200-400℃）在這一階段，化學過程占優(yōu)勢，不發(fā)生晶型轉變(Fe3O4和γ-Fe2O3都屬立方晶系)，由Fe3O4生成了γ-Fe2O3，即生成有磁性的赤鐵礦。4球團焙燒的理論基礎（1）氧化階段及其產物第二階段（400-1000℃）由于γ-Fe2O3不是穩(wěn)定相，在較高的溫度下，晶體會重新排列，而且氧離子可能穿過表層直接擴散，進行氧化的第二階段。這個階段晶

5、型轉變占優(yōu)勢，從立方晶系轉變?yōu)樾狈骄?，?Fe2O3氧比成α-Fe2O3，磁性也隨之消失。4球團焙燒的理論基礎AFe3O4球團氧化未反應核收縮模型（2）氧化途徑①大氣中的O2被吸附在磁鐵礦球團表面，形成γ-Fe2O3薄層。球團氧化是α-Fe2O3不斷由外向內擴散，層層漸進，最終達到全部氧化的過程。②隨著焙燒溫度的進一步升高，離子活動能力增大，在γ-Fe2O3層的外圍形成穩(wěn)定的α-Fe2O3。4球團焙燒的理論基礎AFe3O4球團氧化未反應核收縮模型③當溫度進一步升高時，F(xiàn)e2+向γ-Fe2O3層

6、擴散，當擴散至α-Fe2O3與O2的界面處時與吸附的氧作用形成Fe3+，F(xiàn)e3+則向里擴散。④與此同時，O2-以不斷失去電子成為原子，又不斷與電子結合成為O2-的交換方式向內擴散到晶格的結點上，最終使Fe3O4全部成為α-Fe2O3。球團氧化是Fe2+向外擴散，F(xiàn)e3+向內擴散以及O2-向里擴散的一個內部晶格重新排列，最后成為固溶體的連續(xù)過程。4球團焙燒的理論基礎*關于固溶體固溶體是指溶質組元溶入溶劑晶格中而仍保持溶劑類型的合金相。和物質的熔點無關。工業(yè)上所使用的金屬材料，絕大部分是以固溶體為基

7、體的，有的甚至完全由固溶體所組成。如：碳鋼和合金鋼。4球團焙燒的理論基礎B氧化速度①人造磁鐵礦晶格結構不完整，固溶體形成迅速。因此，在低溫下就能產生γ-Fe2O3。反應能力比天然磁鐵礦強得多。4球團焙燒的理論基礎B氧化速度②天然磁鐵礦形成Fe3+擴散相對較慢，氧化過程只在表面進行，表面能同時形成固溶體和γ-Fe2O3，而在顆粒內部只能形成固溶體。③在較高溫度下，α-Fe2O3是赤鐵礦的穩(wěn)定形式，且由于發(fā)生氧化，顆粒內部固溶體也被轉換，生成α-Fe2O3。問題1：為什么低溫時只能生成γ-Fe2O3

8、？4球團焙燒的理論基礎Fe3O4（0.838nm）與γ-Fe2O3（0.832nm）的晶格常數相差甚微，因此，其轉變僅僅是進一步除去Fe2+，形成更多的空位和Fe3+。Fe3O4生成γ-Fe2O3的過程在低溫下就可進行。問題1：為什么低溫時只能生成γ-Fe2O3？4球團焙燒的理論基礎而它們與α-Fe2O3（0.542nm）的晶格常數差別卻很大，晶格重新排列時，F(xiàn)e2+及Fe3+有較大的移動，從γ-Fe2O3或Fe3O4轉變到α-Fe2O3時，晶型改變，體積發(fā)生收縮，需要在高溫下方可進行。因此，低