球团理论与工艺3生球干燥

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1、生球干燥生球干燥是在预热、焙烧阶段之前的一道中间作业。是在预热、焙烧阶段之前的一道中间作业。指借助传导、对流、辐射等热传递方式在干燥设备内加热指借助传导、对流、辐射等热传递方式在干燥设备内加热生球，使生球中所含的水分汽化而除去的过程。生球，使生球中所含的水分汽化而除去的过程。生球中生球中的水分的水分导致生球塑性变形导致生球塑性变形使生球在预热阶段产生裂纹或使生球在预热阶段产生裂纹或“爆爆裂裂”爆裂温度：生球在升温过程中球团结构遭到破爆裂温度：生球在升温过程中球团结构遭到破坏的温度。坏的温度。一部分球团粉化，恶化一部分球团粉化，恶化料层透气性，焙烧时间料层透气性，焙烧时间延长，球团质量下降，延长

2、，球团质量下降，废品率增加。废品率增加。目的：使经干燥的球团能够安全承受预热阶段的温度应力。目的：使经干燥的球团能够安全承受预热阶段的温度应力。（1）生球若不干燥，带着大量水分进入预热区（）生球若不干燥，带着大量水分进入预热区（9001100），球内水分激烈蒸发，将使生球裂开，甚至），球内水分激烈蒸发，将使生球裂开，甚至发生爆发生爆裂裂。生球为什么要进行干燥？生球为什么要进行干燥？（2）未经过充分干燥的生球，直接进入高温区焙烧，即使不）未经过充分干燥的生球，直接进入高温区焙烧，即使不发生爆裂，但由于球内含水甚高，水的蒸发要吸收大量热能，发生爆裂，但由于球内含水甚高，水的蒸发要吸收大量热能，球团

3、矿不能很快地上升到焙烧指定的温度，势必球团矿不能很快地上升到焙烧指定的温度，势必延长焙烧时间，延长焙烧时间，降低生产率，燃料消耗上升降低生产率，燃料消耗上升。生球为什么要进行干燥？生球为什么要进行干燥？（3）以磁铁矿精矿或含硫高的矿粉生产球团矿，充分干燥尤）以磁铁矿精矿或含硫高的矿粉生产球团矿，充分干燥尤为必要。为必要。未经充分干燥的生球，带着大量水分进入高温焙烧区，水分未经充分干燥的生球，带着大量水分进入高温焙烧区，水分蒸发，蒸发，影响影响Fe3O4的氧化和的氧化和S的氧化的氧化。低价的氧化铁，在高温下。低价的氧化铁，在高温下与脉石作用，形成低熔点的熔体，阻止与脉石作用，形成低熔点的熔体，阻

4、止Fe2+进一步氧化成进一步氧化成Fe3+，防碍脱硫，使球团矿中防碍脱硫，使球团矿中FeO含量升高，脱硫率降低，甚至产生含量升高，脱硫率降低，甚至产生过多的熔融液相，结成大块。过多的熔融液相，结成大块。3.1生球干燥机理生球干燥机理平衡湿度平衡湿度是指生球的湿度等于干燥介是指生球的湿度等于干燥介质的湿度。质的湿度。干燥的原动力是湿度差。干燥的原动力是湿度差。干燥干燥是借热能使物料中水分是借热能使物料中水分(或溶剂或溶剂)气化，气化，并由生成蒸气离开物料的过程。并由生成蒸气离开物料的过程。生球干燥生球干燥是一个缓慢的汽化脱水过程，水分是一个缓慢的汽化脱水过程，水分自生球的内部向外扩散并从表面汽化

5、脱去。自生球的内部向外扩散并从表面汽化脱去。3.1生球干燥机理生球干燥机理 生球与干燥介质生球与干燥介质热气流相遇，生球表面水蒸汽压力大于干燥介质中热气流相遇，生球表面水蒸汽压力大于干燥介质中水蒸汽的分压，水在生球的表面蒸发，通过边界层，为干燥介质带走。水蒸汽的分压，水在生球的表面蒸发，通过边界层，为干燥介质带走。随着表面水分蒸发，沿生球的半径，出现内外湿度差，球内的水向表层随着表面水分蒸发，沿生球的半径，出现内外湿度差，球内的水向表层扩散，然后在表面上蒸发，直至达到湿度平衡。扩散，然后在表面上蒸发，直至达到湿度平衡。由此可见，生球的干燥过程由由此可见，生球的干燥过程由表面气化表面气化和和内部

6、扩散内部扩散两部分构成。两部分构成。蒸发蒸发扩散扩散3.1.1 表面气化控制表面气化控制 在干燥过程中，生球表面的湿度大于干燥介质的湿度，在干燥过程中，生球表面的湿度大于干燥介质的湿度，表面水分蒸发的同时，生球表面水分蒸发的同时，生球内部的水分能不断地由内扩散到内部的水分能不断地由内扩散到表面而气化表面而气化，使表面保持潮湿，此时水分的内部扩散速度大，使表面保持潮湿，此时水分的内部扩散速度大于表面汽化速度，这叫于表面汽化速度，这叫“表面气化控制表面气化控制”。水分的去除，决定于物体表面水分的去除，决定于物体表面上水分的气化速度。上水分的气化速度。3.1.1 表面气化控制表面气化控制 干燥介质与

7、生球表面间的温度干燥介质与生球表面间的温度/湿度差为一定值湿度差为一定值，其蒸发，其蒸发速度与一般水面气化相同。速度与一般水面气化相同。此类干燥作用的进行，完全由干燥介质的状态决定，与此类干燥作用的进行，完全由干燥介质的状态决定，与物料的性质无关。物料的性质无关。特点：特点：U内扩内扩U气化气化 3.1.2 内部扩散控制内部扩散控制 随着干燥不断的推移，生球表面的湿度小于干燥介质的随着干燥不断的推移，生球表面的湿度小于干燥介质的湿度，表面水分蒸发后，生球内部的水分不能及时地扩散到湿度，表面水分蒸发后，生球内部的水分不能及时地扩散到表面，表面出现干壳，蒸发面向内部移动此时，水分的表面，表面出现干

8、壳，蒸发面向内部移动此时，水分的内部内部扩散速度小于表面气化速度扩散速度小于表面气化速度，这叫这叫“内部扩散控制内部扩散控制”。此时，干燥过程受干燥介质和物此时，干燥过程受干燥介质和物料特性的共同决定。料特性的共同决定。3.1.2 内部扩散控制内部扩散控制当生球的干燥过程为内部扩散控制时，必须设法当生球的干燥过程为内部扩散控制时，必须设法增加内部增加内部的扩散速度的扩散速度，或，或降低表面的气化速度降低表面的气化速度。否则，将导致生球表面干燥而内部潮湿（否则，将导致生球表面干燥而内部潮湿（干壳干壳），最终使表），最终使表面干燥面干燥收缩收缩并产生并产生裂纹裂纹。特点：特点：U内扩内扩60%，粒

9、度小于，粒度小于0.074mm98%，水分，水分10%。膨润土的用量国外一般为膨润土的用量国外一般为0.5%2%，国内为，国内为2%5%。（5 5）膨润土在球团中的用量膨润土在球团中的用量 蒙脱石在差热曲线中反应出有三个吸热蒙脱石在差热曲线中反应出有三个吸热效应和一个放热效应。效应和一个放热效应。u第一吸热效应在第一吸热效应在90130之间，呈现之间，呈现一很强的低温吸热谷，属于排出外表的分一很强的低温吸热谷，属于排出外表的分子结合水和层间水。子结合水和层间水。u在在550750左右出现第二吸热谷，它左右出现第二吸热谷，它标志结构水的排出和晶体结构的破坏，即标志结构水的排出和晶体结构的破坏，即

10、膨润土物理性能的丧失。膨润土物理性能的丧失。u在在9001000又出现第三个吸热谷，又出现第三个吸热谷，紧接着一个放热峰，第三个吸热谷出现，紧接着一个放热峰，第三个吸热谷出现，表示蒙脱石结构完全破坏。放热峰表示为表示蒙脱石结构完全破坏。放热峰表示为一种新的矿物一种新的矿物(如尖晶石如尖晶石)的形成。的形成。02004006008001000889092949698100TemperatureTG/%-0.3-0.2-0.10.00.10.20.364090.3-3.72%-6.37%-(b)(a)DSC/(mW/mg)（6 6）膨润土提高球团爆裂温度的原因膨润土提高球团爆裂温度的原因干燥速度下降：干燥速度下降：晶层中含有分子结合晶层中含有分子结合水，使表面气化速度降低；水，使表面气化速度降低；毛细水毛细水容易进入晶层，干燥外壳形成慢，大量容易进入晶层，干燥外壳形成慢，大量毛细水在表面蒸发。毛细水在表面蒸发。不易造成内部过剩的蒸气压不易造成内部过剩的蒸气压