球团思考题.doc

1.属于高温固结范畴的常规三大方法。
竖炉球团法、带式焙烧机法以及链篦机-回转窑法。
2.成球阶段的主导因素有哪些？
包括：成核阶段、过渡阶段和长大阶段。成核阶段：润湿/毛细力起主导作用;过渡阶段：润湿/毛细力和机械力起主导作用; 长大阶段：机械力起主导作用。
3.圆盘/圆筒造球机的构造及成球原理？
圆盘造球机：它的主要部件系倾斜的带有周边的钢质圆盘，圆盘绕中心轴旋转时，成球物料沿盘底滚落，细粒物料散在潮湿的母球表面，从而使母球不断地长大到规定的尺寸。/细磨物料加进盘内被水湿润后，不断翻滚形成料粒→母球→大料球，大料球位于表面和圆盘的边缘。因此，当总给料量大于圆盘的填充量时，大颗粒的合格生球即自盘内排出。圆筒造球机：主要部件为一倾斜圆筒，圆筒绕中心线旋转，倾角在1°—8° 之间。/每一单体层中运动着的颗粒，大致都同为一个粒级。表面为大球，较小的球逐渐集中到运动强度最弱的料层中心部分。而未成球的混合料则潜入更低处，进入与圆筒一道向上运动的物料的单体层。混合料从向下运动的单体料层中筛下，沿途落在小球上，从而使小球长大。
4.四种形态的水在成球过程中的作用？造球中常用的粘结剂有哪些？
吸附水：是无效水，呈固态水性质; 毛细水：起主导作用，使颗粒成核；重力水：饱和水，对成球不利。薄膜水：增加球团机械强度，呈粘滞性；可提高生球强度，可使物料呈现塑性；常用的粘结剂：消石灰（Ca(OH)2其粒度细、比表面积大、亲水性好）、石灰石（CaCO3可增加粒子间的摩擦力，提高生球的强度与碱度，粘结力不如消石灰）、膨润土（主要成分是蒙脱石，提高生球干燥时的爆裂温度）、佩利多（Peridur无毒高分子粘结剂）。
5.球团干燥方式有几种？实际生产中多采用哪种干燥方式？为什么？
球团干燥方式可分为抽风干燥、鼓风干燥和交换流向的鼓风-抽风干燥方式。实际生产中多采用鼓风-抽风干燥方式，因为采用这种方式时，先鼓风干燥，使下层的球蒸发一部分水分，另外下层的球已经被加热到超过露点，然后再向下抽风，就可以避免水分的冷凝，使下部各层球团表现出较大的抗压强度，从而提高球的热稳定性。
6.通常情况下球团爆裂多发生在哪个阶段？生球干燥发生爆裂的原因是什么？
多发生在干燥阶段。原因是：干燥过程由表面汽化控制转为内部扩散控制后，水分蒸发面向球内推进，此时生球的干燥是由于水分在球内汽化后，蒸汽通过生球干燥外层的毛细管扩散到表面，然后进入干燥介质中。如果供热过多，球内产生的蒸汽就会多，蒸汽若不能及时扩散到生球表面，就会使球内蒸汽压增加，此时，当蒸汽压力超过干燥层的径向和切向抗压强度时，球就产生爆裂。
7.根据干燥速度不同，生球干燥由哪四个阶段组成？
干燥过程可分为4个阶段：（1）对流干燥阶段（2）热传导干燥阶段（3）等速干燥阶段（4）降速干燥阶段
8.叙述生球干燥过程的表面汽化控制和内部扩散控制并说明这一过程的基本特点是什么？
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，生球内部的水分能不断地由内扩散到表面而气化，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“表面气化控制”。特点：U内扩≥U。//气化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表面，表面出现干壳，蒸发面向内部移动此时，水分的内部扩散速度小于表面气化速度，这叫“内部扩散控制” 。特点：U内扩<U气化。
9.磁铁矿球团氧化过程中分为哪两个连续阶段？
（1）Fe2+向外扩散。（2）Fe3+向内扩散以及O2-向内扩散。
10．球团焙烧固结的作用是什么？固相固结反应的原动力是什么？固相固结的特性实质是什么？
球团焙烧固结的作用：使生球发生收缩而且致密化，从而使生球具有良好的冶金性能（如强度、还原性、膨胀指数和软化特性等），以此保证高炉冶炼的工艺要求。固态下固结反应的原动力是：系统自由能的降低。固相固结的实质：是球团内的矿粒在低于其熔点的温度下的互相粘结，并使颗粒之间连接强度增大。
11．球团焙烧固结机理是什么？
固相固结是球团里的矿粒在低于其熔点的温度下的互相粘结，并使颗粒之间的连接强度增大。固态下固态反应的原动力是系统自由能的降低。球团被加热到某一温度时，矿粒晶格内的原子获得足够的能量，克服周围的键力的约束进行扩散，并且随着温度升高，这种扩散加强，最后发展到在颗粒进行互相接触点或接触面上扩散，使颗粒之间产生粘结。这种通过表面层原子的扩散来完成的物质迁移过程，称为表面扩散。球团焙烧初期，由于颗粒表面原子扩散，使球内各颗粒粘结形成连接颈，颗粒互相粘结使球的强度有所提高。在颗粒接触面上，空位浓度提高，原子与空位交换位置，不断向接触面迁移，时颈长大温度愈高，体积扩散增强，颗粒接触面增加，粒子之间距离缩小。同时产生再结晶和长大，使球团致密，强度提高。
12.液相对固结的作用是什么？写出对球团有益的液相。
液相的作用：（1）由于液相的存在，可加快结晶质点的扩散，使晶体长大的速度比在无任何液相的结晶结构中快。（2）融体将颗粒包裹，在表面张力的作用下，矿石颗粒互相靠拢，结果使球团体积收缩，孔隙率减少，球团致密化。（3）液相充填在粒子间，冷却时液相凝固，将相邻粒子粘结起来。
13.写出球团焙烧过程出现的化合物体系、主要生成物及熔融温度，并解释导致球团强度下降的原因。
（1）硅酸盐体系(FeO-SiO2) 铁橄榄石(2FeO·SiO2) 熔点为1205℃，2FeO·SiO2-Fe3O4熔点为1142℃, 2FeO·SiO2-FeO熔点为1177℃，2FeO·SiO2-SiO2熔点为1178℃降低熔点和还原性（2）铁酸钙体系(CaO-Fe2O3) CaO·Fe2O3熔点1449℃，2CaO·Fe2O3熔点1216℃，CaO·2Fe2O3熔点1226℃提高强度和还原性（3）硅酸钙体系(CaO-SiO2) 熔点温度1150-2150℃强度下降（4）氧化铁-CaO-MgO-SiO2体系 熔点温度1300-1575℃提高熔点、改善还原性
14.磁铁矿球团固结有哪几种固结形式？
磁铁矿球团固结形式：（1）Fe2O3微晶键连接（2）Fe2O3再结晶连接（3）Fe3O4再结晶固结 （4）渣键连接
15．焙烧时间、温度、加热速度对球团焙烧的影响是什么？
(1)焙烧时间：当温度小于1350℃时，在一定的时间内，随着焙烧时间的延长，球团抗压强度升高，超过一定时间，则强度保持一定值，即有一个使抗压强度保持一定的临界时间。在临界温度以内，焙烧温度越高，临界时间越短，抗压强度亦越大。然而，若达不到最适宜焙烧温度，即使长时间加热，也达不到最高抗压强度。(2)温度： 从提高质量和产量的角度出发，应尽可能选择较高温度。从设备条件、设备使用寿命、燃料与电力消耗角度出发，应尽可能选择较低的焙烧温度。(3)加热速度： 升温过快会使氧化反应难以进行或氧化不完全。升温过快会使球团产生差异膨胀，球团强度变差。
16．球团矿还原过程按下列方程进行：FenOm+mCO(mH2)®nFe+mCO2 (mH2O)，就反应动力学观点简述此过程的三个单独反应环节。
（1）铁氧化物粒子表面脱氧，直到浮士体还原为金属铁：FeO + H2 (CO) → Fe + H2O (CO2)
（2）金属铁向需要还原的铁氧化物内扩散： Fe3O4+Fe→4FeO
（3） 较高级氧化铁在其晶界面上转变为较低级铁氧化物：4Fe2O3+Fe→3Fe3O4
17．球团的还原性状有哪些？球团异常还原膨胀的原因有哪些？简述抑制异常膨胀的主要途径。
球团的还原性状：（1）球团矿在高炉中还原时的体积膨胀；（2）球团矿还原后的强度。
球团异常还原膨胀的原因有：（1）球团内气体压力增大引起异常膨胀。当球团内部CO2、H2O气体生成速度大于其通过气孔向外扩散的速度时，由于局部气体压力的增大，引起球团异常膨胀破裂；（2）烟碳沉积膨胀。当CO作为还原剂时，在低温还原条件下发生如下反应：2CO→CO2+C（固体碳），即部分形成固体碳（烟碳），固体碳在球团的细微孔隙和晶体裂缝内产生沉积，使球团体积膨胀引起碎裂和分化；（3）纤维状金属铁（铁晶须）引起球团异常膨胀。在还原形成富氏体时，其内部的金属铁离子，以表面扩散方式迅速迁移至某些特定的核心点上，尤其是边角棱上，形成铁晶须，铁晶须破坏球团结构产生体积膨胀；（4）有K、Na等碱金属离子存在，造成球团内晶格畸变，引起球团异常膨胀或恶性膨胀；（5）还原导向性引起晶格破裂造成异常膨胀。1）Fe2O3（六方晶系） 还原为Fe3O4（三方晶系）时，由于晶型转变引起异常膨胀；2）还原速度各向异性导致生成不同厚度的磁铁矿层，造成球团结构破裂；3）相邻的赤铁矿晶体还原速度的各向异性造成球团结构破裂。
抑制异常膨胀的主要途径：（1）在球团物料中加入MgO，生成MgO▪ Fe2O3，减少Fe2O3到Fe3O4的晶型转变抑制膨胀；（2）加入CaO，生成CaO ▪ Fe2O3（铁酸钙）液相；（3）通过调整球团的R（碱度）以及脉石含量来改变晶体结构变化；（4）焙烧只含Fe3O4或只含FexO的球团矿，以避免还原过程中的晶型转变，可有效抑制还原膨胀。
18．论述金属化球团还原三界面模型。
金属化球团矿：将生球或经氧化焙烧后的球团矿，在还原装置中用还原剂（固体和气体）进行预还原，除去铁矿石中铁氧化物的含氧量，从而可得到有一部分或绝大部分氧化铁转变为金属铁的球团矿。氧化球团矿的还原是逐段呈带状发展的。
①逐段是氧化铁与还原剂作用时，还原经过Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe（570℃以上）或Fe2O3→Fe3O4→Fe（570℃以下）等阶段完成。
②呈带状是还原时，每个上列氧化物相形成包围价数比较高的氧化铁，而中心是未还原的最高价氧化铁（Fe2O3或Fe3O4），最外层是金属铁。
随着还原反应向球团中心推移，外层的金属铁层及次层低价氧化铁层的厚度不断增加，而内层的较高价氧化铁层则依次缩小。

19．链篦机－回转窑球团生产有哪些主要工艺过程？其工艺特点有哪些？
链箅机-回转窑球团法是一种联合机组生产球团矿的方法。主要特点：生球的干燥预热（链篦机）、预热球的焙烧固结（回转窑）、焙烧球的冷却（冷却机）分别在三个不同的设备中进行。
链箅机利用冷却机余热及回转窑排除的热气流对生球进行鼓风干燥及抽风干燥、预热氧化；回转窑焙烧温度高，加热温度均匀，不受矿石种类的限制，可以得到质量稳定的球团。
20．链篦机－回转窑球团生产的冷却及工艺过程如何？
焙烧好的球团从窑头排出，经过设在窑头罩下部的格筛剔除脱落的结圈块之后给到冷却机上进行冷却。冷却机分为高温冷却段和低温冷却段。/回转窑的主要缺点是容易结圈。处理方式有：急冷法、调长火焰烧圈法和机械打圈法。
21．带式焙烧机主要有哪几种型式？
（1）固体燃料鼓风带式焙烧机法。特点：台车与篦条始终不同赤热物料或高温气流直接接触。球团质量差 。
（2）Mckee型带式焙烧机法。工艺过程与抽风烧结工艺基本相似。特点：只限于处理磁铁矿，所需焙烧温度较低。燃料改为燃油或气体，不再使用固体燃料煤。
（3）Lurjie—Delef型带式焙烧机法。特点是能适应各种不同类型矿石生产球团矿。
22．带式焙烧机在工艺上有哪些主要特征？
带式焙烧机的工艺特点是：干燥、预热、焙烧、均热和冷却等过程均在同一设备上进行，球层始终处于相对静止状态。①生球料层薄②工艺气流及料层透气性所产生的波动影响较小，且能消除。③原料适应性强。④可采用不同的燃料和烧嘴，选择余地大。⑤热气流循环利用，能耗较低。⑥单机产量大，可实现大型化。
23．竖炉的炉型有哪几种结构？
（1）按剖面结构竖炉分为：①整个高度具有相同截面②炉子到燃烧室有空气通道
（2）按冷却风方式分为：高炉身竖炉（无外部冷却器）、中等炉身竖炉(球团矿先经炉内冷却，再进入小型外部冷却器)和矮炉身竖炉（设外部冷却器和预热交换器）。
24．中国竖炉导风墙和烘干床的特点和作用？
中国竖炉采用干燥床作为生球干燥设备，依靠预热带热废气和导风墙热风进行干燥。
导风墙和干燥床的优点：1）实现边壁粉料，中心球料，抑制边缘气流的过分发达； 2）扩大干燥面积，实现薄层干燥； 3）炉口温度降低，减轻布料皮带烧损；4）干燥与预热分开，稳定竖炉操作。