球團(tuán)實(shí)驗(yàn)方案

1、前言生球爆裂溫度是生球質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，爆裂溫度的高低對(duì)熱工工藝的影響較大。生球爆裂溫度低，進(jìn)入鏈篦機(jī)時(shí)易發(fā)生爆裂現(xiàn)象。生球的粉化，增加了入窯粉末量，導(dǎo)致回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈和影響熱工制度的穩(wěn)定。若粉末量過(guò)多，影響焙燒過(guò)程的進(jìn)行，導(dǎo)致合格產(chǎn)品率降低，無(wú)謂增加焙燒成本；若開(kāi)裂球多，必將降低成品球抗壓強(qiáng)度，導(dǎo)致成品球質(zhì)量不合格，所以，生球爆裂溫度必須要達(dá)到工藝要求，方能滿(mǎn)足生產(chǎn)需要。影響生球爆裂溫度的因索很多與原料物化性質(zhì)有關(guān)的如粒度組成比表面積、

2、粒形狀、礦物組成、親水性等；與操作因素有關(guān)的如水分、粒徑、密實(shí)度、粘結(jié)劑的種類(lèi)和添加量等。本文主要研究各種因素對(duì)生球爆裂溫度的影響規(guī)律，探討影響生球爆裂溫度的各種因素，為提高球團(tuán)爆裂溫度提供依據(jù)。第一章文獻(xiàn)綜述1.1生球干燥過(guò)程的基本機(jī)理生球的干燥過(guò)程是其中水分受熱氣流作用而蒸發(fā)的過(guò)程，這一過(guò)程分為三個(gè)階段。第Ⅰ階段。干操的水分開(kāi)始在整個(gè)表面上均勻蒸發(fā)，球團(tuán)內(nèi)部水分在毛細(xì)力作用下向球團(tuán)表面擴(kuò)散，這一階段的干燥速度保持不變。第Ⅱ階段，當(dāng)球

3、團(tuán)表面的干燥速度大于球團(tuán)內(nèi)部水分向外擴(kuò)散的速度時(shí)，干燥前鋒(蒸發(fā)面)便向球團(tuán)內(nèi)部遷移。這時(shí)產(chǎn)生的水蒸氣要穿過(guò)干燥的毛細(xì)孔才能到逃球團(tuán)表面。因此隨干燥前鋒的向內(nèi)推移，這一階段的干燥速度不斷下降，直到毛細(xì)水蒸發(fā)完畢。第Ⅲ階段為濕存水或化合水蒸發(fā)，其速度比毛細(xì)水的蒸發(fā)更慢。生球的爆裂發(fā)生在毛細(xì)水蒸發(fā)的第Ⅱ階段，這時(shí)干燥前鋒所產(chǎn)生的蒸氣壓力可用Kozeny—Karman公式表達(dá)：ΔP=（1）??vLdK??3221???式中：ΔP—干燥前鋒產(chǎn)生

4、的內(nèi)壓力；d—造球物料的平均粒徑；η—水或溶液的粘度；ε—球團(tuán)孔隙度；v—干燥速度；L—干燥面離球團(tuán)表面的距離。當(dāng)干燥前鋒產(chǎn)生的內(nèi)壓力ΔP超過(guò)生球和干燥外殼的張力強(qiáng)度時(shí)，生球便產(chǎn)生裂縫或爆裂。HRumpf給出了毛細(xì)水狀態(tài)下生球張力強(qiáng)度公式和干球張力強(qiáng)度公式：εd=1.1[]（2）???12dHεw=8[]cosθ（3）???1da式中：εw、εd—生球、干球張力強(qiáng)度；θ—水或溶液與礦粒的潤(rùn)濕角；ε—球團(tuán)氣孔率；a—毛細(xì)孔中水或溶液的表面

5、張力；d—礦粒平均直徑；H—固相球團(tuán)水分易于析出。1.2.1.2有機(jī)粘結(jié)劑對(duì)生球爆裂溫度的影響有機(jī)粘結(jié)劑的共同特點(diǎn)是在室溫下的水溶液具有較高的粘度，干燥后具有很高的粘結(jié)強(qiáng)度，因此，添加少量有機(jī)粘結(jié)劑能明顯提高干球的抗壓強(qiáng)度和生球的爆裂溫度。另外，有機(jī)粘結(jié)劑能提高干球的氣孔率，這是有機(jī)粘結(jié)劑能使生球爆裂溫度升高的另一個(gè)原因。但是當(dāng)有機(jī)粘結(jié)劑量超過(guò)一定值后，溶液粘度對(duì)生球爆裂溫度的不利影響起主導(dǎo)作用，生球爆裂溫度將隨有機(jī)粘結(jié)劑量的升高而下降

6、。1.2.2生球水分對(duì)生球爆裂溫度的影響生球水分對(duì)生球爆裂溫度的影響很大。研究表明，生球水分從7.4%提高8.7%時(shí)，爆裂溫度降低了100℃左右。這是由于生球水分增大，在干燥過(guò)程中，生球內(nèi)部的水分因受熱蒸發(fā)量增多而使生球內(nèi)部形成了很大的內(nèi)壓力，故生球爆裂溫度降低。1.2.3造球時(shí)間對(duì)生球爆裂溫度的影響研究結(jié)果表明，隨著造球時(shí)間延長(zhǎng)，生球爆裂溫度降低。有研究表明當(dāng)造球時(shí)間由8min延長(zhǎng)到16min，生球爆裂。溫度由650℃降到550℃。這

7、主要是隨著造球時(shí)間延長(zhǎng)，生球變得緊密。生球干燥過(guò)程中，由生球表面蒸發(fā)控制轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)部擴(kuò)散控制時(shí)，水分蒸發(fā)面逐漸移向生球內(nèi)部，表面層形成干燥外殼，生球水分的排除靠球內(nèi)的水蒸氣通過(guò)干燥層的孔隙向外擴(kuò)散達(dá)到進(jìn)一步干燥的目的。當(dāng)內(nèi)部蒸發(fā)速度過(guò)快，產(chǎn)生剩余蒸氣，這種過(guò)剩蒸氣壓就使生球產(chǎn)生爆裂，生球越緊密，過(guò)剩蒸氣壓就越容易形成，生球爆裂溫度越低。1.2.4高壓輥磨與潤(rùn)磨對(duì)生球爆裂溫度的影響潤(rùn)磨與高壓輥磨均顯著降低生球爆裂溫度，且輥磨又比潤(rùn)磨降低爆裂

8、溫度100℃多。這是由于物料經(jīng)潤(rùn)磨或輥磨后，其平均粒徑減小，其脫水速度必然加快另外原料比表面積增大，球的孔隙率減小，球內(nèi)蒸汽壓必然增大，所以潤(rùn)磨與高壓輥磨降低生球爆裂溫度。1.3提高生球爆裂溫度的途徑1.3.1選擇適宜的粘結(jié)劑不同的粘結(jié)劑對(duì)生球的爆裂溫度影響相差很大，將消石灰、膨潤(rùn)土、有機(jī)粘結(jié)劑對(duì)生球爆裂溫度的影響進(jìn)行比較，并提出粘結(jié)劑的選擇原則。有機(jī)粘結(jié)劑球團(tuán)的生球爆裂溫度明顯高于膨潤(rùn)土球團(tuán)，膨潤(rùn)土球團(tuán)的生球爆裂溫度明顯高于消石灰球團(tuán)