竖炉球团焙烧一、球团矿定义是细磨铁精粉和少量添加剂（生石灰、消石灰、膨润土等）的混合料通过造球机滚动成9-16mm的圆球，再经筛分、干燥、焙烧、固结、冷却而成的具有一定强度和冶金性能的球形含铁原料。

二、作用他不仅是高炉炼铁、直接还原和熔融还原的原料，而且还可供炼钢作为冷却剂使用。

三、球团矿的优点球团矿粒度均匀、强度高、粉末少、气孔率高（达30℅左右）、滚动性好、比同成分的烧结矿软化温度范围窄，有利于改善高炉成渣带透气性，有利于高炉布料和煤气分布均匀合理。

球团矿堆比重大，在同样冶炼强度条件下，可相对延长在炉内的停留时间，加之粒度较小，含FeO低，铁氧化物主要以易还原的Fe2O3 形态存在，因而具有很好的还原性能。

由于球团矿含铁品位高（我厂一般在59左右）、热稳定性能好、化学成分稳定，有利于改善高炉内煤气热能和化学能的利用，促进高炉稳定顺行和降低焦比。

球团矿易于贮存，在一定时期内不易风化破碎。

竖炉为立式炉，生球自竖炉上部炉口装入，在自身重力作用下，通过各加热带及冷却带，达到排料端。

在炉身中部两侧设有燃烧室，产生高温气体喷入炉膛内，对球团进行干燥、预热和焙烧。

在炉内初步冷却球团矿后的一部分热风上升通过导风墙和干燥床，以干燥生球。

四、球团工艺1、配料为了获得化学成分稳定、机械强度高、冶金性能符合高炉冶炼要求的球团矿，并使混合料具有良好的成球性能和生球焙烧性能，必须对各种铁精粉和粘结剂进行精确的配料。

一般球团厂由于使用的原料种类较少，配料工艺较烧结简单(原料主要有铁精粉、膨润土、除尘灰)。

球团混合矿需要经过干燥和润磨：所谓干燥作业，是采用某种方法将热量传递给含水物料。

并将此热量作为潜热而使水分蒸发、分离的操作。

干燥过程中最重要的是使热量最有效地传递给物料。

干燥过程可以分为三个阶段：Ⅰ物料预热阶段；Ⅱ恒速干燥阶段；III 降速干燥阶段。

所谓润磨就是将含一定水分的原料，按接近造球所需水分（即润湿状态下）在特殊的周边排料式的球磨机(即润磨机)中，同时进行磨矿和混碾。

对球团混合料实施润磨有4个目的：（1）提高混合料的细度，使混合颗粒度及粒度组成趋于合理；（2）通过磨矿，增加矿物的晶格缺陷，以增大矿物的表面活性；（3）使物料在润磨过程中，通过被搓揉、挤压，增大其塑性；（4）使粘结剂与矿粒紧密接触，以增大粘结剂与矿粒之间附着力，借助这种附着力，使粗颗粒能被包裹进球团内部。

2、造球细磨物料经过混合作业后，在造球设备的机械力作用下，受到滚动、转动、挤压等机械运动形成了生球。

造球过程一般可分为三个阶段：即母球形成、母球长大和生球紧密。

母球形成阶段具有决定意义的是加滴水，母球是毛细水含量较高的紧密的颗粒集合体。

母球长大的条件是：在母球表面其水分含量要求接近适宜的毛细水含量。

因此在此阶段为了使母球继续长大，必须人工往母球表面加雾水。

仅靠毛细力结合起来的生球强度不高。

因此，当生球长大到所需粒度时，则停止加水润湿，使生球在机械的滚动、搓动作用下进一步密实，将生球内部的毛细水全部挤出，为周围矿粉吸收，同时使生球排列更紧密。

造球是球团生产工艺的关键，生球的质量对成品球团矿的质量有很大影响，必须对生球质量严格要求。

生球质量应符合下列标准：粒度10～16mm ≥90％；压强度≥1.5kg/个；落下强度由500mm高度自由落于钢板上≥4次/个，不大于8次／个；生球水分8.0～8.5％。

3、焙烧球团焙烧是按一定的工艺制度进行的，随着原料条件、生球状况、设备特征等的不同而不同，但就整个生产过程而言，大致可分为五个阶段：即干燥段、预热段、焙烧段、均热段和冷却段。

生球焙烧之前必须进行干燥处理，以免生球在高温焙烧时加热过急，水份蒸发过快而破裂、粉化，恶化料层的透气性。

生球的干燥必须保证在不发生破裂的条件下进行。

竖炉干燥采用屋脊形干燥床温度控制在550±50℃。

生球干燥后从干燥床的下部滚落而进入炉内预热带，在预热带干球被加热到500～1000℃，随着干球下降，逐渐被加热到焙烧温度。

生球通过预热被加温到1000℃左右时，进入焙烧带。

焙烧带球团矿强度急剧提高，主要发生铁的氧化物结晶和再结晶；固相烧结反应；低熔点化合物生成；球体的收缩和致密。

球团从竖炉焙烧带再往下运动就进入均热带，其作用是使球团固结充分，从而使球团矿强度进一步提高，质量更加均匀。

由于球团中铁的氧化物再结晶和固相烧结反应完成要在高温下持续一段时间，所以均热带对球团矿质量至关重要。

冷却带是竖炉整个过程的最后一个阶段，球团到了冷却带由于受到鼓入炉的冷空气对流热交换，温度逐渐下降。

一般温度在500℃～700℃。

4、公辅系统竖炉公辅系统主要有：除尘系统、循环水系统、煤压站、风机房。

竖炉除尘主要采用布袋除尘和电除尘两种。

布袋除尘器主要是采用滤料（织物或毛毡）对含尘气体进行过滤，使粉尘阻留在滤料上，以达到除尘的目的。

电除尘器：是利用电力（库仑力）使粉尘与烟气分离的一类除尘设备。

有干式和湿式两大类电除尘器。

5、经济指标竖炉生产主要技术经济指标包括利用系数、作业率、球团品位等。

1、利用系数竖炉每平方米焙烧面积每小时生产的球团矿产量称为利用系数，单位为t/（m2·h）。

利用系数＝球团矿台时产量t/h÷焙烧面积m22、台时产量台时产量是竖炉每小时生产的球团矿产量，通常以总产量与运转总时间的比值表示。

台时产量＝球团矿当月生产总量t÷当月实时作业时间t/(h·台)3、作业率作业率是设备工作状况的一种表示方法，指以运转时间占设备日历时间的百分数表示。

作业率＝（实际作业时间÷设备日历时间）×100%4、球团矿品位球团矿品位（不扣氧化钙、氧化镁）（％）＝各次检验的球团矿含铁总量（%）／检验次数×100%5、球团矿碱度（R2）球团矿碱度（倍）＝球团矿中氧化钙含量（吨）／球团矿中二氧化硅含量（吨）6、球团矿转鼓指数烧结矿转鼓指数（％）＝各次试样测检后粒度大于规定标准（＋6.3mm）的重量（千克）／试样重量之和（千克）×100%7、球团矿含粉指数球团矿筛分指数（％）＝各次试样筛分后粒度小于规定标准（－５mm）的重量（千克）／试样重量之和（千克）×100%8、球团矿粒级指数（8-16mm）球团矿筛分指数（％）＝各次试样重量减去大于16mm和小于8mm不合格品重量（千克）／试样重量（千克）×100%9、竖炉工序能耗竖炉工序能耗是指在竖炉生产过程中生产1t球团矿所消耗的各种能源的总和。

仅以某厂为例，其设计技术经济指标为：物料平衡与热工计算根据原料和燃料的条件，求出燃料消耗量及其它有关参数；计算通过导风墙内外的冷风量。

为了校核和计算各带界面上的物料和气体温度，还需分别对干燥带、预热焙烧带、均热带、冷却带进行区域热平衡计算，最后绘制竖炉内气体平衡图(包括空气、煤气、燃烧产物之间的体积、温度等的变化与平衡)，其示意图见图2。

竖炉生产能力及规格选定竖炉焙烧磁铁精矿球团的利用系数为4～5t／(m2•h)。

8m2竖炉(面积指炉口长×宽)的单炉年产量为25～30万t。

当生产规模不足50万t时，一般优先选用8m2竖炉。

燃料选用竖炉用燃料有液体和气体两种。

竖炉多建在冶金工厂内，常使用高炉煤气。

竖炉炉体设计包括炉型、燃烧装置、炉体砌筑、炉体钢结构等设计。

炉型竖炉是长方形炉型，有高炉身内冷型和中等炉身外冷型两种。

由于前者排矿温度较高，从80年代开始，中国设计的竖炉均选择后者。

在确定炉型时需要考虑：(1)在使用高炉煤气作燃料时，让部分冷却风通过焙烧带，以补充燃烧废气中含氧量的不足。

这部分冷却风的数量可以根据原料和燃料条件进行计算。

(2)喷火口以下的导风墙高度及其通道截面积是炉型设计的关键，一般可参照生产实例进行选取。

当无实践经验时，应通过冷态模型试验确定。

(3)正确设计风口形状及两侧风口的分布，合理配置冷风管路系统，以解决冷风进口处沿炉子截面上冷却风量分布不均的问题。

在设计炉子各带尺寸时，一般根据试验条件及有关的经验公式来确定，并核算物料在各带的停留时间。

选择其他燃料时，炉型需另行考虑。

燃烧装置在竖炉炉膛两侧备有一个燃烧室，其形状有卧式圆柱形(高炉煤气用)和立式圆柱形(重油和天然气用)两种。

国外竖炉多用立式燃烧室，其底部有一个烧嘴供热，自动控制方便。

中国竖炉烧嘴安装在卧式燃烧室的侧面，每侧数量为2～5个。

炉体砌筑竖炉砌体的工作温度为1200～1300℃，工作压力为15～23kPa。

炉膛部分砌体除了承受高温高压以外，还要承受炉料的摩擦及气流的冲刷。

因此在砌体材料选取，墙体结构设计等方面均要考虑这些工作条件。

此外，保证炉体的气密性是砌体设计的基本原则。

中国竖炉一代砌体设计寿命为5a。

炉体钢结构由于竖炉是正压操作，为保证气密性须采用钢外壳，其中关键是如何处理炉壳热膨胀所产生的应力。

根据工艺要求，炉体的框架水梁与支柱应设计成刚性连接，不允许产生相对位移。

支柱与土建平台间采用铰接结构。

竖炉中最关键的部位是干燥床与导风墙的承重水梁。

中国竖炉导风墙水梁的寿命达到3a。

布料设备选择由于炉口截面呈矩形，国外竖炉常采用垂直相交的两条梭式胶带机进行“Z”字形布料。

中国竖炉炉口有干燥床，改为由一条梭式胶带机进行直线布料，简化了布料设备。

中国8m2竖炉的布料均采用悬臂式结构。

随着炉子长度的加大，悬臂拉杆高度增加，使生球落差增大。

因此大型竖炉的布料机不宜采用悬臂式结构，宜改为辊道支撑装置。

梭式布料机在布料过程中应保证在前进与后退时料层厚度一致。

排矿设备设计与选择排矿设备由齿辊卸料机及排料机组成。

齿辊卸料机的作用主要是控制料面、活动料柱及破碎大块。

国外竖炉的齿辊卸料机组通常分上下两层，交叉布置。

中国竖炉则由一排齿辊组成。

齿辊通水冷却。

相邻齿辊的间隙为80～100mm。

齿辊工作时转矩大、转速低，宜采用液压传动。

齿辊两端宜采用迷宫式密封。

由于齿辊间存在着间隙，需要在漏斗下部安设控制排料的装置。

欧美一些国家竖炉采用“空气炮”排料装置，即用压缩空气吹动斜溜槽上的球团矿进行排料。

中国竖炉通常采用电振给料机排料。

炉外冷却设备选择对炉内热工过程的分析表明，过多的冷却风进入炉内将干扰正常的焙烧制度。

因此在炉内把球团矿冷却到100℃以下是不可取的。

常用的炉外冷却设备是带式冷却机。

它分抽风与鼓风两种，其结构与烧结带式冷却机相似。

工艺风机选择竖炉工艺风机包括助燃风机和冷却风机两种，均应采用离心式高压鼓风机。

风机的风量、风压根据竖炉热工计算确定。

在选型时应适当留有余地，一般应有备用风机。

设计中还需采取防治风机噪音的措施。

工艺除尘装置选择为了改善竖炉炉顶平台操作环境，延长布料设备的寿命，需从竖炉炉顶抽出废气并进行净化，一般采用静电除尘器。