第八单元：球团实验方案.docVIP

前言 生球爆裂温度是生球质量的一个重要指标，爆裂温度的高低对热工工艺的影响较大。生球爆裂温度低，进入链篦机时易发生爆裂现象。生球的粉化，增加了入窑粉末量，导致回转窑结圈和影响热工制度的稳定。若粉末量过多，影响焙烧过程的进行，导致合格产品率降低，无谓增加焙烧成本；若开裂球多，必将降低成品球抗压强度，导致成品球质量不合格，所以，生球爆裂温度必须要达到工艺要求，方能满足生产需要。 影响生球爆裂温度的因索很多与原料物化性质有关的如粒度组成比表面积、粒形状、矿物组成、亲水性等；与操作因素有关的如水分、粒径、密实度、粘结剂的种类和添加量等。本文主要研究各种因素对生球爆裂温度的影响规律，探讨影响生球爆裂温度的各种因素，为提高球团爆裂温度提供依据。 第一章 文献综述 1.1 生球干燥过程的基本机理 生球的干燥过程是其中水分受热气流作用而蒸发的过程，这一过程分为三个阶段。第Ⅰ阶段。干操的水分开始在整个表面上均匀蒸发，球团内部水分在毛细力作用下向球团表面扩散，这一阶段的干燥速度保持不变。第Ⅱ阶段，当球团表面的干燥速度大于球团内部水分向外扩散的速度时，干燥前锋(蒸发面)便向球团内部迁移。这时产生的水蒸气要穿过干燥的毛细孔才能到逃球团表面。因此随干燥前锋的向内推移，这一阶段的干燥速度不断下降，直到毛细水蒸发完毕。第Ⅲ阶段为湿存水或化合水蒸发，其速度比毛细水的蒸发更慢。 生球的爆裂发生在毛细水蒸发的第Ⅱ阶段，这时干燥前锋所产生的蒸气压力可用 K o z e n y — K a r ma n公式表达： ΔP= （1） 式中：ΔP—干燥前锋产生的内压力；d—造球物料的平均粒径；η—水或溶液的粘度；ε—球团孔隙度；v—干燥速度；L—干燥面离球团表面的距离。 当干燥前锋产生的内压力ΔP超过生球和干燥外壳的张力强度时，生球便产生裂缝或爆裂 。HRumpf 给出了毛细水状态下生球张力强度公式和干球张力强度公式： εd=1.1[] （2） εw=8[]cosθ （3） 式中 ：εw、εd—生球、干球张力强度；θ—水或溶液与矿粒的润湿角；ε—球团气孔率；a—毛细孔中水或溶液的表面张力；d—矿粒平均直径；H—固相连接桥的平均粘结力。 由此可见，任何有助于提高生球张力强度，特别是干球张力强度，以及降低干燥前锋蒸气压力的措施。都能减少生球干燥过程毛细水蒸发阶段发生爆裂的可能性。式 ( 2 ) 、( 3 )为张力强度 ( T e n s i l e S t r e n g t h ) 表达式。它不同于抗压强度 ( C o mp r es s i o n S t r e n g t h ) 。H R u mp f 设计一套置进行了用实际方法测定生球张力强度的试验，发现生球张力强度和抗压强一定范围成正相关性。 假定干燥速度v与气流速度V和气流温度T成正比，在气流速度V不变的条件下，当ΔP与εd或εw相等时的气流温度T即为生球的爆裂温度TST: TST=k （4） 或 TST=k’ （5） 有上两式可见，粘结剂的性质（H、η、a、θ）和球团粒径（L）以及球团气孔率都对生球爆裂温度产生直接的影响，生球水分，精矿粒度，粘结剂的粒度和吸水膨胀性主要是改变球团气孔率来影响生球爆裂温度的。 根据球团干燥过程原理，干燥前锋产生的蒸汽是通过已干燥外壳向外排放的，因此已干燥的外壳的抗张强度（即干球抗张强度）比内部未干燥部分的抗张强度（即生球的抗张强度）对生球具有更重要的影响。此外，生球抗张强度和抗压强度一样，主要是由液体表面张力产生的毛细管拉力完成的，而干球的抗张强度是通过粘结剂产生的固相桥键力和矿粒与矿粒之间紧密接触产生的连锁啮合力获得的。后者在数值上远高于前者。因此，用（4）式表达生球爆裂温度与各因素之间的关系更具有代表性。 1.2生球爆裂温度的影响因素 1.2.1粘结剂对生球爆裂温度的影响 1.2.1.1膨润土对生球爆裂温度的影响 膨润土是目前国内外球团生产中使用最广、效果最好的一种粘结剂，它能提高生球的强度，更重要的是能提高生球的爆裂温度。膨润土的主要矿物是蒙脱石，其化学结构式为:Al2(Si4O10)(OH)2。 大量研究表明，膨润土能显著提高生球的爆裂温度。膨润土能提高生球爆裂温度的原因有三:其一，膨润土可以降低生球中水分的蒸发速度，使水缓慢地释放出来，从而降低了生球内部的蒸气压;其二，膨润土能提高干球强度，这是爆裂温度升高的主要原因;其三，膨润土加入混合料后，生球产生孔隙，干燥时球团水分易于析出。 1.2.1.2有机粘结剂对生球爆裂温度的影响 有机粘结剂的共同特点是在室温下的水溶液具有