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生球的干燥

作者:佚名發(fā)布時間:1970-01-01

一、生球干燥的意義
       生球含有大量水分,在高溫焙燒之前,必須先干燥,除去其中絕大部分水分。
    
1)生球在進入高溫焙燒之前,要先經(jīng)過預(yù)熱。預(yù)熱一般在9001100℃氣流中進行。生球若不干燥,帶著大量水分進入預(yù)熱區(qū),球內(nèi)水分激烈蒸發(fā),將使生球裂開,甚至發(fā)生爆裂。
    
2)未經(jīng)過充分干燥的生球,直接進入高溫區(qū)焙燒,即使不發(fā)生爆裂,但由于球內(nèi)含水甚高,水的蒸發(fā)要吸收大量熱能,球團礦不能很快地上升到焙燒指定的溫度,勢必延長焙燒時間,降低生產(chǎn)率,并使燃料消耗上升。
    
3)以磁鐵礦精礦或含硫高的礦粉生產(chǎn)球團礦,充分干燥尤為必要。未經(jīng)充分干燥的生球,帶著大量水分進入高溫焙燒區(qū),水分蒸發(fā),影響Fe3O4的氧化和S的氧化。低價的氧化鐵,在高溫下與脈石作用,形成低熔點的熔體,阻止Fe+2進一步氧化成Fe+3,防礙脫硫,使球團礦中FeO含量升高,脫硫率降低,甚至產(chǎn)生過多的熔融液相,結(jié)成大塊。
       
因此生球干燥是防止生球開裂,提高球團礦產(chǎn)量,改善球團礦品質(zhì)的必要工序,況且在生產(chǎn)中干燥生球使用的是冷卻球團礦的余熱或焙燒球團礦的廢氣余熱。
    
二、生球干燥的機理
        含水份甚高的生球,與干燥介質(zhì)——熱氣流相遇,生球表面水蒸汽壓力大于干燥介質(zhì)中水蒸汽的分壓,水在生球的表面蒸發(fā),通過邊界層,為干燥介質(zhì)帶走。隨著表面水分蒸發(fā),沿生球的半徑,出現(xiàn)內(nèi)外濕度差,球內(nèi)的水向表層擴散,然后在表面上蒸發(fā),直至達到濕度平衡。即干燥介質(zhì)的溫度和濕度不變,生球的水分也達到定值,生球的干燥過程即告終止。由此可見,生球的干燥過程由表面蒸發(fā)和內(nèi)部水?dāng)U散兩部分構(gòu)成。干燥速度受較慢的環(huán)節(jié)控制。
    
三、生球干燥過程中強度的變化與裂紋和爆裂
        生球主要靠水的毛細管作用力將顆粒聯(lián)系在一起,并具有一定的強度。隨著干燥過程的進行,毛細水減少,毛細管收縮,毛細管作用力加強,使生球的抗壓強度提高。當(dāng)大部分毛細水蒸發(fā)之后,剩下少量觸點狀毛細水,仍能維持生球的強度。水分進一步蒸發(fā),毛細水消失,生球的強度理應(yīng)下降。但是由于收縮使顆??繑n,增加了顆粒間的分子作用力和摩擦阻力,故生球仍有一定的強度。
       
干燥后生球的強度與原料的性質(zhì)、粒度組成關(guān)系甚大,特別是原料中含有膠體顆粒,或粘結(jié)性物質(zhì),可以使干燥后的生球具有相當(dāng)高的抗壓強度。雖然生球的抗壓強度明顯提高,但是抗沖擊強度下降。因為失去了在顆粒之間起緩沖作用的毛細水,使生球變脆。
        
生球干燥過程中產(chǎn)生收縮,固然有利于提高其強度,但是不均勻的收縮,會導(dǎo)致在球內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力。由于生球的外層干燥較快,溫度較高,是得收縮率大,中心則相反。所以外層受拉應(yīng)力,內(nèi)部受壓應(yīng)力,從而使生球產(chǎn)生裂紋。實驗證明,已經(jīng)裂紋得生球,雖然經(jīng)過高溫下焙燒,裂紋不可能愈合,成品球得強度將受到影響。
       
當(dāng)生球進入降速干燥階段,干燥速度受內(nèi)部蒸汽擴散速度控制。這時干燥介質(zhì)得流速已不能影響干燥速度。為提高干燥速度,只有提高介質(zhì)溫度,而過高的溫度,使生球內(nèi)部水分激烈蒸發(fā),如果向外擴散不及,必使內(nèi)部蒸汽壓力升高,一旦超過表層的強度極限,便發(fā)生爆裂。爆裂不僅損失了球團礦,而且惡化床層的透氣性,不利于下一步焙燒工序。
      
防止生球爆裂的措施有以下幾種:
   
1)嚴格控制干燥介質(zhì)的溫度在生球爆裂溫度以下。這種措施雖然有效,但是若生球爆裂溫度太低,勢必影響干燥速度,從而降低了生產(chǎn)率。
   
2)配加皂土是一項有效提高生球爆裂溫度的措施。皂土可以降低生球中水分的蒸發(fā)速度,使水緩慢地釋放出來,從而降低了生球內(nèi)部的蒸汽壓力。此外皂土 提高了生球的強度,因而提高了生球抗爆裂能力。
   
3)除上述兩項措施之外,如能控制生球的密度,使之有適當(dāng)?shù)目紫叮员阌谇騼?nèi)蒸汽向外部擴散,而控制球團的密度,除控制其原料的粒度組成外,最有效的辦法是控制造球時間。實驗證明縮短造球時間,可以提高生球的爆裂溫度,但與生球的強度發(fā)生矛盾。因此若采取此種措施,必須兼顧強度和爆裂溫度二者的要求。
   
4)生球的爆裂溫度與其含水量有關(guān)。水分愈高,爆裂溫度愈低,反之亦相反。因此可以采用逐步升溫的干燥方法,以加快干燥過程。
    
四、影響生球干燥的因素
       
在生產(chǎn)實際中,應(yīng)盡可能做到,在生球不發(fā)生破裂的前提下,提高干燥速度,以加快干燥過程。影響生球干燥的因素,除生球本身的因素外,主要的是干燥介質(zhì)的溫度、流速和濕度、干燥床層厚度等。
       
生球自身影響干燥的因素有生球的尺寸、孔隙度、含水分量等。直徑愈小的生球,具有較大的比表面積,蒸發(fā)面積大,內(nèi)部蒸汽擴散距離短,因而阻力較小,故容易干燥,而且可以承受較高的干燥溫度??紫抖雀叩纳?,由表面向內(nèi)部傳熱慢,而蒸汽向外擴散的阻力小,故可以在較高的介質(zhì)溫度下干燥,不致發(fā)生爆裂。含水分較低的生球,具有較高的爆裂溫度。此外添加劑的類別和添加量對生球的干燥也有影響。如皂土可以明顯地提高生球的爆裂溫度,從而能加速干燥過程。但是配加過多皂土,可能得到相反的效果。因為皂土本身脫水緩慢,而且使生球結(jié)構(gòu)致密,不利于內(nèi)部蒸汽向外擴散。
       
干燥介質(zhì)的溫度愈高,流速愈大,生球干燥速度愈快。介質(zhì)溫度高,一方面有利于傳熱,從而加速水分蒸發(fā),另一方面,當(dāng)介質(zhì)含水分一定時,溫度愈高,相對濕度降低,有利于生球含水向介質(zhì)中擴散,介質(zhì)流速大,有利于保持生球表面蒸汽壓力,與介質(zhì)中水蒸汽分壓有一定差距,并且改善水蒸汽向介質(zhì)中擴散條件,能夠加速干燥過程。
       
實驗證明,干燥某種球團礦,當(dāng)球?qū)痈叨葹?/SPAN>100mm時,干燥介質(zhì)溫度400℃,不曾發(fā)生爆裂,但當(dāng)球?qū)痈叨葹?/SPAN>300mm時,在同樣的介質(zhì)流速下,250℃便發(fā)生爆裂,因為球?qū)佑?,干燥介質(zhì)中水分在底層凝結(jié)愈嚴重,使下層生球含水升高,為解決這一問題,或采用較薄球?qū)樱虿捎秒p向干燥,即先從下部鼓風(fēng)干燥,以降低下層生球的水分,并提高其溫度,再從上部抽風(fēng)干燥,這樣可避免下層生球過濕的現(xiàn)象發(fā)生。在生產(chǎn)實際中,鏈箅機——回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)采取較薄球?qū)樱驅(qū)虞^厚的帶式焙燒機,采取鼓風(fēng)——抽風(fēng)干燥。

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