实验一 铁矿粉造球与球团矿抗压实验
球团矿是除烧结矿外另一种为高炉提供“精料”的造块方法。球团法是将细磨精矿制成能满足冶炼要求的块状物料的一个加工过程。
1．实验目的
造球是铁矿粉的造块方式之一，铁矿氧化球团试验工艺流程见图1-1。将细粒粉砂或其他含铁粉状物料用造球设备制取一定粒度(一般为10～15 mm)的生球团，然后用高温焙烧或冷固结，使球团矿获得能满足钢铁冶炼要求的特性。本实验的主要目的是通过造球实验研究造球过程及其影响因素，包括成球水分、造球时间、造球物料的粒度及粒度组成、添加黏结剂种类与用量等对造球中成球和生球强度的影响；通过抗压实验了解氧化气氛条件下焙烧的焙烧球团的强度。
图 1-1 铁矿氧化球团试验工艺流程
2. 实验原理与操作步骤
2.1 铁矿粉造球
球团矿是铁矿粉与添加剂混合物滚动成一定直径的球团。实验室用细磨铁精矿粉加黏结剂，在造球机运转下，喷水后多种不同力的相互作用(范德华力、磁力、静电引力、毛细水力和表面张力等)，铁矿粉颗粒彼此连接滚动成球。而造球过程又分为：开始形成的小球称为母球，它在造球盘内滚动，毛细水被挤压到球表面上而产生过湿，然后再滚入新的矿粉逐渐长大成为大球。要成为高炉能用且具有足够机械强度的球团矿，生球必须经过高温焙烧固结；球团矿的焙烧固结在实验室一般采用氧化焙烧，它具有很高的氧化度，从而改善了还原性。
2.1.1造球实验
在现代的钢铁厂普遍采用圆盘造球机生产球团矿，实验室造球装置如图1-2所示。它是模拟钢铁企业工厂现场设备而缩小制作的，该圆盘造球机的圆盘直径Φ= 1000 mm，边高80 mm，并可升至最高150 mm，而且它还具有以下特点：圆盘转速可以在0 ～18 r/min范围内连续调节；圆盘倾角可在40°～50°“范围内连续而精确地调整。
2.1.2 实验操作步骤
（1）造球料准备：精确称取精矿粉、黏结剂，进行干料充分混匀，取混合料1/3(或1/5)加水润湿作母球料，其余作造球时母球长大用；
（2）圆盘造球机的启动：将控制柜接通电源，锁开关向右旋至开的位置，红指示灯亮，按下红色
按钮，红指示灯熄，绿指示灯亮，表示电动机已通电，旋转转速调节手柄，造球圆盘即开始
转动；应注意圆盘内不应装料，待启动后再进行加料。缓慢转动手柄，使圆盘加速，在5S
内可加速至18 r/min；
（3）母球制造：试验先造母球，将预先润湿混合料以一定料速加入造球机，经数分钟后湿料在造球盘中自由滚动而形成母球；
（4）母球长大：母球形成后，将造球盘的转速控制到10 ～15 r/min，由人工连续均匀给料，给料方式可以从一边也可以两边给入。补加雾状水，流量可由喷雾器控制。每个试验延续10～15 min，使母球长大而达到实验的要求；
（5）生球密结：当母球长大的粒度达到实验的要求后，但其强度并未达到要求，因此，必须进行密结，密结的时间为3～5 min，转速为10～15 r/min。
（6）生球的粒度组成：＜15mm、10～15mm、＞15mm
图 1-2 圆盘造球机
1一机座；2一调整倾角装置；3一传动装置；4一轴；5一小齿轮；6一内齿圈；7一桁架；8一圆盘
附表： 表1-1 实验室试验用圆盘与工业用圆盘造球机试验参数比较
项目 |
球团厂1号机 |
球团厂2号机 |
实验室试验用圆盘 |
圆盘直径，m |
6.0 |
6.0 |
1.0 |
矿物比表面积，cm2/g |
1500 |
1500 |
1500 |
生球水份，% |
9.3 |
9.3 |
8.9 |
生球粒度，mm |
12～15 |
12～15 |
12～15 |
生球抗压强度，N/球 |
7.8 |
7.6 |
7.3 |
落下次数，次 |
5.8 |
5.1 |
4.6 |
2.2 铁矿球团（熟球）抗压强度测定
铁矿球团抗压强度测定实验是参照国标GB/T14201-93《铁矿球团抗压强度的测定》而进行的。抗压强度是指一个氧化气氛条件下焙烧的铁矿球团（熟球）完全破裂时所受到的最大压力负荷，其数值为一组试样中所有试样测定值的平均值。其基本原理是：以规定的恒定压板速度把压力负荷施加到单个球团上，直到球团完全破裂为止。实验设备为LD-YB-2球团电子压力试验机，加压能力大于10KN（约1019.7kgf）,压板装置的升降速度在10～20mm/min，本机设定15mm/min。
3. 实验数据记录与分析
3.1 生球落下强度
将生球从0.5m高度自由落至10mm厚的钢板上，重复坠落至生球出现明显裂纹或碎裂为止。坠落至碎裂的次数，即为落下强度，以10个球的平均落下次数作为落下强度指标，须选取同一直径的生球（10～15mm按合格球径的平均值d平均±0.5mm）。
表1-2 生球落下强度记录表
实验编号 落下次数 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
记录（次数） |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
平均值 |
|
|||||||||
3.2铁矿球团（熟球）抗压强度
选取3个（或5个）相同粒径的熟球团在实验设备LD-YB-2型球团电子压力试验机上进行铁矿球团抗压强度的测定。
表1-3 铁矿球团（熟球）抗压强度记录表
实验编号 |
1＃ |
2＃ |
3＃ |
平均值（N） |
抗压强度（N） |
|
|
|
|
4. 实验报告
实验名称： 实验日期：
姓 名： 班级学号：
指导教师： 同组人：
4.1 实验目的：
4.2 实验原理：
4.3 实验数据记录与分析：
生球落下强度记录表
实验编号 落下次数 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
记录（次数） |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
平均值 |
|
|||||||||
铁矿球团（熟球）抗压强度记录表
实验编号 |
1＃ |
2＃ |
3＃ |
平均值（N） |
抗压强度（N） |
|
|
|
|
4.4 思考题：
（1）生球团成球的机理是什么？
（2）在铁矿氧化球团试验工艺流程中，成品球需要做哪些性能检测？
（3）测定铁矿球团（熟球）抗压强度的原理及意义是什么？
5. 实验心得与体会：