球团厂设计(engineering design of pellet plant)

将铁精矿(或细磨铁矿粉)用球团法生产炼铁用氧化球团矿的工厂设计。根据铁精矿(或细磨铁矿粉)特性及试验研究结果，确定焙烧工艺流程，选择设备，决定技术经济指标，进行工厂配置。

球团厂工程设计范围主要有原料接受和贮存设施、精矿干燥室、配料室、混合室、造球设施(室)、生球筛分设施(室)、竖炉球团焙烧车间、带式机球团焙烧车间、链算机-回转窑球团焙烧车间、检验室等设计。

还有采用锰矿、铬矿生产球团矿供给铁合金厂的球团厂设计(见铁合金厂设计)。

简史球团焙烧工艺主要有竖炉法、带式机法和链算机-回转窑法三种。

1947年世界第一座竖炉球团厂——美国伊里(Erie)厂投产。规模最大的美国伊里球团厂设计能力为l0.8Mt/a，世界最大的球团竖炉面积为16㎡。由于竖炉单台装置产量小和仅适用于磁铁矿，到60年代后期，除中国外，其他国家的竖炉由发展变缓而趋于停顿。到1988年，世界竖炉球团厂球团矿的设计能力约为27Mt/a，占世界球团厂总设计能力的10%左右。中国竖炉球团厂设计开始于20世纪60年代，1968年以后相继投产了一批8㎡竖炉。1985年设计建成了本溪钢铁公司16㎡竖炉，设计能力为50万t/a。到1992年底，中国竖炉球团厂总设计能力为5.2Mt/a。

20世纪50年代在北美建成世界第一批带式机球团厂。由于带式机产量大，能适应各种铁矿石，因而发展很快。到1988年，世界带式机球团厂总设计能力约150Mt/a，占世界球团厂总设计能力的54%左右，居三种焙烧方法之首。最大的带式机面积为708㎡[巴西吐巴罗(Tubarao)厂]，其设计能力为4Mt/a(原料为赤铁矿)。中国带式机球团厂设计开始于20世纪60年代。1967年兴建了包头钢铁公司球团厂，带式机面积为162㎡，设计能力为1.1Mt/a。1986年设计了鞍山钢铁公司球团厂，带式机面积为321.6㎡，设计能力为2Mt/a。

1960年，美国亨博尔特(Humbolt)厂建成世界第一座链算机-回转窑球团厂。由于产量大，能适应各种铁矿石，因而发展也很快。到1988年，世界链算机-回转窑球团厂总设计能力约为100Mt/a，占世界球团厂总设计能力的36%左右。最大的单机设计能力为4Mt/a。世界最大的链算机为5.64m×64m，最大的回转窑为φ7.62m×48.77m[美国蒂尔顿(Tilden)厂]。中国于1975年设计了承德钢铁公司链算机-回转窑球团厂，链算机为2.4m×27m，回转窑为φ3.5m×24m，设计能力为20万t/a。

试验研究铁矿石采用球团法造块的依据。在设计前，必须对铁精矿(或细磨铁矿粉)进行球团试验。

试验分三个阶段：(1)球团可行性试验。决定铁矿石能否采用球团法造块(2)球团焙烧方法试验。选择竖炉、或带式机、或链算机-回转窑；(3)选定的球团法工艺最佳参数试验。须配合设计阶段进行。

球团试验包括各种原料的物理和化学性能测定；成球性能试验；球团固结性能试验(生球干燥、预热、焙烧、均热和冷却)；成品球团矿质量检验等。

原料铁矿石的粒度是球团法造块的先决条件。适合造球的铁矿石颗粒比表面积一般为1500～2000c㎡/g。熔剂有石灰石、白云石、菱镁石或橄榄石等，它可改善球团矿的冶金性能，其粒度要达到铁矿石造球所需要的细度。粘结剂有膨润土、消石灰[Ca(OH)₂]或有机剂——佩利多(Peridun)等，它可改善湿球、干球和球团矿的特性。膨润土粒度小于0.044mm的至少要达到90%，用量约为每吨球团矿10kg。消石灰既是粘结剂，又是熔剂，比表面积大，亲水性好。佩利多是一种以干纤维素为基体的有机粘结剂，美国和委内瑞拉的球团厂从80年代开始用它代替膨润土，用量约为每吨球团矿1kg。设计中最佳粘结剂和熔剂的选用和用量，应根据其供应情况、价格和对球团矿质量的影响等因素决定。

工艺流程三种焙烧方法的原料接受、贮存、配料、混合和造球等工序是相同的，但焙烧流程及球团矿的筛分工序则因焙烧工艺不同而有所区别(见竖炉球团焙烧车间设计、带式机球团焙烧车间设计、链算机-回转窑球团焙烧车间设计)。

球团焙烧工艺流程包括：(1)铁精矿(或铁矿粉)的接受和贮存，有时还有细磨。(2)熔剂(石灰石、白云石、菱镁石、橄榄石)的接受和贮存并细磨。(3)接受和贮存符合粒度要求的粘结剂。(4)对过湿精矿进行干燥。(5)将各种原料集中于配料室进行配料。(6)将配合料进行混合、造球。(7)生球筛分。(8)竖炉法在炉内进行生球干燥、预热、焙烧和均热、成为球团矿后，在炉内或炉外进行冷却。带式机法则在机上完成上述全过程。链算机-回转窑法在链算机上进行生球干燥和预热，在回转窑内进行焙烧和均热，在专门设备上进行冷却。(9)竖炉法将焙烧后的球团矿筛出粒度为5～15mm的成品球团矿和小于5mm的粉末。粉末量为6%～8%，有的送往烧结厂作为原料，有的在球团厂细磨作为球团原料。带式机法和链算机-回转窑法产出的成品球团含粉末1%～3%，一般不单独分出，随成品球团矿运往用户。带式机法还使用粒度为9～15mm的球团矿，作为台车铺底和铺边料。(10)竖炉法为开炉和调节炉况设计有向炉内添加成品球团矿的上料系统。

球团厂(带式机法)工艺设备流程见图。

球团厂(带式机法)工艺设备流程示意图

1-双室管磨机；2-空气泵；3-圆筒干燥机；4-燃烧室；5-配料秤；6-混合机；7-圆盘造球机；8-生球筛分机；9-摆动胶带机；10-宽胶带机；11-辊式布料机；12-油加热器；13-带式机；14-生球破碎机；15-球团矿筛分机；16-除尘器

焙烧方法选择根据试验研究结果，结合矿石特性、球团厂规模、技术经济比较，并参照球团焙烧方法比较表进行选择。

车间组成一般包括翻车机室、精矿仓、受料槽、

球团焙烧方法比较表

熔剂仓、粘结剂仓、熔剂磨碎室、精矿干燥室、配料室、混合室、造球室、焙烧室、底边料分出室、成品矿仓、检验室、检修车间等。有的球团厂还有煤气加压站、煤粉制备室和重油库等。在采用铁矿粉时，还应设计磨矿室。在采用管道输送精矿时，还应设计过滤室。

发展趋向80年代以来，球团厂设计的发展趋向是：(1)重视原料准备，如为使熔剂与精矿均匀混合，将细磨的熔剂矿浆配入铁精矿浆中形成混合矿浆，再进行过滤等；(2)提高球团矿的冶金性能，加入各种熔剂特别是白云石的熔剂性球团矿得到很大发展；(3)节约能源，充分利用废气余热，减少电耗，降低成本；(4)提高生产过程的自动控制水平，实现最佳化操作，降低消耗，提高球团矿质量。