硫化鉛精礦在入鼓風爐熔煉之前,要經過燒結機進行焙燒。但如何才能使燒結機焙燒成績好一些呢?與什么因素有關呢?
燒結焙燒成績的好壞,取決于燒結機的單位生產率(通常對燒結礦而言)及燒結礦的質量。即應具有高的單位生產率,而且燒結礦的強度、孔隙度及殘硫率均應適合于鼓風爐熔煉的要求。要提高單位生產率必須強化焙燒過程,即加脫硫速度。這主要是決定于氧化反應劑的擴散、吸附和化學反應過程以及SO2及SO3的排隊速度。因為鉛精礦通常為浮選產物,粒度很小,內擴散作用不大,主要是外擴散。所以料層的透氣性具有頭等重大的意義,焙燒成績的好壞主要取決于此。工廠實踐證明,料層透氣性愈大,則硫的燒失愈快,單位生產率愈高。
爐料的透氣性是以在燒結機的風箱上每平方米爐篦面積每秒鐘通過的氣體的體積(m3)或氣體速度(米/秒)來表示。透氣性的大小主要是取決于爐料的含水量、料度成分、料層厚度以及濕潤、混合和裝料等操作條件等。其中爐料的含水量及料度成分更為重要。
爐料的溫度(即含水量) 干燥的顆粒雖然施加壓力也不能成團,但是,加水后加壓即可結團,甚至可自動結團。
細料物料的表面具有過剩的能量。顆粒愈細,比表面積愈大,表面能也愈大。表面能是顆粒表面分子未被平衡的分子力所形成的。具有離子鍵結構的分子最易吸引強極性的水分子,所以具有離子晶格的礦物顆粒是親水性大的物質。面具有分子鍵的礦物顆粒是疏水性的物質。共價鍵的礦物顆粒表面可能是親水的,也可能是疏水的。細料物料能吸附水分子而中和其表面分子力的一部分,并放出潤濕熱。以這種方式和顆粒表面結合的水叫吸附水。第一層吸附的水分子與顆粒表而的作用力很大,故結合得很牢固。吸附水不能用機械方法使之遷移,只有使其受熱變為蒸氣才能移動。顆粒僅為吸附水還不能聚結成團。由于吸附水層還沒有將顆粒表面的分子力完全抵銷,故顆粒還可以吸水,形成結合得較弱的薄膜水層,它比吸附層厚好幾倍。兩者總起來叫分子結合水。薄膜水可沿顆粒表面遷移,在外力作用下和顆粒一起變形。薄膜水能將互相接近的顆粒緊密結合,成為具有一定強度的團粒。細料含水到達最大分子水含量(或叫最大分子濕容量)時,才有成團的可能。繼續向顆粒加水,則顆粒間的孔隙網內會充滿毛細水(也有空氣)。在毛細水的表面張力作用下,相鄰顆粒被拉向毛細滴的中心而結合成團。所以毛細水是成團過程中的重要因素。當團粒受壓以致毛細管網的形狀和尺寸改變時,毛細水在毛細壓力的作用下能遷移到團粒表面,這樣團粒便有繼續粘附細顆粒而長大的可能。
僅由毛細水結合的團粒強度是很差的,必須外加機械力(例加滾球和制團)才能使團粒結實。此時孔隙網中多余的毛細水被擠到團粒表面,這樣,顆?;ハ嗑o密接觸,薄膜水對團粒的強度起了重要的作用。
由此可見,爐料濕潤是最大毛細水含量時,結團作用最大。此時,爐料容積最大而假比重最小,同時透氣性最大,所以是最好的濕度。過此極限如再加水,則結團程度漸次減低,最后呈泥漿狀而透氣性等于零。爐料的最好濕度是其各組份最好濕度的總和。實際上爐料含水量應略高于此數,以彌補準備過程中水的蒸發損失。
濕潤爐料時,應采用排管,通高壓水噴成霧狀,方易均勻;采用蓮蓬淋水,結果不好。料粒經濕潤后,須使之相互碰撞才易成團。焙燒過程中爐料水分的蒸發熱一般占爐料總發熱量的10%以上,故為重要的調熱劑。
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