球团工艺之生球干燥

生球干燥是预热、焙烧之前的中间作业。

指的是借助传导、对流、辐射等热传递方式在干燥设备内加热生球，让生球中所含水分汽化而除去的过程。

生球中的水分：导致生球塑性变形。使生球在预热阶段产生裂纹或爆裂。

爆裂温度:生球在升温过程中球团的结构遭到破坏的温度。

目的：使经干燥的球团能够安全承受预热阶段的温度应力。

生球需要进行干燥的原因

生球若不干燥，带着大量水分进入预热区，球内水分激烈蒸发，将使生球裂开，甚至发生爆裂。

未经充分干燥的生球，直接进入高温区焙烧，即使不发生爆裂，由于球内含水甚高，水的蒸发需要吸收大量热能，球团矿不能很快上升到焙烧指定的温度，会延长焙烧时间，降低生产率，燃料消耗上升。

以磁铁精矿或含硫高的矿粉生产球团矿，充分的干燥是很有必要的。

未经充分干燥的生球，带着大量水分进入高温焙烧区，水分蒸发，影响铁和硫的氧化。低价的氧化铁在高温下与脉石作用，使球团矿中的FeO含量升高，脱硫率降低，甚至产生过多熔融液相，结成大块。

生球干燥机理

干燥是借热能使物料水分气化，并由生成蒸汽离开物料的过程。

生球干燥是一个缓慢气化脱水的过程，水分自生球的内部向外扩散并从表面汽化脱去。

干燥的原动力是湿度差。

平衡湿度是指生球的湿度等于干燥介质的湿度。

生球干燥机理

生球与干燥介质-热气流相遇，生球表面水蒸气压力大于干燥介质中的水蒸汽的分压，水在生球的表面蒸发，通过边界层，为干燥介质带走。

随着表面水分蒸发，沿生球的半径，出现内外湿度差，球内的水向表层扩散，然后在表面蒸发，直至达到湿度平衡。

生球的干燥过程是由表面气化和内部扩散两部分构成。

表面气化控制

干燥过程中，生球表面的湿度大于干燥介质的湿度，表面水分蒸发的同时，生球内部的水分能不断的由内扩散到表面而气化，使表面保持潮湿，此时水分的内部扩散速度大于表面汽化速度，这叫做表面气化控制。

水分的去除，决定于物体表面上水分的气化速度。

表面气化控制

干燥介质与生球表面间的温度为一定值，其蒸发速度与一般水面气化相同。

此类干燥作用的进行，完全由干燥介质的状态决定，与物体性质无关。

内部扩散控制

随着干燥不断推移，生球表面的湿度小于干燥借助的温度， 表面水分蒸发后，生球内部的水分不能及时扩散到表面，表面出现干壳，蒸发面向内部移动此时，水分的内部扩散速度小于表面气化速度。

内部扩散控制

当生球的干燥过程为内部扩散控制时，须设法增加内部的扩散速度，或降低表面的气化速度。

否则，将导致生球表面干燥而内部潮湿，最终使表面干燥收缩并产生裂纹。

生球干燥速度

生球干燥过程不可能单一由表面气化控制决定，也要受到内部扩散控制的影响。

由于两者速度不同，干燥速度也不断发生变化，干燥过程可分为四阶段：

1、对流干燥阶段。

2、热传导干燥阶段。

3、等速干燥阶段。

4、降速干燥阶段。

干燥过程生球强度的变化

生球在干燥过程中，随水分的蒸发将发生体积收缩，其收缩程度对干燥速度和干燥后生球质量都有影响。

收缩不超过一定限度，形成圆锥形毛细管，使水分由中心加速迁移到表面，从而加快干燥速度。

不均匀收缩使表面收缩大于平均收缩，中心收缩小于平均收缩，造成生球破裂，强度下降。

生球主要靠毛细力作用，使彼此黏在一起而具有一定的强度。

随着干燥过程的进行，毛细水减少，毛细管收缩，毛细力增加，粒子间的粘结力加强。球团的强度逐渐提高。

当大部分毛细水排除后，在颗粒触点处剩下单独彼此衔接的水环，即触点毛细水，此时的粘结力最大。

水分进一步减少时，毛细水消失，因而失去了毛细粘结力，球团的强度下降。

在失去弱结合水的瞬间，颗粒靠拢，由于分子力的作用，增加了颗粒间的粘结力，球团的强度又提高。

添加粘结剂，干燥中生球体积的收缩，颗粒间接触紧密，内摩擦力增加，使球团结构坚固。

生球干燥必须以不发生破裂为前提。其干燥速度和干燥所需时间，取决下列因素：1.干燥介质的温度。2.干燥介质的流速。3.生球的初始湿度。4.球层高度。5.生球尺寸。

干燥介质温度愈高，干燥时间愈短。

为加强生球干燥，总是希望在较高的温度介质中进行，但介质最高温度却受到生球爆裂温度的限制。

生球在流动的干燥介质中的爆裂温度总比在不动的干燥介质中低，因为的流动介质中，生球表面蒸汽压力与介质中水蒸气压之差，较不动介质干燥时大。

干燥介质的最高温度，应低于干球的爆裂温度。对个别不同物料所制成的生球，其爆裂温度亦有差别，必须经试验确定。

干燥介质的流速大，干燥的时间短。介质的温度高，流速大，湿度小，则干燥速度快。

干燥速度过快会产生什么影响？

干燥速度过快，则表面气化亦快，当生球导湿性差时，内部扩散速度较表面气化速度低，造成生球内部尚含有大量水分时，表面已形成干燥外壳，轻者使球产生裂纹，重者球爆裂。

对于热稳定性差的生球，干燥时采用低温、大风量的干燥制度。