一、工艺特点
工艺特点如下：
(1)从配料至一次混合与传统工艺相同。从一混出来的混合料，全部或部分进入造球车间进行造球，小球粒度为3～8mm约占80%～90%,小于3mm粒度的小球小于15%.由于混合料造成小球改善了混合料粒度组成，使料层透气性提高，因此可以增产和提高烧结矿质量。
(2)造球车间造好的小球团进入二次混合机，在小球进二混前配入外滚煤粉(一般外配煤粉量占总量的60%～80%),即小球在二次混合机内外滚煤粉，滚好煤粉的小球进烧结机进行布料，由于煤粉裹在球团表面，与空气中氧接触充分，燃烧效果好，因此可以大幅度降低固体燃耗。
(3)外配生石灰，即在造球车间造好的小球进二混前，在外配煤粉的同时也配入生石灰，其效果是：第一，由于生石灰有粘性，有利于煤粉粘结在小球团表面；第二，在二混内可进一步制粒；第三，小球团外滚生石灰，球团表面为高碱度，内核为酸性(对整个小球来讲碱度不变),由于小球表面含CaO高，生成铁酸钙的量增加，即小球与小球之间为铁酸钙粘结，一方面可提高球团烧结矿的强度，另一方面对还原性的改善也有利。
(4)布料装置。球团烧结混合料布到台车上的方式有三种，即宽皮带布料、泥辊反射板布料和多辊布料。
(5)外裹煤粉粒度。球团烧结工艺外滚煤粉粒度与普通烧结生产使用的煤粉粒度一样，即粒度小于3mm者含量占85%以上。
(6)烧结机点火前可不设干燥段。
(7)造球设备可用圆盘造球机也可用圆筒造球机。
二、工艺流程
工艺流程如下：
(1)全部混合料造球。从配料室来的混合料到一次混合机，混合后到圆盘造球机或圆筒混合机造成3～8ram的小球后，进二混外滚燃料和生石灰，然后进烧结机进行烧结，生产出一种以葡萄状为主的球团烧结矿。该工艺即有球团工艺的特点，也有烧结工艺的优点，故叫“球团烧结工艺”。其工艺流程如图1所示。
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(2)部分混合料造球(一个二混机方案)。从一混出来的1/2混合料进入造球车间造成3～8mm的小球为90%左右，该混合料小球再进入二次混合机，另外从一混出来的其余1/2混合料直接进入二混机。上述两种混合料在二混机内外滚煤粉(由现煤粉破碎室破碎后的煤粉粒度小于3mm者含量占85%以上)后，进入烧结机烧结，如图2所示。
(3)部分混合料造球(两个二混机方案)。图3所示为某厂一个二混机混合能力不够的条件下新建一台Ф3m×12m二次混合机，与原二次混合机并列的方案。造球室前面部分与前方案相同，造球室出来的3～8mm的小球直接进入新二混机外滚煤粉(不进现二混机)；而从一混出来的其余1/2混合料则直接进入原二次混合机外滚煤粉(煤粉由现煤粉破碎室破碎后粒度小于3mm者含量占85%以上)。然后从新二混机和原二混机出来的混合料一起进入烧结机烧结，如图3所示。
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三、各种因素对烧结指标的影响
我们利用邯邢精矿粉(精矿率100%,R=2.0)进行了球团烧结工艺烧结杯试验和半工业试验，对影响烧结指标的各主要因素进行了研究。
(1)煤粉粒度的影响。在内配煤量为0.5%,外配煤量为2.8%条件下(其他条件与表1中15号、16号相同),改变煤粉的粒度，分别为小于1mm、2mm、3mm,做了一系列的试验。
从试验结果可以看出，外滚煤粉小于1mm、小于2mm、小于3mm三种粒度对烧结指标影响不大，因此，工业化生产中采用小于3mm(85%)的煤粉粒度，完全可以满足生产要求。
(2)内配煤量的影响。本次试验球团内部配煤量分别为0%、0.5%、0.8%.
由试验结果可以看出，内配煤量为0和0.8两个条件的球团烧结矿的成品率、利用系数和转鼓强度均低于内配0.5%煤的球团烧结矿的相应的指标，由此可见小球内部配入0.5%的煤粉较为合适。
(3)料层厚度的影响。本次试验料层厚度共做了三个条件，即500mm、550mm、600mm三个料层厚度。
料层厚度为500mm、550mm时，效果较好，利用系数都达到1.5t/(m2•h)以上，其他各项指标也较好。当料层厚度为600mm时，只是利用系数有所下降，其他烧结指标也较好。
四、生球的制粒效果
(1)造球前的粒度组成。以某厂为例，出一次混合机混合料中粒度小于3mm者含量占45%以上。
(2)造球后的粒度组成。经一次混合后混合料进入造球盘进行造球，出造球盘后混合料中粒度大于3mm者含量达到89.09%.
(3)进二次混合机外滚燃料后的粒度组成。上面出造球室的混合料中粒度大于3mm者含量达到87%以上，此混合料进入二混外滚燃料后，混合料中粒度大于3mm者含量略有增加，达到89.42%.
五、球团烧结工艺的布料技术
球团烧结工艺布料方式有三种，第一种为泥辊反射板布料，第二种为多辊布料，第三种为宽皮带布料。
(1)泥辊反射板布料。此种布料方式适合于小型烧结机，关键是调整好反射板的长度和倾角，当混合料落到反射板上时，大球滚动力强，落在料层下部，次大球布在料层中部，细粉布在料层表面，形成自然偏析。
(2)多辊布料。混合料从泥辊下来后落在多辊布料器上，产生偏析，大球落在料层底部，次大球布在料层中部，细粉布在料层表面，形成自然偏析。
(3)宽皮带布料。此种布料适合大型烧结机，在烧结机点火器上头设有矿槽，因为大型烧结机产量高，如果采用泥辊反射板布料，烧结机点火器上头必须有矿槽，矿槽太小对布料起不到缓冲作用，矿槽大则矿槽内混合料几十吨，很容易把造好的小球破坏掉，因此采用宽皮带布料。目前一些厂家使用效果很好。
六、造球设备的完善
（一）造球盘类型
目前国内使用的造球盘（包括氧化球团工厂及水泥厂使用的造球盘）有三种类型，即Ф=4200mm、Ф=5500mm和Ф=6000mm圆盘造球机，这是国内定型产品。从目前看, Ф=4200mm圆盘造球机由于设备小，造球能力小，安装台数多，平时维修量大，相比之下，Ф=6000mm圆盘造球机造球能力大(是前者的3倍),维修量小，因此, Ф=4200mm造球盘有逐渐被Ф=6000mm造球盘代替的趋势。
（二）刮刀形式
根据刮刀形式，造球盘可分为固定刮刀造球盘和旋转刮刀造球盘。
1.固定刮刀造球盘
(1)造球盘刮刀安装位置。刮刀固定安装在造球盘上方水平桁架上，边刮刀位置在造球盘第一象限与造球盘盘边的夹角不大于30°;中心刮刀安装在第三和第四象限交界处。
(2)刮刀材质。造球盘的刮刀材质是一个老大难问题，主要是采用一般材质制做的刮刀，耐磨性能较差，连续使用几天就被磨下去很多而导致盘面粘结料上涨，这样不仅加快了刮刀的磨损而且也加重了造球盘的传动负荷。通过研究和生产实践证明，使用高铬一钼耐磨铸铁刮刀效果较好。这种材质中的碳主要以碳化物的形式分布于金属基体中，具有良好的抗磨耐磨损性能。实践证明高铬) 钼耐磨铸铁的使用寿命远远高于中锰钢板的使用寿命，大约高出6～8倍。虽然高铬) 钼耐磨铸铁的制造成本较高，但从性价比综合来比较，实际上成本降低。并且因为使用寿命的延长，减少了刮刀的更换次数，减少了操作人员清理盘面积料的劳动，从而提高了造球盘的作业率。[next]
(3)造球盘盘面材质。造球盘的盘面由于要承受混合料的剧烈冲刷，作为普通钢板制造的盘面很快就会被磨穿。为了防止盘面被磨穿就需要选择耐磨的盘面材质，人们曾经使用过多种材质，其中橡胶耐磨陶瓷衬板造价高但耐磨性能好，缺点是不能耐受稍高的温度，例如在检修造球盘靠近衬板处动用电焊时会引起该处衬板的脱落，而再次补装时很难再将该处补装结实，还会引起周围衬板的剥落。
以后又陆续使用了超高分子衬板、瓷砖衬板和灰绿岩铸石等等。通过多种衬板材质的使用，我们认为灰绿岩铸石比较好，因为其一是成本较低、安装方便，其二是耐磨性好，并且摩擦力适中，有利于混合料的滚动成长，一般寿命为3个月以上。但要注意该种材质比较脆，在检修造球盘或清理盘面积料时不能用金属物给以过大力的撞击，以免损坏灰绿岩铸石衬板。
2.旋转刮刀造球盘
该种造球盘机械传动结构是引进国外技术，刮刀为圆盘旋转刮刀(旋转刀盘直径Ф1100mm,转速6r/min),可以有效地对整个圆盘盘面进行刮料，防止料面上涨，保持盘面的平整，提高造球盘的作业效率。
(1)造球盘盘面材质。目前，可选用的较为适宜的材料有如下两种:1)钢板网底衬。在整个造球盘的盘面铺焊了5mm厚的钢板网，钢板网网孔的尺寸为40mm×60mm.由于有这些网孔使混合料在整个钢板网上粘结固定上一层混合料，成为混合料造成的底衬，在造球盘运行生产中混合料之间互相摩擦，可以说造球盘的盘面不会被磨损。钢板网作为造球盘的底衬造价不高而且安装简便，若损坏后维修也很方便。2)灰绿岩铸石底衬。前面在固定方式的造球盘底衬中已经谈到，使用灰绿岩铸石底衬比较合适，旋转刮刀造球盘也可使用该种底衬，这样可以减少对刮刀的磨损。
(2)刮刀材质。由于造球盘的盘面使用了钢板网作为底衬，混合料会很容易粘结上涨，这就需要用刮刀来刮除，防止上涨。原来刮刀使用普通材质，并且直径仅为28mm,磨损很严重，随着刮刀杆的磨损，混合料料面也逐渐上涨，连续运行几天料面就会涨到旋转刀盘盘面。不仅清理盘面的工作很繁重，也大大降低了造球盘的作业率。为此，旋转刮刀的刮刀杆采用YG6和YG8硬质合金制作，这种材料通常是机械加工的刃具，硬度很高、耐磨性好。在高炉喷煤中的应用实践证明硬质合金的使用寿命远远高于其他材质，例如，在高炉喷煤的煤粉输送管路中用40Cr淬火钢制作的衬套使用不到10天就被磨穿，而用YG8硬质合金制作的衬套可以使用两年以上。用YG6或YG8硬质合金制作的刮刀杆使用寿命可以达到两个月以上。在尽量延长刮刀杆使用寿命的同时也尽量降低制造成本，根据刮刀杆在混合料中受磨损的程度，在刮刀杆下部埋入混合料层的部分使用铜焊焊接壁厚为6mm、5mm、4mm三段不同厚度的硬质合金套管，总长度为105mm。刮刀杆焊接在旋转刀盘上，待硬质合金部分全部被磨掉之后清理盘面积料，再焊接新的刮刀杆。刮刀杆的结构及尺寸图略。
（三）雾化水喷头
在造球盘内混合料成球的机理是往混合料表面加水，混合料的表面被水充分均匀地润湿，通过水的毛细粘接力而使造球盘内进行滚动运动的混合料粘接在一起，造成不同粒度级的小球。为了增加造球盘的成球率，每个造球盘装了两个雾化水喷头。由于新、老造球盘的下料点不同，安装位置有所区别。一般是下料点区域放置一个，成球区域放置一个。
雾化水喷头的材质全部采用1CRl8Ni9Ti不锈钢制作，具有相当好的抗氧化锈蚀能力。其结构原理属螺旋型喷嘴的一种，主要由切线喷嘴壳、堵头和通针组成。水自圆形喷嘴壳的切线方向接入，经过加压和一段旋流，然后进入渐缩段，旋流速度逐渐加快，然后通过喷口喷出雾状水，雾化水的雾化散射角为50°～60°.目前Ф=4200造球盘使用的雾化水喷头的喷水量当水压在0.2MPa左右时，每个雾化水喷头的喷水量为150～180kg/h.这种雾化水喷头的特点是装有一根通针，可以在不停水的情况下经常疏通喷口，防止堵塞，我们经过一年来的生产实践，至今仍在正常使用。[next]
（四）外配煤系统
二次配加燃料，即是在配料室配加一部分燃料进入一次混合机混合后进行造球，造好球的混合料进二次混合机前外配燃料，内、外配加燃料的比例是(30%～50%):(70%～50%)
外配煤称量可以采用核子秤或电子秤，某厂外配煤称量采用了以铯137(活度值为0.2775×1010贝可)为放射源的核子秤，经过一年多的生产使用表明，如维护得当核子秤是比较耐用的。外配煤的计量配加是通过安装在混合料皮带上的核子秤把混合料过料量的称量信号输入计算机，由计算机按设定好的配煤比例指定配煤圆盘给料机以相应的转速往配煤皮带上给煤，然后通过安装在配煤皮带上的核子秤对配煤量核准反馈给计算机进行调整。近几年生产实践表明，采用外配煤技术后，每吨烧结矿固体燃耗与未外配煤相比，一般可节约煤耗10kg/t.
（五）蒸汽预热混合料
烧结混合料的温度高低对烧结生产的影响是很大的，如果混合料的温度低于露点，则由于水蒸气在下部料层混合料颗粒表面的冷凝作用，使下部料层水分过度增大，影响烧结料层的透气性，不利于烧结料层的加厚，进而影响烧结产量的提高。为此，在二次混合机中安装了蒸汽喷嘴来加热混合料，对经过造球的混合料，尽管混合料中加有热返矿提高了料温，但因为造球盘这一段露天作业，温度下降，因此要通蒸汽进一步提高混合料温度。蒸汽管由混合机的进口端插入，沿混合机的轴向上并排安装5个蒸汽喷嘴，喷嘴的前端距混合机内混合料抛落料面600～800mm.通过蒸汽预热可以使造过球的混合料温度从45℃提高到近60℃.
蒸汽预热混合料的蒸汽压力约为0.3kPa,蒸汽用量为每吨烧结矿4～5kg.
七、外配生石灰技术
（一）外配生石灰的优点
在球团烧结工艺基础上，即一次混合机出来的混合料进造球车间造球后，进二混前外配煤，同时外配生石灰，优点是：第一，外配生石灰有利于改善制粒效果，可提高产量；第二，小球表面裹一层生石灰，有利于煤粉更多地裹在小球团表面；第三，小球团表面CaO含量高，有利于铁酸钙的生成，即小球表面为高碱度，铁酸钙含量高(内部为低碱度，混合料总碱度不变),小球与小球之间被铁酸钙粘结起来，由于铁酸钙强度高，还原性好，有利于球团烧结矿的强度提高和还原性提高，对高炉冶炼有利。
（二）外配生石灰的最佳条件
通过对包钢公司烧结混合料(R=1.2)造球后外配生石灰的烧结杯实验，可以看出，外配生石灰的效果是比较明显的，其最佳条件如下：
(1)混合料造球后，固定外配生石灰量为1.5%变化外配煤比例。包钢烧结混合料造球后，其中毕石灰配比为3%,外配1.5%(内外各占50%),变化外配煤粉的比例(煤粉配比为5%)。
当固定生石灰外配比例为1.5%时，外配煤粉2.5%(占总量50%)烧结指标较好。而只外配生石灰不外配煤与煤粉和生石灰均不外配的烧结指标大体相近。
(2)混合料造球后，固定外配煤粉比例，变化外配生石灰比例。包钢烧结混合料造球后，固定外配煤比例2.5%(外配煤总量5%),变化生石灰比例为1%、1.5%、2%(生石灰总配比3%)。
当固定外配煤粉2.5%时，外配生石灰1.0%、1.5%和2.0%三个条件中，后两者烧结指标较好，但外配生石灰1.5%与外配生石灰2.0%相比，后两者大体相近。
从上面两组实验结果可见，球团烧结工艺在外配煤条件下，外配生石灰对烧结指标的改善是明显的。外配生石灰比例在总配比的50%左右即可。
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