生球干燥过程中强度的变化与裂纹和爆裂

来源:网络  作者:网络转载   2019-10-14 阅读:713

    生球主要靠水的毛细管作用力将颗粒联系在一起,并具有一定的强度。随着干燥过程的进行,毛细水减少,毛细管收缩。毛细管作用力加强,使生球的抗压强度提高。当大部分毛细水蒸发之后,剩下少量触点状毛细水,仍能维持生球的强度。水份进一步蒸发,毛细水消失,生球的强度理应下降。但是由于收缩使颗粒靠拢,增加了颗粒之间的分子作用力和摩擦阻力,故生球仍有一定的强度。

    干燥后生球的强度与原料的性质、粒度组成关系甚大,特别是原料中含有胶体颗粒,或粘结性物质,可以使干燥后的生球具有相当高的抗压强度。图1是我国现场取样测试的结果。图2是实验室的研究结果,可以清楚地看出皂土的粘结作用。必须指出生球干燥后抗压强度虽然明显提高,但是抗冲击强度下降。因为失去了在颗粒之间起缓冲作用的毛细水,使生球变脆。[next]
    生球干燥过程中产生收缩,固然有利于提高其强度,但是不均匀的收缩,会导致在球内产生应力。由于生球的外层干燥较快,温度较高,使得收缩率大,中心则相反。所以外层受拉应力,内部受压应力,从而使生球产生裂纹。实验证明,已经裂纹的生球,虽然经过高温下焙烧,裂纹不可能愈合,成品球的强度将受到影响,见图3。

    当生球进入降速干燥阶段,干燥速度受内部蒸汽扩散速度控制。这时干燥介质的流速已不能影响干燥速度。为提高干燥速度,只有提高介质温度,而过高的温度,使生球内部水份激烈蒸发,如果向外扩散不及,必使内部蒸汽压力升高,一旦超过表层的强度极限,便发生爆裂。爆裂不仅损失了球团矿,而且恶化床层的透气性,不利于下一步焙烧工序。
     防止生球爆裂的措施有以下几种:
    (1)严格控制干燥介质的温度在生球爆裂温度以下。这种措施虽然有效,但是若生球爆裂温度太低,势必影响干燥速度,从而降低了生产率。

    (2)配加皂土是一项有效提高生球爆裂温度的措施。图4是我国某地精矿配加皂土的实验结果。皂土提高生球爆裂温度的机理正在研究中。初步的解释是:皂土可以降低生球中水份的蒸发速度,使水缓慢地释放出来图5从而降低了生球内部的蒸汽压力。此外皂土提高了生球的强度见图2,因而提高了生球抗爆裂能力。[next]

    (3)除上述两项措施之外,如能控制生球的密度,使之有适当的孔隙,以便于球内蒸汽向外部扩散,而控制球团矿的密度,除控制其原料的粒度组成外,最有效的办法是控制造球时间。实验证明缩短造球时间,可以提高生球的爆裂温度(图6),但与生球的强度发生矛盾。因此若采取此种措施,必须兼顾强度和爆裂温度二者的要求。
    (4)生球的爆裂温度与其含水量有关。水份愈高,爆裂温度愈低,反之亦相反。因此可以采用逐步升温的干燥方法,以加快干燥过程。

标签: 裂纹
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