改进粗球丸的装置及造球方法.pdf

本发明涉及一种造球方法，其包括两个连续的不同阶段。在第一阶段，使用传统设备生产给定的矿石或矿石混合物的粗(或生)球丸，在第二阶段，用于改善粗球丸的装置(1)被使用，简写为DICP(1)，其包括基本是略有弹性和光滑的表面(3)，该表面可以是有条纹的，具有降低的磨损率，被称为成形面(3)，并且，其围绕本身形成一个空心圆筒形的几何形状，该形状的框架由同样的圆筒形金属结构支承，作为一组，该结构被称为精整鼓(2)。当该装置(1)与内部连续加入的球丸矿一起旋转时，这些球丸的结构能够重新布置，从而提高关于抗压强度、球形度和表面光洁度的物理质量，以及吸收部分之前过程中产生的细粉。该装置(1)还允许向球丸表面应用不同的材料，目的是为每个具体的所关心的后续工业流程添加所需的额外性能。

权利要求书
1.  用于改善粗球丸的装置(1)，其中其包括转鼓(2)；该转鼓(2)配置 为在室温下工作，且其最内层表面(3)至少部分地包覆有同时具有粘性和弹性 的材料；该转鼓(2)包括内部清洁系统(4)，其配置为在该装置的作业过程中 清洁转鼓(2)的最内层表面(3)，以改善粗球丸。

2.  根据权利要求1的用于改善粗球丸的装置(1)，其中转鼓(2)的最内 层表面(3)是光滑的。

3.  根据权利要求1的用于改善粗球丸的装置(1)，其中转鼓(2)的最内 层表面(3)是有条纹的。

4.  根据权利要求1的用于改善粗球丸的装置(1)，其中转鼓(2)的纵向 轴(7)保持在可从水平位置向相对于地面水平平面的倾斜位置而变化的平面上， 该倾斜位置的角度范围为0至10°。

5.  根据权利要求1的用于改善粗球丸的装置(1)，其中转鼓(2)的纵向 轴(7)的倾斜位置的调整由机电机构提供，该机电机构包括一个电动马达和一 个减速器。

6.  根据权利要求1的用于改善粗球丸的装置(1)，其中清洁系统(4)包 括相对于转鼓(2)的纵向轴(7)平行地设置的金属轴(6)；该金属轴(6)包 括多个沿径向设置的金属刷毛(8)；该金属轴(6)构造成绕其自身的基准轴旋 转。

7.  根据权利要求6的用于改善粗球丸的装置(1)，其中清洁系统(4)被 编程为持续地工作。

8.  根据权利要求6的用于改善粗球丸的装置(1)，其中清洁系统(4)被 编程为根据转鼓(2)最内层表面(3)上颗粒的附着程度进行工作。

9.  根据权利要求6的用于改善粗球丸的装置(1)，其中清洁系统(4)包 括可受控地旋转的马达(9)；该马达(9)的转速可达150rpm。

10.  根据权利要求6的用于改善粗球丸的装置(1)，其中清洁系统(4)包 括机电装置，其设置用于调节金属轴(6)与转鼓(2)的最内层表面(3)的距 离。

11.  根据权利要求1的用于改善粗球丸的装置(1)，其中其包括卸料槽(10) 和装料槽(11)，它们分别设置在转鼓(2)的两个纵向边缘上；它们中的每一 个由低磨损和低粘附的材料制成。

12.  根据权利要求1的用于改善粗球丸的装置(1)，其中用于改善粗球丸 (1)的装置是机电装置。

13.  根据权利要求1的用于改善粗球丸的装置(1)，其中转鼓(2)的包覆 表面(3)由橡胶制成。

14.  根据权利要求13的用于改善粗球丸的装置(1)，其中包覆表面(3) 由滚花橡胶制成。

15.  根据权利要求1的用于改善粗球丸的装置(1)，其中包覆表面(3)由 聚氨酯制成。

16.  根据权利要求1的用于改善粗球丸的装置(1)，其中包覆表面(3)由 聚四氟乙烯制成。

17.  根据权利要求1的用于改善粗球丸的装置(1)，其中包覆表面(3)具 有范围为0.05至0.60的动态磨损率。

18.  根据权利要求1的用于改善粗球丸的装置(1)，其中包覆表面(3)的 厚度为5至30mm。

19.  一种造球方法，其包括两个连续的不同阶段，其中在第一阶段，给定 的矿石或矿石混合物被用于生产粗球丸，在第二阶段，用于改善粗球丸的装置 被用于使粗球丸硬结和成型，其中，所述用于改善粗球丸的装置(1)包括包括 在室温下工作的转鼓(2)；该转鼓(2)至少部分地包覆有同时具有粘性和弹性 的材料；该转鼓(2)包括清洁系统(4)，其配置用于清洁转鼓(2)的最内层 表面(3)。

20.  根据权利要求19的造球方法，其中，其允许当球丸在用于改善粗球丸 的装置(1)的最内层表面(3)中滚动时，在球丸表面应用不同的材料，例如 干的、糊状的或浆状的细磨矿石和液体物质，以便为烧成球丸提供额外的性能。

21.  根据权利要求19的造球方法，其中，第一阶段在造球转鼓(13)中实 施。

22.  根据权利要求19的造球方法，其中，第一阶段在造球转盘(13)中实 施。

23.  根据权利要求22的造球方法，其中，造球转盘(13)由金属圆形托盘 构成，其具有6至7米的直径以及相对于水平面45°至50°的倾斜度，并能够以 6至7rpm的可变旋转速度在倾斜平面内旋转。

说明书改进粗球丸的装置及造球方法
技术领域
本发明涉及一种包括两个连续的不同阶段的矿石球化方法。
发明内容
本发明记载了一种明显在两个连续的不同阶段进行的球化方法。在 第一阶段，利用生产制备粗球丸矿(或球丸矿坯料)的常规设备，通过 常规方式使用给定类型的矿石或矿石混合物(例如铁矿、锰矿和其它矿 物)生产粗球丸(或生球丸)，而在第二阶段应用用于改进粗球丸的的装 置(Device for Improvement of Crude Pellets——“改进粗球丸的的装 置”——下文中简写为“DICP”)。DICP包括包括一个在室温下工作的转 鼓，使粗球丸(或生球丸)硬化和成型。DICP使球丸的耐压和耐磨性提 高，此外还有其它好处，例如减少细料和种料，降低循环装料比例以及 获得改善的球丸物理性能，如更高的球形度和密实度，以及更好的表面 光洁度。
DICP阶段包括具有圆柱形状构造的旋转机电设备，其基本上由一个 略有弹性且光滑的低磨损率的内表面组成，该内表面可为条纹状，被称 为成型表面且能够显著改善粗球丸以及后来加热球丸的物理性能。
本发明的一种实施方式还应用于致力于获得任何可导致最终产品的 其它矿物或材料的方法，该产品的组成全部或部分为球形，并且进一步 的特征在于保留塑性可进一步处理。
本发明还允许在球丸的表面均匀地使用固体(细磨)、液体或粘结材 料，例如铝土矿、煤、膨润土，和其它用于在将球丸提交至热处理或烧 结炉之前为球丸增加其它所需的性能，或者增加使用矿物球丸或矿石混 合物作为原料的后续所关心的工业处理所需的性能。
背景技术
根据现有技术，对于提取和处理有关的给定矿石或矿石混合物，将 那些不能被直接加入到金属矿石生产炉中的来自矿石的细粉分离出来用 于造球方法。在典型的造球方法中，对这些矿石或矿石混合物的细粉进 行初步处理，通过该处理使它们的粒度变得更小，因为它们被与熔剂一 起研磨或者使用分离剂，随后，对这些矿石或矿石混合物的细粉使用粘 结剂以粘结颗粒。
球丸由以下工艺制备：通过采用调节湿度获得预先均匀化的混合物， 并使用一系列现有技术中已知的设备对其其进行造球处理，这些设备经 常被称为造球转盘或造球转鼓，在这些设备中微细的颗粒团聚形成球丸 (通常称为粗球丸或生球丸)，根据后续工艺流程使用的需要，部分形成 中等粒度的球形。
此外，这些球丸随后被分类，并被加入到热处理或烧结炉中以便硬 化。
在造球转盘内处理过程中以及在向热处理或烧结炉的加料过程中， 生球丸经常由于大量的因素而破损，所述因素例如是其必须经过的距离， 其经受跌落的高度和次数，传输带的速度，逆流传输以及许多其它因素。
在造球工艺方法的最后，这些球丸被进一步分类以除去细粉，烧结 过的无细粉的球丸最终被用于后续的工业流程。通常，对于铁矿来说， 烧结过的球丸通常用于生产生铁或海绵铁，两者都由用于生产钢的原料 构成。
在上述方法中，造球转盘包括金属盘或圆形托盘以及刮料设备，所 述金属盘或圆形托盘适合于在倾斜平面进行旋转运动，当矿石被加入到 转盘中时，所述刮料设备除了有利于结合球丸直到获得球丸状产品以外， 还有利于通过滚动和粘结运动形成核并使其长大。在该处理过程中对变 量进行调整，目的是在所需的粒度规格范围内确保改进的球形度，以及 在用于随后工业流程的最适合生产的范围内的球丸目标直径。
然而，现有技术中的一个不利因素是矿石的连续装料以及在转盘或 托盘底部进行的连续刮料处理，连同其它机构，最后导致最终产品含有 显著数量的细粉并且使球丸包括所需粒度范围之外的球丸，所需粒度范 围之外的球丸可占物料总质量的20％以上。当使用造球转鼓代替该转盘 或托盘时该问题甚至更为严重，造球转鼓自身决定了具有非常高的重新 装料的比例，其总量可占到物料总质量的50％以上，所述重新装料的比 例为低于和高某粒度范围的百分比，该比例的物料被返回到破碎过程和 造球过程。
现有技术中的另一个不利因素是难以获得具有足够球形度的球丸。 这是因为以下事实：在含有大量物料的环境中球丸形成并长大的同时， 现有技术已知的一些复杂的机械和物理工艺过程同时发生。在复杂的造 球过程中，成核(nucleation)、合并(或聚合)以及分层(参见图1)受 到关注。
这些机理受到各种不同原因的不利影响，所述各种不同原因包括底 部和侧边的刮板的运动，所述底部和侧边的刮板通常位于造球装置中， 它们改变成形中的球丸的流动方向。转盘倾斜和旋转速度，进矿的湿度， 以及生产本身也都是影响球丸质量的因素。另外，低孔隙对于防止凝聚 起到了重要作用，因此在进行热硬化工艺之前应当先获得低孔隙。
现有技术的另一困难，是难以确保合适且均匀的密实度和构成球丸 的矿石颗粒的组织结构，引发小球产生易碎点或内部区域，当球丸被输 送到炉时，所述易碎点或内部区域可导致裂纹的产生和扩展。如果，一 方面，滚动运动时间是这种压实的基础，另一方面，当转盘内的各个球 丸碰撞到转盘的侧边时，这些球丸产生的过大的速度可能导致裂纹的形 成。
现有技术的另一困难在于，难以确保球丸具有相对于其表面处理而 言较低的粗糙度，因此，这将使它们变得粗糙，并在运输至热处理或烧 结炉的过程中容易通过磨损而产生细粉，并且在烧制后在被移动时容易 产生粉尘。这也同样是由在球丸成形时的各种工艺同时进行所造成的， 所述各种工艺包括矿石进料速率和湿度。
为了消除或减少这些障碍，目前已提出提出了各种用于造球过程的 控制方法，包括各种参数，如粘结剂的湿度、数量和类型，滚动运动时 间，所用细粉的质量的比例和粒度分布，但每一种方法都具有自身的缺 点。
在常规的造球转盘或转鼓中已有的时间和条件不足以制造出更接近 球形形状的球丸。因此，如果这些设备的滚动运动时间增加，同时伴随 有矿石供给，按照用于成形粗球丸的机制，这些球丸的平均尺寸增大但 无法获得相应的适当的球形度，这是一个已确定的缺点。
现有技术还包括多个阶段造球方法的记载。然而，这些方法的一些 常见缺点是需要中断处理流程(因为为了运输和重装设备部件要引入额 外的步骤)，或者是需要装配相同大小的一系列设备或电路，从而导致与 占用空间和资源相关的负担。
因此，尽管现有技术证实的控制方法旨在改善造球方法，本领域仍 然需要在不增加滚动运动的时间或量、确保减少细粉的产生、并使用数 量更少和较不复杂的设备的情况下，克服与这些方法相关的问题，以便 获得更致密和均匀的矿石或矿石混合物球丸。
令人惊讶地，本发明发现了：使用两阶段造球方法使粗矿石或矿石 混合物球丸的物理质量得到提高，从而减少了现有技术的不足之处，在 所述两阶段造球方法中，在造球转盘或转鼓中生成球丸和初步处理后有 一个额外的处理阶段。
附图说明
将参照附图对本发明做出进一步讨论。
图1是对本发明的两阶段造球方法的有代表性的图示，其显示出两 个给定的造球转盘(given pelletizing disc)与一个用于改善粗球丸的装置 (DICP)之间的布置所述两个给定的造球转盘用于第一初步球丸生产阶 段，所述用于改善粗球丸的装置(DICP)由一个用于额外球丸处理阶段 的精整转鼓表示。
图2是对本发明的两阶段造球方法的有代表性的图示，其显示出一 个供给造球转盘(giver pelletizing disc)和一个用于改善粗球丸的装置 (DICP)之间的布置，所述供给造球转盘用于第一初步球丸生产阶段， 所述用于改善粗球丸的装置(DICP)由一个用于额外的球丸处理阶段的 精整转鼓表示。
图3图示了DICP的正视图，示出了旋转鼓、清洁系统和最内层表 面。
图4图示了DICP的后视图，示出了旋转鼓、清洁系统、最内层表 面和排料槽。
图5图示了DICP的立体后视图，示出了清洁系统部件和卸料槽的 位置。
图6图示了DICP的侧视图，示出了它是如何倾斜的。
图7图示了随DICP内驻留时间，球丸的重量和直径的对比图。
图8图示了随DICP内驻留时间，光学孔隙度和堆积密度的对比图。
图9图示了随DICP内驻留时间，压实率和致密度的对比图。
具体实施方式
本发明的两阶段造球方法的主要目的是以机械方式生产出更有抵抗 力的生球丸，这是颗粒被压实得更好的结果，在所述生产中，潜在的作 为再循环装料比例的颗粒得以减少，这是由于在精整转鼓2进行滚动运 动的过程中细粉掺入到粗球丸中，并且还在生球丸上应用干燥涂覆层。
所述两阶段造球方法包括：第一阶段，在此期间传统的转盘13用于 形成球丸，以及使用用于改善粗球丸的设备(DICP)1进一步处理球丸 的第二阶段。该DICP 1包括精整转鼓2，其内表面3足够平滑以保证所 形成球丸的滚动运动，从而提高表面精整度、球丸的致密性，并且使得 掺入的任何细粉仍保留在这些球丸的表面上。
DICP 1包括合适大小的转鼓2，此后称为“精整转鼓”2，装配有一个 相对于水平面7略微倾斜的旋转轴，可调节倾斜度，内部涂有部分粘性 和弹性的材料，装配有一个用于该涂层并可变速旋转的连续清洗系统4， 由前述设备部件产生的铁或其它矿物球丸在精整转鼓2的内部被滚动和 运输。
DICP 1设置在造球转盘13或造球转鼓13之后，后者的技术是现有 技术已知的。它们的共同顺序操作包括了本发明的工艺目标，本文中称 为“两阶段造球”，其特征在于不同的粗球丸或生球丸生产阶段，即：在 第一阶段发生核的产生和生长(无论是在造球转鼓还是造球转盘13中)， 随后形成的不规则形状的小球，近似球形，而第二阶段是用于球丸的最 终成形，赋予它们更好的物理特性，如更高的球形度、密实度和更好的 表面光洁度。
总之，这些特征有助于球丸物理强度的提高，使它们能够以降低的 破碎率和减少细粉的产生的状态输送到下一阶段的位置进行热处理或烧 结，从而提高工厂的生产率。
更大程度的球形度使得加热处理过程获得更好的性能，因为它能使 炉内形成更为透气的装料状态，具有均匀的气流分布，因此除了给所关 心的后续工业流程带来有益的影响以外，还使每个球丸暴露于均匀的供 热，并导致生产具有独特的物理性质的烧成球丸。
密实度的增加减少了不适当尺寸的空白空间并且使球丸内部零散区 域重组，导致粗球丸或烧成球丸具有更高的抗压强度，对于粗球丸来说， 这是一个在向球化炉运输的过程中保证低碎片率的主要性能。对于烧成 球丸，更高的抗压强度有助于保持在向最终处理位置的运输过程中产品 的质量，即使是长距离运输。
同样的，更好的表面光洁度降低了磨损率，这不仅非常重要，同时 也是允许粗球丸在运送到造球炉的过程中性能提升的一个主要性能。同 样，对于烧成球丸，在装卸和将它们输送所关心的其它工业加工位置时， 更好的表面光洁度对由磨损机制所产生的细粉或粉尘具有显著影响，所 述磨损机制是发生在表面，是由各球丸之间的相对运动所导致。
另外，DICP 1还起作用以使细粉(微小粒度的颗粒)向粗球丸聚合。 该细粉源于造球转盘或转鼓13，并且也可以源于在转移下落过程中不同 的球丸之间的相互碰撞和磨损。DICP 1还起作用以对过早地从造球转盘 或转鼓13分离出的核部分加以凝聚，从而降低了循环装料率。
该工艺方法提高球丸生产率，并结合上述加入到粗球丸的良好的特 性而有助于提高造球工厂的生产率，降低运营成本，并提高(leveraging) 最终产品的质量。
最后，根据所关心的后续工业流程的需要，DICP 1还允许在球丸表 面应用不同的材料。
因此，本发明的目的之一是提供一种两阶段造球方法，其能够吸收 粗球丸生产过程中生成的和固有的部分细粉，从而降低循环装料率。
本发明的另一个目的是提供一种两阶段造球方法，其能够重组矿粒 重排粗球丸内部的易碎区域和空白空间，使得在运输至热处理或烧结炉 的过程中，或者烧成后当其移动至所关心的后续工业处理位置时，它们 对破裂具有更强的抵抗力。
本发明的另一个目的是提供一种两阶段造球方法，其允许改善粗球 丸的球形度，以使它们更适合于热处理过程或烧结炉，增加其透气性并 改善其性能，以及确保更球形的固化球丸，从而给所关心的后续工业流 程带来有益的影响。
本发明的另一个目的是提供一种两阶段造球方法，其允许改善粗球 丸表面的光洁度，使得它们的表面更光滑，且无论是在它们去向烧结炉 的过程中还是在它们在固化后移动到随后的处理位置时，使它们在经受 相互磨损时不易释放碎片。
本发明的另一个目的是提供一种两阶段造球方法，其有利于向球丸 表面加入其它材料——如果为了改善所关心的后续工业流程和/或改善的 性能需要时，从而为球丸添加额外的性质，以满足后续的处理规格。这 些材料可以为磨细的固体、液体或膏状物质，例如，但不限于，铝钒土、 膨润土、煤、油和油脂等等，其被结合到球丸的表面上，从而在固化后 为这些球丸提供额外的性质，例如低粘附率、更高的耐老化性、额外的 机械耐受性能以及其它各种优点。
本发明的这些和其它目的和优点是通过一种两阶段造球方法提高矿 石的粗球丸的物理质量来实现的，其特征在于，它的两个连续的不同的 阶段。在第一阶段中，使用常规设备将给定的矿石或矿石的混合物(如 铁矿石、锰矿石等矿物)生产为粗的(或生的)矿石球丸，以产生和生 产粗的(或生的)矿石球丸，而在第二阶段，使用DICP 1。该DICP 1 包括一个转鼓2，其功能是在室温下向生球丸赋予坚硬和结构，由此增大 球丸的抗压和磨损强度，以及其它的好处，例如减少细粉和核，减少再 循环装料，以及所得球丸的改进的物理特性，如更高的球形度和密实度， 以及更好的表面光洁度。
DICP 1是包括精整转鼓2的机电装置，该精整转鼓2由在内部包覆 有材料的转鼓构成，该材料的表面3具有部分的粘性和弹性(例如，相 同种类的橡胶常用于输送机系统的输送带)，其配备有用于此表面3的清 洁系统4(例如，一个旋转扫帚)，并且该表面作为一个成形表面3使用， 以及适当设计的进料和卸料槽11、10，并且当被掺入到矿石的粗球丸流 时，在后者已经产生并离开造球盘或鼓13之后，促进球丸的重组，而这 样的球丸仍保持一定的塑性，以允许对它们进行加工。
本发明还有一部分是提供一种DICP 1，其包括略有弹性且光滑的内 表面3，该内表面具有低磨损率，被称为成形面3。该成形表面3允许显 著改善球丸以及以后的经热处理的球丸的物理质量。
本发明的设计也同样适用于旨在获得任何其它矿物或材料，该矿物 或材料可能会导致组成部分完全或部分为球形的最终产品，并且其进一 步特征在于保留塑性以能够加工处理。
本发明也有利于将固体(细研磨)、液体或膏状物料均匀地应用到球 丸，如铝土、煤、膨润土和其它的物料，所述其它的物料致力于热处理 或烧结所需的球丸其它性能或为后续所关心的将矿物球丸矿石混合物作 为原料的工业流程所设计。
下面是本发明球丸矿的生产工艺方法(或矿石混合物球丸的生产工 艺方法)的详细说明，它是通过使用铁矿石的球丸生产过程为例示，但 本发明不应被理解为仅限于该特定矿物。
在一个典型的造粒工艺方法的第一阶段中，为了用于额外的粒度细 化，矿石或矿石混合物细粉经过初步阶段，也称细化(comunition)，通 过该阶段形成微细颗粒。然后它们与助熔剂一起细磨，或进行单独的剂 量，并最终施加粘合剂剂量以凝集颗粒。在此初步阶段所使用的助熔剂 选自，但不限于，以下组成的组中：石灰石、纯橄榄岩、碳酸钙、氧化 铝和菱镁矿。在此阶段所用的结合剂选自，但不限于，以下组成的组中： 氢氧化钙、膨润土和有机粘合剂，如羧甲基纤维素。
对于本发明造球方法的第二阶段，它采用了DICP 1，其包括一个具 有静态和动态损耗率(范围优选为，但不限于，0.05至0.60)的弹性、 光滑的表面3。这个表面3可以是有条纹的，在这种情况下它被称为成形 面3，其本身围绕形成一个空心圆筒形的几何形状，该形状的框架由同样 的圆筒形金属结构支承。上述表面3构成柔性板的表面，该柔性板的特 点在于它的弹性材料，该弹性材料的厚度范围，优选为，但不限于，5 至30mm，该厚度足够坚固以支承其形态和完整性，表面3紧贴到转鼓 2，且由橡胶、聚氨酯、聚四氟乙烯或其它类似的产品或单独或组合制成， 并凭借其自身的结构、纤维增强材料或在其内侧紧密结合的金属框架保 持一致，其包括在金属筒状结构内部的涂层，该结构，作为整体，被称 为精整转鼓2。
该精整转鼓2纵向轴7保持在可从水平位置向相对于水平平面的倾 斜位置而变化的平面上，其角度范围，优选地但不限于，0至10°，这样 的位置由包括电动马达和减速器的机电机构调整。精整转鼓2上设置有 可变的旋转速度，其范围为，但不局限于，0至12rpm，并通过一个包 括电动马达、减速机及变频器的机电机构驱动。
精整转鼓2上设有一内清洁装置4，用于擦拭所述成形表面3。所述 的清洁装置4持续地进行工作，或者根据该表面3上材料的粘附程度进 行工作。上述的清洁装置4包括相对于所述成形表面3平行地设置的金 属轴6，在其结构上安装有刷毛8，优选地但不限于，金属刷毛8，且以 这样的方式位于鼓内的上半圆形区域中：即，随着它旋转和刷毛8轻轻 接触成形表面3，它能够保证使后者保持清洁。上述的清洗装置4还装配 有机电机构9，其不仅允许它的旋转速度可以在优选的但并非限制性的0 至150rpm的范围内变化，还使其能调整距成形表面3的距离，以确保 刷毛8的端部与所述表面3永久接触。
DICP 1的特征还在于这样的事实：该精整转鼓2的端部设有进料和 卸料槽11、10，其使用具有低摩擦和粘附率的材料制成，例如但不限于， PTFE(聚四氟乙烯)、聚四氟乙烯化合物、尼龙、UHMW和HDPE(高 密度聚乙烯)。装料槽11引导材料流沿相对于精整转鼓2的成形表面3 的切向，而所述卸料槽10使材料流重定向朝向精整转鼓2的轴向，两个 槽11、12的位置都可以被精细地调节。
旋转速度与所述精整转鼓2的倾斜、适当的进料和排出的组合，除 了保持成形表面3总是干净以改善颗粒构成之外，作为结果，还导致其 物理特性(如抗压强度、球形度和表面光洁度)的改善，并且还导致例 如这种作为造球转盘或转鼓13的早期工艺过程中产生的部分细粉的结 合。
基于所提出的定义，上述从第一阶段所得的混合物，在先被均质化 并且其湿度被调节之后，使用现有技术已知的设备实施造球方法，该设 备通常被称为造球转盘或转鼓13，在其中，所述微细颗粒被结合在一起 以形成球丸，其也被称为粗球丸或生球丸，其形状是部分球形，并具有 可能的后续工业工艺所需的平均直径。该阶段使用的造球转盘或转鼓13， 根据所期望的转鼓的装料能力的不同，可以在不同的操作机制(例如， 层叠型机制、滑动型机制，或本领域已知的其它机制)下工作。在本发 明的一个优选实施方式中，所述微细颗粒的特征在于，优选地但不限于， 它的粒子质量的40％至95％小于0.045mm。在本发明的该处理阶段得 到的球丸的特征还在于它们的水分含量，其范围优选是但不限于8.0％至 11.0％。
还应当强调，当球丸基于所关心的后续工业流程而需要具有额外属 性时，本发明的第二阶段还允许将不同的材料应用到这些球丸的表面， 以确保它们的分布、均匀性和薄膜形成。
在一稍后阶段中，这些球丸随后通过现有技术的常规分类程序而被 分类，例如，用于去除过小和过大颗粒的滚筒筛，选择具有平均期望直 径在12和13mm的部分。过小或过大的颗粒均被破碎，构成“再循环装 料”，并因此，被回送到造球转盘或转鼓13中进行再循环。
然后，尺寸合适的球丸经过热处理或烧结炉以便加以硬化。
在烧结工艺之后，这些球丸通过适合于去除细粉的常规分类设备而 被进一步分类，这些球丸通常可作为“烧结料(Sinted Feed)，，矿石进行 交易。所关心的球丸被焙烧和筛分，后者在所关心的后续工业流程中被 采用。铁矿石球丸，例如，被用于生产生铁或海绵铁，其进一步转化为 钢。
根据上面描述的方法，造球转盘13优选由金属圆形托盘构成，其具 有6至7米的近似直径，并且倾斜范围优选但不限于相于水平面45°至 50°，能够以可变的转速范围内在倾斜平面旋转，转速范围为，但不限于， 6至7rpm。该转盘13还安装有被称为刮板的内部设备，其主要功能是 保持底面干净而光滑。原料是由高度湿润矿石构成，当矿石被送入转盘 13内时，通过滚动运动和凝集能够使所述高度湿润矿石成核并长大，并 且颗粒聚集达到球丸要求。当调整该工艺方法所涉及的变量时，可以获 得在优化的生产范围内的所需直径。
筛子和一组角钢焊接在该设备的金属底部，旨在保持和保留沉积的 材料，由此形成底层。
随后，该材料沉积成为一个位于转盘底部格栅(grate)的层，以保 护转盘13，该层还防止了底部的金属部分和刮板潜在的接触，以及提供 一个平面和均匀移动格栅，以形成更高球形度的、在为所关心的后续工 业流程所指定的粒度范围内的球丸。
然而，如通常由本领域技术人员所熟知的那样，在转盘13中为了球 丸的形成和生长各种并发过程相互作用，最终尺寸在宽范围内发生变化， 因此需要一系列如上所述的尺寸分类。
尽管上面的描述和图示为一个优选的概念，但是应当强调的是，在 工艺方法和设计中，都可能发生变化，并且可以在不脱离本发明的范围 的条件下实施。
基于本发明的目的，进行了一些测试，旨在观察和评估该工艺方法 的内在机制，涉及的变量和所达到的性能的可再现性。
下面的实施例说明的是用铁矿石球丸进行的这些测试的结果。因此， 为了提供本发明优选概念的一个例子。DICP 1，使用了一个旋转的圆形 分级筛，其采用并涂覆有橡胶层(例如，传送带橡胶)作为光滑的或有 条纹的内表面3。
实施例1
作为本发明的一个例子，但并不限于此，根据前述的一般性描述实 施该工艺方法，使用工业转盘(industrial disc)13来模拟驻留时间对粗 球丸的孔隙度和密度的影响，在三个层次(5.2至6.0至7.3rpm)改变 其旋转速度。对从每个试验收集的样品同时进行宏观和微观结构分析， 以测量预期效果。
所述宏观结构的分析表明，相比于以5.2和6rpm的转速生产的球丸， 以7.3rpm的转速生产的球丸趋向于表现出更大的直径和更平滑的表 面。与7.3rpm的球丸相比，5.2和6rpm的球丸除了孔隙率更大以外， 出现小颗粒(satellites)和核(seeds)的可能性也更大。
图8示出了作为旋转速度的函数的密度和光学孔隙度的对比结果。
据观察，造球转盘(pelletizing disc)13的最高速度更容易获得更为 致密的粗球丸，其表面光洁度更好、孔隙率分散程度(变化程度)更小。
实施例2
同样，为了确定在精整转鼓2中停留的时间对球丸密实度和密度、 以及其孔隙率的影响，从一个给定的工业生产中收集粗球丸，并进行中 等规模试验。应当特别指出的是，在本试验(其为该工艺方法的第二阶 段(改善粗球丸的设备1，或DICP 1，如参照图3至6))中使用的精整 鼓2是一种尺寸大小适用于试验规模的设备，其内部区域直径为398mm、 长度为1100mm，该设备还具有支承结构使其维持5度的倾斜。转鼓2 内侧涂覆有滚花橡胶，以42rpm旋转。转鼓2内球丸的滚动使得其矿物 颗粒重排，其重排方式使矿物颗粒倾向于被压实以降低孔隙率。球丸的 不合期望的生长趋于最小化，因为成核和分层现象实际上都是不存在的， 并且，除了一些残留的细粉之外，矿石供料不带有强化的聚结 (coalescence)或核(seeds)或小颗粒(satellites)的合并现象。
所获得的结果被立即检查，以确定球形度和表面光洁度相对于按照 本发明之前收集的未使用DICP 1的球丸的改进。通过以下事实，本发明 的设想被进一步证实，即核附着到或者被整合到所述球丸表面，从而证 实了转盘13中所产生的部分细粒的合并过程。这些细粉或者被直接合并， 即立即融入球丸，或者成核后核被整合到球丸。结合第一实施例的结果， 得出了这样的结论：对球丸来说，驻留时间和旋转速度是能够巩固合并 过程(将核和球丸都转变成没有边界区分的单个个体)并提高一致性的 参数，并且也是一些其它特性的参数，所述其它特性例如为抗压和耐磨 强度、球形度和表面光洁度。
样品按表1进行标识，其中6个被用于进行与转鼓2中每个驻留时 间相关的测试。
表1：根据驻留时间样品的标识
样品 驻留时间(秒) A 0 B 14 C 27 D 41 E 54 F 68 G 81 H 95 I 108 J 122 K 135
上述的样品中，从A至K，为取自同一粗球丸样本的子样本，该样 品从给定工厂收集，其中样品A未经受翻滚而其余的分别经过一到十次 的翻滚，其中在转鼓2内翻滚每个球丸的驻留时间为13.5秒。
图7至图9的曲线图示出的结果，揭示了样品直径和重量随驻留时 间的的变化(图7)，以及球丸的孔隙率和堆积密度随翻滚时间的变化(图 8)，还有密实度和密度随驻留时间的变化(图9)。
可以看出，与那些未经过翻滚的样品相比，经过翻滚的样品的重量 和直径显示出变得更小的趋势，这可能是由于球丸中水分的损失以及在 此过程中带来的致密性。与那些未进行翻滚的样品相比，经过翻滚的样 品显示出更低的孔隙率和更大的堆积密度。随着翻滚时间的增加，孔隙 率趋于降低，而堆积密度趋于增大。
在每个测试中都进行了考察的六个球丸的宏观分析还显示出，不同 的驻留时间生产的球丸并没有表现出显着的宏观差异。值得指出的是， 所期望的宏观结构方面，球度和表面光洁度都受到处理过程(handling) 和在不同地理位置进行分析所需时间的影响。
表2示出了光学孔隙率的测试结果。在一般情况下，平均值表示随 着转鼓2内驻留时间的增加，光学孔隙率降低和堆积密度提高的倾向。 另一方面，经翻滚的各球丸的直径和重量平均值彼此接近，显示出增加 驻留时间没有带来有意义的变化。
表2：粗球丸关于光学孔隙率的表征
样品 时间(s) 重量(g) 直径(米) 孔隙率(％) 密度(g/cm3) A 0 4.52±0.98 14.09±1.08 39.51±1.06 3.04±0.05 B 14 3.89±0.90 13.27±0.95 37.74±1.02 3.13±0.05 C 27 3.97±0.56 13.43±0.69 38.13±1.52 3.11±0.08 D 41 3.77±0.58 13.20±0.55 38.15±2.01 3.11±0.10 E 54 3.91±0.87 13.33±0.97 38.22±1.28 3.11±0.06 F 68 3.72±0.81 13.09±0.94 37.88±1.36 3.13±0.07 G 81 4.22±0.95 13.63±1.03 37.69±1.04 3.14±0.05 H 95 3.98±0.49 13.51±0.57 39.07±1.11 3.07±0.06 I 108 3.52±0.84 12.79±0.97 37.16±0.55 3.16±0.03 J 122 3.69±0.81 13.01±0.93 37.28±1.57 3.16±0.08 K 135 3.76±0.46 13.09±0.50 36.66±1.20 3.19±0.06
需要注意的是，由上述表揭示的结果考虑了每个样品类型的6个球 丸分析结果的平均值和标准偏差。(＊)还需要注意的是，对于样品D和 H的情况，每个样品只有五个球丸被评定。
因此，上面的例子证明，当粗球丸在被球化后进行翻滚时，其导致 球丸的密实度和致密化(所述球丸的密实度和致密化随着转鼓2内球丸的驻 留时间的增加而增加，密实度和致密化速率在起初时随驻留时间的减少而获得 更大的提高)逐渐减小，直到它们随着更长的驻留时间而变得更加稳定。
同样可以注意到的是，球丸上的增大的表面湿度(或湿气接触)。这 个过程是由于球丸内的颗粒的重新排列，排出了在组成球丸的各颗粒之 间多余的水。其结果是，球丸表现出更高的密实度，以及相应的更高的 机械强度。
虽然本发明已详细描述了关于该示范性实施方式和附图，对于本领 域的技术人员应当显而易见的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况 下，可以实现本发明的各种变型。因此，本发明并不限于在附图中示出 和上面所描述的具体实施方式。相反，所有这样的不脱离本发明的精神 的变型均应视为涵盖于由所附的权利要求所划定的范围内。