第6章球团矿生产

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1、第六章 球团矿生产6.1 球团概述球团概述 球团化定义：球团化定义： 将准备好的原料（细磨铁精矿或其它细磨粉状物料、粘结将准备好的原料（细磨铁精矿或其它细磨粉状物料、粘结剂、或熔剂、或添加剂、或固体燃料等）按一定的比例配料、剂、或熔剂、或添加剂、或固体燃料等）按一定的比例配料、混匀，在混匀，在造球机造球机上经滚动而制成一定尺寸的上经滚动而制成一定尺寸的生球生球，然后采用干，然后采用干燥、焙烧或其它方法使其发生一系列的物理、化学变化而燥、焙烧或其它方法使其发生一系列的物理、化学变化而硬化硬化固结固结，成为具有一定物理、化学性能的球团矿，这一过程叫做，成为具有一定物理、化学性能的球团矿，这一过程叫

2、做铁精矿球团化。铁精矿球团化。 6.1.1 球团矿生产的意义与特点球团矿生产的意义与特点A. 随着铁矿资源的不断开采，富矿短缺，必须不断扩大贫矿资随着铁矿资源的不断开采，富矿短缺，必须不断扩大贫矿资源的利用，在选矿过程中产出的一部分源的利用，在选矿过程中产出的一部分过细精矿过细精矿(粒度粒度-200目目-325目目)，若用于烧结，透气性不好，影响烧结矿产量和质量的提若用于烧结，透气性不好，影响烧结矿产量和质量的提高高，因此用球团方法很适宜，因为过细精矿易于成球，粒度越细，因此用球团方法很适宜，因为过细精矿易于成球，粒度越细，成球性越好，球团强度越高。，成球性越好，球团强度越高。B. 球团矿是形

3、状规则球团矿是形状规则816mm的球团，其比烧结矿粒度均匀，微的球团，其比烧结矿粒度均匀，微气孔多，还原性好，常温强度好，易于储存，有利于强化高炉生气孔多，还原性好，常温强度好，易于储存，有利于强化高炉生产。产。C. 其原料从磁铁矿扩展到赤铁矿、褐铁矿以及各种含铁粉尘，其原料从磁铁矿扩展到赤铁矿、褐铁矿以及各种含铁粉尘，化工硫酸渣；可以制造常规化工硫酸渣；可以制造常规氧化球团氧化球团，还可以生产，还可以生产还原球团还原球团、金属化球团金属化球团等。等。D. 球团矿主要依靠矿粉颗粒的球团矿主要依靠矿粉颗粒的高温结晶固结高温结晶固结的，不需要产生液的，不需要产生液相，热量由焙烧炉内燃料提供，相，热

4、量由焙烧炉内燃料提供，混合料中不加燃料混合料中不加燃料。 球团生产工艺球团生产工艺已成为当今世界钢铁工业中不可或缺的组成部已成为当今世界钢铁工业中不可或缺的组成部分。分。 球团矿生产工艺流程图见球团矿生产工艺流程图见P153图图6-1。 为稳定球团矿的化学成为稳定球团矿的化学成分及有利于造球，所用原料应混匀；分及有利于造球，所用原料应混匀；添加添加剂（皂土、生石灰、石灰石等）要破碎到要求的粒添加添加剂（皂土、生石灰、石灰石等）要破碎到要求的粒度，精矿粉粒度粗时，要细磨到适合于造球的粒度；度，精矿粉粒度粗时，要细磨到适合于造球的粒度；矿粉过湿还需要干燥处理。准备及配合好的混合料，要在混矿粉过湿还

5、需要干燥处理。准备及配合好的混合料，要在混合机中加水润湿和混匀，再经造球机滚动成适宜尺寸的生球，合机中加水润湿和混匀，再经造球机滚动成适宜尺寸的生球，并筛除粉末。并筛除粉末。合格的生球通过布料器布于焙烧设备上依次进行干燥、预热合格的生球通过布料器布于焙烧设备上依次进行干燥、预热和高温焙烧固结，然后冷却至和高温焙烧固结，然后冷却至150以下，筛除小于以下，筛除小于5mm粉粉末，分出末，分出510mm铺底料铺底料(带式焙烧机焙烧时带式焙烧机焙烧时)，得到具有足，得到具有足够常温强度和良好冶金性能的成品球团矿。够常温强度和良好冶金性能的成品球团矿。6.1.2 高炉生产对入炉原料的基本要求高炉生产对入

6、炉原料的基本要求品位高、杂质少、化学成分稳定品位高、杂质少、化学成分稳定 入炉原料品位每增加入炉原料品位每增加1%，焦比降低，焦比降低2%，产量提高，产量提高3% 强度好、粉末少、粒度均匀强度好、粉末少、粒度均匀 入炉矿中小于入炉矿中小于5毫米的粉末每减少毫米的粉末每减少10%，可使高炉增产，可使高炉增产68% 650毫米的每增加毫米的每增加10%，焦比可降低，焦比可降低l.8%易还原、低温还原粉化少、高温性能好易还原、低温还原粉化少、高温性能好 入炉原料的还原度提高入炉原料的还原度提高10%，焦比可降低，焦比可降低89% 入炉原料中入炉原料中FeO含量降低含量降低1%，焦比降低，焦比降低1%

7、 6.1.3 生产球团矿优势生产球团矿优势1）铁品位高、有害元素少）铁品位高、有害元素少 通过选矿通过选矿球团工艺，就可大部分或部分除去原料中有害球团工艺，就可大部分或部分除去原料中有害元素，这就既保证了冶炼产品质量，又起到了保护冶炼设备元素，这就既保证了冶炼产品质量，又起到了保护冶炼设备的作用。的作用。2）生产球团矿能扩大炼铁原料来源）生产球团矿能扩大炼铁原料来源 钢铁企业或化工企业中有大量的副产物，如高炉炉尘、轧钢铁企业或化工企业中有大量的副产物，如高炉炉尘、轧钢皮、铸铁屑、炼钢炉渣以及硫酸渣等钢皮、铸铁屑、炼钢炉渣以及硫酸渣等,可以将这些可以将这些“废弃物废弃物”进行分选或直接加入到球团

8、生产的原料中。进行分选或直接加入到球团生产的原料中。 3）生产球团矿能扩大冶炼燃料的来源）生产球团矿能扩大冶炼燃料的来源 逐步使用丰富的无烟煤粉逐步使用丰富的无烟煤粉部分或全部替代部分或全部替代气体燃料或液体燃料。气体燃料或液体燃料。 6.1.4 高炉炉料结构高炉炉料结构 高碱度烧结矿具有冷强度高和高温还原性能好等优点高碱度烧结矿具有冷强度高和高温还原性能好等优点 ， 但属于碱性炉料但属于碱性炉料 天然块矿和氧化球团矿是常用的天然块矿和氧化球团矿是常用的酸性炉料酸性炉料 天然块矿是一种生料，且资源日渐减少，热爆性能远比球团矿差天然块矿是一种生料，且资源日渐减少，热爆性能远比球团矿差 氧化球团矿

9、是高炉冶炼的氧化球团矿是高炉冶炼的“顺气丸顺气丸” 品位高、有害元素少、粒度组成均匀、冷态强度高、无热爆现品位高、有害元素少、粒度组成均匀、冷态强度高、无热爆现象，象，在合理炉料结构下对高炉冶炼是十分有利的。在合理炉料结构下对高炉冶炼是十分有利的。合适的炉料结构合适的炉料结构: : 高碱度烧结矿高碱度烧结矿 + + 酸性球团矿酸性球团矿 较好的粒度组成：粒度大小均匀较好的粒度组成：粒度大小均匀 机械强度高：抗压强度机械强度高：抗压强度 2500N/个个 更好的还原性：烧结矿更好的还原性：烧结矿RI 6575%，球团矿，球团矿RI 7080% 更高的铁品位：更高的铁品位：6567% 球团矿；球团

10、矿；5358% 烧结矿烧结矿国内合理的炉料结构国内合理的炉料结构： 3520%球团矿球团矿+ 6070% 烧结矿烧结矿+ 510% 块矿块矿高碱度烧结矿高碱度烧结矿与与氧化球团矿氧化球团矿搭配使用搭配使用的炉料结构对高炉增产节焦、的炉料结构对高炉增产节焦、降低生产成本取得明显效果降低生产成本取得明显效果欧盟高炉炼铁时欧盟高炉炼铁时球团矿的用量球团矿的用量在在1996 年就普遍达到年就普遍达到20%以上以上, 最高最高达达70%; 瑞典的瑞典的SSAB 厂为了实现精品战略厂为了实现精品战略, 高炉采用几乎高炉采用几乎100 %的的球团矿球团矿; 高炉利用系数达高炉利用系数达3.15 t/ (m3

11、d) ，综合燃料比，综合燃料比457 kg/t ， 渣渣量仅为量仅为146 kg/t 国内的高炉炉料结构中国内的高炉炉料结构中, 球团矿用量球团矿用量也呈现出上升趋势也呈现出上升趋势.6.1.5 球团工艺发展现状及前景球团工艺发展现状及前景工艺：工艺： 竖炉竖炉 链箅机一回转窑链箅机一回转窑 带式焙烧机带式焙烧机 产量产量（2003年）年） 国内：国内： 竖炉竖炉 2400万吨万吨/年年 70% 链篦机链篦机回转窑回转窑 1500万吨万吨/年年 24% 带式焙烧机带式焙烧机 325万吨万吨/年年 6% 国外：国外： 竖炉竖炉 2300万吨万吨/年年 7.40% 链篦机链篦机回转窑回转窑 806

12、0万吨万吨/年年 26.17% 带式焙烧机带式焙烧机 20500万吨万吨/年年 66.43% 6.2 造球理论造球理论 细磨物料的细磨物料的成球成球是细磨物料在造球设备中被水润湿并在机是细磨物料在造球设备中被水润湿并在机械力及毛细力作用下的连续过程。由于毛细压力、颗粒间摩擦械力及毛细力作用下的连续过程。由于毛细压力、颗粒间摩擦力及分子引力等使力及分子引力等使生球生球具有一定的机械强度。具有一定的机械强度。6.2.1 细磨物料的表面特性及水的形态细磨物料的表面特性及水的形态 细磨物料的表面特性：细磨物料的表面特性： 分散度大；分散度大； 比表面积大比表面积大 15001900cm2/g 比表面能

13、大、表面分子受力不均衡、在表面的空间形成电场、比表面能大、表面分子受力不均衡、在表面的空间形成电场、表面吸附其他分子而荷电表面吸附其他分子而荷电。而水具有偶极构造，在电场作用下。而水具有偶极构造，在电场作用下发生极化，发生极化，因此被极化的水分子和水化离子与细磨物料之间因因此被极化的水分子和水化离子与细磨物料之间因静电引力而相互吸引。静电引力而相互吸引。造球矿粉表面形成造球矿粉表面形成吸附水膜吸附水膜，它由，它由吸附水吸附水和和薄膜水薄膜水组成，称为组成，称为分子结合水，在外力作用下与颗粒一起变形，这种分子水膜能分子结合水，在外力作用下与颗粒一起变形，这种分子水膜能使颗粒彼此黏结，它是矿粉成球

14、后具有一定机械强度的原因之使颗粒彼此黏结，它是矿粉成球后具有一定机械强度的原因之一。一。大量研究表明，铁矿粉加水成球是在颗粒之间出现毛细水大量研究表明，铁矿粉加水成球是在颗粒之间出现毛细水后开始的。后开始的。当细磨物料继续被润湿到当细磨物料继续被润湿到超过薄膜水超过薄膜水时，物料层形成时，物料层形成毛细水毛细水。它是它是电分子引力作用范围以外电分子引力作用范围以外的水分。毛细水的形成是由于表的水分。毛细水的形成是由于表面张力作用所致。细粒矿物层中存在着很多大小不一的连通的面张力作用所致。细粒矿物层中存在着很多大小不一的连通的微小孔隙，组成错综复杂的通道，当水与这些矿物接触后，引微小孔隙，组成错

15、综复杂的通道，当水与这些矿物接触后，引起毛细作用。起毛细作用。 毛细水的分类：毛细水的分类：触点状毛细水触点状毛细水：仅仅存在于颗粒接触点周围的水：仅仅存在于颗粒接触点周围的水(P154 图图6-2)。 蜂窝状毛细水蜂窝状毛细水：当矿粒层中出现触点状毛细水后，继续增加水：当矿粒层中出现触点状毛细水后，继续增加水分便会出现蜂窝状毛细水。分便会出现蜂窝状毛细水。饱和状毛细水：饱和状毛细水：当料层孔隙完全被水充满时，则出现饱和毛细当料层孔隙完全被水充满时，则出现饱和毛细水，即毛细水达到最大含量。水，即毛细水达到最大含量。 在成球过程中，毛细水起主导作用，当物料润湿到毛细在成球过程中，毛细水起主导作用

16、，当物料润湿到毛细水阶段时，水阶段时，成球过程才明显发展，成球过程才明显发展，成球速度取决于毛细水的成球速度取决于毛细水的迁移速度，迁移速度，表面亲水性物料毛细水迁移速度表面亲水性物料毛细水迁移速度较疏水性物料较疏水性物料快快。 6.2.2 细磨物料的成球过程细磨物料的成球过程 细磨物料造球有细磨物料造球有连续造球连续造球和和批料造球批料造球两种工艺，大致分为三两种工艺，大致分为三个阶段：个阶段：成核阶段；球核长大成核阶段；球核长大和和生球紧密阶段生球紧密阶段1）成核阶段）成核阶段 加水润湿到在颗粒表面裹上一层水膜加水润湿到在颗粒表面裹上一层水膜 （ 水量吸附水水量吸附水+薄膜水薄膜水 ）(

17、(A) ) 颗粒彼此接触，两颗粒之间便形成液体连接桥（水膜的表面张颗粒彼此接触，两颗粒之间便形成液体连接桥（水膜的表面张力作用），从而颗粒连在一起力作用），从而颗粒连在一起( (B) ) 矿石颗粒在造球机内通过运动，含两颗粒的小水珠或含数矿石颗粒在造球机内通过运动，含两颗粒的小水珠或含数颗粒的小水珠相互结合，形成最初的颗粒的小水珠相互结合，形成最初的聚集体聚集体（液体充填率（液体充填率仅仅20%左右），各个颗粒靠液体连接桥呈网状地、疏松地左右），各个颗粒靠液体连接桥呈网状地、疏松地保持在一起保持在一起 ( (C) )在机械力作用和增加水分的情况下，聚集体的颗粒重新排在机械力作用和增加水分的情况

18、下，聚集体的颗粒重新排列，部分孔隙被水充填，液体倾向融合，由蜂窝状的毛细列，部分孔隙被水充填，液体倾向融合，由蜂窝状的毛细水构成连续的水网，聚集体的孔隙体积变小，形成坚实稳水构成连续的水网，聚集体的孔隙体积变小，形成坚实稳定的球核定的球核 ，又称母球，又称母球( (D) )2）球核长大阶段）球核长大阶段 已成球核的颗粒在机械力的作用下彼此靠拢，已成球核的颗粒在机械力的作用下彼此靠拢， 蜂窝态毛细水逐渐过度到饱和态毛细水（毛细管水），蜂窝态毛细水逐渐过度到饱和态毛细水（毛细管水）， 所有孔隙被水充满（在球核表面孔隙中形成弯液面，由毛细力所有孔隙被水充满（在球核表面孔隙中形成弯液面，由毛细力 将颗

19、粒保持在一起）。将颗粒保持在一起）。 ( (E) ) 继续滚动，球核进一步被压密，引起毛细管形状和尺寸的改继续滚动，球核进一步被压密，引起毛细管形状和尺寸的改 变，使过剩的毛细水被挤到球核表面上来而裹住球核变，使过剩的毛细水被挤到球核表面上来而裹住球核( (F) ) ， 在继续滚动中就粘上一层润湿程度较低的物料，在继续滚动中就粘上一层润湿程度较低的物料，使核长大使核长大（多（多 次重复），直到次重复），直到球中颗粒间的摩擦力球中颗粒间的摩擦力比比机械压密作用力机械压密作用力大大时为止。时为止。 为使球继续长大，必须往球的表面喷水、充分润湿表面和为使球继续长大，必须往球的表面喷水、充分润湿表面和

20、加料，加料，球主要以球主要以成层方式成层方式长大。长大。3）生球紧密阶段）生球紧密阶段生球长大到符合要求后，停止加水加料，让从生球中挤出来的生球长大到符合要求后，停止加水加料，让从生球中挤出来的 水分被未充分润湿的物料层所吸收。水分被未充分润湿的物料层所吸收。利用造球机所产生的滚动、搓动作用，使生球内的颗粒有选择利用造球机所产生的滚动、搓动作用，使生球内的颗粒有选择地、按最大接触面积进行排列，生球内颗粒被进一步压紧（密地、按最大接触面积进行排列，生球内颗粒被进一步压紧（密度最大，颗粒间距最小）。并有可能使某些颗粒的薄膜水层相度最大，颗粒间距最小）。并有可能使某些颗粒的薄膜水层相互接触，这样薄膜

21、水能沿颗粒表面迁移，使几个颗粒同时被一互接触，这样薄膜水能沿颗粒表面迁移，使几个颗粒同时被一薄膜水层所包围。薄膜水层所包围。 生球中各颗粒靠分子力、内摩擦阻力、毛细力相互结合起来生球中各颗粒靠分子力、内摩擦阻力、毛细力相互结合起来 这些作用力越大，生球的强度就越高。这些作用力越大，生球的强度就越高。三个阶段都在三个阶段都在同一造球机同一造球机中完成，各个阶段很难明显划分。中完成，各个阶段很难明显划分。每个阶段具有决定意义的作用是：每个阶段具有决定意义的作用是： 成核阶段成核阶段加水润湿直到毛细力形成加水润湿直到毛细力形成 长大阶段长大阶段机械滚动作用和毛细效应机械滚动作用和毛细效应 紧密阶段紧

22、密阶段机械滚动作用机械滚动作用6.2.3 影响矿粉成球的因素影响矿粉成球的因素6.2.3.1 原料性质的影响原料性质的影响 原料天然性质的影响原料天然性质的影响 A. 表面的亲水性表面的亲水性 接触角（润湿角）接触角（润湿角）：在固：在固液液气三相接触面处，气液气三相接触面处，气液界面张力与固液界面张力在液相中所夹之角。界面张力与固液界面张力在液相中所夹之角。小，颗粒表面亲水性愈强，小，颗粒表面亲水性愈强，颗粒易于被润湿，颗粒薄膜水、毛颗粒易于被润湿，颗粒薄膜水、毛细水含量愈高，毛细力愈强，成球性愈好，生球强度愈高。细水含量愈高，毛细力愈强，成球性愈好，生球强度愈高。 常见矿物亲水性：常见矿物

23、亲水性： 褐铁矿赤铁矿磁铁矿褐铁矿赤铁矿磁铁矿 硫酸盐、碳酸盐云母（亲水性差）硫酸盐、碳酸盐云母（亲水性差） 膨润土、消石灰等亲水性强膨润土、消石灰等亲水性强 B. 颗粒形状颗粒形状 颗粒形状，决定了生球中颗粒间接触表面积的大小，颗粒颗粒形状，决定了生球中颗粒间接触表面积的大小，颗粒接触表面积越大接触表面积越大, ,生球强度就越高。生球强度就越高。 针状、片状、表面粗糙的颗粒，具有较大的接触面积，成球针状、片状、表面粗糙的颗粒，具有较大的接触面积，成球性好；矩形、多角形、且表面光滑的颗粒，具有较小的接触性好；矩形、多角形、且表面光滑的颗粒，具有较小的接触面积，成球性差。面积，成球性差。磁铁矿：

24、磁铁矿：亲水性差，亲水性差， 颗粒表面光滑，多呈矩形、多角形，成球颗粒表面光滑，多呈矩形、多角形，成球性最差；性最差；褐铁矿：褐铁矿：亲水性很强，颗粒呈片状、针状，成球性最好；亲水性很强，颗粒呈片状、针状，成球性最好； 原料粒度、粒度组成、比表面积的影响原料粒度、粒度组成、比表面积的影响 粒度小，粒度组成不均匀的物料：粒度小，粒度组成不均匀的物料： 成球性好，生球长大快，生球强度高成球性好，生球长大快，生球强度高 粒度细小的矿粉，比表面积大粒度细小的矿粉，比表面积大 小颗粒嵌入大颗粒间的空隙中，颗粒排列紧密，毛细管直径小小颗粒嵌入大颗粒间的空隙中，颗粒排列紧密，毛细管直径小 提高了毛细水的迁移

25、速度，增强了颗粒间的分子力、毛细力、内摩擦力提高了毛细水的迁移速度，增强了颗粒间的分子力、毛细力、内摩擦力 粒度要求粒度要求 磁铁矿：磁铁矿： 00.2 mm 100% 00.074mm 80% 赤铁矿：赤铁矿： 00.074mm 70% 若入厂原料粒度较粗，可进行细磨，或添加粘结剂来改善造球若入厂原料粒度较粗，可进行细磨，或添加粘结剂来改善造球 粒度并非愈细愈好，因为：粒度并非愈细愈好，因为： 增加磨矿电耗增加磨矿电耗 增加成本增加成本 造成毛细管造成毛细管过小过小，降低毛细水迁移速度，减慢成球，降低毛细水迁移速度，减慢成球速度，延长造球时间。速度，延长造球时间。 原料水分的影响原料水分的影

26、响 A. 适宜水分适宜水分应通过试验确定应通过试验确定 一般：一般： 磁铁矿、赤铁矿：磁铁矿、赤铁矿：810% 褐铁矿：褐铁矿： 1418% 原料水分应比原料水分应比适宜水分适宜水分稍低稍低 （圆盘造球机约低（圆盘造球机约低0.5%左右）左右） B. 对成球的影响对成球的影响 若干物料造球若干物料造球 矿尘飞扬，劳动条件恶劣矿尘飞扬，劳动条件恶劣 生球长大速度慢，结构脆弱生球长大速度慢，结构脆弱 若原料水分不足若原料水分不足母球长大慢，结构不稳定；生球很难长大母球长大慢，结构不稳定；生球很难长大 但：可在造球时补充水分。但：可在造球时补充水分。 造球初期，矿粒间空隙因毛细水不足而被空气填充造球

27、初期，矿粒间空隙因毛细水不足而被空气填充 颗粒间接触不紧密，结合力减弱，生球强度差颗粒间接触不紧密，结合力减弱，生球强度差 若物料过湿若物料过湿 母球容易相互粘结或变形，使生球粒度不均匀母球容易相互粘结或变形，使生球粒度不均匀 过湿的物料、过湿的生球容易粘在造球机上，使操作发生困难过湿的物料、过湿的生球容易粘在造球机上，使操作发生困难 轻者破坏母球的正常轨迹；重者使母球失去滚动能力，使造球过程轻者破坏母球的正常轨迹；重者使母球失去滚动能力，使造球过程无法进行无法进行 过湿的生球，强度小，塑性大，易变形过湿的生球，强度小，塑性大，易变形 运输和干燥时相互粘结，影响透气性和产量、质量运输和干燥时相

28、互粘结，影响透气性和产量、质量添加物的影响添加物的影响 A. 目的目的 改善物料成球性改善物料成球性 提高生球强度提高生球强度 提高生球热稳定性提高生球热稳定性 B. 常见添加物：消石灰、石灰石和皂土等常见添加物：消石灰、石灰石和皂土等 a. 消石灰消石灰Ca( (OH) )2 用量：用量：35 % 粒度：粒度：应小于应小于1mm 特性：特性：粒度小，比表面积大，亲水性好，为胶体粒度小，比表面积大，亲水性好，为胶体 天然胶结能力好，成球性优等天然胶结能力好，成球性优等 改善生球内水的改善生球内水的pH值值 添加了消石灰的物料，其造球添加了消石灰的物料，其造球效果：效果： 比表面积明显增加比表面

29、积明显增加 生球分子力、毛细力提高，从而生球落下强度提高，且效果更明显生球分子力、毛细力提高，从而生球落下强度提高，且效果更明显 消石灰增加了生球的塑性，生球抗压强度提高消石灰增加了生球的塑性，生球抗压强度提高 消石灰用量过多，使成球速度降低：消石灰用量过多，使成球速度降低：物料堆积密度变小，挤压力小，使得物料堆积密度变小，挤压力小，使得毛细水迁移缓慢毛细水迁移缓慢b. 石灰石粉石灰石粉亲水性物料亲水性物料颗粒表面粗糙颗粒表面粗糙添加石灰石粉，添加石灰石粉， 不像消石灰那样显著降低物料的堆积密度不像消石灰那样显著降低物料的堆积密度 可紧密颗粒可紧密颗粒 可增大内摩擦力可增大内摩擦力 提高生球强

30、度提高生球强度生产熔剂性球团矿生产熔剂性球团矿，石灰石与消石灰配合使用，对造球更为有利，石灰石与消石灰配合使用，对造球更为有利石灰石粒度要求：石灰石粒度要求：-200目目80%c.膨润土（皂土）膨润土（皂土） 它属于含水的铝硅酸盐物质它属于含水的铝硅酸盐物质, 化学式为化学式为 Al2(Si4O10)(OH)2 膨润土具有：膨润土具有： 很高的分散性很高的分散性 很大的比表面积很大的比表面积 很强的亲水性很强的亲水性 很强的胶体性质很强的胶体性质 膨润土在水中泡涨，最多能吸收膨润土在水中泡涨，最多能吸收600700%的水分。的水分。 可以改善成球性，提高生球强度，缩短干燥时间可以改善成球性，提

31、高生球强度，缩短干燥时间 膨润土膨润土主要成分为主要成分为SiO2（高达（高达60%），故不能添加过多。用量要适），故不能添加过多。用量要适宜（一般宜（一般0.61.0%）原因：用量过多，原因：用量过多， 降低生球长大速度降低生球长大速度 降低产量降低产量 降低球团矿品位降低球团矿品位 降低球团还原性降低球团还原性 国内现状：膨润土质量差国内现状：膨润土质量差 精矿粒度粗，成球性差，且水分高，难操作精矿粒度粗，成球性差，且水分高，难操作 导致膨润土用量过大，一般在导致膨润土用量过大，一般在23%膨润土粒度要求：膨润土粒度要求：00.074mm99%6.2.3.2 圆盘造球机的影响圆盘造球机的影

32、响 倾角（一般倾角（一般4550） 圆盘的倾角圆盘的倾角由原料的动休止角由原料的动休止角0确定确定 （ 倾角倾角 动休止角动休止角0 ） 若倾角若倾角动休止角动休止角0 物料不可能提升到一定的高度，达不到良好的造球目的物料不可能提升到一定的高度，达不到良好的造球目的 若倾角若倾角 动休止角动休止角0 物料处于静止状态物料处于静止状态 破坏了生球的运动轨迹，造球过程不可能进行破坏了生球的运动轨迹，造球过程不可能进行 边高（一般为圆盘直径的边高（一般为圆盘直径的0.10.12倍）倍） 边高随直径、物料而定边高随直径、物料而定 直径直径，边高也相应，边高也相应直径、倾角不变，边高则取决于物料。直径、

33、倾角不变，边高则取决于物料。物料粒度细、粘度小，物料粒度细、粘度小，边高边高就应就应低低些；些；物料粒度粗、粘度大，边高就应高些。物料粒度粗、粘度大，边高就应高些。 充填率（一般充填率（一般1020%） 充填率决定于圆盘的倾角、边高充填率决定于圆盘的倾角、边高 （倾角越小、边高越高，则充填率越大）（倾角越小、边高越高，则充填率越大） 给料量一定时：给料量一定时： 倾角小倾角小 充填率越大充填率越大 则造球时间越长，生球的强度越好则造球时间越长，生球的强度越好 边高高边高高 但：充填率过大但：充填率过大 造球机生产率下降造球机生产率下降 转速转速 式中式中 D直径直径 倾角倾角若转速过高若转速过

34、高 由于惯性力的作用，则物料贴在盘边，由于惯性力的作用，则物料贴在盘边， 与盘底一起转动，物料也不会产生滚动与盘底一起转动，物料也不会产生滚动 若转速过低若转速过低 物料保持在一个相对静止的位置，不产生滚动物料保持在一个相对静止的位置，不产生滚动 或者：物料上升不到一定高度，使盘面利用率低或者：物料上升不到一定高度，使盘面利用率低 圆盘刮板圆盘刮板 使盘内保持一定厚度的、疏松的使盘内保持一定厚度的、疏松的底料；底料； 刮到整个盘面和周边，清理盘面，保证造球机不堆积料；刮到整个盘面和周边，清理盘面，保证造球机不堆积料； 设置刮板的要求，减少对造球机的磨损和阻力设置刮板的要求，减少对造球机的磨损和

35、阻力 控制料的运动轨迹，控制料的运动轨迹，成球速度，成球速度， 生球强度生球强度 不干扰母球的运动轨迹不干扰母球的运动轨迹 最大限度地增加圆盘的有效工作面积最大限度地增加圆盘的有效工作面积 6.2.3.3 加水和加料方法加水和加料方法 加水加水遵循遵循“滴水成球、雾水长大，无水紧密滴水成球、雾水长大，无水紧密”的原则：的原则：大部分的补充水成滴状加在母球形成区的物料上，这时在水大部分的补充水成滴状加在母球形成区的物料上，这时在水滴周围，由于毛细力和机械力的作用下，散料能很快形成母滴周围，由于毛细力和机械力的作用下，散料能很快形成母球；球；其余少量的补充水则以喷雾状加在母球长大区的母球表其余少量

36、的补充水则以喷雾状加在母球长大区的母球表面上，促使母球迅速长大；面上，促使母球迅速长大；在生球紧密区，长大了的生球在在生球紧密区，长大了的生球在滚动和受搓压的过程中，毛细水从内部被挤出，会使生球表滚动和受搓压的过程中，毛细水从内部被挤出，会使生球表面过湿，面过湿，应禁止加水，以防止生球黏结和强度降低。应禁止加水，以防止生球黏结和强度降低。 加料方法加料方法应遵循应遵循”球核形成区少加，球核成长区多加，球核形成区少加，球核成长区多加，生球紧密区禁加生球紧密区禁加”的原则的原则。因为球核长大所需要的物料多于。因为球核长大所需要的物料多于球核形成的物料。球核形成的物料。 物料和水物料和水最好能从圆盘

37、两边同时加入，或以最好能从圆盘两边同时加入，或以“面布料面布料”的方式，将松散的物料布满整个圆盘，有利于母球的形成和的方式，将松散的物料布满整个圆盘，有利于母球的形成和成长。成长。6.3 生球的干燥和焙烧固结生球的干燥和焙烧固结 生球的干燥是为了使球团能够安全承受预热阶段的温度。生球的干燥是为了使球团能够安全承受预热阶段的温度。生球一般含有较多的水分，这些水分一方面可致使生球塑性生球一般含有较多的水分，这些水分一方面可致使生球塑性变形；另一方面，由于受生球变形；另一方面，由于受生球“破裂温度破裂温度”（一般（一般400450）的影响，使其在预热阶段）的影响，使其在预热阶段(高于高于900)产生

38、裂纹。产生裂纹。破裂温度是球团结构破坏的温度。破裂温度是球团结构破坏的温度。因此，球团在进入预热阶因此，球团在进入预热阶段之前必须预先进行干燥。段之前必须预先进行干燥。 目前普遍采用焙烧固结球团，这个过程包括：目前普遍采用焙烧固结球团，这个过程包括： 生球干燥；高温焙烧固结；冷却生球干燥；高温焙烧固结；冷却 三个阶段。其中焙烧固结三个阶段。其中焙烧固结又分为：又分为：预热、焙烧预热、焙烧和和均热均热三个阶段。三个阶段。 6.3.1 生球的干燥生球的干燥 生球干燥的目的：生球干燥的目的： 使球团能安全承受预热段的温度应力，避免在高温下发生破裂使球团能安全承受预热段的温度应力，避免在高温下发生破裂

39、 提高球层透气性提高球层透气性 提高焙烧速度提高焙烧速度 增加设备生产率增加设备生产率 增加增加成品球质量的均匀性成品球质量的均匀性 提高成品球质量提高成品球质量 改善成品球还原性改善成品球还原性 提高成品球强度提高成品球强度 降低热量消耗；降低热量消耗；降低降低成品球含硫量成品球含硫量 破裂温度破裂温度生球干燥时生球干燥时结构遭破坏时结构遭破坏时的初始温度的初始温度 裂纹温度裂纹温度生球干燥时表面生球干燥时表面开始产生裂纹开始产生裂纹的初始温度的初始温度 爆裂温度爆裂温度生球干燥时生球干燥时炸裂散开时炸裂散开时的初始温度的初始温度 生球结构破坏形式有两种生球结构破坏形式有两种 ：1. 表面出

40、现裂纹表面出现裂纹 2. 整个生球炸裂散开整个生球炸裂散开干燥过程中生球强度的变化干燥过程中生球强度的变化 随着干燥过程进行，毛细水减少，毛细管收缩，毛细力增加，生球的随着干燥过程进行，毛细水减少，毛细管收缩，毛细力增加，生球的抗压强度逐渐提高；抗压强度逐渐提高；到在颗粒触点处仅剩下单独彼此衔接的水环，即到在颗粒触点处仅剩下单独彼此衔接的水环，即触点态毛细水时，球出现最高强度；触点态毛细水时，球出现最高强度；到毛细水消失，毛细粘结力也失到毛细水消失，毛细粘结力也失去，球的强度下降；去，球的强度下降； 在失去（薄膜水中）弱结合水瞬间，颗粒间收缩靠拢，颗粒间分子力、在失去（薄膜水中）弱结合水瞬间，

41、颗粒间收缩靠拢，颗粒间分子力、内摩擦力增加，内摩擦力增加，球的抗压强度又提高球的抗压强度又提高；但；但落下强度落下强度有所降低。有所降低。 生球干燥后的强度与造球原料的性质、粒度组成有关生球干燥后的强度与造球原料的性质、粒度组成有关 细精矿并含有胶体颗粒的生球：细精矿并含有胶体颗粒的生球： 胶体颗粒分散度大，填充在细粒之间，形成直径小而分布均匀的毛胶体颗粒分散度大，填充在细粒之间，形成直径小而分布均匀的毛细管。干燥后生球体积收缩，颗粒紧密靠拢接触，内摩擦力增加，生细管。干燥后生球体积收缩，颗粒紧密靠拢接触，内摩擦力增加，生球结构坚固，可达很高的抗压强度球结构坚固，可达很高的抗压强度 未加粘结剂

42、的精矿或粗粒矿粉所造的生球：未加粘结剂的精矿或粗粒矿粉所造的生球： 干燥后失去毛细力，强度降低干燥后失去毛细力，强度降低生球干燥破裂的原因生球干燥破裂的原因干燥过程中，生球干燥过程中，生球表面表面和和内里内里产生产生湿度差湿度差，引起表里收缩不均，引起表里收缩不均 表面湿度小，收缩大，且表面收缩表面湿度小，收缩大，且表面收缩 平均收缩，平均收缩， 表面受拉、在受拉表面受拉、在受拉45方向受剪方向受剪 中心湿度大，收缩小，且中心收缩中心湿度大，收缩小，且中心收缩 平均收缩，平均收缩， 里面受压里面受压 收缩不超过一定的限度时，收缩不超过一定的限度时， 生球产生圆锥形毛细管，水分由中心移向表面加速

43、，生球产生圆锥形毛细管，水分由中心移向表面加速， 干燥加速，生球内粒子紧密，强度增加干燥加速，生球内粒子紧密，强度增加 不均匀收缩过大时，不均匀收缩过大时， 生球表层所受的拉应力、剪应力生球表层所受的拉应力、剪应力 生球表层的极限抗拉、抗剪强度生球表层的极限抗拉、抗剪强度 生球便产生裂纹生球便产生裂纹干燥过程中生球干燥过程中生球爆裂爆裂的原因的原因干燥的最后阶段干燥的最后阶段降速干燥阶段（由表面汽化控制转为内部扩散控制的降速干燥阶段（由表面汽化控制转为内部扩散控制的阶段）阶段）水分不断减少，生球表、里湿度差减少水分不断减少，生球表、里湿度差减少 水分从里水分从里表的表的扩散速度扩散速度 表层水

44、分汽化速度表层水分汽化速度 表层温度升高，热量向里传递表层温度升高，热量向里传递 ，水分蒸发（汽化）面向球内推进，水分蒸发（汽化）面向球内推进 （水分在球内部汽化，产生蒸汽，通过干壳中毛细管扩散到表面，然后（水分在球内部汽化，产生蒸汽，通过干壳中毛细管扩散到表面，然后进入到干燥介质中）进入到干燥介质中）生球内部只剩下与颗粒结合力非常强的薄膜水、吸附水生球内部只剩下与颗粒结合力非常强的薄膜水、吸附水若供热过多，球内产生的蒸汽就越多若供热过多，球内产生的蒸汽就越多 若蒸汽不能及时扩散到生球表面，就会使球内蒸汽的压力增加若蒸汽不能及时扩散到生球表面，就会使球内蒸汽的压力增加 球内蒸汽压力球内蒸汽压力

45、 干壳的径向、切向抗拉强度，球产生爆裂干壳的径向、切向抗拉强度，球产生爆裂 蒸发面越靠近球中心，蒸汽向外扩散的阻力就越大，过剩蒸汽压就越多，蒸发面越靠近球中心，蒸汽向外扩散的阻力就越大，过剩蒸汽压就越多， 球爆裂的可能性就越大球爆裂的可能性就越大 。影响生球干燥的因素影响生球干燥的因素 生球干燥须以不发生破裂为前提条件生球干燥须以不发生破裂为前提条件（既在破裂温度以下进行）。（既在破裂温度以下进行）。其其干燥速度干燥速度和和干燥所需时间干燥所需时间，取决于下列因素：，取决于下列因素： A. A.干燥介质的温度；干燥介质的温度； 较高的介质温度有利于加速生球的干燥，但是介质最高速度受到生较高的介

46、质温度有利于加速生球的干燥，但是介质最高速度受到生球破裂温度的限制。生球在流动的干燥介质中的破裂温度比在不动球破裂温度的限制。生球在流动的干燥介质中的破裂温度比在不动的干燥介质中的干燥介质中要低要低。 B. B.干燥介质的流速干燥介质的流速 干燥介质流速大，干燥时间短，干燥介质流速大，干燥时间短，通常流速大时，可以适当降低干通常流速大时，可以适当降低干燥温度燥温度，否则导致生球破裂。对于稳定性差的生球，干燥时往往采，否则导致生球破裂。对于稳定性差的生球，干燥时往往采用低温、大风量的干燥制度。用低温、大风量的干燥制度。C.C.生球的物质组成与初始湿度生球的物质组成与初始湿度 生球的初始湿度越大，

47、所需要的干燥时间越长，对于同种原料的生球的初始湿度越大，所需要的干燥时间越长，对于同种原料的生球，初始湿度越大，生球的破裂温度降低，限制了在较高干燥介质生球，初始湿度越大，生球的破裂温度降低，限制了在较高干燥介质流速中干燥的可能性，干燥速度减慢。球流速中干燥的可能性，干燥速度减慢。球内外湿度相差大内外湿度相差大，引起不均，引起不均匀收缩严重，使球团产生裂纹。匀收缩严重，使球团产生裂纹。D.D.生球尺寸生球尺寸 生球尺寸大时，水分从内部向外扩散的路程远，对干燥不利，一般生球尺寸大时，水分从内部向外扩散的路程远，对干燥不利，一般球径越大，生球干燥速度越慢。球径越大，生球干燥速度越慢。E.E.球层的

48、高度球层的高度 球层越高，水汽冷凝越严重，降低了生球的破裂温度。因此，采取球层越高，水汽冷凝越严重，降低了生球的破裂温度。因此，采取薄薄层干燥层干燥可以提高介质的温度和介质的流速来加快干燥。可以提高介质的温度和介质的流速来加快干燥。提高生球破裂温度的措施提高生球破裂温度的措施1）逐步提高干燥介质和气流速度：生球先在低于破裂温度以下）逐步提高干燥介质和气流速度：生球先在低于破裂温度以下进行干燥，随着水分减少，生球的破裂温度相应提高，因此进行干燥，随着水分减少，生球的破裂温度相应提高，因此在干燥过程中逐步提高干燥介质的温度和流速，以加速干燥在干燥过程中逐步提高干燥介质的温度和流速，以加速干燥过程；

49、过程；2）采用鼓风和抽风相结合干燥：先鼓风干燥，使下层球蒸发一）采用鼓风和抽风相结合干燥：先鼓风干燥，使下层球蒸发一部分水分，另外下层球已被加热到超过露点，然后再向下抽部分水分，另外下层球已被加热到超过露点，然后再向下抽风，就可以避免水分的冷凝。风，就可以避免水分的冷凝。3）薄层干燥：减小蒸气在球层下部冷凝的程度）薄层干燥：减小蒸气在球层下部冷凝的程度 4）在造球原料中加入添加剂：采用添加膨润土后，爆裂温度得）在造球原料中加入添加剂：采用添加膨润土后，爆裂温度得以提高，炉内粉末量减少，料柱透气性好，气流分布均匀。以提高，炉内粉末量减少，料柱透气性好，气流分布均匀。6.3.2 球团矿的高温焙烧固

50、结机理球团矿的高温焙烧固结机理 滚动成型的生球，其颗粒之间接触程度有所提高，但是生球仍需通过焙烧，即通过低于混合物料熔点的温度下进行高温固结，使生球收缩而致密化，从而使生球具有良好的冶金性能（强度、还原性、膨胀系数和软化特性等），以满足高炉冶炼的要求。 球团的焙烧过程有受热发生的物理过程，如水分蒸发、矿物软化及冷却等；也有化学过程，如水化物、碳酸盐、硫化物和氧化物的分解及氧化和成矿作用等。 球团矿高温焙烧固结过程球团矿高温焙烧固结过程（1）预热过程）预热过程 生球干燥后，焙烧前属预热阶段。生球干燥后，焙烧前属预热阶段。 3001000 磁铁矿氧化为赤铁矿；磁铁矿氧化为赤铁矿； 结晶水蒸发；结晶

51、水蒸发； 水化物、碳酸盐分解水化物、碳酸盐分解 硫化物分解、氧化硫化物分解、氧化 （脱硫反应）（脱硫反应） （2）焙烧过程）焙烧过程 12001300 磁铁矿氧化磁铁矿氧化 继续继续 碳酸盐分解碳酸盐分解 继续继续 硫化物分解、氧化硫化物分解、氧化 （脱硫反应）（脱硫反应） 继续继续 固相反应固相反应 铁氧化物结晶、再结晶铁氧化物结晶、再结晶晶粒长大晶粒长大 固相反应产物低熔点化合物熔化、形成液相固相反应产物低熔点化合物熔化、形成液相 球团矿体积收缩、结构致密化球团矿体积收缩、结构致密化（3）均热过程）均热过程 温度略低于焙烧温度，并保持一定时间温度略低于焙烧温度，并保持一定时间 球团矿内部的

52、晶体长大、并尽可能发育完整球团矿内部的晶体长大、并尽可能发育完整 矿物组成均匀化矿物组成均匀化 消除部分内应力消除部分内应力（4）冷却过程）冷却过程 1000下降到下降到100200，冷却到运输皮带可以承受的冷却到运输皮带可以承受的温度，余留的温度，余留的Fe3O4充分氧化成充分氧化成Fe2O36.3.2.1 球团预热球团预热 预热阶段的温度范围预热阶段的温度范围 3001000 结晶水分解，水分进一步排除结晶水分解，水分进一步排除 磁铁矿氧化磁铁矿氧化 碳酸盐分解碳酸盐分解 硫化物分解、氧化硫化物分解、氧化 （脱硫反应）（脱硫反应） 某些固相反应发生某些固相反应发生Fe3O4 球团的氧化机理

53、球团的氧化机理 氧化是从球表面开始的，形成赤铁矿外壳、磁铁矿核的氧化是从球表面开始的，形成赤铁矿外壳、磁铁矿核的双双层结构，层结构，氧穿透球壳向内扩散，使内部进行氧化。氧穿透球壳向内扩散，使内部进行氧化。氧化速度随温度升高而增加；但是，必须严格控制升温速度，以氧化速度随温度升高而增加；但是，必须严格控制升温速度，以保持球壳有适当的透气性。保持球壳有适当的透气性。（升温过快，球团未完全氧化之前就发生再结晶，球壳变得致密，（升温过快，球团未完全氧化之前就发生再结晶，球壳变得致密，使得核心氧化速度下降；使得核心氧化速度下降；900时，磁铁矿发生再结晶或形时，磁铁矿发生再结晶或形成液相，导致氧化速率进

54、一步降低。）成液相，导致氧化速率进一步降低。） 因此，必须控制球团氧化的最佳温度、升温速度。因此，必须控制球团氧化的最佳温度、升温速度。 磁铁矿的氧化从磁铁矿的氧化从200开始，至开始，至1000左右结束。分为两个连续阶段进行左右结束。分为两个连续阶段进行 4Fe3O4 + O2 -（200） 6 -Fe2O3 （磁性赤铁矿磁性赤铁矿，但不稳定），但不稳定） 立方晶系立方晶系 立方晶系立方晶系 无磁性无磁性 有磁性有磁性 化学过程占优势，不发生晶型转变化学过程占优势，不发生晶型转变 低温只能生成低温只能生成-Fe2O3(不稳定不稳定) -Fe2O3 -（400） -Fe2O3 立方晶系立方晶系

55、 斜方晶系斜方晶系 （晶型改变）（晶型改变） 有磁性有磁性 无磁性无磁性 -Fe2O3不稳定，在较高温度下，晶体重新排列，且不稳定，在较高温度下，晶体重新排列，且O 2 - 可能穿过表层直接扩可能穿过表层直接扩散，进行氧化。晶格重新排列时，进行氧化的第二阶段。散，进行氧化。晶格重新排列时，进行氧化的第二阶段。Fe3O4 氧化对球团强度的影响氧化对球团强度的影响 氧化过程中，球团抗压强度持续增大。在氧化过程中，球团抗压强度持续增大。在1100时，单球抗时，单球抗压强度达压强度达1100 N。原因：较低温度下，矿石颗粒及晶体的棱边、表。原因：较低温度下，矿石颗粒及晶体的棱边、表面已生成赤铁矿初晶，

56、这些新生的晶体活性较大，它们在相互接触面已生成赤铁矿初晶，这些新生的晶体活性较大，它们在相互接触的颗粒之间扩散，形成初期键桥，促进球团强度提高。的颗粒之间扩散，形成初期键桥，促进球团强度提高。 但是，球团有时出现但是，球团有时出现同心裂纹同心裂纹，同心裂纹产生在赤铁矿外壳与，同心裂纹产生在赤铁矿外壳与磁铁矿核之间，这是导致球团矿强度下降的一个重要原因。磁铁矿核之间，这是导致球团矿强度下降的一个重要原因。 原因：原因：氧化发生在已氧化的外壳和未氧化的磁铁矿之间，当温度过高时，氧化发生在已氧化的外壳和未氧化的磁铁矿之间，当温度过高时，外壳致密，氧难以扩散进去，内部磁铁矿核再结晶，渣相外壳致密，氧难

57、以扩散进去，内部磁铁矿核再结晶，渣相熔融收缩熔融收缩离开外壳，出现同心裂纹。离开外壳，出现同心裂纹。 磁铁矿氧化磁铁矿氧化放热放热，球核温度，球核温度高于高于球表面，若球表面，若氧化速度过快，氧化速度过快，球核将产生过烧，甚至熔化。球核将产生过烧，甚至熔化。 球团中硫的脱除球团中硫的脱除 球团焙烧是在强氧化气氛中进行，对硫的脱除是非常有利的。球团焙烧是在强氧化气氛中进行，对硫的脱除是非常有利的。磁铁矿中硫一般以黄铁矿磁铁矿中硫一般以黄铁矿(FeS2)、雌黄铁矿、雌黄铁矿(FeS)形式存在。形式存在。 FeS2一般在一般在200300开始分解，在开始分解，在688时分解压达到时分解压达到1atm

58、，分解出，分解出来的单质硫在氧化气氛下结合生成来的单质硫在氧化气氛下结合生成SO2. FeS2=FeS+S S+O2=SO2 4FeS+7O2=2Fe3O4+4SO2 硫酸盐在球团焙烧过程中不分解，硫酸盐形式存在的硫一般保留硫酸盐在球团焙烧过程中不分解，硫酸盐形式存在的硫一般保留在球团矿中。但是磁铁矿中硫酸盐的含量甚微。因此，焙烧过程在球团矿中。但是磁铁矿中硫酸盐的含量甚微。因此，焙烧过程中，一般可以脱除中，一般可以脱除90%以上的硫。以上的硫。6.3.2.2 球团焙烧的固结机理球团焙烧的固结机理 主要主要靠固相固结靠固相固结固体质点扩散反应形成连接桥，液相粘结固体质点扩散反应形成连接桥，液相

59、粘结起辅助作用（起辅助作用（液相量一般不超过液相量一般不超过57%），否则球团矿在焙烧），否则球团矿在焙烧过程中会相互黏结，影响料层透气性，导致球团矿质量下降。过程中会相互黏结，影响料层透气性，导致球团矿质量下降。 分类：高温下单元系颗粒通过固相扩散形成晶粒聚集体分类：高温下单元系颗粒通过固相扩散形成晶粒聚集体 高温下多元系颗粒通过固体扩散形成低熔点化合物或固溶体高温下多元系颗粒通过固体扩散形成低熔点化合物或固溶体这些过程发生在这些过程发生在低于其熔化温度低于其熔化温度的情况下的情况下 ，产生的液相不多。，产生的液相不多。 固相固结：固相固结：球团内的矿粒在低于其熔点的温度下的互相粘结，球团内

60、的矿粒在低于其熔点的温度下的互相粘结，并使颗粒之间连接强度增大。并使颗粒之间连接强度增大。高温下，晶格内的质点获得高温下，晶格内的质点获得一定能量，一定能量，克服晶格中质点的引力，在晶格内部扩散。温克服晶格中质点的引力，在晶格内部扩散。温度再高，质点可扩散到晶格表面、进而到与之相邻晶格内，度再高，质点可扩散到晶格表面、进而到与之相邻晶格内，颗粒间便产生粘结。颗粒间便产生粘结。 生球中的精矿具有极高的分散性、严重的晶格缺陷、极大的生球中的精矿具有极高的分散性、严重的晶格缺陷、极大的表面能，当达到某一温度后，便呈现出强烈的扩散位移。表面能，当达到某一温度后，便呈现出强烈的扩散位移。其结果是：其结果

61、是：1）使晶格缺陷逐渐得到校正；）使晶格缺陷逐渐得到校正；2）微小的晶体粉末聚集成较大的、活性较低的、较稳定的晶）微小的晶体粉末聚集成较大的、活性较低的、较稳定的晶体颗粒。体颗粒。液相固结：液相固结：焙烧过程中产生的焙烧过程中产生的液相液相填充于颗粒之间。冷却时凝填充于颗粒之间。冷却时凝固把固体颗粒黏结起来。铁精矿本身均含有脉石固把固体颗粒黏结起来。铁精矿本身均含有脉石SiO2，有时，有时还要加入添加剂，在球团焙烧过程中还要加入添加剂，在球团焙烧过程中形成部分液相形成部分液相，这部分，这部分液相对球团固结起着辅助作用。液相对球团固结起着辅助作用。 6.3.2.3 铁矿铁矿球团球团固结的形式固结

62、的形式A. 磁铁矿球团固结形式磁铁矿球团固结形式Fe2O3微晶键连接微晶键连接 Fe3O4 Fe2O3（800时表面全氧化）时表面全氧化） 新生新生Fe2O3晶体中原子扩散能力强（产生晶体晶体中原子扩散能力强（产生晶体内扩散内扩散和向附和向附近的氧化物晶体近的氧化物晶体外扩散外扩散迁移），在颗粒间形成连接桥（微晶迁移），在颗粒间形成连接桥（微晶键连接），但键连接），但赤铁矿晶体保持原有细小晶粒赤铁矿晶体保持原有细小晶粒。 微晶键连接使球团强度有所微晶键连接使球团强度有所，但仍较低，但仍较低，12501700 N/kgFe2O3再结晶连接再结晶连接 是铁精矿氧化球团矿固相固结的主要形式，是是铁精

63、矿氧化球团矿固相固结的主要形式，是Fe2O3微晶微晶键固结形式的发展键固结形式的发展 预热到预热到1000 时，有时，有95%的的Fe3O4氧化成氧化成Fe2O3并形成微并形成微晶键，在最佳焙烧制度下，一方面，残存晶键，在最佳焙烧制度下，一方面，残存Fe3O4继续氧化，继续氧化，另一方面，另一方面，Fe2O3晶粒扩散增强，产生晶粒扩散增强，产生再结晶再结晶和和聚晶长大聚晶长大，颗粒之间孔隙变圆，孔隙率下降，球体积收缩，球内各颗粒颗粒之间孔隙变圆，孔隙率下降，球体积收缩，球内各颗粒连接成一个致密的整体，球团强度大大提高。连接成一个致密的整体，球团强度大大提高。4000N/个个Fe3O4再结晶固结

64、再结晶固结 若在中性气氛或氧化不完全时，球团内部的若在中性气氛或氧化不完全时，球团内部的Fe3O4在在900开始开始发生再结晶，使球团内各颗粒连接。发生再结晶，使球团内各颗粒连接。 Fe3O4再结晶速度比再结晶速度比Fe2O3再结晶慢，因此以再结晶慢，因此以Fe3O4再结晶的球再结晶的球团矿强度比团矿强度比Fe2O3再结晶的要低。再结晶的要低。渣键连接渣键连接 球团中含一定量的球团中含一定量的SiO2 若焙烧在若焙烧在中性气氛中性气氛或或还原气氛还原气氛中焙烧的情况下中焙烧的情况下 在氧化不完全的情况下，在在氧化不完全的情况下，在1000时生成时生成2FeOSiO2，其熔，其熔点低，极易与点低

65、，极易与FeO及及SiO2再生成熔化温度更低的低共熔体。再生成熔化温度更低的低共熔体。 焙烧温度焙烧温度1350，即使在氧化气氛中：，即使在氧化气氛中：Fe2O3 高温分解，高温分解，同样生成同样生成2FeOSiO2 上述液相冷凝，把球团矿固结起来，这种固结称为渣键固结上述液相冷凝，把球团矿固结起来，这种固结称为渣键固结（液相固结）（液相固结） 2FeOSiO2 在冷却过程中很难结晶，常成玻璃质，性脆，强在冷却过程中很难结晶，常成玻璃质，性脆，强度低，高炉冶炼过程中难还原，度低，高炉冶炼过程中难还原，因此因此渣键连接不是良好的固渣键连接不是良好的固结形式结形式。固结方式的比较固结方式的比较 F

66、e2O3再结晶最理想：球团矿强度高、还原性好再结晶最理想：球团矿强度高、还原性好 Fe2O3微晶键连接，强度低，强度满足不了运输及高炉冶炼要微晶键连接，强度低，强度满足不了运输及高炉冶炼要求，在焙烧不均匀时出现求，在焙烧不均匀时出现 Fe3O4再结晶强度较好再结晶强度较好 但生成了难还原的硅酸铁、钙铁橄榄石等渣相但生成了难还原的硅酸铁、钙铁橄榄石等渣相 球团矿还原性降低球团矿还原性降低 液相粘结中：液相粘结中：2FeOSiO2难结晶，冷凝易形成脆性的玻璃相难结晶，冷凝易形成脆性的玻璃相 降低球团矿强度降低球团矿强度 但在但在熔剂性球团矿熔剂性球团矿(添加了一部分含添加了一部分含CaO熔剂熔剂)

67、中，中，CaO-Fe2O3系粘结相不仅可以增大强度，而且还原性好，系粘结相不仅可以增大强度，而且还原性好，但是熔化温但是熔化温度低度低，往往添加含往往添加含MgO的物质，可以提高球团焙烧时的软化温的物质，可以提高球团焙烧时的软化温度。度。B. .赤铁矿球团固结形式赤铁矿球团固结形式较纯的赤铁精矿球团矿（晶粒长大、较纯的赤铁精矿球团矿（晶粒长大、高温再结晶高温再结晶的固结过程）的固结过程） 1200时，颗粒、球团矿结构均保持其原有形态，颗粒靠时，颗粒、球团矿结构均保持其原有形态，颗粒靠近但无任何连接；近但无任何连接； 1300时，颗粒（晶粒）明显长大，小晶粒间形成初期连时，颗粒（晶粒）明显长大，

68、小晶粒间形成初期连接桥；接桥； 1350时，发生时，发生再结晶再结晶，球团强度达最大；球团强度达最大； 1350时，时，Fe2O3便开始分解，便开始分解，生成生成Fe3O4和和O2，造成球团造成球团矿强度下降。矿强度下降。6.3.2.4 影响球团焙烧过程的因素影响球团焙烧过程的因素 精矿粒度精矿粒度 球球 生球含碳生球含碳 生球含硫生球含硫 生球尺寸生球尺寸 气氛性质气氛性质 加热速度加热速度 气气 焙烧温度焙烧温度 高温保持时间高温保持时间 冷却制度冷却制度 ( (1) )加热速度加热速度 合适值合适值 57/min120/min 升温过快升温过快磁铁矿氧化不完全，球团矿产生双层结构，影响球

69、团矿的强度磁铁矿氧化不完全，球团矿产生双层结构，影响球团矿的强度 表层：表层：Fe2O3 ，中心：，中心：Fe3O4 2FeOSiO2 ，在已氧化成赤铁矿和未氧化的磁铁矿，在已氧化成赤铁矿和未氧化的磁铁矿 之间产生同心裂纹之间产生同心裂纹 升温速度过快，球团内外造成较大温差，而产生不同的膨胀，也会产生裂纹升温速度过快，球团内外造成较大温差，而产生不同的膨胀，也会产生裂纹 加热速度与球团矿强度的关系：升温速度减慢，球的强度上升加热速度与球团矿强度的关系：升温速度减慢，球的强度上升 升温过慢升温过慢生产率下降生产率下降 含含MgO磁铁矿球团的焙烧磁铁矿球团的焙烧须快速加热须快速加热 快速加热快速加

70、热使使Mg2+ 在磁铁矿未完全氧化之前扩散到磁铁矿晶格中，形成在磁铁矿未完全氧化之前扩散到磁铁矿晶格中，形成MgOFe2O3 Mg2+ 的扩散速度的扩散速度 磁铁矿氧化速度磁铁矿氧化速度 Mg2+ 的扩散速度的扩散速度 Fe2+ 、Fe3+ 的扩散速度的扩散速度 慢速加热慢速加热较多的较多的MgO进入渣相进入渣相 ( (2) ) 高温保持时间高温保持时间 焙烧时必须在最适宜的温度下保持一定的时间（焙烧时必须在最适宜的温度下保持一定的时间（各种物理化学反应、晶粒长大各种物理化学反应、晶粒长大 和再结晶需一定的时间才能完成）和再结晶需一定的时间才能完成） 高温保持时间过短高温保持时间过短所获得的球

71、团矿强度低所获得的球团矿强度低 高温保持时间过长高温保持时间过长 可能引起球团矿熔化粘结，降低球团矿质量和设备生产率可能引起球团矿熔化粘结，降低球团矿质量和设备生产率 高温保持超过一定的时间后，其强度保持一定值而不再升高高温保持超过一定的时间后，其强度保持一定值而不再升高 ( (3) )焙烧温度的影响焙烧温度的影响 1）非熔剂性球团矿）非熔剂性球团矿 高品位高品位非熔剂性球团非熔剂性球团焙烧温度的峰值较高（跟熔剂性球团焙烧温度的峰值比较）焙烧温度的峰值较高（跟熔剂性球团焙烧温度的峰值比较） （其主要靠氧化铁固相固结）其主要靠氧化铁固相固结） 磁铁矿球团磁铁矿球团 磁铁矿球团在氧化性气氛中焙烧，

72、温度对它的影响见图磁铁矿球团在氧化性气氛中焙烧，温度对它的影响见图6-14(p167) 球团矿强度决定于最终温度球团矿强度决定于最终温度 在某一温度下球团保持一定的时间后，球团强度达到某种程度，以后不再提高在某一温度下球团保持一定的时间后，球团强度达到某种程度，以后不再提高 高品位磁铁矿球团的焙烧温度选高品位磁铁矿球团的焙烧温度选12501300（磁铁矿氧化能促进质点扩散粘结，故磁铁矿球团在较低的温度下就开始固结磁铁矿氧化能促进质点扩散粘结，故磁铁矿球团在较低的温度下就开始固结） 赤铁矿球团赤铁矿球团 赤铁矿球团的焙烧温度赤铁矿球团的焙烧温度 磁铁矿球团的焙烧温度磁铁矿球团的焙烧温度 赤铁矿球

73、团的焙烧温度选赤铁矿球团的焙烧温度选13001350 赤铁矿晶格中的质点在较高温度下才扩散，才发生晶粒长大和再结晶固结赤铁矿晶格中的质点在较高温度下才扩散，才发生晶粒长大和再结晶固结 焙烧温度若过高焙烧温度若过高, 赤铁矿会显著分解，球团矿会熔化赤铁矿会显著分解，球团矿会熔化 总结：在球团矿焙烧过程中，选择适宜的焙烧温度兼顾下述以下两方面总结：在球团矿焙烧过程中，选择适宜的焙烧温度兼顾下述以下两方面 可提高球团矿的强度可提高球团矿的强度 尽可能选择较高的焙烧温度尽可能选择较高的焙烧温度 可缩短焙烧时间可缩短焙烧时间 可增加生产率可增加生产率 球抗压强度迅速下降球抗压强度迅速下降 但温度不能超过

74、最适宜值但温度不能超过最适宜值 赤铁矿的显著分解温度赤铁矿的显著分解温度 可延长高温焙烧设备的寿命可延长高温焙烧设备的寿命 尽可能选择较低的焙烧温度尽可能选择较低的焙烧温度 可减少高温焙烧设备的消耗可减少高温焙烧设备的消耗 可降低燃料、电力的消耗可降低燃料、电力的消耗 可减少投资可减少投资 但温度不能低于生球中各颗粒之间形成牢固但温度不能低于生球中各颗粒之间形成牢固连接桥连接桥的温度的温度 2）熔剂性球团矿）熔剂性球团矿 含含CaO的熔剂性球团矿的熔剂性球团矿 含含CaO的熔剂性球团的熔剂性球团焙烧温度的峰值较低焙烧温度的峰值较低，须仔细控制，须仔细控制 （跟非熔剂性球团焙烧温度的峰值比较）（

75、跟非熔剂性球团焙烧温度的峰值比较） 随焙烧温度增加，液相量迅速增加随焙烧温度增加，液相量迅速增加 若球团内温度不均匀，则若球团内温度不均匀，则 一些区域中液相量太多一些区域中液相量太多 影响球团矿的强度影响球团矿的强度 另一些区域中液相量太少另一些区域中液相量太少 使孔隙分布不均匀使孔隙分布不均匀 当焙烧温度当焙烧温度 1200 时，产生时，产生CaO2Fe2O3 ；温度愈高，；温度愈高，CaO2Fe2O3就愈多就愈多 含含MgO的熔剂性球团矿的熔剂性球团矿 含含MgO的熔剂性球团的焙烧温度的熔剂性球团的焙烧温度 含含CaO的熔剂性球团的焙烧温度的熔剂性球团的焙烧温度 铁酸镁的形成比铁酸钙的形

76、成要困难铁酸镁的形成比铁酸钙的形成要困难 铁酸镁渣相的熔点也比较高铁酸镁渣相的熔点也比较高 ( (4) ) 冷却制度冷却制度 1）冷却目的）冷却目的 避免劳动条件恶劣避免劳动条件恶劣(温度高的球团矿劳动条件恶劣温度高的球团矿劳动条件恶劣) 避免运输、储存困难避免运输、储存困难 避免设备先期烧损避免设备先期烧损 更有效地利用废气热能，节省燃料更有效地利用废气热能，节省燃料 750800废气返回废气返回均热带均热带或作带式焙烧机、回转窑的二次助燃或作带式焙烧机、回转窑的二次助燃风风 300350废气可作为干燥带的热介质或一次助燃风废气可作为干燥带的热介质或一次助燃风 2）冷却制度确定）冷却制度确定

77、 球团矿球团矿总孔隙率总孔隙率随冷却速度的增加而增加随冷却速度的增加而增加 球团矿强度随球团冷却的球团矿强度随球团冷却的最终温度降低最终温度降低而升高而升高 球团矿在空气中冷却的强度球团矿在空气中冷却的强度(效果好效果好) 球团矿在水中冷却的强度球团矿在水中冷却的强度 球团矿强度随球团矿强度随冷却速度增加冷却速度增加而而下降（一般应以下降（一般应以100/min的冷却的冷却速度到尽可能低的温度）速度到尽可能低的温度）( (5) )焙烧气氛焙烧气氛 1）焙烧气氛分类）焙烧气氛分类 根据燃烧产物中含根据燃烧产物中含O2决定决定 1.0% 还原性气氛还原性气氛 1.01.5% 中性气氛中性气氛 1.

78、54 % 弱氧化性气氛弱氧化性气氛 4 8 % 正常氧化性气氛正常氧化性气氛 8 % 强氧化性气氛强氧化性气氛 2）对球团矿质量的影响）对球团矿质量的影响 磁铁矿球团磁铁矿球团 在氧化气氛中焙烧，焙烧效果好在氧化气氛中焙烧，焙烧效果好 （成品球强度大、还原度高）（成品球强度大、还原度高） 所获得的所获得的Fe2O3 ，其原子扩散速度大，有利于粒子间固相固结和再结晶，其原子扩散速度大，有利于粒子间固相固结和再结晶 （Fe3O4氧化成氧化成Fe2O3后，其质点迁移活化能比未氧化的后，其质点迁移活化能比未氧化的Fe3O4小）小） 如果焙烧熔剂性球团矿，则形成铁酸钙固结如果焙烧熔剂性球团矿，则形成铁酸

79、钙固结 在中性或还原性气氛中焙烧，焙烧效果差在中性或还原性气氛中焙烧，焙烧效果差 Fe3O4原子扩散速度慢，再结晶不完全，靠硅酸铁或钙铁硅酸盐来固结原子扩散速度慢，再结晶不完全，靠硅酸铁或钙铁硅酸盐来固结 赤铁矿球团赤铁矿球团 只要不在还原性气氛中焙烧，其它各种气氛对它的强度影响不大只要不在还原性气氛中焙烧，其它各种气氛对它的强度影响不大 褐铁矿球团褐铁矿球团 在氮气、水蒸气、二氧化碳气氛中焙烧均能获得较高的强度。但随着在氮气、水蒸气、二氧化碳气氛中焙烧均能获得较高的强度。但随着O2 增加，球团强度反而降低增加，球团强度反而降低( (6) ) 燃料性质燃料性质 一般采用煤气、重油、煤粉燃烧得到

80、的一般采用煤气、重油、煤粉燃烧得到的高温气体高温气体作为作为热源热源，少数用无烟煤、，少数用无烟煤、贫煤、焦粉混在精矿中作为燃料焙烧球团，在操作上是比较难控制的。贫煤、焦粉混在精矿中作为燃料焙烧球团，在操作上是比较难控制的。 煤粉对球团矿的固结不利，更对磁铁矿球团的影响最大（妨碍磁铁矿的氧化）煤粉对球团矿的固结不利，更对磁铁矿球团的影响最大（妨碍磁铁矿的氧化） 煤粉着火前（煤粉着火前（600800），气体容易穿过球的表层进入球内，使磁铁），气体容易穿过球的表层进入球内，使磁铁矿氧化，（但氧化通常不超过矿氧化，（但氧化通常不超过50 %） 煤粉着火后，球层中的温度急剧升高，但磁铁矿的氧化反而减慢

81、，通过球煤粉着火后，球层中的温度急剧升高，但磁铁矿的氧化反而减慢，通过球层中的氧基本消耗在煤的燃烧上层中的氧基本消耗在煤的燃烧上 温度高于温度高于1000时，和煤直接接触的先前被氧化而形成的时，和煤直接接触的先前被氧化而形成的Fe2O3反而被煤反而被煤还原成还原成FeO、Fe3O4 ；若精矿中含有较多的；若精矿中含有较多的SiO2 ，则会形成，则会形成2FeOSiO2 ,引起球引起球团表面熔化，使球内部的团表面熔化，使球内部的Fe3O4停止氧化停止氧化 留在生球内部的留在生球内部的Fe3O4随着随着SiO2含量的不同，或形成含量的不同，或形成Fe3O4再结晶连接，或再结晶连接，或与与SiO2作

82、用形成渣相连接作用形成渣相连接 煤粉烧尽时，气体中的氧又会使生球表层中的煤粉烧尽时，气体中的氧又会使生球表层中的Fe3O4重新氧化成重新氧化成Fe2O3 ，在，在球团表层的颗粒之间产生球团表层的颗粒之间产生Fe2O3再结晶固结再结晶固结 焦粉作为燃料，除了着火温度比煤粉高外，焦粉作为燃料，除了着火温度比煤粉高外， 同样在燃烧时会妨碍磁铁矿的氧化同样在燃烧时会妨碍磁铁矿的氧化 ( (7) )生球尺寸生球尺寸 生球的氧化和固结速度与生球的尺寸有关，赤铁矿生球的焙烧生球的氧化和固结速度与生球的尺寸有关，赤铁矿生球的焙烧的全部热量均需外部提供，生球的导热性较差，故尺寸不宜过大。的全部热量均需外部提供，

83、生球的导热性较差，故尺寸不宜过大。其次，成球尺寸越大，氧气越难进入球团内部，致使球团的氧化和其次，成球尺寸越大，氧气越难进入球团内部，致使球团的氧化和固结进行越慢，越不完全。研究结果表明，生球尺寸一般不应大于固结进行越慢，越不完全。研究结果表明，生球尺寸一般不应大于16mm，下限不小于，下限不小于89mm。生球尺寸的减小，无论对造球还是焙。生球尺寸的减小，无论对造球还是焙烧都是有利的。烧都是有利的。( (8) )精矿粒度精矿粒度 原料粒度愈细，球团矿强度就愈好（原料粒度愈细，球内颗粒间接触原料粒度愈细，球团矿强度就愈好（原料粒度愈细，球内颗粒间接触点就愈多，有利于质点扩散和粘结）。但：原料粒度

84、过细，生球破裂点就愈多，有利于质点扩散和粘结）。但：原料粒度过细，生球破裂温度降低，影响生球干燥速度温度降低，影响生球干燥速度( (9) )精矿含硫精矿含硫 硫对球团氧化的影响硫对球团氧化的影响硫会妨碍磁铁矿的氧化硫会妨碍磁铁矿的氧化 硫首先氧化硫首先氧化 （ 氧与硫的亲和力氧与硫的亲和力 氧与铁的亲和力氧与铁的亲和力 ） 阻碍了空气向球内扩散，产生的阻碍了空气向球内扩散，产生的SO2向外逸出，使磁铁矿表面氧向外逸出，使磁铁矿表面氧的浓度降低，影响球团内部氧化，球团出现层状结构，表面是赤铁矿，的浓度降低，影响球团内部氧化，球团出现层状结构，表面是赤铁矿，内部是磁铁矿和渣相，内部是磁铁矿和渣相，

85、渣相熔融收缩离开外壳，在核心、外壳间形成渣相熔融收缩离开外壳，在核心、外壳间形成空腔，降低了球的强度空腔，降低了球的强度 随着球团中硫含量的增加，球团矿的强度、氧化度都显著下降随着球团中硫含量的增加，球团矿的强度、氧化度都显著下降。6.4 球团矿的矿物组成与显微结构球团矿的矿物组成与显微结构 和烧结矿相比，球团矿的和烧结矿相比，球团矿的矿物组成较简单矿物组成较简单 * 含铁原料品位高、杂质少含铁原料品位高、杂质少 * 混合料组成简单，一般只包含一种铁精矿混合料组成简单，一般只包含一种铁精矿(两种精矿两种精矿) 少量粘结剂，少量粘结剂， 生产生产熔剂性球团矿才需要添加少量熔剂。熔剂性球团矿才需要

86、添加少量熔剂。 * 焙烧过程的物化反应简单焙烧过程的物化反应简单 高温氧化、再结晶高温氧化、再结晶（1） 酸性球团矿酸性球团矿 1）矿物组成）矿物组成 95%以上为赤铁矿，少量磁铁矿以上为赤铁矿，少量磁铁矿 独立的石英颗粒（独立的石英颗粒（ SiO2和和 Fe2O3在氧化气氛不反应）在氧化气氛不反应） 液相极少（硅酸盐）。液相极少（硅酸盐）。 2）结构：）结构： Fe2O3经过再结晶、晶粒长大连成一片经过再结晶、晶粒长大连成一片 气孔不规则、多为连通气孔，全气孔率和开口气孔率差别不大气孔不规则、多为连通气孔，全气孔率和开口气孔率差别不大 强度高，还原性良好。国内外大多数球团矿属于这一类。强度高

87、，还原性良好。国内外大多数球团矿属于这一类。 3）若用若用Fe3O4精矿生产的球团矿，精矿生产的球团矿，氧化不完全时，组成呈氧化不完全时，组成呈三层三层： a. 表层表层：氧化充分，赤铁矿经过再结晶、晶粒长大连接成片，：氧化充分，赤铁矿经过再结晶、晶粒长大连接成片， 少量未熔化的脉石、少量熔化了的硅酸盐夹在赤铁矿晶粒之间少量未熔化的脉石、少量熔化了的硅酸盐夹在赤铁矿晶粒之间 b.中间过渡层中间过渡层： 主要矿物仍为主要矿物仍为Fe2O3， 赤铁矿连晶之间被硅酸铁、赤铁矿连晶之间被硅酸铁、玻璃质硅酸盐充填，该区域仍有未被氧化的磁铁矿玻璃质硅酸盐充填，该区域仍有未被氧化的磁铁矿 c.中心磁铁矿层中

88、心磁铁矿层：残余：残余Fe3O4重结晶，并被硅酸铁和玻璃质硅酸盐重结晶，并被硅酸铁和玻璃质硅酸盐液相粘结，气孔多为圆形大气孔。具有这样显微结构的球团矿，一液相粘结，气孔多为圆形大气孔。具有这样显微结构的球团矿，一般抗压强度低，因为中心液相较多，冷却时体积收缩，形成同心裂般抗压强度低，因为中心液相较多，冷却时体积收缩，形成同心裂纹，即球团矿具有纹，即球团矿具有双层结构：外壳双层结构：外壳：Fe2O3为主、多孔；为主、多孔；核心核心：以：以Fe3O4和硅酸盐液相为主；和硅酸盐液相为主；中间被中间被裂缝隔开。裂缝隔开。 因此，用磁铁矿生产球团矿时，必须使它充分氧化。因此，用磁铁矿生产球团矿时，必须使

89、它充分氧化。（2）自熔性球团矿）自熔性球团矿 1）矿物组成）矿物组成 赤铁矿（大量）赤铁矿（大量） 铁酸钙（数量随碱度变化）铁酸钙（数量随碱度变化） 硅酸钙（少量）硅酸钙（少量） 铁酸镁铁酸镁MgOFe2O3-实为镁铁矿实为镁铁矿( (MgFe) )OFe2O3（因为（因为FeO可置换可置换MgO） 钙铁橄榄石钙铁橄榄石 液相量较多液相量较多 2）结构）结构 焙烧温度较低，高温保持时间较短时：焙烧温度较低，高温保持时间较短时： 赤铁矿连晶赤铁矿连晶 局部为铁酸钙（由固体扩散生成）局部为铁酸钙（由固体扩散生成） 焙烧温度较高，高温保持时间较长时：焙烧温度较高，高温保持时间较长时： 赤铁矿和铁酸钙

90、的交织结构赤铁矿和铁酸钙的交织结构 圆形大气孔，圆形大气孔，抗压强度较酸性球团矿低抗压强度较酸性球团矿低影响球团矿矿物组成和显微结构的因素影响球团矿矿物组成和显微结构的因素 1) 原料的种类和原料的组成（配比）原料的种类和原料的组成（配比） 2) 焙烧工艺条件（焙烧气氛、焙烧温度、高温保持时间）焙烧工艺条件（焙烧气氛、焙烧温度、高温保持时间）球团矿的矿物组成和矿物结构，对其冶金性能影响极大。球团矿的矿物组成和矿物结构，对其冶金性能影响极大。6.5 球团工艺过程球团工艺过程球团法与烧结法相比的特点：球团法与烧结法相比的特点：1）对原料要求严格，品种单一）对原料要求严格，品种单一 原料适宜比表面积

91、原料适宜比表面积15001900cm2/g（-0.074mm85%以上）以上） 水分低于适宜的造球水分水分低于适宜的造球水分 Fe品位高（品位高（60%以上），低以上），低SiO2 2）生球结构致密，在高温焙烧前应干燥、预热，以防热爆裂）生球结构致密，在高温焙烧前应干燥、预热，以防热爆裂3）球团矿形状一致，粒度均匀，料层透气性好，宜选用低负）球团矿形状一致，粒度均匀，料层透气性好，宜选用低负压风机压风机4）大多数球团原料中不含固体燃料，所需热量由液体或气体）大多数球团原料中不含固体燃料，所需热量由液体或气体燃料燃烧提供，且可循环使用，热利用率高燃料燃烧提供，且可循环使用，热利用率高生产工艺原则

92、流程生产工艺原则流程 1）原料接受、贮存、准备）原料接受、贮存、准备 2）配料）配料 3）混合、干燥）混合、干燥 4）润磨）润磨 5）造球、筛分）造球、筛分 6）布料）布料 7）干燥、）干燥、预热、焙烧、均热预热、焙烧、均热、冷却、冷却 8）筛分）筛分 +5mm成品成品 部分部分815mm铺底料铺底料 5mm返回再磨或送往烧结返回再磨或送往烧结6.5.1 6.5.1 原料准备原料准备 球团原料需要：球团原料需要： * 具有一定的粒度和粒度组成具有一定的粒度和粒度组成 * 适宜的水分适宜的水分 * 均匀的化学成分均匀的化学成分（1）磨矿：圆筒型磨矿机，以钢球为介质，一般采用湿磨。）磨矿：圆筒型磨

93、矿机，以钢球为介质，一般采用湿磨。（2）磁铁矿和赤铁矿适宜水分）磁铁矿和赤铁矿适宜水分7.510.5%。黄铁矿烧渣和焙烧磁选精。黄铁矿烧渣和焙烧磁选精矿，颗粒含有孔隙结构，矿，颗粒含有孔隙结构，1215%，褐铁矿适宜水分高达，褐铁矿适宜水分高达17%，造，造球前的原料水分应低于适宜的生球水分。脱水设备最常用圆盘式真球前的原料水分应低于适宜的生球水分。脱水设备最常用圆盘式真空过滤机。空过滤机。（3）矿石需要）矿石需要中和混匀中和混匀，常用取料机和堆料机。，常用取料机和堆料机。 6.5.2 配料、混合、造球配料、混合、造球配料配料 * *精矿、熔剂精矿、熔剂 圆盘给料机（给料、控制下料量）圆盘给料

94、机（给料、控制下料量） 电电子皮带秤称量子皮带秤称量 * *粘结剂粘结剂 螺旋给料机（密封性好，防尘，易调）螺旋给料机（密封性好，防尘，易调） 混合混合1）设备）设备 *强力混合机强力混合机 *轮式混合机轮式混合机 *圆筒混合机圆筒混合机 *皮带轮式混合机（国外球团厂广泛采用）皮带轮式混合机（国外球团厂广泛采用）2）段数）段数 国外经验：国外经验： 酸性球团矿酸性球团矿 一段混合一段混合 自熔性球团矿自熔性球团矿 二段或三段混合二段或三段混合 本钢本钢16m2竖炉竖炉 一段强力混合机一段强力混合机 鞍钢鞍钢200万吨带式焙烧机万吨带式焙烧机 二段混合（一段二段混合（一段皮带轮式混合机皮带轮式混

95、合机、二段二段强力混合机强力混合机） 造球造球 1）设备）设备 圆盘造球机圆盘造球机国内国内 圆筒造球机、圆盘造球机圆筒造球机、圆盘造球机国外国外 国外国外67%以上采用圆筒造球机（须筛分）以上采用圆筒造球机（须筛分） 2）相同点及差别）相同点及差别 工艺原理相同工艺原理相同 滚动成球滚动成球 圆盘造球机有圆盘造球机有分级作用分级作用，圆筒造球机，圆筒造球机则无则无6.5.3 焙烧设备焙烧设备竖炉法竖炉法带式焙烧机法带式焙烧机法链箅机链箅机回转窑回转窑冷却机法冷却机法 三种主要球团生产方法比较三种主要球团生产方法比较球团生产应用较为普遍的方法有：球团生产应用较为普遍的方法有： 竖炉球团法竖炉球

96、团法 带式焙烧机球团法带式焙烧机球团法 链箅机链箅机回转窑球团法回转窑球团法竖炉球团法发展最早，一度发展很快。竖炉球团法发展最早，一度发展很快。由于原料和产量的要求，设备大型化，相继发展了带式焙烧机由于原料和产量的要求，设备大型化，相继发展了带式焙烧机球团法和链箅机球团法和链箅机回转窑球团法回转窑球团法1）竖炉法）竖炉法 最早发展起来的的球团生产法最早发展起来的的球团生产法 优点：设备简单，投资低优点：设备简单，投资低 热效率高热效率高 操作、维修方便操作、维修方便 缺点：单机能力小（缺点：单机能力小（2000 t/d） 受热不均匀，产品质量不均匀受热不均匀，产品质量不均匀 只适合焙烧只适合焙

97、烧Fe3O4 、磁铁混合精矿、磁铁混合精矿(原料适应性差原料适应性差) 适合于中、小型企业适合于中、小型企业2）带式焙烧机法）带式焙烧机法 优点：优点： 单机生产能力大（单机生产能力大（60006500 t/d） 热效率高热效率高 产品质量均匀产品质量均匀 操作、维护方便操作、维护方便 适应焙烧各种原料适应焙烧各种原料 缺点：材质要求高，需耐热合金钢缺点：材质要求高，需耐热合金钢 投资大投资大 适合大型企业生产。适合大型企业生产。3）链箅机）链箅机回转窑球团法回转窑球团法 优点：优点： 设备较简单设备较简单 生产能力大（生产能力大（650012000 t/d） 适应各种原料适应各种原料 缺点：

98、缺点：干燥预热干燥预热、焙烧焙烧、冷却冷却分别在三台设备分别在三台设备（链篦机；（链篦机；回转窑回转窑；冷却机）；冷却机）上进行上进行 设备环节多，不便管理设备环节多，不便管理 回转窑要精心控制，否则可能结圈回转窑要精心控制，否则可能结圈目前链篦机目前链篦机-回转窑球团矿生产能力已占世界球团矿生产能回转窑球团矿生产能力已占世界球团矿生产能力的力的35%以上。以上。 适合大型企业生产。适合大型企业生产。6.6 其他球团法其他球团法6.6.1 金属化球团矿（预还原球团矿）金属化球团矿（预还原球团矿） 将生球或经氧化焙烧后的球团矿，在还原装置中用还原剂将生球或经氧化焙烧后的球团矿，在还原装置中用还原

99、剂（固体和气体）进行预还原，除去铁氧化物中的氧，从而可（固体和气体）进行预还原，除去铁氧化物中的氧，从而可得到得到部分或绝大部分金属铁部分或绝大部分金属铁的球团矿。的球团矿。 可用于高炉炼铁或电炉炼钢，大大降低焦比和提高生产能可用于高炉炼铁或电炉炼钢，大大降低焦比和提高生产能力，当炉料中金属铁每增加力，当炉料中金属铁每增加10%，焦比可降低，焦比可降低56%，生产率，生产率提高提高59%。一般用于炼铁原料，多为金属化程度较低。一般用于炼铁原料，多为金属化程度较低(2050%)和酸性脉石较高的球团矿。若作为电炉炼钢的原料，和酸性脉石较高的球团矿。若作为电炉炼钢的原料，金属化程度一般较高金属化程度

100、一般较高(70%90%)，且酸性脉石越少越好。，且酸性脉石越少越好。金属化球团矿金属化球团矿和和废钢相比：废钢相比：前者含杂质少，成分稳定，在生产中易操作管理，能生产各种前者含杂质少，成分稳定，在生产中易操作管理，能生产各种合适成分的优质钢合适成分的优质钢冶炼周期缩短一半，产量提高冶炼周期缩短一半，产量提高45%，耐火材料、电极和氧气的，耐火材料、电极和氧气的消耗均相应降低消耗均相应降低金属化率金属化率已还原出来的金属铁量与球团矿内全铁量之比的百已还原出来的金属铁量与球团矿内全铁量之比的百分数分数 金属化球团矿是由氧化球团矿在还原剂作用下，使氧化铁还原为金属化球团矿是由氧化球团矿在还原剂作用下

101、，使氧化铁还原为金属铁。还原顺序：金属铁。还原顺序：Fe2O3-Fe3O4-FeO-Fe(570以上以上)或或Fe2O3-Fe3O4-Fe(570以下以下)逐级进行逐级进行。中心是未还原的最高价氧化铁，。中心是未还原的最高价氧化铁，最外层则是金属铁。随着还原反应向球团中心推移，外层金属最外层则是金属铁。随着还原反应向球团中心推移，外层金属铁层及次层低价氧化铁层厚度不断增加，内层较高价氧化铁层铁层及次层低价氧化铁层厚度不断增加，内层较高价氧化铁层则依次缩小。则依次缩小。6.6.2 水硬性球团水硬性球团 硅酸盐水泥、矿渣水泥、火山灰、硅藻土和蛋白石等水硬硅酸盐水泥、矿渣水泥、火山灰、硅藻土和蛋白石

102、等水硬性材料可作为球团矿固结的黏结剂而得到水硬性球团矿。该性材料可作为球团矿固结的黏结剂而得到水硬性球团矿。该方法方法不经高温焙烧固结不经高温焙烧固结，又称冷固球团。该法基建投资少，又称冷固球团。该法基建投资少，设备简单，建设快，易于管理和维修。但是不能除去硫、砷设备简单，建设快，易于管理和维修。但是不能除去硫、砷等有害杂质，不利处理高硫、高砷矿石。等有害杂质，不利处理高硫、高砷矿石。 固结原理：固结原理：水泥黏结剂属于结晶硬化和胶体硬化反应，其中各水泥黏结剂属于结晶硬化和胶体硬化反应，其中各组分在水溶液中与水作用生成凝胶。具体反应见课本组分在水溶液中与水作用生成凝胶。具体反应见课本P182。

103、 这些凝胶中一些能在水中溶解并再结晶，如氢氧化钙凝胶和这些凝胶中一些能在水中溶解并再结晶，如氢氧化钙凝胶和水化铝酸钙凝胶。水化铝酸钙凝胶。而水化硅酸钙和水化铁酸钙凝胶则不易于而水化硅酸钙和水化铁酸钙凝胶则不易于再结晶，长期保持胶体状态再结晶，长期保持胶体状态。 易于结晶的易于结晶的(氢氧化钙凝胶和水化铝酸钙凝胶氢氧化钙凝胶和水化铝酸钙凝胶)先结晶，并以它先结晶，并以它们的晶体贯穿于含水硅酸钙和含水铁酸钙以及矿粒的孔隙中，这们的晶体贯穿于含水硅酸钙和含水铁酸钙以及矿粒的孔隙中，这是硬化的初期。这时整个凝胶还是松的而不紧密，只有经过较长是硬化的初期。这时整个凝胶还是松的而不紧密，只有经过较长时间，

104、水化反应逐渐向颗粒内部扩散，凝胶的水分减少，粒子相时间，水化反应逐渐向颗粒内部扩散，凝胶的水分减少，粒子相互接近，球团才具有一定强度。互接近，球团才具有一定强度。 影响水硬性球团矿固结的因素影响水硬性球团矿固结的因素： A. 成球原料本身性质成球原料本身性质 B. 黏结剂用量（随着黏结剂用量增加，球团矿强度增加）黏结剂用量（随着黏结剂用量增加，球团矿强度增加） C. 温度（温度越高，硬化过程加快）温度（温度越高，硬化过程加快） D. 速硬剂速硬剂(加快球团矿硬化的物质加快球团矿硬化的物质)的作用（可溶性氯盐的作用（可溶性氯盐 0.5%1.0%）6.6.3 碳酸化固结球团矿碳酸化固结球团矿 将球

105、团矿放在将球团矿放在CO2气流中，使球团矿中的石灰碳酸化而固结，气流中，使球团矿中的石灰碳酸化而固结， 石灰的碳酸化包括两个过程：石灰的碳酸化包括两个过程：物理水分的蒸发，物理水分的蒸发，Ca(OH)2从饱和溶液中逐渐结晶出来；从饱和溶液中逐渐结晶出来；Ca(OH)2从从CO2气体介质中吸收气体介质中吸收CO2，进行碳酸化反应，生成，进行碳酸化反应，生成CaCO3 实验表明，碳酸化反应，只是在实验表明，碳酸化反应，只是在有水存在的情况下有水存在的情况下才能进行，当用才能进行，当用干燥干燥CO2作用于干燥的作用于干燥的Ca(OH)2时，并不能碳酸盐化。时，并不能碳酸盐化。影响碳酸化固结的因素：影

106、响碳酸化固结的因素：A. 球团中球团中Ca(OH)2含量和介质中含量和介质中CO2浓度；浓度；球团中球团中Ca(OH)2含量以含量以15%20%为宜，为宜，CO2浓度越高越好浓度越高越好B. 生球的湿度生球的湿度一般生球中残余水量为一般生球中残余水量为4%7%为宜。为宜。C. 碳酸化介质的温度、湿度和流量碳酸化介质的温度、湿度和流量研究表明，适宜的废气温度介于研究表明，适宜的废气温度介于5070之间。之间。D. 生球质量生球质量 密度小的生球气孔率大，密度小的生球气孔率大，CO2易于向球内扩散，有利于碳酸化易于向球内扩散，有利于碳酸化的进行，但是结构疏松的生球，虽然碳酸化程度高，但难的进行，但是结构疏松的生球，虽然碳酸化程度高，但难于生成于生成碳酸钙的牢固骨架碳酸钙的牢固骨架，球团矿的强度差。，球团矿的强度差。作作 业业1 1、在圆盘造球机中，生球是怎样形成、长大和紧密的？、在圆盘造球机中，生球是怎样形成、长大和紧密的？2 2、球团矿的焙烧分为哪几个阶段？其干燥和焙烧的目的是、球团矿的焙烧分为哪几个阶段？其干燥和焙烧的目的是什么？什么？3. 3. 常见的球团矿焙烧设备有哪几种？常见的球团矿焙烧设备有哪几种？4. 4. 磁铁矿和赤铁矿球团在烧结中有哪几种固结形式？为什磁铁矿和赤铁矿球团在烧结中有哪几种固结形式？为什么磁铁矿球团比赤铁矿球团容易焙烧？么磁铁矿球团比赤铁矿球团容易焙烧？