金属化球团矿

金属化球团与一般氧化球团相比，除粒度均匀、强度高外，还具有以下优越性：

(1) 金属化率高，可达95%以上；

(2)粉化率低；

(3)孔隙率高，后续冶炼反应速度快；

(4)成分稳定，TFe含量高，有害杂质含量低；

(5)后续冶炼能耗小；

(6)为短流程冶金工艺提供了保证。

另外，金属化球团不易破碎粉化，便于运输和储存，而且受场地建设影响小，可在矿山及其附近生产，也可在钢铁厂内部生产。

金属化球团的缺点在于其生产受设备限制影响大，生产规模小，大规模生产工艺和设备还有待研究和开发。国外最大规模的金属化球团产能为165万t，而我国最大规模的金属化球团产能仅为15万t。

美国、俄罗斯等高炉使用金属化球团矿的实践表明：球团矿的金属化率每提高10%，可降低焦比4%-6%，产量提高5%-7%。造成节焦增产效果的原因是：直接还原减少，节省了氧化铁还原消耗的热量，煤气利用得到改善；虽然炉料中焦炭数量减少，料柱透气性变差后△P上升，但是炉料的软熔温度升高，软溶带位置下移，厚度变薄，有利于煤气流合理分布，而且炉料的堆积密度增加，有利于炉料下降，所以炉料下降并没有变坏而是有所改善，使产量提高。

但是高炉能否大量使用金属化球团矿决定于经济效益。因为使用金属化球团矿冶炼后，吨铁的能耗(预还原消耗的能量与高炉冶炼消耗的能量之和)要比不使用时高。有人认为这样是不经济的；但也有人认为用便宜的煤代替晶贵的焦炭是合算的。

金属化球团矿属于预还原球团矿。球团矿经过气体或固体还原剂还原处理后得到不同程度金属化的产品。金属化程度用球团矿中还原出的金属铁量与全铁量之比，即(wFe金/WTFe)X 100%来评价，它被称为金属化率。一般预还原球团矿的金属化率在60%-95%。

有两大类生产金属化球团矿的方法：

1.一类是用气体还原剂在竖炉内还原氧化球团；

2.另一类是用固体还原剂(煤)在回转窑内还原氧化球团，也可以在链箅机-回转窑系统的加长回转窑内既完成球团矿的培烧，又完成球团矿的预还原，还有用转底炉完成球团矿焙烧和还原的工艺在运行。一般商金属化率的球团矿用于炼钢以代替废钢，金属化率低的(65%-85%)用作高炉原料。

促使金属化球团技术迅速发展的主要原因有以下几个方面：

1.冶金焦价格大幅上涨，而石油、天然气被大量开发，特别是高效率天然气转化法的应用，满足了金属化球团生产对还原煤气的需要，解决了能源的来源和价格问题。

2.超高功率新技术的应用使电炉炼钢得到高速发展，合格废钢供应不足，金属化球团作为废钢的替代品，其需求空间被大大扩展。

3.废钢多数是从社会收集的废钢冲往往含有某些对钢性能不利的有色金属元素，如铜、锡、砷、铅等，无论是采用氧化熔炼法还是采用还原熔炼法都无法去除。随着废钢的循环利用，这些元素在钢中的含量会越积越多，而加入金属化球团可以稀释它们。

4.选矿技术的发展为金属化球团生产的原料提供了保障。原来只能使用杂质少且品位高的天然富矿粉生产金属化球团，利用经选矿处理的高品位铁精矿粉生产的金属化球团，其杂质含量可降低到不需要在还原生产中脱除，从而简化了直接还原技术，提高了还原生产产能。

5.铁矿资源的紧张，尤其是高品位富块矿的缺乏，促进了低品位铁矿资源的开发利用。2100433B

从烧结矿中搞金属化既然不经济，人们只好转而在球团矿中试验。球团矿基本由精矿粉构成，气孔微细、均匀，很容易与还原气体发生反应，而焙烧球团矿用的是煤气或重油，气氛容易控制，因些效率很高。实践表明，金属化球团矿中的铁，92~96%都已经还原成金属铁。这种球团矿，可以代替废钢，用于电炉或转炉；用于高炉，几乎使高炉变成化铁炉。下表是用同一种精矿粉生产的烧结矿和球团矿，从中可以看出它们的区别。

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从烧结矿中搞金属化既然不经济，人们只好转而在球团矿中试验。球团矿基本由精矿粉构成，气孔微细、均匀，很容易与还原气体发生反应，而焙烧球团矿用的是煤气或重油，气氛容易控制，因此效率很高。实践表明，金属化球团矿中的铁，92~96%都已经还原成金属铁。这种球团矿，可以代替废钢，用于电炉或转炉；用于高炉，几乎使高炉变成化铁炉。下表是用同一种精矿粉生产的烧结矿和球团矿，从中可以看出它们的区别。

自熔性球团矿概述

单独用作高炉原料时，可以不加或少加熔剂。自熔性球团矿一般含铁62%左右，并含有CaO、MgO、SiO₂、A1₂O₃等，用同样的细铁精矿生产的自熔性球团矿与酸性球团矿相比较，前者含铁量较低、含硫较高。自熔性球团矿的气孔率较高，一般在25%左右，强度较低，但单个球的抗压强度也能达到2000N以上，转鼓指数可达95%(ISO标准)；真密度与原料的含铁量和球团矿的碱度有关，在4.5左右；视密度与气孔率关系密切在3.4左右。结晶良好的自熔性球团矿呈钢灰色，条痕为红褐色。

自熔性球团矿结构

自熔性球团矿的矿物组成和结构比较复杂，但仍以赤铁矿(Fe₂O₃)为主，赤铁矿连晶是其固结的基本形式。铁酸钙(CaO·Fe₂O₃)为主要的黏结相。少量的硅灰石(CaO·SiO₂)和正硅酸钙(2CaO·SiO₂)分布在赤铁矿、铁酸钙颗粒之间的渣相中。由于自熔性球团矿液相较多，受表面张力的作用，气孔多呈圆形，且比酸性球团矿的气孔大，气孔率也较高，因而强度较低。但是仍能满足运输、贮存和高炉冶炼工艺的要求。它的还原性好，除了气孔率较高的原因外，它的主要矿物赤铁矿和铁酸钙都是易还原的矿物。特别是高温还原性明显地优于酸性球团矿。实验研究表明：自熔性球团矿在高温下(>1200℃)还原时，试样的表面与中心同时出现金属铁，铁酸钙被还原时析出的CaO与SiO₂结合，形成正硅酸钙(2CaO·SiO₂)，从而避免了SiO₂与FeO形成大量的液态渣相，并提高其还原性，试样中SiO₂含量愈低，其高温还原性愈好。自熔性球团矿的还原膨胀率较高，但只要含碱金属不高，焙烧制度适宜，其还原膨胀率可以控制在允许的范围之内(不大于20%)。自熔性球团矿的焙烧温度区间较窄，对焙烧工艺制度要求严格，单位产品的燃料消耗较高。