球团矿地位及作用

全球铁矿资源中，已探明的品位大于40%的铁矿石约为8560亿t。随着钢铁工业的发展、炼铁所需原料将愈来愈大，而可供直接入炉的富块矿却愈来愈少。我国铁矿储量居世界第5位，其中含铁50%以上的富矿却仅占已探明储量的4%左右，绝大部分为含有害杂质(P、S、Pb、Zn、As)的贫矿。这类矿石须细磨精选后造块才能入炉冶炼。日前．全世界范围内，欧美等国铁矿石的入选比为83%一93%，而我国高达95%以上的铁矿石须进行预先选矿。因此，人造块矿产量及高炉熟料率呈逐年L升趋势。70年代以来，我国重点钢铁企业的熟料入炉率已达89%，与一些发达国家相当。

球团法是一种新型造块方法，自投入使用以来发展迅速。其产品不仅用于高炉，而且用于转炉、平炉或电炉。球团矿与压团团块相比，具有以下几点优越性：

1、适于大规模生产；

2、粒度均匀，能保证高炉炉料的良好透气性；

3、空隙率高，还原性好；

4、冷态强度高，便于运输和贮存，不易破碎等。

因此，球团法以其巨大的优越性与造块的另一种方法烧结法并列成为人造块状原料的两大方法。

造块方法可分为三类：烧结、球凹和压团。

压团是发展最早的一种造块方法。且过程简单，其产品团块可直接使用或者经过热处理后再使用。团块的冶金性能良好，但加工成本较高。同时与需要造块的铁棺矿或粉矿的巨大数量相比，压团设备纳生产能力有限。所以，铁矿石压团法并未能在钢铁工业中得到发展。

1、使用品位很高的精矿粉生产，酸性氧化球团矿的品位可达68%，SiO₂在1%～2%；

2、无烧结矿具有的大气孔所有气孔都以微气孔形式存在，有利于气-固相还原；

3、FeO含量低(一般在1%左右)，矿物主要是Fe₂O₃，还原性好；

4、冷强度好，每个球可耐2800～3600N(300～400kg·f)的压力粒度均匀，运输性能好；

5、自然堆角小在24°～27°，在高炉内布料易滚向炉子中心；

6、含硫很低，因为在强氧化性气氛下焙烧，可以去除原料中95～99%的硫；

7、具有还原膨胀的缺点，在有K2O、Na₂O等催化的作用下会出现异常膨胀；

8、酸性氧化球团矿的软熔性能较差，即它的软化开始温度低，软熔温度区间窄，但它仍比天然富块矿的好，仍是合适炉料结构中高碱度烧结矿的最佳搭配料。

国内外焙烧球团矿的方法有：竖炉焙烧、带式焙烧。

球团矿竖炉焙烧

竖炉是最早采用的球团矿焙烧设备。现代竖炉在顶部设有烘干床，焙烧室中央设有导风墙。燃烧室内产生的高温气体从两侧喷入焙烧室向顶部运动，生球从上部均匀地铺在烘干床上被上升热气体干燥、预热，然后沿烘干床斜坡滑入焙烧室内焙烧固结，在出焙烧室后与从底部鼓进的冷风气相遇，得到冷却。最后用排矿机排出竖炉。竖炉的结构简单，对材质无特殊要求；缺点是单炉产量低，只适用于磁精粉球团焙烧，由于竖炉内气体流难于控制，焙烧不均匀造成球团矿质量也不均匀。

球团矿带式焙烧

带式焙烧机是使用最广的焙烧方法。带式焙烧的特点：1、采用铺底料和铺边料以提高焙烧质量，同时保护台车延长台车寿命；2、采用鼓风和抽风干燥相结合以改善干燥过程，提高球团矿的质量；3、鼓风冷却球团矿，直接利用冷却带所得热空气助燃焙烧带燃料燃烧、以及干燥带使用；只将温度低含水分高的废气排入烟囱；4、适用于各种不同原料（赤铁矿浮选精粉、磁铁矿磁选精粉或混合粉）球团矿的焙烧。

国内主要采用链篦机-回转窑技术，由首钢国际工程公司于2000年率先开发成功，填补了中国大型球团技术的空白，并完成国内第一条120万吨/年链篦机-回转窑生产线建设，2004年获得冶金科技进步一等奖。

1、比进口矿品位低3～5%、SiO₂含量高3～4%；

2、我国球团矿的精矿粉粒度0.074mm的只有60～80%，比表面积小，大部分在1000cm²/g左右，造球困难，靠多加膨润土来弥补，大部分厂家添加量在5%以上，而每多配加1%膨润土，就使球团矿的品位降低0.6%。国外造球用精矿粉的比表面积达到1500～1700cm²/g，膨润土添加量在0.5%左右；

3、球团矿焙烧不均匀，尤其是用竖炉焙烧的球团矿；

4、部分竖炉生产的球团矿的强度差，FeO含量高，冶金性能差。

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。

冶金球团粘结剂是生产钢铁行业加工球团矿的关键性辅助原料，它的性能优劣直接关系着焙烧球团的质量好坏。采用该粘结剂生产冷固球团原有设备不用改造，可解决现有铁矿粉原料及含铁尘泥粉料再利用方法耗能高、工序复杂或不能大批量转化利用等技术问题。

该粘结剂不仅适用于炼铁矿粉原料、二氧化钛、二氧化锰等金属的成型造粒，同时适用于钢铁企业废弃物的成型造粒（如高炉炉尘、轧钢皮、铁屑、沉泥、返矿、除尘布袋料、钢渣、硫酸渣、钢渣、炼钢除尘灰及其它含铁粉料），均可达到烧结或高炉应用要求。改变了铁矿球团的生产长期采用膨润土作粘结剂，降低品位，球团强度低，粉化率高等问题。具有粘结力强、球团强度、高降低球团矿焙烧温度、缩短焙烧时间，焙烧性能好、提高球团矿品位；降低生产成本等特点。2100433B

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。

酸性球团矿是工业上最早出现的球团矿。它的制造工艺简单，焙烧温度区间较宽，含铁品位较高，强度好，可以长期贮存和长距离运输。此外，酸性球团矿的低温、中温还原性好，还原膨胀率低，因此在世界范围内，特别在北美洲，球团矿产量中占优势。但是20世纪80年代以来发现酸性球团矿的高温冶金性能不好。高温还原性差，软化温度低，软化温度区间较宽。特别是当酸性球团矿中的赤铁矿(Fe₂O₃)还原到浮氏体Qn酸(FeO)阶段，在高温下与脉石中的SiO₂迅速反应，形成液态渣相，阻碍还原气体CO和H₂的扩散，使球团矿外层形成一金属铁壳，内部为液态渣相包围的浮氏体，还原难以继续。为了改善其高温冶金性能，又开发出了橄榄石球团矿和白云石球团矿 。2100433B

酸性球团矿(acid pellet)是指配料中不加或少加熔剂，碱度(CaO)/SiO₂在0.4以下的球团矿。它以细铁精矿为原料，通常配加0.5%～0.8%的膨润土经造球、焙烧而制成。其脉石成分主要为酸性的SiO₂及少量的Al₂O₃，单独用作高炉原料时需要配加碱性熔剂 。