1000.0
2
18
3
低温粉化指数
（LTD：Low Temperature Disintegration）
LTD+6.3 =（m1 / m0）×100 LTD-3.2 =（（m0 - m1- m2）/ m0）×100 LTDup =（n2 / n1）×100
m0→当试样中铁的氧化物还原到Fe3O4阶段时，试样的理论质量（g）。 m1→用6.3mm的筛子进行筛分后，筛上部分的质量（g）。 m2→对用6.3mm的筛子进行筛分后所得的筛下部分，再用3.2mm的筛子
55 ±0.5
20.90
21 ±0.5
13.93
14 ±0.5
-
-
9.95
10 ±0.5
9
实验用球团的制备
造球 焙烧
高品位铁精矿粉作为球团原料 分别配加消石灰、膨润土或有机复合粘结剂（外配0.5～1%） 利用Φ1000mm的圆盘造球机进行造球，设定转速为20rpm，线速
度为1.05m/s
每次可造球5～10kg
>60
11
还原前球团式样
10～12.7mm (50%) 12.7～15.9mm (50%)
12
还原后部分球团试样
13
氢气含量及粘结剂种类的影响
气体组分 H2 CO CO2 N2
实验序号
粘结剂
3
膨润土
4
消石灰
希尔标准要求
配制气体 59.97 12.80 17.46 9.77
组成（%）
希尔标准 55 ±0.5 21 ±0.5 14 ±0.5 10 ±0.5
实验序号
粘结剂
5-a
消石灰
5-b
膨润土
6-a
膨润土
6-b
膨润土
膨润土（平均）
RDI+6.3 58.00 90.00 87.58 91.60 89.73
RDI+3.2 64.00 93.00 92.72 94.12 93.28
RDI-0.5 28.00 6.00 5.55 4.70 5.42
15
结论
➢ 采用我国某地铁精矿粉作为原料，按照希尔标准，对铁矿石氧化球
团进行的低温还原粉化冶金性能测试实验结果表明，只要选择适宜 的球团添加剂以及焙烧工艺参数，完全可以获得满足希尔标准的氧 化球团。该种球团也可满足国家标准。
➢ 基于希尔标准和国家标准的实验结果都表明，仅从低温还原粉化指
数的角度考虑，消石灰不适宜作为球团的添加剂。选择膨润土或者 复合粘结剂作为添加剂是可行的。
添加剂 膨润土
LTD+6.3(%) 86.52
LTD-3.2(%) 3.64
1-b
膨润土
91.81
2.35
1-c
膨润土
89.74
3.38
2-a
复合粘结剂
87.23
3.38
2-b
复合粘结剂
90.33
1.72
2-c
复合粘结剂
希尔标准要求
92.54 >80
1.31 <10
LTDUP(%) 92.00 91.49 89.01 96.39 96.39 96.84
在Φ350mm多功能焙烧杯上对所造球团进行干燥及预热之后，利 用Φ800mm的回转窑火力模型对球团进行了氧化焙烧，制备出实 验所需球团
设定焙烧温度为1250℃，焙烧时间为30 min 所制备的氧化球团的抗压强度大于2300N/个球，转鼓指数大于
90%，耐磨指数小于5%
10
低温还原粉化实验结果
实验序号 1-a
LTD+6.3(%) 93.20 78.83 >80
LTD-3.2(%) 1.01 6.96 <10
LTDUP(%) 95.80 50.18 >60
气体组成 非标准 标准
实验序号
3 4
减重（g）
85.4 168.5
TFe 69.94 70.34
化学分析（wt%） FeO
28.68 34.82
MFe 0.19 2.1
进行筛分，所得的筛上部分的质量（g）。 n1→初始球团个数。 n2→最后没有破碎的球团个数。
4
希尔标准特点
希尔标准要求
LTD+6.3(%) >80
LTD-3.2(%) <10
➢ 混合气体中含有大量的氢气 ➢ 总气体流量较大 ➢ 还原时间较长 ➢ 球团试样用量较多 ➢ 动态还原过程
LTDUP(%) >60
2
希尔标准 低温还原粉化测试实验条件
气体组成
气体流量（NL/min） 试验温度（℃） 球团尺寸（mm） 球团用量（g） 还原时间（h）
反应管转速（r/min）
成分 H2 CO
组成（%） 55 ± 0.5 21 ± 0.5
CO2
14 ± 0.5
N2
10 ± 0.5
20± 1
500± 5
9.5～15.9（10～12.7=50%, 12.7～15.9=50%）
200
设定温度=500 ℃
150
100
0
100
200
300
400
相对炉中心的距离/mm
8
还原气体的制备
组分
H2 CO CO2 O2 N2
自制气体成分（%）
气体分析仪 煤气检测中心
3.153.10来自94.5094.500.13
0.78
0.06
0.17
-
-
实验用气体成分（%）
配制气体 希尔标准
54.73
5
实验装置图
1.混气瓶 2.气体入口 3.反应管
4.球团试样 5.电炉 6.电动机
7.气体出口 8.控温仪 9.密封装置
10.控温热电偶
6
实验用反应管结构图及实物照片
挡料板： 厚3.2mm 高25.4mm 不锈钢材质。
7
温度/℃
电炉温场分布测试结果
550
500
450
400
350
300
250
电炉总长=630 mm
14
国家标准低温还原粉化试验结果
铁矿石低温粉化试验静态还原后使用冷转鼓的方法，GB/T 13242-91 ➢ 实验温度为500±10℃，气体流量为15±1L/min，每次试样用量为500g，
球团直径为10～12.5mm，还原气体组成为20%CO、20%CO2、60%N2。还原 后的样品放在转鼓（Ф130x200mm）内，以转速30rpm转动10min进行检验。 ➢ 检验后的试样用6.3，3.2和0.5mm方孔筛过筛，以+6.3mm、+3.2mm及0.5mm的重量百分数作为低温还原粉化指标，分别表示为RDI+6.3、 RDI+3.2及RDI-0.5。
基于希尔标准的 氧化球团冶金性能测试研究
东北大学材冶学院 孟繁明 应自伟 许力贤 赵庆杰
研究目的
希尔工艺：是以天然气为燃料、采用天然气重整和竖炉反
应器的铁矿石氧化球团气基直接还原工艺，
研究目的：作为我国气基竖炉直接还原开发研究的基础，
严格按照希尔公司所提供的测试标准，对竖炉直接还原用的 铁矿石氧化球团的低温还原粉化性能进行测试研究。
➢ 在500℃的还原条件下，混合气体中高含量H2的存在不会对球团粉