磁铁矿
d
硅酸铁
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B、赤铁矿球团固结形式
铁矿球团基本理论要点
a、较纯赤铁矿精矿球团的高温再结晶固结形式 该类赤铁矿精矿球团的固结机理，有人认为是一种简单的高温再结晶过程。如左下 图：用含Fe2O399.70%的赤铁矿球团进行试验，在氧化气氛中焙烧时发现，赤铁矿颗粒 在1300℃时才结晶，且过程缓慢，在1300～1400℃温度范围内，颗粒迅速长大。焙烧 30 min，赤铁矿晶粒尺寸由20um增至400 um。因此，得出较纯的赤铁矿球团的固结机 理是一种简单的高温再结晶过程。
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铁矿球团基本理论要点
化、脱硫、固相反应等在此阶段进一步进行。这里的主要 反应有铁氧化物的结晶和再结晶，晶粒长大，固相反应及 由此而产生的低熔点化合物的熔化，形成部分液相，球团 矿体积收缩及结构致密化。温度一般为1200~1300℃。 4.均热阶段：在此阶段保持一定时间，主要目的是使 球团矿内部晶体进一步长大，尽可能使它发育完整，使矿 物组成均匀化，消除一部分内应力。温度水平略低于焙烧 温度。 5.冷却阶段：此阶段将球团矿从1000℃以上冷却到运 输皮带可以承受的温度。冷却介质为空气，含氧量较高， 球团矿内部上有未被完全氧化的磁铁矿，在这里可以得到 充分氧化。
链篦机回转窑焙烧 环式焙烧机焙烧
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铁矿球团基本理论要点
（三）球团用主要原、燃料 1、含铁原料
铁 矿 球 团 原 含铁原料 料 粘结剂
添加剂 现代球团对原料的适应范围更加广泛。生 产铁矿球团所用原料包括精矿、粉矿及其他热 处理或者化学加工过程中获得的二次含铁原料。 生产铁矿球团常用天然原料有磁铁精矿、赤铁 精矿、褐铁精矿、混合精矿以及富铁矿粉。二 次含铁原料包括：硫酸渣、浸出处理残渣、厂 内含铁尘泥（转炉尘、高炉尘、电炉尘、炼钢 炼铁污泥）、厂内含铁废渣（钢渣、轧钢皮屑） 等。
颗粒尺寸
链篦机—回转窑 球团工艺介绍
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内容提要
铁矿球团基本理论要点
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铁矿球团基本理论要点
（一） 球团法的基本概念 随着高炉日益大型化、现代化，对入炉炉料提出的要求 越来越高，高炉合理炉料结构越来越受重视，在对铁矿粉烧 结工艺不断完善和发展的同时，球团法也日益引起重视。 球团法是将细磨精矿制成能满足冶炼要求的块状物料的 一个加工过程。其过程为：将准备好的原料（细磨精矿或其 他细磨粉状物料，添加剂或粘结剂等），按一定的比例经过 配料、混匀，在造球机上经滚动而制成一定尺寸的生球，然 后采用干燥和焙烧或其他方法使其发生一系列的物理化学变 化而硬化团结。这一过程就叫做球团过程，这种方法称为球 团法。它所得到的产品称之为球团矿。
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1.磁铁矿球团固结形式
铁矿球团基本理论要点
a、Fe2O3微晶键连接 磁铁矿球团，在氧化气氛中焙烧时，氧化过程在 200～300℃时开始，并随着温度升高氧化加速。氧化首 先在磁铁矿颗粒表面和裂缝中进行。当温度达800℃时， 颗粒表面基本上已氧化成Fe2O3。在晶格转变时，新生的 赤铁矿晶格中，原子具有很大的活性，不仅能在晶体内发 生扩散，并且毗邻的氧化物晶体也发生扩散迁移，在颗粒 之间产生连接桥，称为微晶键连接。颗粒之间产生的微晶 键使球团强度比生球和干球有所提高，但仍较弱。
铁矿球团对含铁原料技术要求如下：
燃 液体燃料 料
固体燃料
气体燃料
（1）粒度：－200目（0.074 m m）＞90%； （2）比表面积：1500～2000 cm 2 /g； （3）水分：含铁原料最佳水分值应由试验定； （4）化学成分：要求化学成份均匀，铁高、硅低，波动小。
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2、粘结剂
铁矿球团基本理论要点
四、球团固结机理
球团焙烧固结就是生球在高温作用下，通过固体质点扩 散，形成连接桥及少量的液相把固体颗粒粘结起来，使之具 有足够机械强度的过程。 球团矿固结机理与烧结矿不同，球团矿的固结主要靠固 相粘结，通过固质点扩散反应形成连接桥、化合物或固溶体 把颗粒粘结起来。但因球团原料中不可避免地要带进少量 SiO2 ，或由于球团矿质量要求在球团中需添加某些添加物， 在球团焙烧过程中形成部分液相，这部分液相对球团固结起 着辅助作用。因此，球团矿的固结是属固－液型。不过它的 液相量比例很少，一般不超过5%～7%，否则球团矿在焙烧过 程中会相互粘结，影响料层透气性，导致球团矿质量降低。 因此，从球团矿固结机理看，球团矿中含SiO2越少越好，且 对降低高炉渣量有利。
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（四）几个基本理论要点
一.造球 造球又称滚动成型，是球团生产的第一道工序。生球 质量在很大程度上决定着成品球的质量。 细磨物料在造球设备中被水润湿后，通过机械力和毛 细力的作用而成球。并且，由于存在毛细引力、颗粒之间 的摩擦力及分子引力等，使生球具有一定的机械强度。 造球过程一般分三个阶段: 1.成核阶段 2.球核长大阶段 3.球核紧密阶段
500
400
300
200
10000Fra bibliotek200
600
1000
1400
焙烧温度对赤铁矿颗粒尺寸的影响
b、较纯赤铁矿精矿球团的双重 固结形式 对较纯赤铁矿精矿球团固结形 式的另外一种观点是，双重固结形 式。这种观点认为，当生球加热至 1300℃以上温度时，赤铁矿分解生 成磁铁矿，而后铁矿颗粒再结晶长 大，称为一次固结。当进入冷却阶 段时，磁铁矿则被重新氧化，球团 内各颗粒会发生Fe2O3再结晶和相 互连生而受到一次附加固结，即称 为二次固结。
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铁矿球团基本理论要点
球团方法分类
球团固结 高温固结 低温固结 氧化钠化球团 竖炉法 链篦机回转窑法 竖炉法 链篦机回转窑法 氯化球团 水硬性球团 热液法固结球团 锈化固结球团 碳酸化固结球团 焦化固结球团
氧化焙烧球团 竖炉焙烧 带式机焙烧
还原焙烧球团
磁化焙烧球团 回转窑法
竖炉连续装料法 竖炉间歇装料法 带式机法
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3、燃料
铁矿球团生产所用燃料，与选择的工艺有关：竖炉球团法采 用低热值高炉煤气即可；带式球团法采用重油、天然气或高热 值煤气；链篦机－回转窑球团法，除采用重油、天然气或高热 值煤气外，还可以用煤。 目前国内带式球团厂均以焦炉煤气为燃料，根据工艺要求， 焦炉煤气热值应在12.54MJ/ m3以上。而链篦机－回转窑球团厂 建在矿山的以煤为燃料，建在冶金厂的多以焦炉煤气为燃料。 链篦机－回转窑球团厂的用煤（瘦煤）标准一般为：发热 值≥22.9 MJ/kg；灰分＜12%；挥发份17%±；灰分熔点＞ 1400℃，粒度（－0.074mm）占70～80%。
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• 三. 球团中磁铁矿氧化的意义
铁矿球团基本理论要点
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磁铁精矿是生产球团的主要原料，在焙烧过程中，应力求将磁
铁精矿氧化为赤铁精矿。这对球团矿的固结有重要意义。 1.磁铁矿氧化成赤铁矿时伴随结构的变化。磁铁矿晶体为等轴晶
系，而赤铁矿为六方晶系，氧化过程中的晶格变化及新生晶体表面原
c
d、渣键连接 磁铁矿生球中含有一定数量SiO2时，若焙烧在 还原气氛或中性气氛中进行，或Fe2O3氧化不完全， 那么在焙烧温度1000℃时即能形成2FeO· SiO2。 2FeO· SiO2熔点低，且极易与FeO及SiO2再生成熔 化温度更低的低熔体。因此，在冷却过程中，因液 相的凝固，而使球团固结。 2FeO· SiO2在冷却过程中很难结晶，常成玻璃 质，性脆、强度低，且高炉冶炼中难以还原，因此 渣键连接不是一种良好的固结形式。
铁矿球团基本理论要点
粘结剂：可以改善物料的成球性及生球、干球和焙烧球团的特性
无机粘结剂 主要是含钙、铝和硅等元素的粘结剂。包括膨润土、 球团用粘结剂 有机粘结剂
水玻璃、消石灰、石灰石、水泥和白云石。
球团生产常采用膨润土作为造球粘结剂，以提高生球、干球及焙 烧球团的强度。膨润土的主要成分是蒙脱石，并含有不定数量的其他 粘土矿物（如高岭土）和非粘土矿物（石英、长石、方解石）。
目前，生产球团矿用膨润土物理化学性质要求有：蒙脱石含量＞ 60%，2小时吸水率＞120%，膨胀容＞12mL· g-1，粒度（－0.074mm） ≥99%，水分＜10%。 由于膨润土会降低球团铁品位，寻找新型粘结剂代替膨润土，以 提高球团品位，早已成为国内外的研究课题。其中有机粘结剂比传统 的无机粘结剂具有用量小、带入有害杂质少、环境污染小等优点。
子具有较高的迁移能力，有利于在相邻的颗粒之间形成晶键。 • • • 2.磁铁矿氧化为赤铁矿是放热反应。它放出的热能几乎是焙烧球 团矿总热耗的一半。 3.磁铁矿氧化如果不充分，会使球团矿产生同心裂纹。不仅影响 球团矿强度，还会恶化还原性能。 磁铁矿的氧化从200 ℃开始，1000 ℃左右结束。
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磁铁矿 赤铁矿
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铁矿球团基本理论要点
c、Fe3O4再结晶固结 在焙烧磁铁矿球团时，若为中性气氛或氧化不 完全，内部磁铁矿在900℃时既开始发生再结晶，使 球内各颗粒连接，但Fe3O4再结晶的速度比Fe2O3再 结晶的速度慢。因而反映出，随温度升高以Fe3O4再 结晶固结的球团，其强度比Fe2O3再结晶固结的低。 通常生产中采用的磁铁矿精矿，均含有一定量 的SiO2，在1000℃左右时便产生部分2FeO· SiO2并 出现液相，液相的多少则随球团中SiO2的含量而定。 如果有明显的液相生成，磁铁矿则呈自形晶，此时， 球团强度降低。
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二、焙烧
铁矿球团基本理论要点
球团矿的焙烧固结是生产过程中最复杂的工序，许多 物理化学反应，在此阶段完成。对球团矿的冶金性能、强 度、还原性等有重大影响。 球团矿的焙烧一般分五个阶段： 1.干燥阶段：这里主要进行生球中水分的蒸发，物料 中的部分结晶水也可排除。温度一般为200~400℃。 2.预热阶段：干燥过程中尚未排出的少量水分，在此 进一步排除。这个阶段的主要反应是磁铁矿氧化成赤铁矿， 碳酸盐矿物分解，硫化物的分解和氧化，以及某些固相反 应。温度一般为900~1000℃。 3.焙烧阶段：预热阶段尚未完成的反应，如分解、氧