炼铁原料课件7球团矿(改)

球团矿生产7.1 球团概述球团概述1）定义：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，在造球机上经滚动而制成一定尺寸的生球，然后采用干混匀，在造球机上经滚动而制成一定尺寸的生球，然后采用干燥、焙烧或其它方法使其发生一系列的物理、化学变化而硬化燥、焙烧或其它方法使其发生一系列的物理、化学变化而硬化固结，成为具有一定物理、化学性能的球团矿，这一过程叫做固结，成为具有一定物理、化学性能的球团矿，这一过程叫做铁精矿球团铁精矿球团 2）特点特点 球团焙烧所需热量主要由球团外部之气体或固体燃料燃球团焙烧所需热量主要由球团外部之气体或固体燃料燃烧提供烧提供 球团法固结主要靠固相固结起作用，液相粘结少球团法固结主要靠固相固结起作用，液相粘结少 球团矿粒度均匀，强度高、还原性好球团矿粒度均匀，强度高、还原性好7.1.1 球团分类球团分类根据球团矿固结温度和气氛的差异分根据球团矿固结温度和气氛的差异分：氧化球团矿氧化球团矿 冷固球团矿冷固球团矿 金属化球团矿金属化球团矿根据球团矿碱度分：根据球团矿碱度分：酸性球团矿酸性球团矿 自熔剂性球团矿自熔剂性球团矿7.1.2 铁矿氧化球团生产方式铁矿氧化球团生产方式 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法回转窑法 7.1.3 高炉生产对入炉原料的基本要求高炉生产对入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%7.1.4 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元素，这就球团工艺，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的作用既保证了冶炼产品质量，又起到了保护冶炼设备的作用 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、轧钢皮、铸铁屑、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进行分选或直接加入到球团生产的原料中球团生产的原料中 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部分或全部替代气体燃料或液体燃料逐步使用丰富的无烟煤粉部分或全部替代气体燃料或液体燃料 7.1.5 高炉炉料结构要求高炉炉料结构要求高碱度烧结矿具有冷态强度高和高温还原性能好等优点高碱度烧结矿具有冷态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矿差 氧化球团矿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、无热爆品位高、有害元素少、粒度组成均匀、冷态强度高、无热爆现象现象 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：更好的还原性：RI烧结矿烧结矿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与氧化球团矿搭配使用的炉料结构对高炉增产节焦、高碱度烧结矿与氧化球团矿搭配使用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球团矿的用量在欧盟高炉炼铁时球团矿的用量在1996 年就普遍达到年就普遍达到20%以上以上,最高达最高达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%的球团的球团矿矿 高炉利用系数达高炉利用系数达3.15 t/(m3d)，综合燃料比，综合燃料比457 kg/t，渣量仅渣量仅为为146 kg/t 国内的高炉炉料结构中国内的高炉炉料结构中,球团矿用量也呈现出上升趋势球团矿用量也呈现出上升趋势,7.1.6 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 8060万吨万吨/年年 26.17%带式焙烧机带式焙烧机 20500万吨万吨/年年 66.43%7.2 造球理论造球理论7.2.1 水分在细磨物料中的形态及其作用水分在细磨物料中的形态及其作用 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 比表面能大、表面分子受力不均衡、在表面的空间形成比表面能大、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电场、表面吸附其他分子而荷电 晶格缺陷严重晶格缺陷严重 根据水分在细磨物料中的形态，分为根据水分在细磨物料中的形态，分为：吸附水吸附水 薄膜水薄膜水 毛细水毛细水 重力水重力水A.吸附水的特性及作用吸附水的特性及作用 1）吸附水的形成）吸附水的形成同时放出润湿热同时放出润湿热 颗粒表面与第一层水分子：颗粒表面与第一层水分子：靠颗粒表面离子和水偶极分子之间的静电吸引靠颗粒表面离子和水偶极分子之间的静电吸引 第一层水分子定向排列第一层水分子定向排列颗粒表面则是水分子的正（负）极，又补充静电引力颗粒表面则是水分子的正（负）极，又补充静电引力 第一层水分子与第二层水分子：第一层水分子与第二层水分子：靠颗粒表面的电场力靠颗粒表面的电场力 靠分子间的范德华力靠分子间的范德华力 2）吸附水的特性）吸附水的特性 靠静电引力和分子间的范德华力形成靠静电引力和分子间的范德华力形成 吸附水层的厚度随矿物成分、矿物亲水性、相对水蒸气压的不同而变化吸附水层的厚度随矿物成分、矿物亲水性、相对水蒸气压的不同而变化 亲水性强，吸附水层厚度大亲水性强，吸附水层厚度大 相对水蒸气压升高，吸附水层的厚度增大相对水蒸气压升高，吸附水层的厚度增大 相对水蒸气压达相对水蒸气压达100%时的吸附水量，最大，称为时的吸附水量，最大，称为最大吸附水最大吸附水 牢固地保持在颗粒上、定向排列牢固地保持在颗粒上、定向排列 密度大于密度大于1 没有溶解盐类的能力没有溶解盐类的能力 不结冰不结冰 不导电不导电 不能迁移（须加热成蒸汽才能去除）不能迁移（须加热成蒸汽才能去除）3）吸附水作用）吸附水作用 若物料层中仅有吸附水，则成球没若物料层中仅有吸附水，则成球没有开始。有开始。只有达到最大吸附水后转入薄膜水，只有达到最大吸附水后转入薄膜水，成球才开始。成球才开始。吸附水主要润湿矿粒表面，为薄膜吸附水主要润湿矿粒表面，为薄膜水、毛细水发展创造条件。水、毛细水发展创造条件。B.薄膜水的特性及作用薄膜水的特性及作用 1）薄膜水的形成）薄膜水的形成 固体颗粒表面达到最大吸附水层后，固体颗粒表面达到最大吸附水层后，还有未被平衡掉的范德华力（即颗粒还有未被平衡掉的范德华力（即颗粒表面的电场引力、吸附水内层的分子表面的电场引力、吸附水内层的分子引力）引力）再进一步润湿颗粒时，在吸附水周围再进一步润湿颗粒时，在吸附水周围就形成薄膜水就形成薄膜水2）薄膜水特性）薄膜水特性与颗粒表面的结合力比吸附水弱得多，水分子定向排列较差，与颗粒表面的结合力比吸附水弱得多，水分子定向排列较差，较松弛，溶解溶质能力较弱较松弛，溶解溶质能力较弱平均密度平均密度1.25 g/cm3 冰点冰点-4 薄膜水因受电分子引力的吸引，具有比普通水更大的粘滞性薄膜水因受电分子引力的吸引，具有比普通水更大的粘滞性相邻且等径的颗粒甲、乙，当甲的薄膜水较乙的薄膜水厚，相邻且等径的颗粒甲、乙，当甲的薄膜水较乙的薄膜水厚，交界处的公共薄膜水距离甲的中心较距离乙的中心远时，薄交界处的公共薄膜水距离甲的中心较距离乙的中心远时，薄膜水移向乙，该过程进行到甲、乙的水膜厚度相等为止，迁膜水移向乙，该过程进行到甲、乙的水膜厚度相等为止，迁移速度非常缓慢移速度非常缓慢当甲、乙间的距离小于甲、乙电分子半径之和时，公共薄膜当甲、乙间的距离小于甲、乙电分子半径之和时，公共薄膜水同时受到甲、乙分子引力的作用，而具有更大的粘滞性。水同时受到甲、乙分子引力的作用，而具有更大的粘滞性。颗粒间距越小，薄膜水的粘滞性就越大，颗粒间距越小，薄膜水的粘滞性就越大，颗粒就越不易相对颗粒就越不易相对移动，生球强度就越高。移动，生球强度就越高。3）分子结合水及作用）分子结合水及作用 定义：最大吸附水定义：最大吸附水 薄膜水薄膜水 分子结合水受矿种、粒度、亲水性的影响分子结合水受矿种、粒度、亲水性的影响 致密致密Fe3O4 最大分子结合水最小最大分子结合水最小 疏松疏松mFe2O3nH2O最大分子结合水最大最大分子结合水最大 膨润土比表面积最大，亲水性最好，其分子结合膨润土比表面积最大，亲水性最好，其分子结合水最大水最大 消石灰次之消石灰次之 分子结合水作用分子结合水作用 细磨物料含水达到最大分子结合水后，就能在外力细磨物料含水达到最大分子结合水后，就能在外力作用下表现出塑性性能，成球过程才明显开始作用下表现出塑性性能，成球过程才明显开始C.毛细水的特性及作用毛细水的特性及作用1）毛细水形成原因）毛细水形成原因 当含水超过最大分子结合水时，靠水的表面张力（即毛细压力）在颗当含水超过最大分子结合水时，靠水的表面张力（即毛细压力）在颗粒形成的毛细管中保持的一种水分粒形成的毛细管中保持的一种水分 毛细水在毛细压力和能引起毛细管形状、尺寸改变的外力作用下发生毛细水在毛细压力和能引起毛细管形状、尺寸改变的外力作用下发生迁移迁移 2）影响毛细压力的因素）影响毛细压力的因素 毛细管压力计算公式：毛细管压力计算公式：水的表面张力水的表面张力 接触角接触角 表面特性表面特性 毛细管直径毛细管直径 粒度及组成粒度及组成 毛细压力大，生球强度高毛细压力大，生球强度高3）毛细水的作用）毛细水的作用 造球过程中，毛细水产生的毛细力起主导作用造球过程中，毛细水产生的毛细力起主导作用 当物料润湿到毛细水阶段，物料的成球过程才当物料润湿到毛细水阶段，物料的成球过程才获得应有的发展获得应有的发展 因为毛细水将水滴周围的颗粒拉向水滴中心，因为毛细水将水滴周围的颗粒拉向水滴中心，而形成了小球而形成了小球4）毛细水的分类）毛细水的分类 触点态毛细水触点态毛细水 蜂窝态毛细水蜂窝态毛细水 饱和态毛细水饱和态毛细水D.重力水的特性及其作用重力水的特性及其作用1）重力水的形成）重力水的形成 当料层中含水超过最大毛细水之后，多余的水分不当料层中含水超过最大毛细水之后，多余的水分不能被毛细管所持有，能被毛细管所持有，受重力支配，水分沿矿粒间隙向下移动，这部分水受重力支配，水分沿矿粒间隙向下移动，这部分水就是重力水就是重力水 2）重力水的作用）重力水的作用 重力水在成球过程中是有害的，使生球粘结、变重力水在成球过程中是有害的，使生球粘结、变形，强度降低形，强度降低7.2.2 细磨物料的成球过程细磨物料的成球过程连续造球连续造球分三个阶段分三个阶段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）(A)颗粒彼此接触，两颗粒间便形成液体连接桥（水膜的表面张力作颗粒彼此接触，两颗粒间便形成液体连接桥（水膜的表面张力作 用），从而颗粒连在一起用），从而颗粒连在一起(B)含两颗粒的小水珠或含数颗粒的小水珠相互结合，形成最初的聚含两颗粒的小水珠或含数颗粒的小水珠相互结合，形成最初的聚 集体（液体充填率仅集体（液体充填率仅20%左右）左右）各个颗粒靠液体连接桥呈网状地、疏松地保持在一起各个颗粒靠液体连接桥呈网状地、疏松地保持在一起(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列，在机械力作用和增加水分的情况下，聚集体的颗粒重新排列，部分孔隙被水充填，液体倾向融合，由蜂窝状的毛细水构成连续部分孔隙被水充填，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，形成坚实稳定的球核的水网，聚集体的孔隙体积变小，形成坚实稳定的球核(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，使核长大（多在继续滚动中就粘上一层润湿程度较低的物料，使核长大（多 次重复），直到球中颗粒间的摩擦力比压密作用力大时为止次重复），直到球中颗粒间的摩擦力比压密作用力大时为止 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、充分润湿表面和加料加料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，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，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（密度最大，颗粒间距最小）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互接触，这样薄膜水能沿颗并有可能使某些颗粒的薄膜水层相互接触，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粒表面迁移，使几个颗粒同时被一薄膜水层所包围 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 这些力越大，生球的强度就越高这些力越大，生球的强度就越高三个阶段都在同一造球机中完成，各个阶段很难明显划分。三个阶段都在同一造球机中完成，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：成核阶段成核阶段润湿润湿 长大阶段长大阶段机械作用和润湿机械作用和润湿 紧密阶段紧密阶段机械作用机械作用7.2.3 影响矿粉成球的因素影响矿粉成球的因素 天然性质天然性质 颗粒的形状颗粒的形状 颗粒亲水性颗粒亲水性 粒度、粒度分布粒度、粒度分布 结构状态结构状态 比表面积比表面积 孔隙率？孔隙率？料料 原料湿度原料湿度 给料量及给料方法？给料量及给料方法？种类种类 粘结剂粘结剂 用量用量 圆盘倾角圆盘倾角 圆盘直径圆盘直径 机机 圆盘边高圆盘边高 圆盘刮板圆盘刮板 圆盘转速圆盘转速 充填系数充填系数 加水地点、面积加水地点、面积 水水 水的性质水的性质 水的状态水的状态 水的多少水的多少7.2.3.1 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气液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，颗粒易于被润湿小，颗粒表面亲水性愈强，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 生球强度愈高生球强度愈高 常见矿物亲水性：常见矿物亲水性：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、膨润土、消石灰、佩利多等亲水性强佩利多等亲水性强 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形状，决定了生球中颗粒间接触表面积的大小 颗粒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、针状、片状、表面粗糙的颗粒，具有较大的接触面表面粗糙的颗粒，具有较大的接触面积，成球性好积，成球性好 矩形、多角形、且表面光滑的颗粒，具有较小的接触面矩形、多角形、且表面光滑的颗粒，具有较小的接触面积，成球性差积，成球性差 铁矿物晶体颗粒形状大致有：铁矿物晶体颗粒形状大致有：球状球状 立方体状立方体状 针状针状 片状片状由极细颗粒组成的聚合体由极细颗粒组成的聚合体 不同形状颗粒制成的生球强度：不同形状颗粒制成的生球强度：针状、片状针状、片状 立方体立方体 球状球状磁铁矿：磁铁矿：亲水性差，亲水性差，颗粒表面颗粒表面光滑，多呈矩形、多角形，成球光滑，多呈矩形、多角形，成球性最差性最差赤铁矿：赤铁矿：褐铁矿：褐铁矿：亲水性很强，颗粒亲水性很强，颗粒 呈片状、针状，呈片状、针状，成球性最好成球性最好 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 造成毛细管过小，降低毛细水迁移速度，减慢成球速度，延长造球时间造成毛细管过小，降低毛细水迁移速度，减慢成球速度，延长造球时间评定原料的细度评定原料的细度用用00.045mm粒级的含量来评定，不是很准确粒级的含量来评定，不是很准确 比表面积比表面积 表明颗粒大小表明颗粒大小 反映粒度组成反映粒度组成 反映颗粒形状反映颗粒形状 评定原料的细度评定原料的细度用比表面积来评定，更好用比表面积来评定，更好 评定细粒矿石的造球性能评定细粒矿石的造球性能用比表面积来评定，更可靠用比表面积来评定，更可靠 原料水分的影响原料水分的影响 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%原料水分应比适宜水分稍低原料水分应比适宜水分稍低 （圆盘造（圆盘造球机低球机低0.5%）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；生球很难长母球长大慢，结构不稳定；生球很难长大大 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，使操作发生困难困难 轻者破坏母球的正常轨迹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重者使母球失去滚动能力，使造球过程无法进行 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、质量运输和干燥时相互粘结，影响透气性和产、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.常见添加物常见添加物 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积明显增加 生球分子力、毛细力提高，从而生球分子力、毛细力提高，从而 生球落下强度提高，且效果更明显生球落下强度提高，且效果更明显 （消石灰增加了生球的塑性）消石灰增加了生球的塑性）生球抗压强度提高生球抗压强度提高 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，使得毛细水迁移缓慢物料堆积密度变小，挤压力小，使得毛细水迁移缓慢b.佩利多佩利多（有机高效粘结剂）（有机高效粘结剂）佩利多佩利多由纤维素基天然高分子聚合物经过由纤维素基天然高分子聚合物经过化学变形而成化学变形而成 主要组成部分为：含有大量羟基和羧基的长链分子主要组成部分为：含有大量羟基和羧基的长链分子 佩利多：佩利多：松散的白色粉末，不含松散的白色粉末，不含SiO2，易溶于水，易溶于水 在焙烧时被烧掉，不降低球团品位，在焙烧时被烧掉，不降低球团品位，球团孔隙率，球团孔隙率，还原性还原性 佩利多溶于水形成粘性溶液佩利多溶于水形成粘性溶液 包裹在颗粒表面包裹在颗粒表面 造球中颗粒接触时，呈造球中颗粒接触时，呈“薄膜状薄膜状”连接键，使生球具有连接键，使生球具有较高的强度较高的强度 佩利多的用量仅为膨润土的佩利多的用量仅为膨润土的0.1 0.2c.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 提高生球强度提高生球强度生产自熔性球团矿，石灰石与消石灰配合使用，对造球更为有利生产自熔性球团矿，石灰石与消石灰配合使用，对造球更为有利石灰石粒度要求：石灰石粒度要求：00.074mm80%d.膨润土（皂土）膨润土（皂土）（国外用量（国外用量0.50.7%，国内用量，国内用量23%）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 膨润土属于含水的铝硅酸盐物质，理论化学式为膨润土属于含水的铝硅酸盐物质，理论化学式为Al2(Si4 O10)()(OH)2 添加少量膨润土于精矿中，可起到以下作用：添加少量膨润土于精矿中，可起到以下作用：允许物料有较宽的水分波动范围允许物料有较宽的水分波动范围 调节造球原料水分调节造球原料水分 稳定造球操作稳定造球操作 改善造球物料的粒度组成改善造球物料的粒度组成 显著改善成球性显著改善成球性 提高生球抗压、落下强度提高生球抗压、落下强度 提高生球爆裂温度提高生球爆裂温度 提高生球干燥速度提高生球干燥速度 缩短生球干燥时间缩短生球干燥时间 膨润土膨润土主要成分为主要成分为SiO2（高达（高达60%），用量要适宜（一般），用量要适宜（一般0.51.0%）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%7.2.3.2 圆盘造球机的影响圆盘造球机的影响 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 物料就处于静止状态物料就处于静止状态 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（边高（180mm 600650mm）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、倾角不变，边高则取决于物料物料粒度细、粘度大，边高就应低些物料粒度细、粘度大，边高就应低些物料粒度粗、粘度小，边高就应高些物料粒度粗、粘度小，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、疏松的底料使盘内保持一定厚度的、疏松的底料 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 设置刮板的要求设置刮板的要求 减少对造球机的磨损和阻力减少对造球机的磨损和阻力 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最大限度地增加圆盘的有效工作面 7.2.3.3 加水加料方法加水加料方法加水遵循加水遵循“滴水成球、雾水长大，无滴水成球、雾水长大，无水紧密水紧密”的原则的原则加料遵循加料遵循“球核形成区少加，球核长球核形成区少加，球核长大区多加，生球紧密区不加大区多加，生球紧密区不加”的原则的原则7.3 生球的干燥和焙烧固结生球的干燥和焙烧固结7.3.1 生球的干燥生球的干燥 生球不进行干燥的弊端：生球不进行干燥的弊端：未干燥生球：未干燥生球：具有一定的可塑性具有一定的可塑性 挤压易产生塑性变形、裂纹挤压易产生塑性变形、裂纹不干燥去预热的生球：不干燥去预热的生球：高温水分剧烈蒸发，不能承受预热段温度应力，爆裂高温水分剧烈蒸发，不能承受预热段温度应力，爆裂 高温水分剧烈蒸发，阻碍高温水分剧烈蒸发，阻碍 Fe3O4 的氧化的氧化 硫化物的氧化硫化物的氧化球层透气性球层透气性 焙烧速度焙烧速度 设备生产率设备生产率 成品球质量的均匀性成品球质量的均匀性 成品球还原性成品球还原性 成品球强度成品球强度成品球含硫量成品球含硫量 热耗热耗 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使球团能安全承受预热段的温度应力球层透气性球层透气性焙烧速度焙烧速度 设备生产率设备生产率 成品球质量成品球质量 成品球质量的均匀性成品球质量的均匀性 成品球还原性成品球还原性 成品球强度成品球强度 成品球含硫量成品球含硫量热耗热耗 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的初始温度度 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：表面出现裂纹表面出现裂纹 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，生球的抗压随着干燥过程进行，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；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，即触点态毛细水时，球出现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；最高强度；到毛细水消失，毛细粘结力也失去，球的强度下降；到毛细水消失，毛细粘结力也失去，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、内在失去（薄膜水中）弱结合水瞬间，颗粒间收缩靠拢，颗粒间分子力、内 摩擦力增加，球的摩擦力增加，球的抗压强度抗压强度又提高；但又提高；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细管。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，生球结构坚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固，可达很高的抗压强度 未加粘结剂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，生球表里产生湿度差，引起表里收缩不均干燥过程中，生球表里产生湿度差，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，收缩不超过一定的限度，生球产生圆锥形毛细管，水分由中心移向表面加速，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，不均匀收缩过大，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爆裂的原因干燥过程中生球爆裂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阶段）降速干燥阶段（由表面汽化控制转为内部扩散控制的阶段）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扩散速度表的扩散速度 表层水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，然后进入到干（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）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 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 生球干燥须不破裂（既在破裂温度以下进行）生球干燥须不破裂（既在破裂温度以下进行）气流方面：气流方面：流向流向 温度温度 流速流速 湿度湿度 球层方面：球层方面：球层厚度球层厚度 生球尺寸生球尺寸 生球初始水分生球初始水分 生球孔隙度（形成生球的原料粒度组成、造球时间）生球孔隙度（形成生球的原料粒度组成、造球时间）形成生球的原料种类形成生球的原料种类 粘结剂粘结剂 设备方面：设备方面：设备面积（干燥面积）设备面积（干燥面积）移动速度（干燥时间）移动速度（干燥时间）7.3.2 球团矿的焙烧固结机理球团矿的焙烧固结机理目的：目的：生球干燥后，干球抗压强度只有生球干燥后，干球抗压强度只有80100N/个个，满足不了运输和高炉冶炼要求（满足不了运输和高炉冶炼要求（2500N/个个）提高球团矿的强度有许多方法，提高球团矿的强度有许多方法，95%通过焙烧固结，通过焙烧固结，5%通过低温固结通过低温固结常用设备：常用设备：竖炉竖炉 带式焙烧机带式焙烧机 链箅机链箅机回转窑回转窑冷却机冷却机 球团矿焙烧过程球团矿焙烧过程干燥过程干燥过程 200400 水分蒸发水分蒸发 部分结晶水分解部分结晶水分解 （排除）（排除）预热过程预热过程 9001000 水水 分进一步排除分进一步排除 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冷却过程冷却过程 1000下降到下降到100200，冷却到运输皮带冷却到运输皮带可以承受的温度可以承受的温度 余留的余留的Fe3O4充分氧化成充分氧化成Fe2O37.3.2.1 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 结晶水分解结晶水分解 水分进一步排除水分进一步排除 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、磁铁矿核的双层结构氧化是从球表面开始的，形成赤铁矿外壳、磁铁矿核的双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但是，必须严格控制升温速度，以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）（900时，磁铁矿发生再结晶，或形成液相）时，磁铁矿发生再结晶，或形成液相）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结束。分为两个连续阶段进行结束。分为两个连续阶段进行 4Fe3O4 +O2 -（200）6-Fe2O3（磁性赤铁矿，但不稳定）（磁性赤铁矿，但不稳定）立方晶系立方晶系 立方晶系立方晶系 0.838nm 0.832nm 化学过程占优势化学过程占优势 低温只能生成低温只能生成-Fe2O3 -Fe2O3 -（400）-Fe2O3 立方晶系立方晶系 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 0.832nm 0.542nm （体积收缩）（体积收缩）-Fe2O3在较高温度下重新排列，且在较高温度下重新排列，且O 2-可能穿过表层直接扩散，进行氧化可能穿过表层直接扩散，进行氧化 晶格重新排列时，晶格重新排列时，Fe2+及及Fe3+有较大的移动有较大的移动 但晶型转变占优势但晶型转变占优势 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。氧化过程中，球团抗压强度持续增大。在在1100时，单球抗压强度达时，单球抗压强度达1100 N 原因：较低温度下，矿石颗粒及晶体的棱边、表面已生成赤原因：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铁矿初晶相互接触的颗粒其初晶扩散，形成初期键桥相互接触的颗粒其初晶扩散，形成初期键桥促进球团强度提高促进球团强度提高 球团有时出现同心裂纹，同心裂纹产生在赤球团有时出现同心裂纹，同心裂纹产生在赤铁矿外壳与磁铁矿核之间铁矿外壳与磁铁矿核之间 原因：当温度过高时，外壳致密，氧难以扩散进去，磁铁矿原因：当温度过高时，外壳致密，氧难以扩散进去，磁铁矿核再结晶核再结晶 液相冷却、收缩离开外壳，出现同心裂纹液相冷却、收缩离开外壳，出现同心裂纹 磁铁矿氧化放热，球核温度高于球表面，若氧化速度过快，磁铁矿氧化放热，球核温度高于球表面，若氧化速度过快，球核将过烧球核将过烧 甚至熔化甚至熔化磁铁矿充分氧化对球团固结的意义磁铁矿充分氧化对球团固结的意义 立方晶系的立方晶系的Fe3O4氧化成斜方晶系的氧化成斜方晶系的Fe2O3，晶格发生变化，晶格发生变化，新生晶体表面原子具有较高的迁移能力，有利于在相邻颗粒间新生晶体表面原子具有较高的迁移能力，有利于在相邻颗粒间形成晶桥形成晶桥 Fe3O4氧化为氧化为Fe2O3的反应为放热反应，的反应为放热反应，放出的热量几乎相当于焙烧球团矿总热量的一半，充分氧化有放出的热量几乎相当于焙烧球团矿总热量的一半，充分氧化有利于节能利于节能 若磁铁矿氧化不充分，磁铁矿核进入下一工序若磁铁矿氧化不充分，磁铁矿核进入下一工序 处于处于12501300，高温环境中焙烧，更不利于自身氧化，高温环境中焙烧，更不利于自身氧化 并与并与SiO2反应，生成低熔点化合物反应，生成低熔点化合物 在球内部出现液相，冷却时收缩出现同心裂纹，导致强度、还在球内部出现液相，冷却时收缩出现同心裂纹，导致强度、还原性降低原性降低 7.3.2.2 球团焙烧的固结机理球团焙烧的固结机理球团矿固结：靠固相固结球团矿固结：靠固相固结固体质点扩散反应形成连固体质点扩散反应形成连接桥（颈）接桥（颈）液相粘结起辅助作用（液相量液相粘结起辅助作用（液相量57%）分类：分类：高温下单元系颗粒通过固相扩散形成晶粒聚集高温下单元系颗粒通过固相扩散形成晶粒聚集体体 高温下多元系颗粒通过固体扩散形成低熔点化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合物或固溶体这些过程发生在低于其熔化温度的情况下这些过程发生在低于其熔化温度的情况下，产生的液相，产生的液相不多不多 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，晶格内的质点获得一定能量，高温下，晶格内的质点获得一定能量，克服晶格中质点的引力，在晶格内部扩散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、进而到与之相邻温度再高，质点可扩散到晶格表面、进而到与之相邻晶格内晶格内 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、极大的表面生球中的精矿具有极高的分散性、严重的晶格缺陷、极大的表面能能当达到某一温度后，便呈现出强烈的扩散位移当达到某一温度后，便呈现出强烈的扩散位移其结果是：使晶格缺陷逐渐得到校正其结果是：使晶格缺陷逐渐得到校正 微小的晶体粉末聚集成较大的、活性较低的、较稳定微小的晶体粉末聚集成较大的、活性较低的、较稳定的晶体颗粒的晶体颗粒液相固结液相固结 铁精矿本身均含有脉石，有时还要加入添加剂铁精矿本身均含有脉石，有时还要加入添加剂 焙烧时，这些物质间发生固相反应，生成低熔点化合物或固溶体焙烧时，这些物质间发生固相反应，生成低熔点化合物或固溶体 进而出现液相进而出现液相7.3.2.3 铁矿铁矿球团固结的形式球团固结的形式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（产生内、外扩散）晶体中原子扩散能力强（产生内、外扩散）在颗粒间形成连接桥（微晶），但赤铁矿晶体保持原有细小晶粒在颗粒间形成连接桥（微晶），但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是铁精矿氧化球团矿固相固结的主要形式，是形式，是Fe2O3微晶键固结形式的发展微晶键固结形式的发展 预热到预热到1000 时，有时，有95%的的Fe3O4氧氧化成化成Fe2O3并形成微晶键，在最佳焙烧制度并形成微晶键，在最佳焙烧制度下，一方面，残存下，一方面，残存Fe3O4继续氧化，另一方继续氧化，另一方面，面，Fe2O3晶粒扩散晶粒扩散，产生再结晶和聚晶，产生再结晶和聚晶长大，颗粒之间孔隙变圆，孔隙率长大，颗粒之间孔隙变圆，孔隙率，球体，球体积收缩，球内各颗粒连接成一个致密的整积收缩，球内各颗粒连接成一个致密的整体，球团强度大大提高。体，球团强度大大提高。4000N/个个Fe3O4再结晶再结晶 在中性气氛或氧化不完全时，球在中性气氛或氧化不完全时，球团内的团内的Fe3O4在在900开始发生再结开始发生再结晶，使球团各颗粒连接。晶，使球团各颗粒连接。Fe3O4再结晶速度比再结晶速度比Fe2O3再结晶再结晶慢，因此以慢，因此以Fe3O4再结晶的球团矿再结晶的球团矿强度比强度比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 在中性气氛或弱氧化气氛中焙烧的情况下在中性气氛或弱氧化气氛中焙烧的情况下 在氧化不完全的情况下在氧化不完全的情况下 在在1000时生成时生成2FeOSiO2 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，同高温分解，同样生成样生成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）生产自熔性球团矿时，生产自熔性球团矿时，氧化性气氛氧化性气氛中产生的主要是中产生的主要是铁酸钙铁酸钙系，系，有利球团矿固结有利球团矿固结 氧化不完全氧化不完全时则为时则为钙铁橄榄石钙铁橄榄石液相，对球团矿固结不利液相，对球团矿固结不利。固结方式的比较固结方式的比较Fe2O3再结晶最理想再结晶最理想 球团矿强度高、还原性好球团矿强度高、还原性好 Fe2O3微晶键连接，强度低微晶键连接，强度低 强度满足不了运输及高炉冶炼要求强度满足不了运输及高炉冶炼要求 在焙烧不均匀时出现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 球团矿还原性球团矿还原性 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 球团矿强度球团矿强度 但在熔剂性球团矿中，但在熔剂性球团矿中，CaO-Fe2O3系粘结相不仅系粘结相不仅强度，而且强度，而且还原性好还原性好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、高温再结晶）较纯的赤铁精矿球团矿（晶粒长大、高温再结晶）酸性球酸性球团矿团矿 1200时，颗粒、球团矿结构均保持其原有形态，颗粒靠近时，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接时，颗粒（晶粒）明显长大，小晶粒间形成初期连接桥桥 1350时，发生再结晶，时，发生再结晶，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，造成球团矿造成球团矿强度下降强度下降添加含添加含CaO物料生产自熔性球团矿物料生产自熔性球团矿 低熔点铁酸钙体系的化合物低熔点铁酸钙体系的化合物 低熔点铁酸钙体系的共熔混合物低熔点铁酸钙体系的共熔混合物 焙烧过程中产生铁酸钙液相焙烧过程中产生铁酸钙液相 7.3.2.4 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 高温呆时高温呆时 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、未氧化的磁铁矿，在已氧化成赤铁矿、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