聚乙烯塑料–煤粉与铁精矿混合球团性能研究
转底炉生产金属化球团工业性试验
转底炉生产金属化球团工业性试验摘要: 昆钢根据对各种非高炉炼铁工艺进行基础调研, 并与北京科技大学合作进行了昆钢原料条件下转底炉生产金属化球团的实验室试验研究, 找到了昆钢原料条件下转底炉的适宜操作参数。
根据研究结果, 决定利用山西瑞拓熔融还原炼铁有限公司的转底炉, 进行生产金属化球团的工业性试验, 试验取得了成功。
关键词: 转底炉; 金属化球团; 试验; 直接还原铁1 前言昆钢多年来一直关注非高炉炼铁技术的发展,于2005 年成立了非高炉炼铁技术基础调研工作组。
工作组对各种非高炉炼铁工艺进行了基础调研, 结合实际提出了适宜昆钢的非高炉炼铁工艺—转底炉生产直接还原铁工艺。
并于2006 年与北京科技大学合作进行了昆钢原料条件下转底炉生产金属化球团的实验室试验研究。
研究结果: 金属化球团金属化率达到85% , 找到了昆钢原料条件下转底炉的适宜操作参数,即焙烧温度1350C, C /O比1.15,焙烧时间为25 min。
为了验证这一研究结果及转底炉生产金属化球团的可行性，昆钢决定与山西瑞拓熔融还原炼铁有限公司合作, 利用云南铁矿和煤资源, 在山西瑞拓熔融还原炼铁有限公司的转底炉生产线上, 组织实施转底炉生产直接还原铁的工业性试验, 以获取扩大再生产的实际生产数据,重点对转底炉生产直接还原铁的工艺可行性以及昆钢铁矿资源与转底炉生产直接还原铁工艺的适应性等问题进行验证, 为昆钢开发直接还原铁技术提供技术依据。
2 转底炉生产线工艺流程转底炉生产工艺流程如图 1 所示。
原料（铁精矿、无烟煤、粘结剂）通过电子秤、螺旋称量机进行配料, 混合料经过混碾机碾磨、混匀后, 再通过圆盘给料机供给对辊压球机压球成型, 生球经过干燥，筛出粉末，用振动给料机均匀布在转底炉上，在1 300〜1 380r 的炉膛温度下旋转 1 周后, 金属化球团由螺旋排料机推出, 出炉成品采用水套间接冷却, 最后堆存到成品仓以备下道工序使用。
T朗輯］］嵌辅如I ［煤粉I哥I山茜刘底炉1.艺漬即示童用3原料准备试验原料为云南产的铁精矿、无烟煤，粘结剂由山西瑞拓公司提供。
球团矿相关标准规范 本标准规定了铁球团矿的技术要求
球团矿相关标准规范本标准规定了铁球团矿的技术要求、试验方法、检验规则、包装、标志、运输、贮存和质量证明书。
本标准适用于供高炉冶炼用的氧化铁球团矿。
优质铁烧结矿主题内容与适用范围本标准规定了优质铁烧结矿的技术要求、试验方法、检验规则、包装、标志、运输、贮存和质量证明书。
本标准适用于高炉冶炼用的优质铁烧结矿。
冶金产品化学分析方法标准的总则及一般规定散装矿产品取样、制样通则冶金矿产品包装、标志和质量证明书的一般规定铁矿石化学分析方法烧结矿和球团矿一转鼓强度的测定方法铁矿石（烧结矿、球团矿）物理试验用试样的取样和制样方法铁矿石机械取样和制样方法(铁矿石还原性的测定方法铁矿石低温粉化试验静态还原后用冷转鼓的方法本标准是根据我国资源特点、生产工艺条件和满足使用要求制定的。
本标准为推广应用高炉炉炉料开辟新途径，对强化高炉冶炼起到重要作用。
本标准由冶金工业部信息标准研究院提出并归口。
本标准由承德钢铁公司、天津市华锋冶固球团厂、冶金部信息标准研究院负责起草。
本标准规定了铁球团矿的技术要求、试验方法、检验规则、包装、标志、运输、贮存和质量证明书。
本标准适用于供高炉冶炼用的氧化铁球团矿。
优质铁烧结矿主题内容与适用范围本标准规定了优质铁烧结矿的技术要求、试验方法、检验规则、包装、标志、运输、贮存和质量证明书。
本标准适用于高炉冶炼用的优质铁烧结矿。
冶金产品化学分析方法标准的总则及一般规定散装矿产品取样、制样通则冶金矿产品包装、标志和质量证明书的一般规定铁矿石化学分析方法烧结矿和球团矿一转鼓强度的测定方法铁矿石（烧结矿、球团矿）物理试验用试样的取样和制样方法铁矿石机械取样和制样方法(铁矿石还原性的测定方法铁矿石低温粉化试验静态还原后用冷转鼓的方法本标准是根据我国资源特点、生产工艺条件和满足使用要求制定的。
本标准为推广应用高炉炉炉料开辟新途径，对强化高炉冶炼起到重要作用。
本标准由冶金工业部信息标准研究院提出并归口国标gb8209 87烧结矿和球团矿转鼓强度的测定方法高炉炼铁精料技术的内涵高炉精料技术的内涵是“高、熟、净、均、小、稳、少、好”八个字。
国内外金属化球团矿技术现状及其应用
康兴东等：国内外金属化球团矿技术现状及其应用２００９年１１月在镍基触媒催化下，通过天然气裂化反应将其转化成煤气和氢气：ＣＨ４＋Ｈ２０－＋ＣＯ＋３Ｈ２．（８）球团矿从炉顶通过布料器（或多个加料管）布人炉中，在还原区与ＣＯ、Ｈ：进行还原反应。
还原气入炉温度为７５０—９００℃，送入距竖炉顶部２／３处的还原带。
炉料在炉内停留约６ｈ，球团矿被ＣＯ和Ｈ：还原，金属化率在９２％以上。
然后海绵铁进入下部没有砖衬的冷却带，用专门的冷却气或炉顶气冷却，冷却到３０℃时排出炉外，保证海绵铁在大气中不再氧化，细碎的产品可压制成块存放，供电炉熔炼使用。
直接还原后的废气中仍含大量的ＣＯ和Ｈ：（约占７０％），通过洗涤器从新返回重整炉，然后进入竖炉循环使用。
反应方程式为：Ｆｅ２０３＋３Ｈ２叶２Ｆｅ＋３Ｈ２０，（９）Ｆｅ２０３＋３ＣＯ＿２Ｆｅ＋３Ｃ０２．（１０）３．２．２煤基法煤基法以使用烟煤为宜，烟煤能够与ＣＯ：反应生成ＣＯ（生产中称这种性能为煤的反应性），煤中灰分的熔化温度要求在１１５０℃以上，即高于直接还原法操作温度５０～１００℃，以避免析出的灰分与炉料和炉墙发生粘连，造成生产操作故障。
煤基法使用的煤还要求灰分低（＜２５％）、硫量低（＜０．８％）。
回转窑法是煤基法中最重要、最有价值、应用较广的工艺，最具有代表性的一种方法就是ＳＬ／ＲＮ法。
回转窑法还原球团矿可按不同作业温度生产海绵铁、粒铁及液态铁水，但以低温作业的回转窑生产海绵铁最有意义。
煤基转底炉法生产金属化球团矿新工艺在克服回转窑生产金属化球团矿一些不足的条件下，已得到推广，并具有潜在市场，在工业中已崭露头脚。
目前世界占优势的煤基直接还原法是转底炉法和回转窑法，但由于种种原因发展缓慢。
煤基法生产金属化球团矿工艺中，为改善还原反应效果，缩短反应时间，尽可能提高金属化率，通常多采用内外两次配加还原剂的办法，即首先在造球前内配一部分煤粉或焦粉等还原剂，使得生球内邡有足够多的还原剂和含铁原料充分接触，以利于还原反应进行；其次，在干燥预热和焙烧时，保证外部还原性气氛，需配加足够量的还原剂，一般可使用煤粉或焦粉，或喷人一定量的水煤浆等，有条件的可使用天然气等。
人造块矿（烧结矿、球团矿）生产指标
⼈造块矿（烧结矿、球团矿）⽣产指标第⼀节⼈造块矿⽣产概述⼈造块矿⼯业的产⽣和发展，完全是由铁矿⽯资源条件所促成的。
随着钢铁⼯业的发展，矿⽯的需要量不断增长，天然富矿⽇益减少，不得不对贫矿和多种元素共⽣复合矿进⾏开采，为炼，由此产⽣了造块⼯业。
经过⼈⼯造块并可⽤于冶炼的矿料称为⼈造块矿，也称⼈造富矿或熟料。
了满⾜品位的要求，对这些铁矿⽯需经破碎、选矿处理，以获得⼀定品位的细精矿粉。
选出的精粉品位越⾼，粒度磨得越细，单体分离的程度也就越好。
另外，富矿开采、破碎过程中也会产⽣⼤量的粉料，粒度过细的矿粉必须经过⼈⼯造块，达到⼀定粒度后才能进⾏⾼炉冶随着⾼炉向⼤型化发展，对⼊炉原料的要求越来越⾼，⽆论是化学成分、冶⾦性能，还是粒度组成，都需要进⼀步改进。
各钢铁⼯业发达国家都在认真进⾏炼铁的原料准备，提供优质⼈造块矿，以保证⾼炉）顺⾏，降低焦⽐，提⾼利⽤系数。
⼈造块矿在造块过程中，除了能改变矿料的粒度组成、机械强度之外，还可以去除⼀部分对冶炼有害的元素，提⾼矿料质量，改善矿相结构和冶⾦性能，因⽽使⽤⼈造块矿有利于强化⾼炉冶炼，获得良好的⽣产指标。
⼤⼯业⽣产易产⽣许多副产品和废弃物，如⾼炉炉尘、轧钢⽪、铁屑、硫酸渣、钢渣、炼钢除尘灰及破碎后的其它含铁粉料等，这些东西都是弃之可惜、⽤之费⼒。
把它们利⽤起来，可以降低成本，扩⼤炼铁资源，并收到变害为利、变废为宝的效果。
另外，造块的燃料可以⽤⽆烟煤和焦末，节约冶⾦焦，合理利⽤能源。
因此，国内外钢铁⼯业都很重视⼈造块矿的⽣产。
⼈造块矿的⽣产⽅法较多，可分为烧结法、球团法、⽅团矿、铁焦等等。
⽬前世界上应⽤最⼴泛的是烧结法和球团法。
⼀、烧结法烧结法是将矿粉（包括富矿粉、精矿粉以及其它含铁细粒状物料）、熔剂（⽯灰⽯、⽩云⽯、⽣⽯灰等粉料）、燃料（焦粉、煤粉）按⼀定⽐例配合后，经混匀、造粒、加温（预热）、布料、点⽕，借助炉料氧化（主要是燃料燃烧）产⽣的⾼温，使烧结料⽔分蒸发并发⽣⼀系列化学反应，产⽣部分液相粘结，冷却后成块，经合理破碎和筛分后，最终得到的块矿就是烧结矿。
球团理论与工艺-6球团工艺过程
6 球团工艺过程
（3）焙烧
1）焙烧段热量来源： ①冷却段回收的高温球团矿的显热； ②磁铁矿氧化放热；占总热量的40%； ③燃料在燃烧室燃烧放热； ④固体燃料放热；固体燃料量一般约1%。
6 球团工艺过程
（3）焙烧
2）焙烧温度 国外球团竖炉最佳焙烧温度约1300~1350℃，中国竖炉燃烧室温
度约1150 ℃，原因是： ①国内磁铁矿精矿铁品位较低，SiO2较高，过高温度易粘接； ②中国竖炉采用低热值高炉煤气为燃料； ③由于Fe3O4氧化放热，球团矿的实际温度高于燃烧室废气温度，
6 球团工艺过程
6.3.2 竖炉类型 （1）按剖面结构竖炉分为：
2）美国竖炉 ①火道口以下增大，然后收缩 ②无通风管道
6 球团工艺过程
6.3.2 竖炉类型 （1）按剖面结构竖炉分为：
3）日本竖炉
①火道口以下增大，然后不变 ②有通风管道
6 球团工艺过程
6.3.2 竖炉类型
1）焙烧风在炉子两侧吹 入，冷却风由炉子下部吹入；
6 球团工艺过程
球团工艺过程包括： 原料准备 → 配料→ 混 合→造球→焙烧 → 球团矿
6 球团工艺过程
球团原料的 ①粒度和粒度组成 ②适宜的水分 ③均匀的化学成分 是生产优质球团矿的三个 重要因素，也是原料准备的要 求。
6 球团工艺过程
6.1 原料准备 球团矿生产的原料主要是精矿粉和若干添加剂，如果用固体燃
为避免焙烧风吹不透和断面气流不均，只能维持低产量运行
6 球团工艺过程
6.3.2 竖炉类型
国外竖炉缺点： ①电耗高，达50kW•h/t。主要由于料柱高，气流阻力大，风机 压力高。 ②采用高热值燃油或天然气为燃料，且仅限于焙烧磁铁矿。 ③排料口中心下料较快，两侧相对缓慢，使球团在炉内停留时 间不同，球团焙烧不均。 ④横向布料，布料时间长且不均匀。
铁精矿球团烧结工艺理论与生产实践
三、各种因素对烧结指标的影响
我们利用邯邢精矿粉(精矿率100%,R=2.0)进行了球团烧结工艺烧结杯试验和半工业试验，对影响烧结指标的各主要因素进行了研究。
(1)煤粉粒度的影响。在内配煤量为0.5%,外配煤量为2.8%条件下(其他条件与表1中15号、16号相同),改变煤粉的粒度，分别为小于1mm、2mm、3mm,做了一系列的试验。
（二）刮刀形式
根据刮刀形式，造球盘可分为固定刮刀造球盘和旋转刮刀造球盘。
1.固定刮刀造球盘
(1)造球盘刮刀安装位置。刮刀固定安装在造球盘上方水平桁架上，边刮刀位置在造球盘第一象限与造球盘盘边的夹角不大于30°;中心刮刀安装在第三和第四象限交界处。
球团生产工艺分析及改进建议
— —
高到 ６ ６ ８／以上 。同时 ＳＯ 含 量要 降低 到 ５／ ９ ｉ ６ ９ 以下 。
— —
加强 赤 铁 精 矿 用 于 球 团 生 产 的研 究 。 目
前 ，我 国大量 细磨精 矿粉 为赤 铁精 矿 。但 是 ，将赤 铁 精矿用 于球 团矿 生产工 艺相 对落后 ，应 加强 这方
面 的工作 。
３ ２ 热 工 制 度 问题 ．
努力 降 低 膨 润 土 配 比 。一 些 厂 在 投 产 初
期 ，为稳 定产量 ，加 大膨 润土 配 比 ，以改 善生 球质
量 和在热 状态下 的行 为 。这种通 过加 大膨 润土 配 比 来保 证产 量 的办法并 不经 济 ，带来 的影 响是成 品球 来自２ 球 团 生 产工 艺
球 团生产工 艺主 要用 于生产 球 团矿 。球 团矿是 细磨 铁精 矿或其 它含 铁粉 料造块 的又一方 法 。它是 将 精矿粉 、熔 剂 （ 时还 有粘 结剂 和燃料 ） 的混合 有 物 ，在造球 机 中滚成 直 径 ８ １ ～ ５ｍｍ （ 于炼 钢则 用
冶炼 。精矿 粉粒 度越 细 ，成 球率 越高 ，球 团矿强 度
Ｓ ＵＮ Ｚｈｅ ｇ ｙ ａ ｎ － ｕ ｎ， ＬＩ ＡＯ Ｌｕ， Ｍ Ａ ｅ。 ｏ ｇ， Ｍ ＥＮ Ｇ ｎ Ｗ ｉｈ ｎ Ｋａ ｇ
（ ｎ ｅ — Ｍｏ ｇ ｌ ｉ ｅ ａ Ｔｅ ｔ ｇ Ｉ ｓ ｉｕ ｅ Ｈ ｕ ｅ ａ ｔ １ ０ １ Ｃｈ ｎ ） Ｉｎ ｒ ｎ ｏｉ Ｍ ｎ ｒ ｌ ｓｉ ｎ ｔ ｔ ， ａ ｎ ｔ ｈ ｈ ｏ ｅ０ ０ ３ ， ｉ ａ
也越 高 ，质 量越 好 。因此 ，球 团生产 工艺得 到 Ｅ益 ｔ
收稿 Ｅ期 ：２ １ —０ — １ ｌ ｏ２ ４ ３ 作 者 简 介 ：孟 光 栋 （ ９ ５ ） １ ６ 一 ，男 （ 族 ） 汉 ，辽 宁 鞍 山 人 ，中 冶北 方 工 程技 术 有 限 公 司 ，高 级 工 程 师 。
球团配加赤铁精矿的试验研究
球团配加赤铁精矿的试验研究贺建峰;潘宝巨;王志花【摘要】利用球团模拟试验炉对配加10%～50%的赤铁精矿进行了试验,试验条件:干燥温度600℃.时问10min;预热温度900℃,时间20min;强氧化性气氛,焙烧30min.结果表明,生产强度＞200 kg,个的球团矿,赤铁精矿配比30%以下时.需要的最低焙烧温度为1180℃;35%时,最低为1 200℃;40%～50%时,则最低为1 220℃以上.赤铁精矿配比从10%增加到50%,可使球团矿的铁品位增加约0.7%、SiO2含量降低1%;还原度及低温还原120粉化率相差不大.同时,进行了配加煤粉、焦粉、有机黏结剂和PT粉的探索试验,试验表明,添加物对降低焙烧温度和提高球团矿强度有较好的作用,配加3%的PT粉,赤铁精矿配比30%球团矿的焙烧温度町降低50℃以上.【期刊名称】《山东冶金》【年(卷),期】2010(032)004【总页数】5页(P26-30)【关键词】球团;赤铁精矿;焙烧温度;球团强度【作者】贺建峰;潘宝巨;王志花【作者单位】济南钢铁股份有限公司技术中心,山东,济南,250101;钢铁研究总院,北京,100081;钢铁研究总院,北京,100081【正文语种】中文【中图分类】TF046.6竖炉球团矿生产主要以磁铁矿精粉为原料，其中的FeO在高温下氧化放热生成Fe2O3及结晶长大而固结。
随着我国近年来钢铁产能及球团产量的不断扩大，球团竖炉生产所需磁铁矿资源越来越紧张，价格也越来越高，同时，国外尤其巴西等南美地区赤铁矿精粉资源丰富，品位高，价格相对磁铁矿精粉便宜。
因此，研究球团竖炉使用赤铁矿精粉生产球团矿成为扩大原料资源、降低生产成本、提高球团矿品位的重要方向。
赤铁矿中铁的存在形式主要为Fe2O3，高温焙烧过程中不存在氧化放热、Fe2O3生成，主要以Fe2O3的再结晶为主固结，在相同的高温条件下，固结时晶间连接变弱。
竖炉球团生产实际应用表明，原料配加赤铁矿精粉超过15%，成品球团矿表现出物理强度大幅变差、含粉量增大、还原粉化率下降。
(冶金行业)成型工艺对钒钛铁精矿内配碳球团性能影响因素研究初稿
（冶金行业）成型工艺对钒钛铁精矿内配碳球团性能影响因素研究初稿成型工艺对钒钛铁精矿内配碳球团性能影响因素研究学生姓名：学生学号：院（系）：年级专业：指导教师：助理指导教师：摘要本课题对非高炉冶炼技术中的钒钛铁精矿内配碳球团成型工艺对其性能的影响进行研究。
其目的是通过对钒钛磁铁矿球团机械性能的检测，壹方面为非高炉冶炼提供较为全面的原料性能参数，提高钒钛铁精矿的利用率；另壹方面，给球团生产反馈信息，不断改进球团成形工艺，促进球团生产水平的不断提高。
本课题采用的研究方法是将铁精矿粉、煤粉、添加剂（石灰、苏打）、粘结剂和水按壹定的配比混合均匀后，分别用俩种成型工艺造球。
在自然和烘干的条件下分别对球团的机械性能进行测试。
通过对本课题的实验研究，总结出了俩种成型工艺钒钛铁精矿球团在新流程工艺下的物理性能（转鼓强度、抗压强度、落下强度）。
关键词钒钛铁精矿，球团，成型工艺，机械性能ABSTRACT Keywords目录摘要IABSTRACTII1绪论12钒钛磁铁矿球团22.1钒钛磁铁矿球团概况 22.2内配碳球团矿定义 32.3目前钒钛磁铁矿球团生产工艺技术 32.3.1圆盘造球工艺 32.3.2压球工艺 42.3.3球团指标 52.4目前钒钛磁铁矿球团存在的主要问题 5 3钒钛磁铁矿内配碳球团粘结剂73.1球团粘结剂介绍及应用73.2球团粘结剂的分类7 4本课题研究背景及意义95实验研究105.1原料组成及粒度105.1.1铁精矿粉105.1.2粘结剂105.1.3仍原剂105.2配料计算1 1 仍没算！！5.3球团性能测试方法1 15.3.1气孔率的测试1 15.3.2爆裂温度的测定1 15.3.3抗压强度测试1 15.3.4堆积密度的测定1 25.3.5落下强度的统计1 25.4试验流程图1 25.5试验方法1 25.5.1滚动成型探索试验1 25.5.3铁精矿滚动成型正交试验1 45.6本章小结1 4 6滚动成型试验数据处理和结果分析166.1滚动成型实验结果1 66.2滚动成型数据处理206.3滚球试验结果分析206.3.1滚球试验球团机械性能极差分析206.3.2各因素对球团机械性能影响的显著性分析206.3.3各因素对球团其它各性能的影响20 7结论21致谢22参考文献231绪论钒钛磁铁矿是壹种以Fe、V、Ti为主的多金属元素复合矿，是壹种非常珍贵的矿产资源。
添加不同配比的铜尾矿PMC应用于球团制备的研究
图 １ ＰＭＣ ＸＲＤ 衍射 分析
Ｆｉｇ ．１ Ｘ ＲＤ ａｎａｌｙｓｉｓ ｆｏｒ ＰＭ Ｃ
一∞ ０｝＾ｌｌ｛ｉｃ ｃ一
为 １．８８， 每于加 １．６，液ｍ 相流 动能 力较 强 。 ｍ ｍ ｍ ｍ ｍ ｍ ０ 刮 家 营 连 晶 强 度 较 低 为 １４０２ Ｎ／试 样 ，Ｐ～
· ８７
较 差 ．但 ＰＭＣ精 粉 整 体 的粒 度 较 司家 营 矿粉 粒 度 细 增加 ＰＭＣ精粉配 比对 提高 成球性有 利 。 １＿３ 能谱 分析
采 用 ｘ 射 线 衍 射 技 术 （ＸＲＤ） 对 ＰＭＣ精 矿 和 司家 营石ｒ’‘粉进 行 能谱分 析 ，其 分析 结果 见 图 １、２。
矿 粉 的连 晶 强度 高于 １８００ Ｎ／个试 样 ，但 整体米 这 ２种 矿 均 属 于磁 铁矿 ，连 晶 固结 能 力 强 。司
营 矿 中 的脉 石含 量 较 高 ，对 铁 矿 物 连 晶发 展 有 碍 作用 、因此连 晶 强度较 低 。 １．４ 矿相 显微 结构
利 用 ＬＳ．２３０型激 光 粒 度 分 析 仪对 ＰＭＣ铁 矿 粉 、司家 营矿 粉进 行 了粒度 分析 ，结 果见 表 １。
表 １精矿粉的粒度组成
Ｔａｂｌｅ １ Ｇｒａｉｎ－ｓｉｚｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｉｒｏｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｓ
适 合 造 球 的 精 矿 其 ．０．０４５ ｍｉｌｌ部 分 应 控 制 在 ６０％ 以上 ［６］，或 一０．０７４ ｉｌｌｒｎ粒 级 控制 在 ８５％ 以上 ， 且要 求精矿 的 ＋０．２５ ｍｉ／１粒级含 量近似 于零 ［７］。国外 造球原料粒度较细 ，一０．０７４ Ｉ１３ＩＩ１含量一般在 ８５％以上 国 内造球 原料 粒 度较 粗 ，．０．０７４ ｉ／ｌｉｎ含 量在 ８０％ 以 下 。所 以成 球性 能较差 。 由表 １可知 ，ＰＭＣ精粉 和 司 家 营矿 粉 ．０．０７４ ｍｉｌｌ ８０％ 以下 ，因 此成 球 性 能
球团理论与工艺造球理论
2 造球理论
2.2.3 薄膜水旳特征及作用 （2）弱结合水
当矿粉颗粒相距很近时，能够形成 公共旳水化膜（图中阴影部分）， 使颗粒彼此粘结，这就是细磨物料 成球后具有一定机械强度旳原因。
物料到达最大分子结合水后来，在外力作用下体现出 可塑性，这时成球过程才干开始。
长大阶段： ①间断造球以成核和聚结机理为主导； ②连续造球以成层机理为主。机械力起主导作用
2 造球理论
2.4 造球机
圆筒造球机
圆盘造球机
2 造球理论
2.4 造球机
2.4.1 圆盘造球机
盘上装有喷水管及刮料板等装置。 细磨物料加进盘内被水湿润后，不 断翻滚形成料粒→母球→大料球，大 料球位于表面和圆盘旳边沿。 所以，当总给料量不小于圆盘旳填 充量时，大颗粒旳合格生球即自盘内 排出。
2 造球理论
2.2.4 毛细水旳特征及作用
当物料润湿到超出薄膜水时，水分 开始充填在物料颗粒之间旳空隙中， 形成毛细水。
毛细水是靠水旳表面张力形成旳， 在矿粉颗粒旳空隙中形成弯曲旳液 面，产生毛细压力。
2 造球理论
2.2.4 毛细水旳特征及作用
在毛细压力和外力旳作用下，水滴 周围旳矿粉颗粒被拉向水滴旳中心， 形成小球。
褐铁矿
冶炼性能
矿石名称
含铁矿物名 理论含 密度 称和化学式 铁量/% /t.m-3
颜色
条痕
在自然界中，因为氧化作用，可使部分
实际含铁
有害杂质
强度及还 原性
磁铁矿(黑矿） 磁性氧化物铁
矿石
磁铁矿氧化成赤铁矿，成为既含Fe2O3又含 磁性FFe氧3eO3化O4 铁4旳矿7石2.4，但仍5.保2 持原黑色磁色或铁灰矿结黑晶色形态。45-70
用含铁物料和煤粉直接制备金属铁粒的新工艺研究
度 为 １３ ０ １４ ０ ℃。将 各 类 原 料 按 比率 混 匀 ０ ～ ０
后 压成 ２ ＯｍｍＸ ２ ５ｍｍ 试 样 ， 样 烘 干 后 在 碳 试
管 炉 内 以 １ ０ １ ０ ℃／ ｎ升 温 至 规 定 温度 ， ２～ ５ ｍｉ 保
１ 试 验方 法
试 验所 用 的含 铁 原料 为 磁 铁 精 矿 、 酸 渣 和 硫 转炉 尘 （ ＯＧ 泥 ） 还 原 剂 为 煤 粉 ， 剂 为 消 石 灰 ， ， 熔
Ｔａ ｌ Ｃｈｅ ｉａｌｃ ｍ ｐ ｉｉ ｎ ａ ｍａｔｒａ ｓ ｂｅ １ ｍ ｃ ｏ ｏｓｔｏ ｓｏｆｒ ｗ ｅ ｉｌ
完成 。Ｉ ｍｋ Ｔ ３技 术 的诞 生 突破 了传统 直接 还 原 产 品的结 构特 征 ， 环 形转 底 炉 中用 内配 煤 球 在 团直接还 原法 生产 出与 酸性脉 石分 离 的铁 粒 。但 Ｉ ｍｋ Ｔ ３技 术 必须 采用 高 品位 铁精 矿 ， 且存 在 熔 而 融 酸性脉 石 黏结炉 衬 问题 。本 研究 旨在 探索一 种 用 碱性 内配煤 含铁 球 团（ 团块 ） 接还 原制备 铁 或 直 元 系 的 ２ ａ ・ＳＯ。 出 区 内 。试 验 过 程 中控 制 ＣＯ ｉ 析
ｃ Ｏ 原 子 比 为 １ ０ １ ３ Ｒ 为 １ ８ ２ ２ 还 原 温 ／ ．～ ．、 ．～ ．、
粒 的方法 （ ｏ ｔ法 ） 研 究 还 原 产 物 在 冷 却 过 Ｗｃｍｅ ，
程 中 自然 粉 化和铁 一 分离 现 象及 其影 响 因素 ， 渣 以 期 为 Ｗｃ ｍｅ 法 的工 业化 开发提 供依 据 。 ｏ ｔ
２ 柳 州 钢 铁 集 团公 司 ， 西 柳 州 ， ４ ０ ２ ． 广 ５５ ０ ）
摘 要 ： 绍 采 用碱 性 内 配煤 含 铁 团块 （ 介 或球 团） 温 直 接 还 原 生 产 金 属 铁 粒 的 方 法 （ ｃ ｍｅ 法 ） 研 究 该 方 法 高 Ｗ ｏ ｔ ， 中影 响铁 一 分 离及金 属铁 收 得 率 的 主要 因素 。 当 内配 碳 比 （ ／ 原子 比 ） 于 １ ｏ 渣 相碱 度 （ 大 于 １ ８ 还 渣 ｃｏ 大 ．、 Ｒ） ．、 原 温度 高 于 １３ ０ Ｃ时 ， 还 原 出来 的 金 属 铁 通 过 扩 散 聚 集 长 大 成 粒 ， 时 ， ０ 被 同 团块 中的 Ｃ ０ 与 脉 石 中 的 ＳＯ ａ ｉｚ 反 应 生成 ２ ａ ・ ｉ 还 原 产 物 在 冷 却 过 程 中 因 ２ ａ ・ ｉ 变发 生 自然粉 化 ， 过 筛分 可得 到 尺 寸 为 ５ Ｃ Ｏ ＳＯ 。 Ｃ Ｏ ＳＯ 相 通
球团矿生产对铁精矿的要求
球团矿生产对铁精矿的要求球团矿生产所用的原料主要是精矿，一般占造球混合料的90%以上，因此精矿的质量如何对生球、成品球团矿的质量起着决定性的作用。
不言而愈，它直接左右着球团生产过程的经济技术指标。
球团生产对铁精矿的要求是：一定的粒度、适宜的水分和均匀的化学性质是生产优质球团矿的三项基本要求。
（一）粒度有人作过试验，要使物料（铁矿物）能成球其320目（-0.045毫米）粒级的必须达35%以上，否则，不论采取什么措施企图借滚动成球都是办不到的。
可见一定的细度是物料成球必要条件。
理论与生产实践都证明，为了稳定造球过程和获得足够强度的生球，精矿必须有足够细的粒度和一定的粒度组成。
据国外生产经验介绍适合造球的精矿其-0.044毫米（325目）部分应在60～85%之间，或-0.074毫米（200目）部分应在90%以上，尤其是其中-20μ部分不得少于20%。
而且精矿的粒度组成还必须保持相对稳定。
据试验所得，所控制的粒度（-0.044、-0.053、-0.074毫米），其波动不得超过±1.5%。
对于粉状物料的细度的表示方法我们通常也采用比表面积。
对于造球而言，有些专家认为比表面积较之粒度组成（粒度筛分）能更好地反映原料的成球性能。
事实上粒度与比表面积并不成直接关系。
目前国外球团厂家所使用的含铁原料的比表面积，一般控制在1300～2100cm2/g之间，绝大多数控制在1500～1900cm2/g之间。
应该指出的是，对球团整个生产过程来说，精矿的粒度也并不是越细越好，第一，粒度过细，造成脱水困难，因而需要干燥，带来工艺复杂化；第二，粒度过细必然加大磨矿过程的能量消耗。
因此，粒度过细反会使生产的费用增大，经济收益减少。
（二）水分水分的控制和调节对造球是极其重要的。
水分的变化不但影响生球质量（粒度、强度）和产量，也影响下步干燥、焙烧工艺过程，严重时还影响到设备（如造球系统）的正常运转。
精矿的最佳水分与其物理特性（粒度、密度、亲水性、颗粒孔隙率等）、混合料的组成、造球机的生产率及成球条件等有关，最佳水分值必须通过试验确定。
球团生产工艺介绍
球团生产工艺介绍1、球团基本概论(1)、什么叫球团球团是向高炉提供“精料”的另一种方法。
其过程的实质是：将准备好的原料（细磨精矿及粉状物料如粘结剂、添加剂等），按一定比例经过配料混匀并造成一定尺寸的小球，然后采用干燥和焙烧使其发生一系列物理化学变化而硬化固结。
其过程的产品叫球团矿。
球团矿按碱度可分为：酸性和自熔性两种。
(2)、球团生产的意义及发展历史世界上天然富矿日渐短缺，要求生产大量高品位精矿。
为提高选矿技术经济指标，需细磨（--325目）铁矿石，而过细的精矿粉难于烧结，主要是透气性不好，而球团矿生产正是处理细磨精矿的有效途径。
球团矿具有良好的物化冶金性能，它粒度均匀，微气孔多，还原性好，强度大，易于储存，有利于强化高炉生产。
随着工艺技术的发展，适于球团处理的原料已从磁铁矿扩展到赤铁矿、褐铁矿、天然混合矿及各种含铁粉尘等。
球团产品不仅局限于高炉使用，还可生产预还原球团，金属化球团，用于直接还原炼铁。
近二十年来，世界球团矿产量以每年1000万吨的速度增长，约有20%的生铁是用球团矿冶炼的。
在我国，随着“高碱度烧结配加酸性球团矿”这种合理炉料结构的推广，球团矿生产也有了较大发展。
(3)、球团生产技术经济指标及球团矿质量指标①、球团生产技术经济指标a、有效面积利用系数，即单位时间每平方米有效面积的生产量，t/m2h。
b、台时产量，即单位时间每台设备的生产量，t/h。
c、成品率成品率=成品矿／混合料×100%d、出矿率出矿率=（成品矿+返矿）／混合料×100%e、作业率=设备年开动小时总计／年日历天数×24×100%②、球团矿质量指标a、球团矿的化学性质指标主要有球团矿的全铁品位及铁品位稳定率；球团矿的碱度（即球团矿中CaO/SiO2的比值）及碱度稳定率；球团矿的还原度。
b、球团矿的物理性质指标主要有球团矿的冷转鼓指数（%），之为衡量烧结矿在常温下抗磨剥和抗冲击能力的指标；抗压强度，其测定可在压力机上进行，试样粒度10.0—12.5mm，每次取60个球作检验，以算数平均值或用标准离差表示；低温还原粉化率，之表示还原后的球团矿通过转鼓试验的粉化程度；还原度；还原膨胀指数；荷重软化温度；熔滴特性，即测定球团矿的熔化温度、滴落温度、从熔化到滴落的温度区间及气流通过这一区间的阻力损失，其对高炉操作影响很大。
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Metallurgical Engineering 冶金工程, 2015, 2, 49-56Published Online June 2015 in Hans. /journal/meng/10.12677/meng.2015.22008Research on the Performance of Iron OrePellets Containing Coal and PolyethyleneJing Liu1*, Liangxuan Liu2, Cheng Liu3, Wenwen Li4, Rui Guo11Anhui University of Technology, Ma’anshan Anhui2Anhui Eastern Mining Design Research Institution, Hefei Anhui3Masteel Fourth Steel and Rolling Plant, Ma’anshan Anhui4Ma’anshan Industrial and Economical Joint Association, Ma’anshan AnhuiEmail: *547460620@Received: Apr. 30th, 2015; accepted: May 13th, 2015; published: May 20th, 2015Copyright © 2015 by authors and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY)./licenses/by/4.0/AbstractExperimental researches on characteristics of the mixed pellets containing carbon which are made from pulverized coal mixed with polyethylene plastic and iron ore were carried out. The results show that under certain material particle size, moisture content percent and certain amount of bentonite conditions, cold state performance of pellets containing carbon mixed with addition of polyethylene plastic is reinforced, meaning that the more amount of plastic added in the mixed pellets, the better the cold strength to increase the strength of the dry bulb apparently.After the roasting reduction, strength of pulverized reductant polyethylene pellets with mixed rates of 1:1 (or 1:2) is better than that of pulverized coal pellet, and mineralogical analysis on po-lyethylene pellets shows that the addition of polyethylene plastic can improve the conditions of the reducing process heat and promote the reducing reaction, and the reducing area concentrates around the polyethylene plastic particles.KeywordsPolyethylene Plastic, Mixed Pellets Containing Carbon, Direct Reduction, Reducibility, Porosity聚乙烯塑料–煤粉与铁精矿混合球团性能研究刘静1*，刘良轩2，刘成3，李文文4，郭锐1*通讯作者。
聚乙烯塑料–煤粉与铁精矿混合球团性能研究1安徽工业大学，安徽马鞍山2安徽省东部矿山设计院，安徽合肥3马钢集团四钢轧总厂，安徽马鞍山4马鞍山市工业经济联合会，安徽马鞍山Email: *547460620@收稿日期：2015年4月30日；录用日期：2015年5月13日；发布日期：2015年5月20日摘要采用煤粉混合聚乙烯废塑料与铁精矿制备含碳球团，对所得混合含碳球团特性进行了试验研究。
结果表明，在一定的物料粒度、水分含量、膨润土加入量条件下，配加聚乙烯塑料的混合含碳球团的冷态性能增强，塑料加入量越多，球团冷态强度越好，以干球强度提高更为明显。
焙烧还原后，1:1的聚乙烯煤粉混合还原剂球团(或1:2)比煤粉球团强度增强，且对还原后的球团进行矿相分析发现，配加聚乙烯塑料能够改善自还原过程的热质条件，促进还原反应的进行，且还原区域集中在聚乙烯塑料颗粒周围。
关键词聚乙烯塑料，混合含碳球团，直接还原，还原度，孔隙率1. 前言近年来，中国经济迅速发展，废塑料产量越来越大，据统计，2012年中国废塑料产量约3413万吨[1]。
随着塑料生产和应用领域的扩大，其对环境的污染问题日益严重，已成为全球亟待解决的问题。
炼铁工艺具有高温、高还原气氛和烟气急速降温的特点[2]，废塑料可以充分裂解为小分子还原气体，避免二恶因产生。
因此，利用炼铁工艺处理废塑料实现资源循环利用具有独特的优势。
球团矿是炼铁原料的重要组成部分，其与烧结矿组合构成了我国高炉的主要炉料结构。
目前国内大多数球团厂均采用磁铁精矿粉生产球团矿，而赤铁矿、褐铁矿或菱铁矿，由于其自身的物理性质及技术条件限制，成球性能很难以达到工业生产的要求。
本次试验以聚乙烯废塑料和赤铁矿粉为原料，生产制造废塑料复合球团，不但可以为赤铁矿球团提供一种新方法，而且对于综合利用废弃资源、解决白色污染的问题，实现循环经济和生态化生产，具有重要的战略意义。
2. 实验原料制备含碳球团的铁精矿粉由马鞍山钢铁有限公司提供，还原剂为塑料粉和煤粉，黏结剂为膨润土。
铁矿粉及无烟煤粉的化学成分分别见表1，表2。
铁精矿粉的累计粒度分布曲线如图1所示。
由图1可知，该铁精矿粉粒度对于一般造球矿粉而言稍粗，0.05 mm以下累积粒度约占42%，0.1 mm 以下累积粒度约占85%。
塑料粉末为纯净聚乙烯粉末，粒度80~100目。
3. 实验装置及方法3.1. 实验流程将聚乙烯塑料粉、煤粉、铁矿粉分别放入干燥箱烘干，供造球用。
膨润土均按照 2.5%的比例配入，混合料为人工配料，在橡胶布上进行均匀混合。
实验技术流程如图2所示。
聚乙烯塑料–煤粉与铁精矿混合球团性能研究Table 1. Proximate analysis and elemental analysis results of fine ore表1. 试验用铁矿粉的化学成分(wt%)材料w (TFe) w (SiO2) w (Al2O3) w (FeO) w (S) w (P) w (水分) 精矿粉61.4 3.3 1.05 23.52 0.328 0.028 10.378 Table 2. Proximate analysis and elemental analysis results of fine coal表2. 煤粉工业分析和元素组成灰成分材料固定碳灰分挥发分Al2O3SiO2 MgO CaO 无烟煤78 11 11 3.5 4.6 0.2 1Figure 1. Cumulative size distribution of iron concentrate powder图1. 铁精矿粉累计粒度分布Figure 2. Technical process diagram of pelletizing experiment图2. 造球实验技术流程图聚乙烯塑料–煤粉与铁精矿混合球团性能研究生球的制备在圆盘造球机上进行，模拟实际生产情况。
圆盘造球机直径为1000 mm ，转速60 r/min ，倾角45˚。
首先将少量混合好的物料加入转动的造球机内喷加水雾造母球(2 min)，母球形成后，根据球的长大情况一边添加物料一边喷入雾状水，当大部分生球的直径长到12~15 mm 后，停止往造球机内加物料，造球机继续滚动3~5 min ，获得试验用含碳球团。
3.2. 物料配比设计试验中，将含碳球团中水的质量分数设定为8.0%，根据相关研究结果[3]-[5]，含碳球团内的碳氧比一般为1左右，本次试验碳氧物质量比设定为1。
4组试验中，含碳球团的物料配比设计见表3。
3.3. 球团实验指标性能测试包括生球和干球性能测试，指标主要包括抗压强度、落下强度。
生球落下强度测定：每组中任取10个直径为12~15 mm 的生球落到10 mm 厚的钢板上，落下高度为500 mm ，以球团出现裂缝或破裂成块时落下次数的平均值作为该组生球落下强度。
生球抗压强度测定：每组中任取10个直径为12~15 mm 的生球，对其垂直加载负荷，压下速度不大于10 mm/min ，以生球出现裂缝时所加负荷的平均值作为该组生球抗压强度。
球团孔隙率使用XQK-02型体积密度测定仪进行测定，精度为0.01 g ，最大真空度为−0.098 Mpa 。
计算方式为：3132100%m m m m ξ−∗−其中，ξ为孔隙率；1m 为干重，g ；2m 为悬浮重，g ；3m 为湿重，g 。
聚乙烯塑料球团直接还原程度用还原度用η (%)表示，即自还原过程中球团失氧量与理论可去除氧量之比，计算公式如下：100%i fiO O O η−=×式中，i O 为球团中含氧量，f O 为直接还原铁中剩余含氧量，复合聚乙烯球团的失重由碳烧损、聚乙烯裂解、氧脱出和挥发份脱出所至，所以本文在计算失氧量采用的公式为：()=−++失氧量复合球团总失重挥发物质量聚乙烯裂解量除去的碳质量4. 实验结果和分析4.1. 球团矿物理性能分析4.1.1. 球团矿冷态强度实验所得球团的冷态指标如表4所示。
塑料球团矿的落下强度和抗压强度均明显优于普通含碳球团，尤其是抗压强度，随着塑料配入量的增加，强度明显提高。