烧结矿与球团矿的区别

3.4球团矿的显微结构及矿物组成与烧结矿比较，球团矿的矿物组成比较简单。

因为球团矿的原料含铁品位高。

杂质少。

球团矿的配料也较简单，几乎为单一的铁精矿粉，只配进极少量添加剂。

仅在生产自熔性球团矿时，才配加熔剂。

此外焙烧工艺也较简单，一般为高温氧化过程。

一、对于酸性球团矿95%以上为赤铁矿。

球团矿的固结，以赤铁矿单一相固相反应为主，液相数量极少。

在氧化气氛中石英与赤铁矿不进行反应，所以可见到独立的石英颗粒。

赤铁矿经过再结晶和晶粒长大连成一片。

少量添加剂-皂土已经熔融，粘附在赤铁矿晶粒表面，只有放大显微倍率，才能偶尔发现尚未全熔的大颗粒皂土，由于球团矿的固结，以赤铁矿单一相固相反应为主，液相数量极少。

它的气孔呈不规则形状，多连通气孔，全气孔率与开口气孔率的判别不大。

这种结构的球团矿，具有相当高的抗压强度和良好的低温、中温还原性。

目前世界上大多数球团矿属于这一类。

用磁铁矿精矿生产球团矿，如果氧化不充分，其显微结构将内外不一致，沿半径方向可分三个区域：表层氧化充分，和一般酸性球团矿一样。

赤铁矿经过再结晶和晶粒长大，连接成片。

少量未熔化的脉石，以及少量熔化了的硅酸盐矿物，夹在赤铁矿晶粒之间。

中间过渡带的主要矿物仍为赤铁矿。

赤铁矿连晶之间，被硅酸铁和玻璃质硅酸盐液相充填，在这个区域里仍有未被氧化的磁铁矿。

中心磁铁矿带，未被氧化的磁铁矿在高温下重结晶，并被硅酸铁和玻璃质硅酸盐液相粘结，气孔多为圆形大气孔。

具有这样显微结构的球团矿，一般抗压强度低。

因为中心液相较多，冷凝时体积缩小，形成同心裂纹，使球团矿具有双层结构。

即以赤铁矿为主的多孔外壳，以及以磁铁矿和硅酸盐液相为主的坚实核心，中间被裂缝隔开。

因此用磁铁矿生产球团矿时，务必使它充分氧化。

二、对于自熔性球团矿自熔性球团矿与酸性球团矿相比，其矿物组成比较复杂。

除赤铁矿为主外，还有铁酸钙、硅酸钙、钙铁橄榄石等。

焙烧过程中产生的液相较多，故气孔呈圆形大气孔，其平均抗压强度较酸性球团矿低。

,实验证明，当有硅酸盐同时存在的情况下，铁酸盐只有在较低温度下才能稳定。

1200℃时，铁酸盐在相应的硅酸盐中固溶，超过1250℃，铁酸盐在熔体中已难发现，球团矿的粘结相中出现了玻璃质硅酸盐。

用磁铁矿生产自熔性球团矿，若氧化不充分，沿球团矿半径方向，也会出现明显的层状结构。

,综上分析，可以看出，影响球团矿的矿物组成和显微结构的因素有二：一为原料的类别和组成，二为焙烧工艺条件，主要是温度、气氛以及在高温下保持的时间。

球团矿的矿物组成和显微结构，对其冶金性质影响极大。

3.5铁矿球团的质量改进3.5.1高炉冶炼对球团矿的质量要求高炉冶炼对球团矿的质量要求主要有以下三个方面：（1）铁品位高，有害杂质硫、磷等含量低，成分稳定。

球团矿含铁品位一般在60%以上，要求品位稳定、波动小，有害杂质S、P、K、Na等含量低。

(2)常温下机械强度要高。

球团矿充分焙烧后一般有2000N/个球或更高的抗压强度，这个强度足以避免一般运输中的破损。

机械强度也可用转鼓指数来表示。

(3)优良的高温冶金性能目前要求球团矿应具有如下一些高温冶金性能：根据大量研究认为，在今后一定时期内，球团矿的高温性能应努力达到以下要求：3小时900℃的还原度应大于或等于65%；还原膨胀率低于20%。

低温还原粉化率（500℃）RDI-3.0应低于30%，（反应还原后的强度）开始软化温度应高于1100℃，开始熔融和滴落的温度分别高于1350℃和低于1500℃；较好的还原性。

球团矿的还原性包括一般还原性和高温还原性。

一般还原性是指在中温区（900～1000℃）球团矿被还原的难易程度；高温还原性是指1250℃时球团矿被还原的难易程度。

低的还原膨胀率。

（900℃）生产中，当还原性膨胀率在20%以内时，为正常膨胀，对高炉冶炼过程影响不大；当还原性膨胀率为20%～40%时成为异常膨胀，此时球团矿占入炉含铁料的比例不得超过65%；优质球团矿的还原膨胀率小于12%～14%。

高的还原软化温度。

在球团矿的荷重升温还原试验中，会出现体积收缩，收缩到某一百分比的温度称为软化开始点或软化点。

生产中要求球团矿具有较高的软化开始温度，优质球团矿的开始软化温度在1150℃以上。

除此以外，还要求球团矿具有良好的透气性，高的熔滴温度等。

3.5.2球团矿质量的改进导致球团矿还原过程中异常膨胀粉化的原因实际上是一种多因素的复杂过程。

（1）赤铁矿的结晶形状熟球内赤铁矿的晶体形状对还原膨胀有明显地影响。

据研究资料报导，球团矿中赤铁矿以针状，板状晶体或连生体存在时，在还原过程中则易产生异常膨胀和粉化。

而呈细粒状和球状结晶，再加上渣键发展，则膨胀率减少。

含SiO2较低的铁精矿焙烧的酸性球团，在焙烧温度较低时，其显微结构为：赤铁矿仍保留配料中磁铁矿的形状，多为棱角状，配料中的硅酸盐矿物未被熔化，赤铁矿晶粒间未进行结合。

若提高焙烧温度赤铁矿晶粒长大，晶粒间晶桥数量增加，而玻璃质少或无，粘结相少，孔隙度大。

在还原过程中赤铁矿与还原气体接触面增大。

气体扩散速度快，赤铁矿→磁性矿相变速度也快，赤铁矿晶粒间晶桥被迅速完全破坏，所以在还原过程易粉化。

若添加部分石灰，球团中粘结相量增多，在还原过程中只是赤铁矿→磁铁矿本身的变化，整个球团的结构并没有变化，粘结赤铁矿晶粒的粘结相能够克服相变过程中相变应力不产生粉化。

（2）还原过程中的晶型转变与铁晶须的生长一般认为，球团矿在还原过程中发生晶型转变是产生异常膨胀的基础。

球团矿晶型转变造成的膨胀分为两步进行，第一步发生在Fe2O3还原至Fe3O4阶段，其膨胀一般在20%以下。

第二步，发生于从浮士体（FexO）向金属铁的转变过程中，是由“铁晶须’的形成所引起的，这一步的膨胀率很大。

（铁晶须：当FexO还原至金属铁时，如果FexO表面局部被渣相覆盖或被CaO、Na2O、K2O等物质污染时，则还原将在未被覆盖的部分进行，FexO内的铁离子迅速扩散至开始还原点所形成的铁晶核处，而长大成为铁须。

）此铁晶须造成很大的拉力，使球团矿的结构疏松，膨胀异常（膨胀率甚至达100%以上）。

（3）化学成分的影响除此以外，在碱金属存在的条件下，金属铁析出增强，这一补存的体积增大也将导致膨胀加剧，即发生“灾难性膨胀”在高温下，钠、钾离子以置换或填隙的形式渗入到铁氧化物晶格中而引起晶格畸变。

晶格畸变本身具有较大的应力，而且这部分区域的还原条件却得到改善，使铁离子的迁移速度进一步加快和聚集，使得球团矿发生异常膨胀。

（4）球团连接键的形式氧化球团内的连接键多为赤铁矿再结晶和铁酸钙及硅酸钙，后两者为渣健。

从还原性来看赤铁矿键最好，铁酸钙次之，硅酸钙最差。

在还原过程中前者可导致异常膨胀。

（5）球团质量可认为球团的先天质量也在一定程度上影响到还原膨胀性能，有时甚至是最主要原因．如球团结构疏松(与生球质量有关)，球团成分不均匀(与配料混匀程度有关)，球团具有内外裂纹及不均匀结构(与加热速度、冷却速度、氧化程度和高温保持时间不足有关)，球团连接键不足(与化学成分和焙烧温度有关，凡是焙烧温度不足，初始机械强度低的球团矿，在还原过程中均产生体积膨胀。

)等，这些都会导致还原时球团体积过分增大和强度过分降低。

目前控制球团矿异常膨胀和粉化的措施有：（1）降低铁精矿粒度，易生成质地坚固的熟球，其铁氧化物在球团内易均匀分布，并被连接键良好固结。

球团被还原时，这种均匀分布的铁氧化物颗粒产生相变时出现的应力，受到坚固连接键的限制，且在球团内呈分散状态，使还原膨胀减至最小。

（2）适当提高球团矿中SiO2的含量含SiO2较多的球团矿有利于形成较多的液相，这在一定程度上可以抑制球团的长大和铁晶须的形成。

（3）选择合适的球团矿碱度与添加剂改变球团矿的碱度即改变CaO与SiO2的相对比例，来调节焙烧球团内连接键类型和数量是改进球团质量的重要措施。

（4）开发研制新型的添加剂品种要积极开发和推广新型的复合添加剂，有效降低膨润土的配比。

5.4烧结矿与球团矿的区别一、定义的区别两种造块方法都是将细粒（粉状）物料通过反应变成块状物料，并在物理性能和化学组成上能满足下一步加工要求。

二、原料条件的区别球团要求原料粒度细。

粒级在-200目（-74μm）必须≥80％，比表面积1500～2000cm2/g，甚至更高。

而烧结所需粒度较粗。

原料中-150目粒级在20％以下，小球烧结法也只能是使原料中-150目粒级提高到40～50％。

它处理粗粒原料的适应性强，可处理各种富矿粉、焦粉、钢铁厂粉尘和粉粒状含铁废料。

三、固结机理比较球团主要靠固相，少量液相为辅；烧结主要是液相固结。

四、生产工艺比较生产球团在原料配比中不像烧结需要燃料，膨润土作为球团的添加剂，而烧结中不需添加剂而用熔剂。

球团生产中靠高温焙烧，焙烧过程用肉眼不能直接观察到料的情况，而烧结用火直接接触物料且生产情况很直观。

五、冶金性能的比较球团矿比烧结矿有以下优点：1、粒度小而均匀，有利于高炉料柱透气性的改善和气流的均匀分布。

2、冷态强度（抗压和抗磨）高，便于运输、装卸和贮存，粉末少。

3、铁份高和堆密度大，有利于增加高炉料柱的有效重量，提高产量和降低焦比。

4、还原性好，有利于改善煤气化学能的利用。

球团矿存在的缺点：还原膨胀率要高于烧结矿。

六、冶金效果比较球团矿与烧结矿通过高炉生产实践表明，代替天然块矿冶炼可大幅度提高高炉产量、降低焦比、改善煤气利用率。

这两种矿物相比对高炉的冶炼效果一般差异并不大。

七、经济效果比较球团投资价格比烧结稍高，但按含铁量相比球团投资费用稍低一些。

球团矿的燃料费用低于烧结矿，而动力费又高于烧结矿。

从目前国内外成品矿的情况来看，球团矿投资回收和投产后收益远高于烧结矿。

八、环境状况比较生产球团矿比生产烧结矿排入大气的灰尘量要少，同时烟气含尘量少，有利于改善环境。