烧结矿与球团矿的区别
球团矿生产工艺
2020/5/26
王瑞祥
√球团矿焙烧的五个阶段
干燥、预热、 焙烧、
均热、冷却
2020/5/26
王瑞祥
二、球团的焙烧固结机理
√㈠磁铁矿球团的焙烧固结方式（磁铁精矿
是生产球团的主要原料）
①Fe2O3微晶键连接（晶桥连接）
磁铁矿氧化形成赤铁矿微晶键以及微晶长大和再结晶
。磁铁矿在200℃下便开始氧化，从颗粒的表层开始， 由接F触e处3O形4转成变“晶为桥Fe”2，O3新，生生的成F的e2FOe32微O3晶微具晶有在高相度邻的的迁颗移粒 能力，促使它们结合在一起，形成微晶键，又叫“晶桥 ”（图a）。当温度升到600℃时，只要氧化气氛充分， 新生的晶键已有定的强度，使球团矿一形成硬壳。
2020/5/26
王瑞祥
竖炉工作原理图
球团竖炉是一种按逆流原则工作的热交换设 备。生球由布料机均匀地从炉口装入炉内并 以均匀的速度连续下降。用煤气或重油作燃 料，在燃烧室内充分燃烧。温度达到11501250℃的热气体从喷火口进入炉内，达到自 下而上与生球进行热交换。通过燃烧室进入 的空气量约为焙烧所需全部空气量的35% ， 其余的空气从下部鼓入，使球团冷却的同时 空气被加热到高温，进入焙烧区域。
好的球团矿经冷却、破碎、筛分得到成品球团 矿。
有关工艺流程见图
2020/5/26
王瑞祥
球团矿生产的工艺流程
烧结和球团
烧结和球团
富选得到的精矿粉，天然富矿破碎筛分后的粉矿，以及一切含铁粉尘物料（如高炉、转炉炉尘，轧钢皮，铁屑，硫酸渣等）不能直接加入高炉，必须将其重新造块，烧结和球团是最重要最基本的造块方法。这不仅解决了入炉原料的粒度问题，扩大了原料来源，同时，还大大改善了矿石的冶金性能，提高高炉冶炼效果。
烧结
1）烧结生产工艺流程
一.烧结的概念
将各种粉状含铁原料，配入适量的燃料和熔剂，加入适量的水，经混合和造球后在烧结设备上使物料发生一系列物理化学变化，将矿粉颗粒黏结成块的过程。
二. 烧结生产的工艺流程
主要包括烧结料的准备，配料与混合，烧结和产品处理等工序，如下图所示：
1.烧结原料的准备
①含铁原料
含铁量较高、粒度<5mm的矿粉，铁精矿，高炉炉尘，轧钢皮，钢渣等。
一般要求含铁原料品位高，成分稳定，杂质少。
②熔剂
要求熔剂中有效CaO含量高，杂质少，成分稳定，含水3％左右，粒度小于3mm 的占90％以上。
在烧结料中加入一定量的白云石，使烧结矿含有适当的MgO，对烧结过程有良好的作用，可以提高烧结矿的质量。
③燃料
主要为焦粉和无烟煤。
对燃料的要求是固定碳含量高，灰分低，挥发分低，含硫低，成分稳定，含水小于10％，粒度小于3mm的占95％以上。
2.配料与混合
配料目的：获得化学成分和物理性质稳定的烧结矿，满足高炉冶炼的要求。
混合目的：使烧结料的成分均匀，水分合适，易于造球，从而获得粒度组成良好的烧结混合料，以保证烧结矿的质量和提高产量。
混合作业：加水润湿、混匀和造球。
根据原料性质不同，可采用一次混合或二次混合两种流程。
宣钢烧结矿、球团矿冶金性能简析
宣钢烧结矿、球团矿冶金性能简析
1烧结矿
宣钢烧结矿是一种无机矿物，在熔化过程中由烧结剂参与控制转变，是混合物、合金和金属合金中常用的物料。高纯度无定形铁矿一般由活性焦矿与熟石灰和助剂经烧结成，储存稳定性好。宣钢无机烧结矿经过系统的加工，粒度大、形状与均匀度好，比表面积大，多曝气用价格合理，可作为冶金材料来使用。
2冶金性能
1、抗热性：宣钢烧结矿由熔渣和可熔材料混合而成，抗热性优异，无明显软化变形，熔点高。
2、耐腐蚀性：经多次烧结处理后，其耐腐蚀性比较强，在1200-1300℃的复杂环境中可抵抗熔蚀，使用寿命长。
3、结晶性：由于宣钢烧结矿中有多种还原剂，对渗碳和凝固度都有很大影响，可以使材料获得良好的结晶性。
4、可焊性：是一种中等焊接矿，可用节热焊接、重熔焊接等方式进行焊接；可焊性也不错，用gcr13材料进行焊接，抗拉断焊接位及船弧焊接位的强度都比较高。
3球团矿
宣钢球团矿又称球墨铸铁，是以铁、碳、硅等元素为基本成分的灰色球团矿。球团矿由无定型铁矿、活性焦粉和一定量的助焦剂（烧
结剂和助剂）烧结而成，抗热性、耐磨性、热膨胀性均非常优异，具有良好的商业价值。
4冶金性能
1、抗拉强度：宣钢球团矿具有极高的抗拉强度，比一般铸铁的强度高出20％，抗拉强度在4千毫米拉伸时可达每平方毫米120兆帕。
2、抗老化性：宣钢球团矿具有良好的抗老化性，可在负荷较大的情况下耐久使用，在高温的环境中，能起到抗氧化保护作用，不受腐蚀影响。
3、耐热性：宣钢球团矿具有良好的耐热性，它能在1000℃以上工作温度，特别是用它制造的模具具有良好的耐热性，能有效提高加工质量，降低模具使用成本。
炼铁工艺中的烧结与球团化技术
新型烧结剂：提高烧结效率，降低能耗
新型球团化工艺：提高球团化效率，降 低能耗
新型球团化剂：提高球团强度，改善球 团质量
新型烧结设备：提高生产效率，降低能 耗
新型烧结工艺：提高烧结速度，降低生 产成本
新型球团化设备：提高球团化效率，降 低能耗
提高产品质量： 通过改进工艺 和设备，提高 烧结与球团化 产品的质量， 降低废品率。
降低生产成本： 通过优化生产 流程和采用节 能技术，降低 生产成本，提 高产品竞争力。
提高生产效率： 通过采用自动 化和智能化技 术，提高生产 效率，缩短生
产周期。
开发新产品： 通过研发新技 术和新材料， 开发具有更高 附加值的新产 品，满足市场
需求。
汇报人：
混合：将原料混合均匀，保
证球团质量
冷却：将焙烧后的球团冷却
至常温，便于运输和储存
球团矿生产： 用于生产球团 矿，提高铁矿
石的利用率
钢铁生产：用 于钢铁生产， 提高生产效率
和质量
环保领域：用 于处理废料和 污染物，减少
环境污染
新材料领域： 用于生产新型 材料，如磁性 材料、陶瓷材
料等
烧结工艺：需要高品位的铁矿石和燃料 球团化技术：可以使用低品位的铁矿石和燃料 烧结工艺：需要大量的水和能源 球团化技术：不需要大量的水和能源，更加环保
原料准备：选择合适的原料，如铁矿石、 燃料、熔剂等
球团生产工艺介绍
球团生产工艺介绍
球团生产工艺是一种提炼球团矿的生产工艺，球团与烧结是钢铁冶炼行业中作为提炼铁矿石的两种常用工艺。球团矿就是把细磨铁精矿粉或其他含铁粉料添加少量添加剂混合后，在加水润湿的条件下，通过造球机滚动成球，再经过干燥焙烧，固结成为具有一定强度和冶金性能的球型含铁原料。
一、球团生产工艺的发展
由于天然富矿日趋减少，大量贫矿被采用；而铁矿石经细磨、选矿后的精矿粉，品位易于提高；过细精矿粉用于烧结生产会影响透气性，降低产量和质量；细磨精矿粉易于造球，粒度越细，成球率越高，球团矿强度也越高。综上所述原因，球团生产工艺在进入21世纪后得到全面发展与推广。
如今球团工艺的发展从单一处理铁精矿粉扩展到多种含铁原料，生产规模和操作也向大型化、机械化、自动化方向发展，技术经济指标显著提高。球团产品也已用于炼钢和直接还原炼铁等。球团矿具有良好的冶金性能：粒度均匀、微气孔多、还原性好、强度高，有利于强化高炉冶炼。
二、球团法分类
1、高温固结：
（1）氧化焙烧：竖炉、带式机、链篦机-回转窑、环式焙烧机。（2）还原焙烧：回转窑法、竖炉连续装料法、竖炉间歇装料法、竖罐法、带式机法。
（3）磁化焙烧：竖炉法
（4）氧化-钠化焙烧：竖炉法、链篦机-回转窑。
（5）氯化焙烧：竖炉法、回转窑法。
2、低温固结：
（1）水泥冷粘结法
（2）热液法
（3）碳酸化法
（4）锈化固结法
（5）焦化固结法
（6）其他方法
三、球团原理
球团生产一般流程：原料准备→配料→混匀(干燥)→造球→布料→焙
烧→冷却→成品输出
球团焙烧过程：干燥→预热→焙烧→均热→冷却
烧结矿与球团矿的区别
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。
球团矿 烧结矿 比例
球团矿烧结矿比例
球团矿（lump ore）和烧结矿（sinter）是两种常用的铁矿精矿。
球团矿是经过矿石的露天开采或地下开采、破碎、粉碎、筛分等工艺加工后形成的较大颗粒的铁矿石。球团矿的颗粒大小一般在10毫米到50毫米之间。
烧结矿是将球团矿或其他细粒铁矿石和一定比例的焦炭粉末、石灰石、矿渣等混合，在高温下经过烧结反应形成的颗粒状铁矿石。烧结矿的颗粒大小一般在5毫米到20毫米之间。
对于铁矿石的生产和冶炼过程，球团矿和烧结矿的比例会根据具体情况进行调整。一般来说，球团矿含有较高的铁分，但烧结矿在冶炼过程中更容易与其他原料混合均匀，有利于提高熔剂的均匀性和冶炼效果。因此，常常将球团矿和烧结矿按一定比例混合使用，以平衡矿石的铁含量和冶炼效果。具体的比例会根据矿石质量、冶炼工艺和铁矿石市场需求等因素而有所差异。
烧结矿与球团矿的比较
烧结矿与球团矿的比较
第一节烧结矿与球团矿的比较
烧结和球团都是粉矿造块的方法。但它们的生产工艺和固结成块的基本原理却有很大区别，在高炉上冶炼的效果也有各自的特点。
烧结与球团的区别主要表现在以下几方面：
1、原料条件：球团和烧结对原料条件要求的主要差别在于粒度不同。
1)球团对原料要求严格。要求造球料粒度细（-200网目大于80%），比表面
积大，原料的
品位要高，SiO2含量要少。
2)烧结对原料粒度要求可粗一些，对原料的适应性强。烧结原料中-150目粒
级的应小于
20%，一般SiO2含量要高于5%；可使用富矿粉和钢铁厂的其他副产品，如钢渣、炉尘、轧钢皮、焦粉等都可充分利用。
2、固结成块的机理不同：
1)烧结矿是靠液相固结的，为了保证烧结矿的强度，要求产生一定数量的液相
（一般>25%），
因此混合料中必须有燃料，为烧结过程提供热源。
2)球团矿主要是依靠矿粉颗粒的高温再结晶固结的，要避免产生过多液相
（<5%），防止
球团粘结；热量由焙烧炉内的燃料燃烧提供，混合料中不加燃料。
3、冶金性能：
1)球团矿粒度小而均匀，常温强度高，可作为商品买卖；含铁品位高，氧化度
高，还原性
好；酸性氧化球团的高温性能较差，需要防止还原膨胀率过高。
2)烧结矿是不规则的多孔质块矿，粒度不够均匀，最好分级入炉，运输和贮存
时粉末较多，
一般不作为商品买卖；含铁品位比球团矿低，高碱度烧结矿高温性能较好。4、冶炼效果：二者均属于人造富矿，与天然矿相比，具有含铁品位高、还原性
好、强度合
适、软熔温度高、有害杂质少等的优点。代替天然块矿冶炼时，能大幅度提高产量，改善煤气利用，降低焦比。
#转炉炼钢工国家技术比武题库简答题271
1．加速石灰渣化的途径？
答案：①改进石灰质量,采用软烧活性石灰.
②适当改进助熔剂的成分
③提高开吹温度.
④控制合适的枪位
⑤采用合成渣
2．钢水为什么要脱氧？
答案：钢水不进行脱氧，连铸坯就得不到正确的凝固组织结构。钢中氧含量高还会产生皮下气泡、疏松等缺陷，并加剧硫的危害作用。生成的氧化物夹杂残留于钢中，会降低钢的塑性、冲击韧性等力学性能，因此，都必须脱除钢中过剩的氧。
3．吹炼过程中应从那几个方面预防爆发性喷溅？
答案：⑴控制好熔池温度。
⑵控制(TFe>不出现聚集现象。
⑶吹炼过程一旦发生喷溅就不要轻易降枪。
⑷在炉温很高时，可以在提枪的同时适当加白灰稠化炉渣。
4．炉衬损坏的原因？
答案：(1>废钢、铁水对炉衬冲击及机械磨损。
(2>钢液、炉渣的搅动及气体冲刷。
(3>炉渣对炉衬的化学侵蚀。
(4>炉衬温度激冷、激热变化和组织变化的开裂剥落。
(5>开炉初期的机械剥落。
(6>衬砖内部的碳素的氧化。
5．简述冶炼中期炉渣特点及矿物组成？
答案：冶炼中期，炉内碳、氧反应剧烈，炉渣容易出现“返干”其特点：碱度高，氧化亚铁含量低。炉渣得矿物组成时：主相为硅酸二钙和硅酸三钙，当石灰加入大时，有较多的游离CaO。碱度越高时，硅酸三钙量越大，游离CaO越多，这对冶炼效果不利的。
6．简述减少钢包温降有那些措施？
答案：(1>钢包内衬砌筑隔热层，减少散热。
(2>钢包烘烤采用高效节能装置。
(3>加快钢包热周转，红包出钢。
(4>钢包加盖。
(5>钢包钢水表面加保温覆盖材料。
烧结矿与球团矿的区别
烧结矿与球团矿的区别集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#
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。
烧结球团PPT课件
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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。
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烧结设备（烧嘴）
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烧结设备（台车）
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烧结设备（主排气管）
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烧结设备(烧 结布料机构)
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烧结设备 （除尘设备）
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烧结设备（抽风系统）
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烧结设备（风机与风箱）
⑵脉石成分：SiO2、Al2O3↓越好（须重视Al2O3 ）， MgO ↑越好
球团矿与烧结矿的比较
球团矿与烧结矿的比较
球团矿与烧结矿有如下不同：
（1）球团矿适合于细磨精矿粉的造块。由于贫矿的大量开采利用，选矿后的精矿粒度很细，精矿粉用于烧结时，料层透气性很差，影响烧结矿的产量和质量。根据我国的铁矿资源条件，需要细磨精选的贫矿占的比重很大，球团矿的生产必将迅速发展。粒度较粗的矿粉和碎焦、轧钢皮、高炉炉尘等不适于造球的工业废弃物，则适于生产烧结矿。
球团对原料的要求比较严格，原料粒度越细越有利于造球。此外，矿物的性质、脉石成分和脉石含量，对于球团矿的生产工艺和成品质量都有很大影响。烧结矿对于原料的适用性比较强。
（2）在大多数冶金性能上，球团矿比烧结矿更好些，球团矿粒度均匀，含铁量高，还原性好，低温强度好。表是球团矿与烧结矿的质量比较。球团矿的气孔度虽小些，但由于是小于4-5mm的小气孔（烧结矿的气孔多数是5-15mm的大气孔），有利于提高强度和还原性。但是球团矿的碱度一般比烧结矿低。
高炉的冶炼实践表明，使用球团矿后一般都可以提高产量，降低焦比。但收效大小与冶炼条件有关。
（3）球团矿的常温强度好，在运输过程中粉碎较少，并且适合于长期贮存，而烧结矿则在长期贮存时，易失去强度。在生产过程中，由于球团矿焙烧时料层透气性好，强度好，与生产烧结矿相比，可以减少向大气中逸散的灰尘，有利于改善环境。
（4）球团矿的热还原强度比烧结矿差球团矿热还原强度降低同它在还原时产生膨胀有直接关系。球团矿的膨胀分两个阶段，第一阶段是在还原度小于30%之前出现的，称为正常膨胀。主要由于Fe2O3还原成Fe3O4时，发生晶格转变所引起的。第二阶段是在还原度达到30%以后出现的，称为异常膨胀。引起异常膨胀的一个原因，是在浮氏体还原成金属铁时出现纤维状金属铁，或“铁胡须”长大，促使体积膨胀。
烧结球团
烧结生产工艺：
烧结工艺对烧结生产的产量和质量有着直接而重要的影响。生产工艺流程有原料的接受，兑灰，拌合，筛分破碎及溶剂燃料的破碎筛分，配料，混料，点火，抽风烧结，抽风冷却，破碎筛分，除尘等环节组成。
烧结生产工艺的过程就是将准备好的矿粉、燃料和溶剂，按一定的比例配料，然后再配入一部分烧结机尾筛分的返矿，送到混合机混匀和造球。混好的料由布料器铺到烧结机台车上点火烧结，烧成的烧结矿经破碎机破碎筛分后，筛上成品烧结矿送往高炉，筛下物为返矿，返矿配入混合料重新烧结，烧结过程产生的废气经除尘器除尘后，由风机抽入烟囱，排入大气。烧结工艺中主要设备：烧结机、混合机、单辊破、四辊破等。
球团生产工艺：
由于天然富矿日趋减少，大量贫矿被采用；而铁矿石经细磨、选矿后的精矿粉，品位易于提高；过细精矿粉用于烧结生产会影响透气性，降低产量和质量；细磨精矿粉易于造球，粒度越细，成球率越高，球团矿强度也越高。综上所述原因，球团生产工艺在进入21世纪后得到全面发展与推广。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（有时还有粘结剂和燃料）的混合物，在造球机中滚成直径8~15mm（用于炼钢则要大些）的生球，然后干燥、焙烧，固结成型，成为具有良好冶金性质的优良含铁原料，供给钢铁冶炼需要。球团法生产的主要工序包括原料准备、配料、混合、造球、干燥和焙烧、冷却、成品和返矿处理等工序。
目前主要的几种球团焙烧方法：竖炉焙烧球团、带式焙烧机焙烧球团、链箅机一回转窑焙烧球团。。
球团工艺中主要设备：竖炉、链箅机一回转窑、烘干机、润磨机、成球盘、带冷、环冷机等。
烧结与球团的区别
烧结与球团的区别
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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
烧结矿与球团矿生产
第一章烧结原燃料
1．1概述
所谓烧结，即是将各种粉状含铁原料，按要求配入一定数量的燃料和熔剂，均匀混合制粒后布到烧结设备上点火烧结，在燃料燃烧产生高温和一系列物理化学反应作用下，混合料中部分易熔物质发生软化、熔化，产生一定数量的液相，液相物质润湿其他未熔化的矿石颗粒；随着温度的降低，液相物质将矿粉颗粒粘结成块。这个过程称为烧结，所得的块矿叫烧结矿。
目前，生产人造富矿的方法主要有烧结法和焙烧球团法。由于烧结矿和球团矿都是经过高温制成的，因此又统称为熟料。
1．1．1 烧结的目的和意义
高炉冶炼过程中，为了保证料柱的透气性良好，要求炉料粒度均匀，粉末少，机械强度高。为了降低高炉焦比，要求炉料含铁品味高，有害杂质少，且具有自熔性和良好的还原性能。采用烧结方法后，上述要求几乎能全部达到。
贫矿经过选矿后所得到的细粒精矿，天然富矿在开采过程中和破碎分级过程中所产生的粉矿，都必须经过烧结成块后才能进入高炉。含碳酸盐和结晶水较多的矿石，经过破碎进行烧结，可以除去挥发分而使铁富集。某些难还原的矿石，或还原期间容易破碎或膨胀的矿石，经过烧结可以变成还原性良好的热稳定性高的炉料。
铁矿石中的某些有害元素，如硫、氟、钾、钠、铅、锌、砷等，都可以在烧结过程中大部分去除或回收利用。通过烧结过程，可以利用工业生产中的副产品，如高炉炉尘、转炉炉尘、轧钢皮、硫酸渣等，使其变废为宝，合理利用资源，降低生产成本，并可净化环境。
生产实践证明，高炉使用烧结矿和球团矿之后，高炉冶炼可以达到高产、优质、低耗、长寿的目的。
1．1．2 烧结技术的发展及现状
烧结矿与球团矿生产
第一章烧结原燃料
1．1概述
所谓烧结，即是将各种粉状含铁原料，按要求配入一定数量的燃料和熔剂，均匀混合制粒后布到烧结设备上点火烧结，在燃料燃烧产生高温和一系列物理化学反应作用下，混合料中部分易熔物质发生软化、熔化，产生一定数量的液相，液相物质润湿其他未熔化的矿石颗粒；随着温度的降低，液相物质将矿粉颗粒粘结成块。这个过程称为烧结，所得的块矿叫烧结矿。
目前，生产人造富矿的方法主要有烧结法和焙烧球团法。由于烧结矿和球团矿都是经过高温制成的，因此又统称为熟料。
1．1．1 烧结的目的和意义
高炉冶炼过程中，为了保证料柱的透气性良好，要求炉料粒度均匀，粉末少，机械强度高。为了降低高炉焦比，要求炉料含铁品味高，有害杂质少，且具有自熔性和良好的还原性能。采用烧结方法后，上述要求几乎能全部达到。
贫矿经过选矿后所得到的细粒精矿，天然富矿在开采过程中和破碎分级过程中所产生的粉矿，都必须经过烧结成块后才能进入高炉。含碳酸盐和结晶水较多的矿石，经过破碎进行烧结，可以除去挥发分而使铁富集。某些难还原的矿石，或还原期间容易破碎或膨胀的矿石，经过烧结可以变成还原性良好的热稳定性高的炉料。
铁矿石中的某些有害元素，如硫、氟、钾、钠、铅、锌、砷等，都可以在烧结过程中大部分去除或回收利用。通过烧结过程，可以利用工业生产中的副产品，如高炉炉尘、转炉炉尘、轧钢皮、硫酸渣等，使其变废为宝，合理利用资源，降低生产成本，并可净化环境。
生产实践证明，高炉使用烧结矿和球团矿之后，高炉冶炼可以达到高产、优质、低耗、长寿的目的。
1．1．2 烧结技术的发展及现状
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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