铁矿球团基本理论要点

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铁矿球团对含铁原料技术要求如下: 铁矿球团对含铁原料技术要求如下:
1、含铁原料

液体燃料 固体燃料
(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.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 磁铁矿氧化为赤铁矿是放热反应。 磁铁矿氧化为赤铁矿是放热反应 团矿总热耗的一半。 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 磁铁矿氧化如果不充分,会使球团矿产生同心裂纹。 磁铁矿氧化如果不充分 球团矿强度,还会恶化还原性能。 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。 磁铁矿的氧化从
a
b、Fe2O3再结晶连接 Fe2O3再结晶连接是铁精矿氧化球团固结的主要形式。是 第一种固结形式的发展。当磁铁矿球团在氧化气氛中焙烧时, 氧化过程由球的表面沿同心球面向内推进,氧化预热温度达 1000℃时,约95%的磁铁矿氧化成新生的Fe2O3,并形成微晶 键。在最佳焙烧制度下,一方面残存的磁铁矿继续氧化,另一 方面赤铁矿晶粒扩散增强,并产生再结晶和聚晶长大,颗粒之 间的孔隙变圆,孔隙率下降,球体积收缩,球内各颗粒连接成 一个致密的整体,因而使球的强度大大提高。
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。
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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
鞍钢弓长岭矿业公司 • 三. 球团中磁铁矿氧化的意义 •

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磁铁精矿是生产球团的主要原料,在焙烧过程中, 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。 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 磁铁矿氧化成赤铁矿时伴随结构的变化。 磁铁矿氧化成赤铁矿时伴随结构的变化 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 而赤铁矿为六方晶系, 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。 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。
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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%。
链篦机—回转窑 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。
链篦机回转窑焙烧
环式焙烧机焙烧
带式机法
焦化固结球团
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(三)球团用主要原、燃料 球团用主要原、
原 铁 矿 料
含铁原料 粘结剂 添加剂 气体燃料 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。
磁铁矿 赤铁矿
b
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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。 SiO 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。
鞍钢弓长岭矿业公司 1.磁铁矿球团固结形式 磁铁矿球团固结形式
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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。
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(二)球团方法分类
目前铁矿球团法和烧结法一样,已经成为人造富矿的主 要方法之一,得到了广泛应用。铁矿氧化球团矿,主要采用 竖炉法、带式焙烧机法、链篦机——回转窑法三种工艺生产。 最近,中南大学烧结球团研究所又成功开发出“酸性球团矿 烧结机焙烧新工艺”。 根据球团矿固结温度和气氛的差异,球团法所得产品可 分为:氧化球团矿、冷固球团矿、金属化球团矿等。 按照球团矿的碱度一般分为:酸性球团矿和熔剂性球团 矿。 目前世界各国仍以生产酸性球团矿为主。
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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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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
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
磁铁矿
d
硅酸铁
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B、赤铁矿球团固结形式 、
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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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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。
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> 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%, 小时吸水率>120%,膨胀容>12mL·g 粒度(-0.074mm) (-0.074mm 60%,2小时吸水率>120%,膨胀容>12mL g-1,粒度(-0.074mm) 99%,水分<10%。 ≥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。
鞍钢弓长岭矿业公司 2、粘结剂
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粘结剂:可以改善物料的成球性及生球、 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、 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。 水玻璃、消石灰、石灰石、水泥和白云石。
鞍钢弓长岭矿业公司 二、焙烧
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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
500
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200
wk.baidu.com600
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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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