酸性球團(tuán)礦

酸性球團(tuán)礦是工業(yè)上最早出現(xiàn)的球團(tuán)礦。它的制造工藝簡(jiǎn)單，焙燒溫度區(qū)間較寬，含鐵品位較高，強(qiáng)度好，可以長(zhǎng)期貯存和長(zhǎng)距離運(yùn)輸。此外，酸性球團(tuán)礦的低溫、中溫還原性好，還原膨脹率低，因此在世界范圍內(nèi)，特別在北美洲，球團(tuán)礦產(chǎn)量中占優(yōu)勢(shì)。但是20世紀(jì)80年代以來(lái)發(fā)現(xiàn)酸性球團(tuán)礦的高溫冶金性能不好。高溫還原性差，軟化溫度低，軟化溫度區(qū)間較寬。特別是當(dāng)酸性球團(tuán)礦中的赤鐵礦(Fe₂O₃)還原到浮氏體Qn酸(FeO)階段，在高溫下與脈石中的SiO₂迅速反應(yīng)，形成液態(tài)渣相，阻礙還原氣體CO和H₂的擴(kuò)散，使球團(tuán)礦外層形成一金屬鐵殼，內(nèi)部為液態(tài)渣相包圍的浮氏體，還原難以繼續(xù)。為了改善其高溫冶金性能，又開發(fā)出了橄欖石球團(tuán)礦和白云石球團(tuán)礦 。2100433B

酸性球團(tuán)礦(acid pellet)是指配料中不加或少加熔劑，堿度(CaO)/SiO₂在0.4以下的球團(tuán)礦。它以細(xì)鐵精礦為原料，通常配加0.5%～0.8%的膨潤(rùn)土經(jīng)造球、焙燒而制成。其脈石成分主要為酸性的SiO₂及少量的Al₂O₃，單獨(dú)用作高爐原料時(shí)需要配加堿性熔劑 。

酸性球團(tuán)礦的主要鐵礦物為赤鐵礦，在高溫焙燒過程中經(jīng)再結(jié)晶、晶粒長(zhǎng)大形成赤鐵礦連晶，使球團(tuán)礦具有很高的強(qiáng)度。當(dāng)脈石礦物為石英時(shí)，只要磁鐵礦(Fe₃O₄)氧化充分，形成赤鐵礦(Fe₂O₃)，石英不與赤鐵礦反應(yīng)，仍以獨(dú)立的形態(tài)存在于球團(tuán)礦中，故不影響球團(tuán)礦的強(qiáng)度。如果磁鐵礦氧化不夠充分時(shí)，它會(huì)在高溫焙燒帶與石英(SiO₂)反應(yīng)，形成硅酸鐵(2FeO·SiO₂)液相，覆蓋于磁鐵礦顆粒表面，阻礙氧的擴(kuò)散，影響磁鐵礦繼續(xù)氧化，因而在球團(tuán)礦內(nèi)部形成未被氧化的磁鐵礦核心，加之在焙燒后的冷卻過程中，液相凝固、體積收縮，使球團(tuán)礦內(nèi)部產(chǎn)生同心環(huán)狀裂紋，從而使球團(tuán)礦的還原性和強(qiáng)度都受影響。

如果鐵礦粉中的脈石是硅酸鹽，其中高熔點(diǎn)的硅酸鹽在焙燒球團(tuán)礦的溫度下不熔化，仍以獨(dú)立的礦物存在；低熔點(diǎn)的硅酸鹽礦物，如長(zhǎng)石(K[AlSi₃O₈])，在高溫下熔化，分布于赤鐵礦顆粒之間，液相狀態(tài)有助于赤鐵礦結(jié)晶的發(fā)育，冷凝后則充當(dāng)黏結(jié)相存在于赤鐵礦顆粒之間，有助于提高球團(tuán)礦的強(qiáng)度，而不利于它的還原性。酸性球團(tuán)礦的礦物組成比較簡(jiǎn)單，以赤鐵礦為主，有時(shí)有未被氧化的少量磁鐵礦在球團(tuán)礦的核心。脈石礦物有石英及各種硅酸鹽形成的渣相 。

自熔性球團(tuán)礦概述

單獨(dú)用作高爐原料時(shí)，可以不加或少加熔劑。自熔性球團(tuán)礦一般含鐵62%左右，并含有CaO、MgO、SiO₂、A1₂O₃等，用同樣的細(xì)鐵精礦生產(chǎn)的自熔性球團(tuán)礦與酸性球團(tuán)礦相比較，前者含鐵量較低、含硫較高。自熔性球團(tuán)礦的氣孔率較高，一般在25%左右，強(qiáng)度較低，但單個(gè)球的抗壓強(qiáng)度也能達(dá)到2000N以上，轉(zhuǎn)鼓指數(shù)可達(dá)95%(ISO標(biāo)準(zhǔn))；真密度與原料的含鐵量和球團(tuán)礦的堿度有關(guān)，在4.5左右；視密度與氣孔率關(guān)系密切在3.4左右。結(jié)晶良好的自熔性球團(tuán)礦呈鋼灰色，條痕為紅褐色。

自熔性球團(tuán)礦結(jié)構(gòu)

自熔性球團(tuán)礦的礦物組成和結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但仍以赤鐵礦(Fe₂O₃)為主，赤鐵礦連晶是其固結(jié)的基本形式。鐵酸鈣(CaO·Fe₂O₃)為主要的黏結(jié)相。少量的硅灰石(CaO·SiO₂)和正硅酸鈣(2CaO·SiO₂)分布在赤鐵礦、鐵酸鈣顆粒之間的渣相中。由于自熔性球團(tuán)礦液相較多，受表面張力的作用，氣孔多呈圓形，且比酸性球團(tuán)礦的氣孔大，氣孔率也較高，因而強(qiáng)度較低。但是仍能滿足運(yùn)輸、貯存和高爐冶煉工藝的要求。它的還原性好，除了氣孔率較高的原因外，它的主要礦物赤鐵礦和鐵酸鈣都是易還原的礦物。特別是高溫還原性明顯地優(yōu)于酸性球團(tuán)礦。實(shí)驗(yàn)研究表明：自熔性球團(tuán)礦在高溫下(>1200℃)還原時(shí)，試樣的表面與中心同時(shí)出現(xiàn)金屬鐵，鐵酸鈣被還原時(shí)析出的CaO與SiO₂結(jié)合，形成正硅酸鈣(2CaO·SiO₂)，從而避免了SiO₂與FeO形成大量的液態(tài)渣相，并提高其還原性，試樣中SiO₂含量愈低，其高溫還原性愈好。自熔性球團(tuán)礦的還原膨脹率較高，但只要含堿金屬不高，焙燒制度適宜，其還原膨脹率可以控制在允許的范圍之內(nèi)(不大于20%)。自熔性球團(tuán)礦的焙燒溫度區(qū)間較窄，對(duì)焙燒工藝制度要求嚴(yán)格，單位產(chǎn)品的燃料消耗較高。

1、使用品位很高的精礦粉生產(chǎn)，酸性氧化球團(tuán)礦的品位可達(dá)68%，SiO₂在1%～2%；

2、無(wú)燒結(jié)礦具有的大氣孔所有氣孔都以微氣孔形式存在，有利于氣-固相還原；

3、FeO含量低(一般在1%左右)，礦物主要是Fe₂O₃，還原性好；

4、冷強(qiáng)度好，每個(gè)球可耐2800～3600N(300～400kg·f)的壓力粒度均勻，運(yùn)輸性能好；

5、自然堆角小在24°～27°，在高爐內(nèi)布料易滾向爐子中心；

6、含硫很低，因?yàn)樵趶?qiáng)氧化性氣氛下焙燒，可以去除原料中95～99%的硫；

7、具有還原膨脹的缺點(diǎn)，在有K2O、Na₂O等催化的作用下會(huì)出現(xiàn)異常膨脹；

8、酸性氧化球團(tuán)礦的軟熔性能較差，即它的軟化開始溫度低，軟熔溫度區(qū)間窄，但它仍比天然富塊礦的好，仍是合適爐料結(jié)構(gòu)中高堿度燒結(jié)礦的最佳搭配料。

白云石球團(tuán)礦(pellet with dolomite addition)是指球團(tuán)料中添加白云石制成的自熔性球團(tuán)礦。添加白云石的目的在于使球團(tuán)礦含一定量的MgO，以改善其冶金性能，特別是高溫還原性。配加白云石增加了球團(tuán)礦MgO含量，而不增加SiO₂，但是卻帶入了CaO。其還原性及高溫冶金性能均比酸性球團(tuán)礦優(yōu)越，單獨(dú)作為高爐練鐵爐料時(shí)可少加熔劑 。