球團礦粘結(jié)劑

冶金球團粘結(jié)劑是生產(chǎn)鋼鐵行業(yè)加工球團礦的關(guān)鍵性輔助原料，它的性能優(yōu)劣直接關(guān)系著焙燒球團的質(zhì)量好壞。采用該粘結(jié)劑生產(chǎn)冷固球團原有設備不用改造，可解決現(xiàn)有鐵礦粉原料及含鐵塵泥粉料再利用方法耗能高、工序復雜或不能大批量轉(zhuǎn)化利用等技術(shù)問題。

該粘結(jié)劑不僅適用于煉鐵礦粉原料、二氧化鈦、二氧化錳等金屬的成型造粒，同時適用于鋼鐵企業(yè)廢棄物的成型造粒（如高爐爐塵、軋鋼皮、鐵屑、沉泥、返礦、除塵布袋料、鋼渣、硫酸渣、鋼渣、煉鋼除塵灰及其它含鐵粉料），均可達到燒結(jié)或高爐應用要求。改變了鐵礦球團的生產(chǎn)長期采用膨潤土作粘結(jié)劑，降低品位，球團強度低，粉化率高等問題。具有粘結(jié)力強、球團強度、高降低球團礦焙燒溫度、縮短焙燒時間，焙燒性能好、提高球團礦品位；降低生產(chǎn)成本等特點。2100433B

從燒結(jié)礦中搞金屬化既然不經(jīng)濟，人們只好轉(zhuǎn)而在球團礦中試驗。球團礦基本由精礦粉構(gòu)成，氣孔微細、均勻，很容易與還原氣體發(fā)生反應，而焙燒球團礦用的是煤氣或重油，氣氛容易控制，因此效率很高。實踐表明，金屬化球團礦中的鐵，92~96%都已經(jīng)還原成金屬鐵。這種球團礦，可以代替廢鋼，用于電爐或轉(zhuǎn)爐；用于高爐，幾乎使高爐變成化鐵爐。下表是用同一種精礦粉生產(chǎn)的燒結(jié)礦和球團礦，從中可以看出它們的區(qū)別。

1、比進口礦品位低3～5%、SiO₂含量高3～4%；

2、我國球團礦的精礦粉粒度0.074mm的只有60～80%，比表面積小，大部分在1000cm²/g左右，造球困難，靠多加膨潤土來彌補，大部分廠家添加量在5%以上，而每多配加1%膨潤土，就使球團礦的品位降低0.6%。國外造球用精礦粉的比表面積達到1500～1700cm²/g，膨潤土添加量在0.5%左右；

3、球團礦焙燒不均勻，尤其是用豎爐焙燒的球團礦；

4、部分豎爐生產(chǎn)的球團礦的強度差，F(xiàn)eO含量高，冶金性能差。

國內(nèi)外焙燒球團礦的方法有：豎爐焙燒、帶式焙燒。

球團礦豎爐焙燒

豎爐是最早采用的球團礦焙燒設備?，F(xiàn)代豎爐在頂部設有烘干床，焙燒室中央設有導風墻。燃燒室內(nèi)產(chǎn)生的高溫氣體從兩側(cè)噴入焙燒室向頂部運動，生球從上部均勻地鋪在烘干床上被上升熱氣體干燥、預熱，然后沿烘干床斜坡滑入焙燒室內(nèi)焙燒固結(jié)，在出焙燒室后與從底部鼓進的冷風氣相遇，得到冷卻。最后用排礦機排出豎爐。豎爐的結(jié)構(gòu)簡單，對材質(zhì)無特殊要求；缺點是單爐產(chǎn)量低，只適用于磁精粉球團焙燒，由于豎爐內(nèi)氣體流難于控制，焙燒不均勻造成球團礦質(zhì)量也不均勻。

球團礦帶式焙燒

帶式焙燒機是使用最廣的焙燒方法。帶式焙燒的特點：1、采用鋪底料和鋪邊料以提高焙燒質(zhì)量，同時保護臺車延長臺車壽命；2、采用鼓風和抽風干燥相結(jié)合以改善干燥過程，提高球團礦的質(zhì)量；3、鼓風冷卻球團礦，直接利用冷卻帶所得熱空氣助燃焙燒帶燃料燃燒、以及干燥帶使用；只將溫度低含水分高的廢氣排入煙囪；4、適用于各種不同原料（赤鐵礦浮選精粉、磁鐵礦磁選精粉或混合粉）球團礦的焙燒。

國內(nèi)主要采用鏈篦機-回轉(zhuǎn)窯技術(shù)，由首鋼國際工程公司于2000年率先開發(fā)成功，填補了中國大型球團技術(shù)的空白，并完成國內(nèi)第一條120萬噸/年鏈篦機-回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線建設，2004年獲得冶金科技進步一等獎。

全球鐵礦資源中，已探明的品位大于40%的鐵礦石約為8560億t。隨著鋼鐵工業(yè)的發(fā)展、煉鐵所需原料將愈來愈大，而可供直接入爐的富塊礦卻愈來愈少。我國鐵礦儲量居世界第5位，其中含鐵50%以上的富礦卻僅占已探明儲量的4%左右，絕大部分為含有害雜質(zhì)(P、S、Pb、Zn、As)的貧礦。這類礦石須細磨精選后造塊才能入爐冶煉。日前．全世界范圍內(nèi)，歐美等國鐵礦石的入選比為83%一93%，而我國高達95%以上的鐵礦石須進行預先選礦。因此，人造塊礦產(chǎn)量及高爐熟料率呈逐年L升趨勢。70年代以來，我國重點鋼鐵企業(yè)的熟料入爐率已達89%，與一些發(fā)達國家相當。

球團法是一種新型造塊方法，自投入使用以來發(fā)展迅速。其產(chǎn)品不僅用于高爐，而且用于轉(zhuǎn)爐、平爐或電爐。球團礦與壓團團塊相比，具有以下幾點優(yōu)越性：

1、適于大規(guī)模生產(chǎn)；

2、粒度均勻，能保證高爐爐料的良好透氣性；

3、空隙率高，還原性好；

4、冷態(tài)強度高，便于運輸和貯存，不易破碎等。

因此，球團法以其巨大的優(yōu)越性與造塊的另一種方法燒結(jié)法并列成為人造塊狀原料的兩大方法。

造塊方法可分為三類：燒結(jié)、球凹和壓團。

壓團是發(fā)展最早的一種造塊方法。且過程簡單，其產(chǎn)品團塊可直接使用或者經(jīng)過熱處理后再使用。團塊的冶金性能良好，但加工成本較高。同時與需要造塊的鐵棺礦或粉礦的巨大數(shù)量相比，壓團設備納生產(chǎn)能力有限。所以，鐵礦石壓團法并未能在鋼鐵工業(yè)中得到發(fā)展。

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

2、無燒結(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、冷強度好，每個球可耐2800～3600N(300～400kg·f)的壓力粒度均勻，運輸性能好；

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，因為在強氧化性氣氛下焙燒，可以去除原料中95～99%的硫；

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

8、酸性氧化球團礦的軟熔性能較差，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。

自熔性球團礦概述

單獨用作高爐原料時，可以不加或少加熔劑。自熔性球團礦一般含鐵62%左右，并含有CaO、MgO、SiO₂、A1₂O₃等，用同樣的細鐵精礦生產(chǎn)的自熔性球團礦與酸性球團礦相比較，前者含鐵量較低、含硫較高。自熔性球團礦的氣孔率較高，一般在25%左右，強度較低，但單個球的抗壓強度也能達到2000N以上，轉(zhuǎn)鼓指數(shù)可達95%(ISO標準)；真密度與原料的含鐵量和球團礦的堿度有關(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礦呈鋼灰色，條痕為紅褐色。

自熔性球團礦結(jié)構(gòu)

自熔性球團礦的礦物組成和結(jié)構(gòu)比較復雜，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，且比酸性球團礦的氣孔大，氣孔率也較高，因而強度較低。但是仍能滿足運輸、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)于酸性球團礦。實驗研究表明：自熔性球團礦在高溫下(>1200℃)還原時，試樣的表面與中心同時出現(xiàn)金屬鐵，鐵酸鈣被還原時析出的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%)。自熔性球團礦的焙燒溫度區(qū)間較窄，對焙燒工藝制度要求嚴格，單位產(chǎn)品的燃料消耗較高。

酸性球團礦是工業(yè)上最早出現(xiàn)的球團礦。它的制造工藝簡單，焙燒溫度區(qū)間較寬，含鐵品位較高，強度好，可以長期貯存和長距離運輸。此外，酸性球團礦的低溫、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，球團礦產(chǎn)量中占優(yōu)勢。但是20世紀80年代以來發(fā)現(xiàn)酸性球團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。特別是當酸性球團礦中的赤鐵礦(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，形成液態(tài)渣相，阻礙還原氣體CO和H₂的擴散，使球團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)出了橄欖石球團礦和白云石球團礦 。2100433B

酸性球團礦(acid pellet)是指配料中不加或少加熔劑，堿度(CaO)/SiO₂在0.4以下的球團礦。它以細鐵精礦為原料，通常配加0.5%～0.8%的膨潤土經(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，單獨用作高爐原料時需要配加堿性熔劑 。