氧化球团基础理论共121页
球团理论与工艺球团焙烧的理论基础
生球经过干燥以后，虽然强度有所提高，但远不 能满足高炉冶炼的需要。 生球干燥后，干球抗压强 度只有80～100N/个。
满足不了运输和高炉冶炼 要求（>2500N/个）。
为了使球团矿具有良好 的冶炼性能，必须进行焙 烧。提高球团矿的强度有 许多方法，但95%是通过 焙烧固结，仅5%通过低 温固结。
③在较高温度下，α-Fe2O3是 赤铁矿的稳定形式，且由于发 生氧化，颗粒内部固溶体也被 转换，生成α-Fe2O3。
问题1：为什么低温时只能生成γ-Fe2O3？
4 球团焙烧的理论基础
问题1：为什么低温时只能生成γ-Fe2O3？
Fe3O4 （0.838nm）与γ-Fe2O3 （0.832nm） 的晶格常数相差甚微，因此，其转变仅仅是进一步除去Fe2+， 形成更多的空位和Fe3+。
Fe3O4 生成γ-Fe2O3 的过程 在低温下就可进行。
4 球团焙烧的理论基础
问题1：为什么低温时只能生成γ-Fe2O3？
而它们与 α-Fe2O3（0.542nm）的晶格常数差别却很大，晶 格重新排列时，Fe2+及Fe3+有较大的移动，从γ-Fe2O3或Fe3O4 转变到α-Fe2O3时，晶型改变，体积发生收缩，需要在高温下 方可进行。
4 球团焙烧的理论基础
4.3球团焙烧的固结机理 4.3.1固相固结 （1）固相固结的实质
固相固结：球团内的矿粒在低于其熔点的温度下的互相粘结， 并使颗粒之间连接强度增大。
在生球内颗粒之间的接触点上很难达到引力作用范围。但是，高 温下晶格内的质点在获得一定能量时，可以克服晶格中质点的引力， 而在晶格内部进行扩散。
质点扩散 晶格内 晶格表面
相邻晶格表面
球团理论
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5.2.3 碱度变化引起球团矿结构变化
贵 州 大 学 矿 业 学 院
1，碱度<0.1，允许膨 胀率：<20% 2，碱度=0.1-0.6，临 界膨胀率=20% 3，碱度>0.6，允许膨 胀率：<20%
当脉石含量为10%左右 时，碱度影响便失去作 用。
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为了使膨胀性保持在临界线以下所需要的脉石矿物会 逐渐减小，有以下三种变化范围
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1，碱度范围在0-0.1左右，所需要脉石含量在5%左 右 2，碱度范围在0.1-0.6左右，所需要脉石矿物在 5%-10%左右 3，碱度范围在0.6以上的，所需要的脉石含量低于 5% 在还原过程中，脉石含量和铁氧化物的不同之间 总存在着一定的相互关系，在还原的条件下，还 原以前存在的矿物结构会产生变化，甚至会生成 新的矿物结构
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5.2.3.2 碱度为0.1-0.6的球团矿特性
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在碱度为0.1-0.6范围内，生成的低熔 点橄榄石晶体不能抑制球团还原过程中的 膨胀，反而会在一定条件下加重膨胀。 但大约10%以上的脉石含量能减轻球团矿结 构的破坏，因为脉石能作为骨架保持球团 矿结构。
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5.2.3.1 碱度低于0.1的酸性球团矿特性
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脉石主要以SiO2形态存在,它部分同赤铁矿反应生 成层状方石英。 球团矿的强度在一定程度上依靠多晶体结构的赤 铁矿键获得，这种球团矿具有很多气孔。 还原过程低温下就可发生，使整个球团体积开始 产生结构变化。 铁橄榄石（还原速度低）可减轻球团矿的进一步 膨胀和粉化，可作为高酸性球团矿还原过程中的 稳定剂。 需要的条件是：脉石含量应大于5%，而且要 在较低的还原温度下才能抑制球团矿粉化。
第1节球团基本知识介绍
球团工艺与操作第1节球团基本知识介绍1．1、球团的概念和球团的生产方法目前，用于高炉炼铁的人造块矿方法有三种：烧结、球团和压团。
球团是人造块状原料的一种方法，是将细粒物料在加水条件下在专门造球设备上经滚动而生成球，然后再经焙烧固结的方法。
所得产品称为球团矿，呈球形，粒度均匀，具有高强度和高还原性。
球团过程中，物料因为滚动成球，并且由于粒子密集，密度、空隙率、形状、大小和机械强度等物理性质发生了变化。
更重要的是发生了化学和物理化学变化，如化学组成、还原性、膨胀性、高温还原软化性、低温还原软化性等变化，使物料的冶金性能得到改善。
目前，生产球团矿的主要方法有：竖炉法，涟钢即属于此类；带式焙烧机球团；链蓖机—回转窑球团生产。
本教材将就竖炉球团法来介绍球团工艺。
1．2、球团矿在钢铁工业中的地位和作用到目前为止，全球铁矿资源中，已经探明的品位大于40%的铁矿石大约为8500亿吨。
随着钢铁工业的发展，炼铁所需要的原料将愈来愈大，而可供直接入炉的富块矿越来越少。
我国铁矿储量居世界第五位，其中含铁50%以上的富矿仅仅占已经探明储量的4%左右，绝大部分为含有害物质的贫矿。
这类矿石必须细磨精选后造块才能进入高炉冶炼。
近年来，直接入炉的天然块矿逐渐减少，而人造块矿产量和高炉熟料逐年上升。
因此，铁矿资源的变化，人造块矿的优越性，极大的促进了球团、烧结技术的不断发展。
1．3、球团矿与烧结矿相比的特点球团法是一种新型的造块方法，因为其良好的冶金性能，所以自投入以来发展迅速，其产品不但用于高炉，而且用于转炉、平炉和电炉。
球团矿与烧结矿比，有几大特点。
（1）原料条件比较在原料粒度上，球团要求原料粒度细，而烧结要求原料粒度相对较粗。
一般认为：球团要求-200目粒级必须大于80%，或者更高；而烧结希望原料中-150目粒级在20%以下。
当烧结原料中细磨物料含量提高时，将引起烧结透气性变差，烧结生产率降低，必须采取各种措施提高烧结透气性，从而使烧结成本大大增加。
球团知识培训资料
球团知识培训资料1、球团法的基本概念：将准备好的原料，按一定的比例经过配料、混匀、烘干、润磨，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，称之为球团法。
2、铁矿球团的原料主要有两大类：一类是含铁原料；另一种是粘结剂和添加剂。
膨润土作为一种粘结剂因为便宜、效果好，所以得到广泛的利用。
膨润土最常见的有钙基膨润土、钠基膨润土。
膨润土主要成份为：蒙脱石。
3、用于造球的含铁原料主要是：磁铁矿、赤铁矿和褐铁矿。
磁铁矿化学式是：Fe3O4。
赤铁矿化学式是：Fe2O3；褐铁矿化学式是：mFe2O3·nH2O4、按碱度分类球团矿分为：酸性球团矿、溶剂性球团矿。
5、我厂球团的工艺流程为：配料—烘干—润磨—造球—干燥预热—焙烧—环冷—成品。
6、球团矿焙烧过程中热量来源：铁矿球团焙烧过程中所需热量部分由磁铁矿氧化放热提供，部分由燃料燃烧提供。
7、混匀的意义：配合料混匀是球团生产中重要工序之一。
因为只有均匀的混合料才能保证造球过程稳定，降低粘结剂用量，生产出质量均匀的球团。
8、球团焙烧设备有竖炉、带式焙烧机、链篦机-回转窑。
链篦机在生产过程中的主要作用是对生球进行干燥、预热。
9、圆盘给料机设备特点：圆盘给料机是球团厂常用的给料设备。
它给料均匀、容易操作，运转平稳可靠，但与其它给料设备相比，结构较复杂，价格较高。
（圆盘给料机现已基本不用）10、圆盘造球机加水：通常有加雾状水和滴状水两种。
11、圆盘造球机的分级工作特点：圆盘造球机的工作特点之一，是造球过程中球粒能够自动分级。
所谓球粒的自动分级，即圆盘中物料能按其本身粒径大小有规律地运动，并且都有各自的运动轨迹。
14、造球机的结构：造球圆盘、传动装置、刮刀装置、圆盘倾角调整装置、机座。
刮刀装置的分类：固定式、回转式、往复式、摆动式。
我公司球团生产线共有4台圆盘造球机。
圆盘造球机的型号为Φ6000×600。
球团理论与工艺
第一页，共七十六页。
• 3）球团矿形状一致，粒度均匀，料层透气性好，宜选用低负压 风机（带式焙烧机或链箅机—回转窑）
4）大多数球团原料中不含固体燃料，所需热量由液固体或气体
燃料燃烧提供，即由燃料燃烧供热，且可循环使用 10.1.2 三种主要球团生产方法比较
球团生产应用较为普遍的方法有竖炉球团法、带式焙烧机和链箅 机—回转窑球团法。
第十三页，共七十六页。
• 10.4 竖炉法焙烧球团矿
10.4.1 概述
1）发展史
竖炉法应用最早，自美国伊利公司第一座竖炉以来
*1960年竖炉生产球团矿产量占70% *1970年竖炉生产球团矿产量占18.1% *1976年竖炉生产球团矿产量占13.3% *1980年竖炉生产球团矿产量占9% 关键是单炉生产能力小，目前世界上最大的竖炉为16m2 国外有竖炉球团厂37家，110座竖炉，最高产量2700万t
11 TCS球团竖炉回收了干燥系统的废气余热以预热助燃风，使助燃风平均温度达到260310℃，并且燃烧室压力仅为6~8kPa，(节能型竖炉使助燃风温度达600℃以上，燃烧室
压力仅为12~15kPa。)，因而可减少电耗和煤气消耗，正常生产状态下，高炉煤气消耗已
降至170~220m2/吨球，另外TCS球团竖炉结构简单，维修费用低。
国外球团厂广泛采用皮带轮式混合机
第十二页，共七十六页。
• 2）方式 国外经验：非熔剂性球团矿—— 一段 熔剂性球团矿—— 二段 鞍钢200万t 带式机— 二段混合（一段轮式，二段强力）
10.3.3 造球
1）设备
圆盘——国内 圆筒——国外（60%以上） 2）相同点及差别 *工艺原理相同 —— 滚动成球 *Disc有分级作用，Drum则无
球团理论与工艺课件
发展新型球团生产工艺的探索与实践
探索新型干燥技术
研究新型的干燥技术，如微波干 燥、真空干燥等，提高球团矿的
干燥效果和降低能耗。
探索新型焙烧技术
研究新型的焙烧技术，如脉冲焙 烧、悬浮焙烧等，提高球团矿的
焙烧效果和降低能耗。
实践新型生产工艺
将新型的生产工艺应用于实际生 产中，如连铸连轧、短流程等，
提高生产效率和降低成本。
冷却
将焙烧后的球团进行冷却处理，以防止其过 热或产生裂纹，同时使球团矿的内部结构更 加稳定。
04
球团生产质量控制
原料质量与配料控制
原料质量
确保球团原料如精矿、熔剂等的质量稳定， 并严格控制粒度、品位等参数。
配料控制
根据球团矿的质量标准，精确控制配料比例， 确保球团矿的冶金性能和物理性质。
成球质量与焙烧控制
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T行破碎、筛分、冷却等处理，得到最 终的产品。
02
球团理论基础
球团形成的物理化学基础
1 2 3
粉矿的表面性质 粉矿的表面能、粉矿的比表面积、粉矿的表面电 性。
球团形成的润湿性 粉矿的润湿性、添加物对润湿性的影响、温度和 压力对润湿性的影响。
球团形成的粘结机制 机械力粘结、化学反应粘结、分子间粘结。
球团生产的工艺流程
原料准备
包括细磨矿石、精矿粉或返料的准备，以及 黏结剂和水的添加。
造球盘上滚动成球
将原料和黏结剂混合后，在造球盘上滚动成球。
干燥
对成型的球团进行干燥，去除多余的水分。
预热
将干燥后的球团进行预热处理，提高球团的温度。
焙烧
将预热后的球团进行焙烧，使球团矿化并获得所 需的强度和冶金性能。
环保设施与运行管理
球团理论与工艺1绪论
烧结料的混合与造球是在混合机内同时进行的，成球不 完全，混合料中仍然含有相当数量未成球的小颗粒。
球团矿生产工艺中必须有专门的造球工序和设备，将全 部混合料造成10～25mm的球，小于10mm的小球要筛出 重新造球。
1 绪论
1.4 球团矿与烧结矿比较 1.4.8 厂址选择的比较 球团法适于细粒物料，宜建厂于矿山或选厂附近； 烧结法适于处理粗粒物料及钢铁厂内二次原料，应建于 钢铁厂附近。
物理性质变化：如密度、孔隙率、形状、大小和机械强度。 化学和物理化学性质变化：如化学组成、还原性、膨胀性、高（低）温还原软化 性、熔融性。
球团的基本任务：精矿或粉矿造块，除杂，金属化球团，综合利用。
1 绪论
1.2 球团方法分类
造块方法：烧结、球团和压团。 压团是将粉状物料在一定外压力作用下，使之在模型内受压， 形成形状和大小一定的团块的方法。 过程简单，产品冶金性能良好，可直接使用或热处理后使用。
1 绪论
1.3 球团矿在钢铁工业中的地位及作用
1912年瑞典A.G.安德逊（Andson）首先提出球团问题。
1948年美国在小高炉上冶炼球团试验成功，20世纪50年代在世界 发展起来，形成工业生产规模， 20世纪60~70年代发展很快。
1957年世界球团生产能力为1000万吨， 1972年为13600万吨， 1978年达16000万吨， 1985年约18000万吨。
球团理论与工艺1绪论
1 绪论
钢铁冶炼流程
焦炉
长
高炉 铁水预处理 转炉 二次冶炼 连铸 加热炉 热轧机
喷煤
流
原料场
程
烧结机/球团机
炼铁
炼钢
钢压延 加工
短
原料处理 电炉 二次冶炼 连铸 加热炉 热轧机
铁矿球团基本理论要点.
d
硅酸铁
鞍钢弓长岭矿业公司
B、赤铁矿球团固结形式
铁矿球团基本理论要点
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。
鞍钢弓长岭矿业公司
铁矿球团基本理论要点
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。
链篦机回转窑焙烧 环式焙烧机焙烧
鞍钢弓长岭矿业公司
铁矿球团基本理论要点
（三）球团用主要原、燃料 1、含铁原料
铁 矿 球 团 原 含铁原料 料 粘结剂
添加剂 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。