球团矿质量冶金性能
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。
5、环境状况：球团矿的生产环境明显优于烧结。
1)球团矿的强度好，粉末少，料层透气性好，抽风负压低，烟气含粉尘量少，除尘负荷轻，排人大气的粉尘就少。
2)由于烧结是以固体燃料为主，与气、液体燃料相比，其含硫量较高，挥发分中又含有氮。
1、设备投资和生产费用带式焙烧机和链箅机—回转窑比带式烧结机设备复杂、庞大，加之增加了原料细磨与造球设备，因而球团的建厂投资费用要高于烧结。
生球和球团矿产品质量检验与鉴定
Rt
0.11W1 0.430W2
m1 mt m 0.430W2
100% 100%
一、生球质量的检验
质量良好的生球是获得高产、优质球团矿的先决条件。 优质的生球必须具有适宜而均匀的粒度，足够的抗压强度 和落下强度以及良好的抗热冲击性。
1、生球粒度组成 生球的粒度组成用筛分方法测定。我国所用方孔筛尺寸
（mm ）为25×25、16×16、10×10、6.3×6.3，筛底的 有 效 面 积 有 400mm×600mm 和 500mm×800mm 两 种 。 可采用人工筛分和机械筛分。筛分后，用不同粒度（mm） >25.0、25.0-16.0、16.0-10.0、10.0-6.3和＜6.3的各粒 级 的 质 量 百 分 数 表 示 。 粒 级 生 球 粒 度 组 成 一 般 为 ： 1016mm粒级的含量不少于85%，>16mm和＜6.3mm的含 量均不超过5%。球团的平均直径以不大于12.5mm为宜。
mD1 mD2 mD3 mD0
100%（参考指标）
mD0 ——还原后转鼓其前的试样重量，g；
mD1 ——留在6.3mm筛上的试样重量，g；
mD2 ——留在3.15mm筛上的试样重量，g；
mD3 ——留在0.5mm筛上的试样重量，g；
20
六、高温软化与熔滴性能
• 高炉内软化熔融带的形成及其位置，主要取决于 高炉操作条件和炉料的高温性能。而软化熔融带 的特性对炉料还原过程和炉料透气性将产生明显 的影响。为此，许多国家对铁矿石软化性的实验 方法进行了广泛深入研究。但是，到目前为止试 验装置、操作方法和评价指标都不尽相同。一般 以软化温度及温度区间，滴落开始温度和终了温 度，熔融带透气性，熔融滴下物的性状作为评价 指标。
球团矿的制备及性能测试
实验2 球团矿的制备及性能测试一、球团矿的发展现状与趋势精料和合理的炉料结构一直是国内炼铁界努力探索的课题。
球团矿作为良好的高炉炉料，不仅具有品位高、强度好、易还原、粒度均匀等优点，而且酸性球团矿与高碱度烧结矿搭配，可以构成高炉合理的炉料结构，使得高炉达到增产节焦、提高经济效益的目的，因而近年来国内炼铁球团矿产量和用量大幅增加，不仅中小型高炉普遍使用，大型高炉如马钢2500M3高炉、昆钢2000 M3高炉、宝钢、攀钢等也加大了球团矿的配料比例。
大力发展球团矿已成为有关权威机构、学术会议以及生产厂家关注的焦点和共识，国内目前已形成一股球团矿“热”。
1、球团矿具有规则的形状、均匀的粒度、高的强度（抗压和抗磨），能进一步改善高炉的透气性和炉内煤气的均匀分布;球团矿FeO含量低，有较好的还原性（充分焙烧后，有发达的微孔）更有利于高炉内还原反应的进行。
因此，球团矿在我国高炉操作者的心目中称之为“顺气丸”，其冶金性能好，非其它熟料所能比。
2、国内大量的理论研究和生产实践表明，高碱度烧结矿与酸性炉料搭配有一个合适的配比。
大型高炉采用75% ~70%碱度为1.85左右的烧结矿与25% ~ 30%的酸性球团矿是合理的炉料结构。
当酸性球团配入比例为25% ~ 30%时，其在炉内软熔区间的最大压差值最小，也就是按此比例搭配效果最佳。
3、在上述合适的范围内，在高炉正常运行情况下，球团矿入炉配比的高低是由其质量≤3.0%; S≤决定的。
高质量的球团矿应具有的指标为：TFe≥65%; FeO≤1.0%; SiO20.04%; 球团矿粒度8—16mm占95%以上；转鼓指数（ISO）≥96%，抗压强度≥2500N/个球。
目前，我国冶金企业生产的球团矿，特别是竖炉球团矿与高质量球团矿及进口球团矿相比，普遍存在着相当的差距。
纵观国内外先进高炉炼铁经验，在原料供应可能的情况下，合理的炉料结构发展趋势是：a）高炉少吃或不吃生料；b）增加高炉球团矿的用量；c）减少烧结矿的用量（即提高烧结矿的品位，应当相应提高烧结矿的碱度，否则烧结矿的强度、冶金性能将会有较大的下降。
关于碱性球团矿的生产及其冶金性能研究
关于碱性球团矿的生产及其冶金性能研究摘要：针对高炉炼铁而言，无论是烧结矿，还是球团矿，均发挥出很大的原料作用。
对于国内的大中型高炉而言，烧结矿的重要性与价值十分关键。
鉴于球团矿经常被使用，当精矿粉量日益增长以后，相应的球团入炉比重开始变大。
对于碱性球团矿来说，因为冶金性能效果显著，在炼铁过程中发挥出良好的作用。
在运用了碱性球团矿以后，可以获取更多的经济收益。
通过紧密结合自身的工作经验，将碱性球团矿生产与冶金性能当作主要的研究内容，从下述不同的方面加以展开论述与分析，以便充分发挥出碱性球团矿的良好功效与作用。
关键词：碱性球团矿；生产；冶金性能引言：通常情况下，很多钢铁厂在运用烧结矿与球团矿的过程当中，面临着很大的挑战，需要仔细加以分析。
尤其对于化工厂铁泥、硫酸渣以及转炉污泥而言，均属于不可或缺的原料，在此过程当中，需要加大对竖炉焙烧球团矿的运用力度，同时配合应用熔剂性烧结矿。
依靠这种方式，一方面，降低了投资的经济成本；另一方面，还凸显出高炉冶炼生产工作的特点，可以获取到最佳的炉料结构。
鉴于此，借助上述举措，可以深入了解与掌握碱性球团矿的生产方式和冶金性能，进而加快了球团事业发展的速度，其重要性是毋庸置疑的。
1.某某钢铁厂球团矿生产应用情况此次研究以某某钢铁厂为例，经常会运用到球团矿，在高炉冶炼经济技术指标方面，体现出一定的先进性。
比如，某某钢铁厂的小高炉12m3，均运用了平地堆烧碱性球团矿，相应的利用系数6.0t/m3d，冶炼的周期为3～3.5h，焦比为0.5t/t铁、冶炼的强度为2.0t/m3d。
在全国范围内位列前位。
对于此钢铁厂而言，应用堆烧碱性球团的比重是75%，剩余的都是烧结矿，而55m3的高炉冶炼利用系数则为2.3～2.6t/1m3d，相应焦比为0.60t/t铁。
2.原料的性能分析进行此次研究的过程中，开展试验使用的原料是某某钢铁厂周围矿点的磁精矿混合矿，详情如下表1、表2所示。
并且呈现出以下几个方面的特征：（1）在矿粉粒度方面，一般表现出很粗的特点。
球团矿的制备和性能测定
球团矿的制备和性能测定一、国内外球团矿的发展球团矿是一种优良的高炉炼铁原料，我国的铁矿资源本适合生产球团矿，但是由于历史的原因，却走上了细精矿烧结的道路，上世纪80年代中期宝山钢铁公司的1号高炉投产，改变了我国传统的细精矿烧结工艺，其后随着钢铁工业快速的发展，国产精矿不能满足需求，进口粉矿逐年增加，目前就全国范围而言，细精矿在烧结配料中已经不占主导地位。
球团矿在我国高炉炉料中的比例逐年升高，进入21世纪，链篦机一回转窑工艺发展迅速，2007年球团矿的产量可以达到l亿吨左右，加上进口的球团矿大约1．3亿吨，在全国高炉炉料中的比重平均16％左右，在可以预见的将来，烧结矿依然是我国高炉的主要原料，球团矿必将持续发展。
各钢铁厂的情况不同和矿源不同决定了其不同的高炉炉料结构。
日本、韩国高炉以烧结矿为主, 因为其主要铁料是国际上购买的粉矿, 适宜生产烧结矿。
北美高炉以球团矿为主, 因为其矿源多为细精矿, 适宜生产球团矿。
欧盟由于环保要求, 烧结厂的生产和建设受到了严格的限制, 为了进一步改善高炉炼铁指标, 充分发挥球团矿在高炉炼铁中优越的冶金性能, 因而以球团矿为主。
欧美高炉球团矿使用比例一般都较高, 个别的高炉达100 %。
其中一部分高炉使用熔剂型球团矿, 如加拿大Algoma7 号高炉熔剂球团矿比例达99 % , 墨西哥AHMSA 公司Monclova 厂5 号高炉熔剂球团矿比例为93 % , 美国AKSteel 公司Ashland1KY厂Amanda 高炉熔剂球团矿比例为90 %以上; 另一部分高炉以酸性球团矿为主, 配比一般在70 %以上。
欧洲高炉中, 瑞典、英国和德国的部分高炉球团矿的比例很高。
亚洲国家的高炉一般以烧结矿为主, 高达70 %左右。
日本高炉炉料结构的特点是烧结矿比例高且一直比较平稳,而球团矿比例自1979 年以来一直在下降, 块矿比一直在上升。
高炉炉料中高碱度烧结矿比例维持在7113 %～7619 % , 用量一直比较平稳。
冷却方式对球团矿冶金性能的影响
图１ 不同冷却方式球 团抗压强度
由测 得 数 据 可 知 ， 自然 冷 却 球 团 抗 压 强 度 高 于水 冷 球 团
８ ０一ｌ Ｏ ． ｎ
自然冷
ｌ． Ｏ Ｏ—ｌ． ２５
６． ３ ２ ２
１４ ．８
５ １ ．２
却球 团
ｌ． ２５一ｌ． ５Ｏ
ｌ． ２． ５０ ５Ｏ
６．４ ２４
１ 一ｌ． ０ ２５
ｌ． ２５—１ ５
加权平 均值 ６ ．２ （ ２ ７ １ ０ ６ （ ． ９ ５ ２ （ ． ３ ２２ ６．８ ．２ ０ ４ ） ．２ ５ １）
６ ．２ ８ ． ７ ０ ４ ６６
５Ｏ ．９
水冷球团
１ １ ． ０— ２ ５
７．９ ９５
２ ．３ ６ ．２ ０ ４ ２ １
此外还测定了两种还原膨胀后的抗压强度测得自然冷却球团还原膨胀后抗压强度为1152n?个1水冷球团还原膨胀后抗压强度为433n?个1由此可知自然冷却球团还原后其抗压强度远远大于水冷球团还原后球团的抗压强度
冷却方式对球团矿冶金性能的影响
伍
摘
岳 肖 良 明
４ ００ １０ ７）
（中 冶 长 天 国 际 工 程 有 限 责 任 公 司 ，湖 南 长 沙
表 ２ 球 团矿化学成分 ／ ％
试样 粒度 ／ ｍ ｍ
一
ｌ一Ｚ ５ ０ ｌ．
ｌ．一 ５ ２ ５ ｌ
１—５ ５ ２
Ｔｅ ｆ
６。４ １５ ６．２ ２４
ＦＯ ｅ
ｌ７ ＿４ ｎ ６１
ＳＯ ｉ２
５Ｏ ．２ ５４ ．４
球团粒度 ／ ｍ ｍ
８０ ．
十
自然冷却球团 ＋
水冷球团
球团矿相关标准规范 本标准规定了铁球团矿的技术要求
球团矿相关标准规X 本标准规定了铁球团矿的技术要求、试验方法、检验规则、包装、标志、运输、贮存和质量证明书。
本标准适用于供高炉冶炼用的氧化铁球团矿。
优质铁烧结矿主题内容与适用X围本标准规定了优质铁烧结矿的技术要求、试验方法、检验规则、包装、标志、运输、贮存和质量证明书。
本标准适用于高炉冶炼用的优质铁烧结矿。
冶金产品化学分析方法标准的总则及一般规定散装矿产品取样、制样通则冶金矿产品包装、标志和质量证明书的一般规定铁矿石化学分析方法烧结矿和球团矿一转鼓强度的测定方法铁矿石（烧结矿、球团矿）物理试验用试样的取样和制样方法铁矿石机械取样和制样方法(铁矿石还原性的测定方法铁矿石低温粉化试验静态还原后用冷转鼓的方法本标准是根据我国资源特点、生产工艺条件和满足使用要求制定的。
本标准为推广应用高炉炉炉料开辟新途径，对强化高炉冶炼起到重要作用。
本标准由冶金工业部信息标准研究院提出并归口。
本标准由XX钢铁公司、XX市华锋冶固球团厂、冶金部信息标准研究院负责起草。
本标准规定了铁球团矿的技术要求、试验方法、检验规则、包装、标志、运输、贮存和质量证明书。
本标准适用于供高炉冶炼用的氧化铁球团矿。
优质铁烧结矿主题内容与适用X围本标准规定了优质铁烧结矿的技术要求、试验方法、检验规则、包装、标志、运输、贮存和质量证明书。
本标准适用于高炉冶炼用的优质铁烧结矿。
冶金产品化学分析方法标准的总则及一般规定散装矿产品取样、制样通则冶金矿产品包装、标志和质量证明书的一般规定铁矿石化学分析方法烧结矿和球团矿一转鼓强度的测定方法铁矿石（烧结矿、球团矿）物理试验用试样的取样和制样方法铁矿石机械取样和制样方法(铁矿石还原性的测定方法铁矿石低温粉化试验静态还原后用冷转鼓的方法本标准是根据我国资源特点、生产工艺条件和满足使用要求制定的。
本标准为推广应用高炉炉炉料开辟新途径，对强化高炉冶炼起到重要作用。
本标准由冶金工业部信息标准研究院提出并归口国标gb8209 87烧结矿和球团矿转鼓强度的测定方法高炉炼铁精料技术的内涵高炉精料技术的内涵是“高、熟、净、均、小、稳、少、好”八个字。
国内外不同种类球团矿的冶金性能及质量分析
１％ ，这对高 炉指 标 影 响较 大 ，一 是 ｓＯ ４５ ０ ｉ，＞ ．％ 后 ，球 团矿 在 高 温 下 的还 原 性 差 ，会 引 起 焦 比 的
升高 ，二是 Ｓ０ ｉ 是 高 炉渣 量 的源 头 ，入炉 矿 ＳＯ ｉ
２ ０ 第 ４期 ｏ ８年
许 满 兴 ： 国 内外 不 同种 类 球 团矿 的冶 金 性 能 及 质 量 分 析
论 和重 视球 团 矿 的质 量 具 有 重 大 的理 论 价 值 和 经 济 意义 。在 铁 矿 石 高 价 位 运 营 的今 天 ，重 视 提 高 球 团矿 的含 铁 品 位 和 降低 ｓ０ 含 量 ，重 视 和 改 善 ｉ： 球 团矿 的冶 金性 能 ，更有 重要 的技 术经 济 价值 。
到 ４ ５ 以下 的也 仅有济 钢 等几 个企 业 ，不 少企 业 ．％ Ｓ０ 含 量 在 ６ 以上 ，个 别 企 业 甚 至 达 到 ８ 一 ｉ， ％ ％
１ 我 国竖 炉球 团矿 ，大 多数 厂 家 的成 品球 团 ） 含铁 品位偏 低 ，除 济 钢 、新 临钢 等 个 别 企 业 品 位 达到 ６ ％ 以上 外 ，大 多 数 厂 家 的 产 品 品 位 均 在 ４ ６％ ～ ２ ０ ６ ％之 问 ，其 中有一 些企业 精矿 粉 的品位并 不低 ，是在 造 球 工 艺 阶 段 配 用 膨 润 土 比 例较 高所
球 团矿 按 其 焙 烧 工 艺 设 备 有 竖 炉 球 团 ，链 篦 机 回转 窑 球 团 和带 式 焙 烧 机 球 团 三 类 ，按 铁 矿 粉 的品种 分 赤 铁 矿 粉 球 团 和 磁 铁 矿 粉 球 团两 种 ，按 碱 度分 为 酸 性 球 团 和 熔 剂 性 球 团 两 种 。但 不 论 哪
的质量 直 接 影 响着 高 炉 冶 炼 技 术 经 济 指 标 。 近 几
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球团矿质量应包括化学成分、物理性能和冶金性能等三个方面。
具体要求如下表：
各指标含义及测定方法：
1）抗压强度
球团矿抗压强度的检测标准和国际标准ISO 700相同。
国标（GB/T14201-93）。
随即取样大约1公斤，每次试验应区直径12.5~10.0mm 成品球60各进行试验。
2）筛分指数
筛分指数的测定方法：取100kg 试样，分成五分，每分20kg ，用5mm ×5mm 的筛子筛分，受筛往复10次，称量大雨5mm 筛上物出量A ，以小于5mm 占试样质量的百分数作筛分指数%。
筛分指数 =(100-A) ×100/100 我国要求球团矿筛分指数不大于5%。
3）转鼓指数
转鼓强度是评价球团矿抗冲击和耐磨性能的一项重要指标。
因为耐磨性能代表乐球团矿形成粉末的倾向。
世界各国采用的测定方法尚未统一，但我国已参考国际标准（ISO3271-1975）作为现行国家标准方法。
4）球团矿还原性
还原性是指球团矿被还原气体CO 和H2还原的难易程度，还原性好，有利于降低焦比。
影响还原性的因素主要有矿物组成、结构、致密程度、粒度、和气孔率等。
目前采用热天平减重法测定还原性，国标（GB/T13241-91）。
还原度指数 RI=100]10043.043.011.0[
2
011
⨯⨯⨯--w m m m w w t
m 0:试样质量
m 1:还原开始前试样质量,g m t :还原后的试样的质量,g w 1:还原前试样中FeO 的含量 w 2:试验前试样的全铁含量% 5）球团矿低温还原粉化性能
球团矿进入高炉炉身上部在500~600℃区间，由于受气流冲击及Fe 2O 3->Fe 3O 4->FeO 还原过程发生晶形 ，导致球团矿粉化，直接影响高炉内气流分布和炉料顺性。
低温还原粉化测定主要有静态法和动态法，我国大部分研究者和生产企业倾向于采用静态法还原粉化指标，而且把静态法作为国家标准（GB/T13242-91）。
低温还原粉化指数RDI 分别用RDI +6.3RDI +3.15和RDI -0.5表示。
6)球团矿还原膨胀
球团矿在还原过程中，由于时发生晶格转变，以及浮氏体还原可能出现的铁晶须，使其体积膨胀，球团若出现异常膨胀将直接影响高炉顺性和还原过程，某些球团矿的膨胀可达原体积的300%，一般认为膨胀率在20%以上的球团矿就不宜在高炉或直接还原竖炉中大量使用，因为有可能造成悬料。
目前球团矿的还原膨胀指数作为评价球团矿质量的重要指标。
测定方法为国标（GB/T13240-91）。
7）软化性能
软化性包括开始软化温度和软化区间两个方面。
开始软化温度指铁矿石在一定荷重下加热的开始变形温度；软化区间是指球团矿软化开始到软化终了的温度范围。
通常矿石的开始软化温度高，则软化区间较窄；反之，则软化区间较宽。
高炉冶炼要求铁矿石具有较高的开始软化温度和较窄的软化区间，以使高炉内不会过早地形成初渣，初渣中FeO含量高，使炉内透气性变坏，并增加炉缸热负荷，严重影响冶炼过程的正常进行。
铁矿石不是纯物质的晶体，因此没有一定的熔点，而具有一定范围的软熔区间。
检验使测定软化开始和终了温度，通常将矿石在荷重还原条件下收缩率为4%时的温度定为软化开始温度，收缩率为40%时的温度定为软化终了温度。
我国软化性能测定尚无统一标准，一般采用升温法，荷重在50~100Kpa在CO=30%,N2=70%的气流中还原150~240min（或还原度80%）。
8）熔滴性
矿石软化后，在高炉内继续下行，被进一步加热和还原，并开始熔融。
在熔渣和金属达到自由流动、积聚成滴前，软熔层透气极差，出现很大的压力降。
生产高炉软熔带压力降约占高炉料柱总压力降的60%。
人们对矿石在模拟高炉冶炼条件下的熔滴过程进行研究，并测定其滴落开始温度、终了温度及过程压力降作为评价矿石熔滴性能的依据。
矿石熔滴性能指标及其测定方法尚未标准化。
一般是将规定质量和粒度的矿样，放入试验炉内，试样上下均铺有一定厚度的焦碳以模拟软熔带中的焦窗。
试样上面荷重50~100，由下部通入规定成分和流量的还原性气体，并以一定的速度将温度升到1500~1600度进行测定。
国内普遍采用压差陡升温度表示矿石开始熔化温度，第一滴液滴下温度表示滴落温度，以开始熔化和开始滴下的温度差未熔滴温度区间，以最高压差表明熔滴区的透气性状况。
高炉操作要求熔滴温度高些，区间窄些，最高压差低些为好。