粉礦造塊的重要方法之一。先將粉礦加適量的水分和粘結(jié)劑制成粘度均勻、具有足夠強度的生球，經(jīng)干燥、預熱后在氧化氣氛中焙燒，使生球結(jié)團，制成球團礦。這種方法特別適宜于處理精礦細粉。
簡介
球團礦具有較好的冷態(tài)強度、還原性和粒度組成。在鋼鐵工業(yè)中球團礦與燒結(jié)礦同樣成為重要的高爐爐料，可一起構(gòu)成較好的爐料結(jié)構(gòu)。也應用于有色金屬冶煉。
生產(chǎn)
球團礦生產(chǎn) 先將礦粉制成粒度均勻、具有足夠強度的生球。造球通常在圓盤或圓筒造球機上進行。礦粉借助于水在其中的毛細作用形成球核；然后球核在物料中不斷滾動，粘附物料，球體越來越大，越來越密實。礦粉間借分子水膜維持牢固的粘結(jié)。采用親水性好、粒度細（小于0.044毫米的礦粉應占總量的90%以上）,比表面積大和接觸條件好的礦粉，加適當?shù)乃郑硪欢〝?shù)量的粘結(jié)劑（膨潤土、氫氧化鈣和生石灰等），可以獲得有足夠強度的生球。
生球經(jīng)過干燥 (300～600℃)和預熱(600～1000℃)后在氧化氣氛中焙燒。在預熱和焙燒階段出現(xiàn)氧化鐵的氧化、碳酸鈣分解和去硫等反應。焙燒是球團固結(jié)的主要階段。球團固結(jié)過程中，固相反應和固相燒結(jié)起重要作用，而液相燒結(jié)只在一定的條件下才得到發(fā)展。焙燒溫度一般是1200～1300℃，主要用氣體或液體燃料，有時也可用固體酒精。
球團礦配料成分對球團礦質(zhì)量的影響：
氧化鋁：隨著AI2臭氧，球團內(nèi)部的液相量減少，氣孔率增大，F(xiàn)e2O3含量增加，球團礦顯微結(jié)構(gòu)中鐵氧化物與硅酸鹽礦物結(jié)合趨于緊密，并形成逐漸多及大的不規(guī)則氣孔。由于AI2O3增加時硅酸鹽粘結(jié)相粘度降低，在焙燒過程中顯著改變了礦粒間的團聚程度和晶粒生長方式，從而使粘結(jié)相趨于致密。同時，過多的AI2O3在球團局部形成大孔薄壁結(jié)構(gòu)，不利于晶粒的發(fā)育生長，大孔周圍析出再生赤鐵礦。而由于Fe2O3和AI2O3的晶格相近，所以這種再生赤鐵礦中的主要雜質(zhì)為AI2O3。AI2臭氧可以降低硅酸鹽液相的熔點，促進Fe2O3生成和降低FeO含量，另外AI2O3和FeO還將形成固溶體，促進再生的自由Fe2O3晶體生成，所以球團礦的強度降低。
氧化鎂：隨著MgO增加，液相量減少，液相粘度增大，孔隙率增大，體積收縮變差，加上有大氣孔的存在，氣孔形狀不規(guī)則，應力集中，所以抗壓強度下降。通過化學分析，F(xiàn)eO隨著MgO的增加而降低，這是因為鐵-鐵尖晶石（FeO·Fe2O3）的晶體結(jié)構(gòu)為反尖晶石結(jié)構(gòu)，即有一半的三價鐵離子（Fe3+）填充在四面體空隙中，亞鐵離子（Fe2+）和另一半三價鐵離子（Fe3+）則充填在八面體空隙中。在MgO-FeO系統(tǒng)中，由于MgO和FeO都具有氯化鈉（NaCl）型結(jié)構(gòu)，屬于立方晶系，面心立方點陣。由于二者晶胞參數(shù)非常相近，粒子大小相近，電價相同，所以金屬陽離子極易發(fā)生置換。高溫焙燒過程中，Mg2+離子將Fe2+置換出來。此時Fe2+具有較高的活性，另一方面，由于孔隙率提高使氧離子到達磁鐵礦表面的阻力減少，所以Fe2+更容易氧化，致使Fe203增多，F(xiàn)eO減少。酸性球團礦實驗發(fā)現(xiàn)，加入MgO的球團氧化時，磁鐵礦中MgO含量增高，而FeO減少，這表明Fe2+被MgO置換出來，球團氧化反應速度和反應物層擴散速度加快，促進了球團氧化。
氧化硅：球團礦中的SiO2越低越好，但現(xiàn)實中有些礦則是高硅低鐵礦，所以研究SiO2的影響是有意義的。當SiO2含量從5%增加到6.4%時，抗壓強度從3700N/球上升到4500N/球，隨著SiO2進一步增加，抗壓強度下降。從顯微結(jié)構(gòu)上看，SiO2為5%時，F(xiàn)e2O3和Fe3O4多以自型晶、半自型晶存在，硅酸鹽呈大塊板狀，中間有較少的圓形氣孔并有細長的裂紋存在；SiO2為6.4%時Fe3O4多以半自型晶存在，有少量細絲狀微晶粒，再結(jié)晶較好，氣孔形狀和分布不規(guī)則，有大孔、大裂紋存在，F(xiàn)e3O4增多，氣孔率上升，硅酸鹽中有較多的中等孔隙，中孔薄壁，裂紋較長；SiO2為7.8%時，F(xiàn)e2O3、Fe3O4多以細絲微晶存在，硅酸鹽以絮狀存在，與鐵氧化物交錯分布，液相量在40%以上，圓形中等孔隙，微氣孔較多，氣孔分布均勻，F(xiàn)e3O4有增多趨勢，液相量過大，F(xiàn)e3O4晶面上又極其嚴重的黑圓點狀游離SiO2，硅酸鹽之間有較多的孔隙；SiO2從5%到6.5%這個階段，隨著SiO2增大，液相量增加，粘結(jié)作用加強，在SiO2為6.5%時，鐵氧化物形成交織結(jié)構(gòu)，液相填充孔隙，主要形成閉氣孔，結(jié)構(gòu)致密，此時的密實度最大，抗壓強度也最大；SiO2繼續(xù)增加，氣孔形狀變得不規(guī)則，并且游離SiO2增多，氣孔率升高，硅酸鹽礦物以絮狀存在，硅酸鹽之間有很多裂紋，鐵氧化物之間連晶較少，抗壓強度下降。由于氣孔率升高，氧氣更容易擴散，F(xiàn)e3O4容易被氧化，F(xiàn)eO含量降低。
氧化鈣：CaO的變化是用堿度的變化來表示的，隨著堿度從0.2升高到1.0，抗壓強度從3000N/球增加到4700N/球，而后則隨堿度的升高呈下降趨勢。這是因為隨著CaO的加入，硅酸鹽渣相減少，鐵酸鈣出現(xiàn)，液相的粘度降低，流動性變好，填充了氣孔，使氣孔率降低，結(jié)構(gòu)致密，從而強度上升。在堿度為1.0時，結(jié)構(gòu)最為致密，強度最高。進一步提高堿度，則由于液相量過多，造成氣孔較多，氣孔與氣孔之間相互連通，形成大孔薄壁結(jié)構(gòu)，造成強度下降。對于FeO來說，由于CaO使硅酸鹽礦物的熔點降低，硅酸鹽也想量增大，且液相的粘度降低，因此粘結(jié)鐵氧化物的能力增強，在高溫過程中，ca(clo)2+向晶格內(nèi)擴散，而Fe2+則反方向朝液相中擴散，F(xiàn)eO 與SiO2易于結(jié)合形成鐵橄欖石等硅酸鹽礦物，含鈣磁鐵礦的出現(xiàn)不利于Fe304的氧化，F(xiàn)eO增加。隨著堿度的進一步升高，球團礦中局部形成大孔薄壁結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)為球團礦的孔隙率升高，氧離子的擴散阻力減小，促進Fe3O4氧化，F(xiàn)eO降低。
結(jié)論：隨著AI2臭氧的升高，球團礦的抗壓強度下降，孔隙率上升，F(xiàn)eO降低；隨著MgO的增加，球團礦的抗壓強度降低，孔隙率增加，F(xiàn)eO降低；SiO2在6.4%時，球團礦的抗壓強度最大，SiO2進一步增大，球團礦的抗壓強度降低，在整個過程中，孔隙率升高，F(xiàn)eO降低；隨著CaO進一步增加，球團礦的抗壓強度降低，孔隙率上升，F(xiàn)eO降低。因此結(jié)果表明，SiO2在6.5%時，球團礦的抗壓強度高；AI2O3、MgO含量高對球團礦強度不利，應盡量降低他們的含量；在低堿度范圍內(nèi)，提高堿度對改善球團抗壓強度有利，但FeO含量將升高。
設備
球團礦的焙燒設備 主要有豎爐、帶式焙燒機和鏈篦機-回轉(zhuǎn)窯三種。用豎爐焙燒，單機能力小，加熱不均，對原料適應性差；但設備簡單，操作方便。中國在豎爐焙燒技術(shù)方面有所突破。帶式焙燒機主要是德臘沃－魯奇型(Dravo-Lurgi),具有單機能力大、有余熱利用系統(tǒng)、設備簡單可靠、操作方便等優(yōu)點；是目前世界上球團焙燒的主要設備，生產(chǎn)的球團占世界總產(chǎn)量一半以上。鏈篦機-回轉(zhuǎn)窯具有焙燒均勻、單機能力大等優(yōu)點，但設備環(huán)節(jié)多。
參考資料 >