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    球團礦的生產

    2017/3/1

      粉礦造塊的重要方法之一。

      先將 粉礦加 適量的 水分和 粘結劑制成 粘度均勻、具有足夠強度的 生球,經干燥、預熱后在氧化氣氛中 焙燒,使生球結團,制成 球團礦。這種方法特別適宜于處理 精礦細粉。球團礦具有較好的冷態強度、 還原性和粒度組成。在 鋼鐵工業中球團礦與 燒結礦同樣成為重要的 高爐爐料,可一起構成較好的 爐料結構。也應用于有色金屬冶煉。

      2生產

      球團礦生產 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 .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。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,加適當的水分,添一定數量的粘結劑( 皂土、消石灰和 生石灰等),可以獲得有足夠強度的生球。

      生球經過干燥 (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 氧化鐵的氧化、石灰石分解和去硫等反應。焙燒是球團固結的主要階段。球團固結過程中, 固相反應和 固相燒結起重要作用,而 液相燒結只在一定的條件下才得到發展。 焙燒溫度一般是1200~1300℃,主要用氣體或液體燃料,有時也可用固體燃料。

      球團礦配料成分對球團礦質量的影響:

      氧化鋁:隨著AI2O3,球團內部的液相量減少, 氣孔率增大,Fe2O3含量增加,球團礦顯微結構中鐵氧化物與硅酸鹽礦物結合趨于緊密,并形成逐漸多及大的不規則氣孔。 由于AI2O3增加時硅酸鹽 粘結相粘度降低,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,從而使粘結相趨于致密。同時,過多的AI2O3在球團局部形成大孔薄壁結構,不利于晶粒的發育生長,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為AI2O3。AI2O3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,氣孔形狀不規則, 應力集中,所以 抗壓強度下降。 通過化學分析,FeO隨著MgO的增加而降低,這是因為鐵- 鐵尖晶石(FeO·Fe203)的 晶體結構為反 尖晶石結構,即有一半的三價 鐵離子(Fe3+)填充在 四面體空隙中,二價鐵離子(Fe2+)和另一半三價鐵離子(Fe3+)則充填在 八面體空隙中。在MgO-FeO系統中,由于MgO和 FeO都具有氯化鈉(NaCl)型結構,屬于 立方晶系,面心立方點陣。由于二者 晶胞參數非常相近,粒子大小相近,電價相同,所以金屬陽離子極易發生置換。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,FeO減少。 酸性球團礦實驗發現,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, 抗壓強度沖3700N/球上升到4500N/球,隨著SiO2進一步增加,抗壓強度下降。從顯微結構上看,SiO2為5%時,Fe203和Fe304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Fe203多以半自型晶存在,有少量細絲狀微晶粒, 再結晶較好,氣孔形狀和分布不規則,有大孔、大裂紋存在,Fe304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,Fe203、Fe304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,Fe304有增多趨勢,液相量過大,Fe304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,粘結作用加強,在SiO2為6.5%時,鐵氧化物形成 交織結構,液相填充孔隙,主要形成閉氣孔,結構致密,此時的 密實度大, 抗壓強度也大;SiO2繼續增加,氣孔形狀變得不規則,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,Fe304容易被氧化,Fe0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,液相的粘度降低,流動性變好,填充了氣孔,使氣孔率降低,結構致密,從而強度上升。在堿度為1.0時,結構為致密,強度高。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,形成大孔薄壁結構,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,因此粘結鐵氧化物的能力增強,在高溫過程中,Ca2+向 晶格內擴散,而Fe2+則反方向朝液相中擴散,FeO 與SiO2易于結合形成 鐵橄欖石等硅酸鹽礦物,含鈣 磁鐵礦的出現不利于Fe304的氧化,FeO增加。隨著 堿度的進一步升高, 球團礦中局部形成 大孔薄壁結構,表現為球團礦的 孔隙率升高,氧離子的擴散阻力減小,促進Fe304氧化,FeO降低。

      結論:隨著AI2O3的升高,球團礦的 抗壓強度下降,孔隙率上升,FeO降低;隨著MgO的增加,球團礦的抗壓強度降低,孔隙率增加,FeO降低;SiO2在6.4%時,球團礦的抗壓強度大,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,FeO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,FeO降低。 因此結果表明,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,提高堿度對改善球團抗壓強度有利,但FeO含量將升高。

      3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、設備簡單可靠、操作方便等優點;是目前世界上球團焙燒的主要設備,生產的球團占世界總產量一半以上。鏈篦機-回轉窯具有焙燒均勻、單機能力大等優點,但設備環節多。

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