1  前言

    “精料”是炼铁技术发展的基础，我国炼铁精料技术的进步体现之一高炉炉料结构中的酸性球团矿比例得以提高，带动了入炉含铁原料品位的增加，使得高炉炼铁产、质量和经济指标明显改善。

    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，而且酸性球团矿与具有良好高温冶金性能的高碱度烧结矿搭配，可以构成高炉合理的炉料结构。

    高炉炼铁对球团矿的要求，不仅仅要求有一定的球团矿产量，同时要求球团矿具有良好的质量，获得优质球团矿是冶金工作者追求的目标。高质量的球团矿应该具有的指标为：  TFe≥65％”  FeO≤1．0％； SiO2≤3．0％：S≤0．04％；球团矿粒度8～16 mm占95％，以上；转鼓指数(ISO)≥96％；抗压强度≥2 500 N／个。

    良好球团矿质量的获得与球团矿生产用的原料性能、造球及焙烧工艺参数密切相关。没有良好的生球质量，无论采用何类焙烧工艺，成品球团矿质量均得不到保证。决定生球质量的因素主要是造球原料与造球工艺参数两个方面。大量的生产实践与研究结果表明，合理地选择造球原料，包括铁精矿粉和添加剂，对于生球质量的改善是十分重要的。球团矿的固结机理绝大部分是通过高温作用下铁精矿粉固体质点扩散反应形成晶桥、化合物或固溶体，进行再结晶将铁矿粉颗粒粘结起来。减少脉石含量，了解和改善铁精矿粉的固相再结晶性能，对球团矿的固结和高温冶金性能的改善具有重要的作用。

    球团矿的生产在我国越来越受到重视，球团矿的产量逐年提高，到2005年底，产能已达到近7 000万t／a，对我国炼铁的发展起到积极的作用。但也同时暴露出了一定的问题，其中之一为球团矿生产原料的短缺。球团矿生产使用细精矿粉，虽然我国生产大量磁铁精矿，但其中有相当大比例的精矿粉用于烧结生产。随着国内球团矿生产的迅速发展，国内球团精粉将日益紧张，使用进口精矿粉将不可避免。了解进口铁精矿粉的性质，合理地选择生产原料，对球团矿的生产具有重要的作用。

2球团矿生产用铁精矿粉的性质

    球团矿生产的工艺首先是造球，是利用细磨铁精矿粉的特性表面能大，存在着以降低表面张力来降低表面能的倾向并产生吸附现象，它们一旦与周围具有偶极构造的水分子和水化离子接触，在机械力和毛细力的作用下，通过滚动完成生球成型的工艺过程。因此，铁精矿粉的粒度、粒度组成、比表面积、表面结构特征、亲水性、矿物类型和结构等性能，将对球团矿的造球和生球质量产生影响。

    成品球团矿强度的获得是通过高温焙烧，铁精矿粉在高温条件下相邻质点接触面进行固相离子扩散及交换，晶粒长大进行再结晶来实现的。铁矿物为磁铁矿时，在焙烧中氧化成赤铁矿，同时氧化放热，并伴随晶形转变，能更好地构成品桥，具有较好的固相再结晶强度。而赤铁矿的同相再结晶强度较低。其原因是赤铁矿在氧化性气氛下焙烧，不发生品型转变，原子的活动能力比氧化新生成的赤铁矿弱，故要求更高的预热和焙烧温度：

    高Si02含量的铁精矿粉生产的球团矿，其高温冶金性能改善受到极大的限制，不利于球团矿优点的发挥，有时还对高炉炼铁生产产生不利的影响。高SiO2含量的赤铁精矿粉在球团矿的焙烧过程中，温度区问窄，再结晶难度大，球团矿的强度提高受到影响，球团矿质量下降。

    虽然进口矿的使用改善了我国球团矿生产的原料条件，但我国的球团矿生产使用的进口精矿矿种多为赤铁精矿。进口赤铁精矿虽然具有品位较高、粒度较细的特点，但是由于产地、地质生成条件和加工工艺的不同，在粒度构成、化学成分、矿物特征、结晶程度、晶粒大小等方面存在较大的差异，使其在造球和焙烧工艺之中存在很大差异，这些差异将对球团生产及球团矿质量产生不同的影响。   

    因此，需要对球团矿生产使用的进口赤铁精矿的特点及对生产的影响有全面的了解，合理的选择和搭配，以获得良好的生球质量，进一步改善成品球团矿质量。

3进口赤铁精矿性能及对球团矿生产的影响

    没有良好的生球质量，无论采用何类焙烧工艺，成品球团矿质量均得不到保证。在造球工序中造好球是获得良好球团矿质量的前提，原料的质量好坏和选择是关键，合理的操作工艺参数是保障。因此球团矿质量的提高首先应先从原料进行考虑。我们选择了几种进口赤铁精矿粉，对其性质及对造球和焙烧过程的影响进行了初步研究。选择的赤铁精矿粉为巴西矿和印度矿，其化学成分见表l。

3．1合理的铁精矿粉粒度和粒度组成

    球团矿生产用的主要原料为细铁精矿粉，从造球工艺角度出发，首先要求铁精矿粉细化，同时要求含有部分微细颗粒。粒度细化，铁精矿粉的比表面积增大，表面之间的分子作用力加大，有利于矿粉颗粒之间的相互作用。含有部分微细颗粒，一方面微细颗粒的存在，可以填充在粗颗粒之间，使得颗粒之间的排列非常紧密，相互接触面积增加，在毛细水的作用下，毛细力大，生球质量得到改善，同时为颗粒之间进行同相再结晶创造条件；另一方面，部分微细颗粒的存在是矿粉比表面积增加的主要原因，特别是0．015～0．00l mm粒级所占比例。

    印度赤铁精矿粉B经过细磨前后激光衍射粒度对比见图l、图2，0．00l～0．02 mm粒级增加了24％，说明超细粉数量多。超细粉数量多一方面使得原料比表面积高，比表面积细磨前为0．14l m²／cm³，细磨后达到了0．500 m²／cm³的水平，另一方面，超细粉有利于填充在粗颗粒形成的空隙，有利于形成微细的毛细管，增加毛细力，因此非常有利于造球过程和生产，膨润土的配加量从2．5％下降到1％。

    其次，是要降低中间颗粒的比例，即减少0．2～0．1 mm粒级颗粒。这部分颗粒不仅降低了精矿的比表面积，而且成球性能差，即不能作为母球的核心。在作为粘附粉的情况下．一方面由于毛细管较粗，毛细力较弱，使得湿球抗压强度和落下强度较低；另一方面其粘附在生球表面，使得生球表面粗糙，表面质量下降，干球抗磨性能下降，在球团矿生产中精矿收得率下降，污染环境，回转窑内存在大量的粉末将造成结圈。

    同时要求铁精矿粉颗粒有不规则的表面形态。表面形态的不规则可以增加比表面积，同时在微细颗粒填充在颗粒空隙中时，有利于毛细管变细，增加毛细力，从而改善生球质量，而浑圆状颗粒或者为光滑片状颗粒其接触面积是最小的，造成毛细管孔径变大，毛细力变小，特别不利于生球的落下强度改善。

    如巴西铁精矿粉A和印度铁精矿粉A，虽然都具有较好的粒度，<0．074 mm均大于90％，但由于其表面形态存在很大的差别，比表面积相差较大，造成生球质量有较大的差别。巴西铁精矿粉A的膨润土配加量要达到4％才能满足生球质量抗压强度、落下强度分别可以达到大于10 N／个、5次／个的球团矿生产规范要求，导致球团矿品位下降。

    因此，关注球团矿生产使用的进口赤铁精矿粉粒度和粒度组成是非常必要的，在球团矿的生产中要采取相应的措施，从工艺上，完善润磨或高压辊磨，或配加炼钢污泥等微细颗粒原料。

3．2铁精矿粉的SiO₂含量及分布

    铁精矿粉中SiO₂含量对球团矿质量的影响是明显的。一方面，高Si0₂含量球团矿的使用将造成高炉冶炼时渣量增加，透气、透液性下降，不利于喷煤和焦比的下降；同时，球团矿的高温还原性、软化熔融滴落性能的变差，高炉的透气性下降，炉料的顺行出现困难，直接影响高炉炼铁生产。

    对于球团矿的焙烧来讲，铁精矿粉颗粒中SiO₂的含量、存在状态和分布对球团矿的强度影响是明显的。球团矿焙烧过程中强度的获得主要是铁精矿粉中铁矿物在高温条件下相邻质点接触面进行嘲相离子扩散及交换、晶粒长大进行的固相再结晶。实验和生产结果表明：高SiO₂含量,且SiO₂结晶粒度小、分布均匀，与铁矿物共生时，将阻碍再结晶的发展。虽然SiO₂的存在使得起辅助固结作用的渣相比例增加，但会造成焙烧温度区间变窄，提高焙烧温度，将出现部分液相，球团矿强度下降。这一点，对于高SiO₂含量的赤铁精矿尤为明显。一方面赤铁矿在氧化性气氛下焙烧，不发生晶型转变，原子的活动能力比氧化新生成的赤铁矿弱，另一方面即起阻碍作用。因此，在进口矿的使用中，需要关注其SiO₂含量和赋存状态。

  3．3铁精矿粉的矿物结构特征

    从铁精矿粉的矿物结构特征来看，由于部分进口赤铁矿结构疏松，呈现絮团状，将造成颗粒之间空隙度大，颗粒的接触程度低，不利于生球质量改善和铁精矿粉颗粒之间的再结晶的发生，将极大地影响球团矿的抗压强度。通过破坏其颗粒形态，产生部分微细颗粒填充其空隙，将有利于球团矿强度的提高。

3．4铁精矿粉的固相再结晶能力

    球团矿的固结是依靠焙烧过程提供高温热量，铁精矿粉发生固相再结晶获得的。赤铁精矿粉在焙烧温度为l 280℃、时间为8min的情况下固相再结晶强度对比见图3。

4  结语

    我国球团矿生产的发展为高炉炼铁生产的进步奠定了良好的基础，针对球团矿生产原料短缺的问题，合理地配加进口矿对于提高球团矿品位，改善球团矿高温冶金性能具有一定的作用。进口赤铁精矿粉的配加，需要各企业根据自身的条件，了解使用的原料性质，选择具有合理粒度组成和高比表面积、低SiO₂含量的铁精矿粉，完善润磨或高压辊磨工艺等，造好球，确定合理的焙烧工艺参数，不断提高球团矿的质量，满足高炉冶炼的要求，为炼铁经济效益的提高作出积极的贡献。