摘要 球团矿对于改善高炉炉料结构,提高炼铁的经济效益具有重要的作用,强度是球团矿的重要质量指标,影响球团矿强度的因素是多方面的,本文从原料特性、焙烧等工艺因素出发，分析了影响提高球团矿强度的因素，总结了提高球团矿强度的措施。

      1前言

      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，酸性球团矿比例的提高，使得入炉含铁原料品位提高，高炉炼铁产、质量和经济指标明显改善。

       高炉炼铁不仅仅要求有一定的球团矿数量，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8~16mm占95%以上；转鼓指数（ISO）≥96%；抗压强度≥2500N/个球。其中，就包括要有较高的强度。较高球团矿强度的获得与球团矿生产的原料性能、造球及焙烧工艺参数是密切相关的。

      2影响球团矿强度的因素

       球团矿的固结绝大部分是在高温作用下，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黏结起来。在脉石含量高的情况下，将出现少量液相，但只起辅助固结作用，良好的固结是获得高强度的基础。影响球团矿固结的因素是方面的，主要包括球团矿生产使用的原料及性能、造球及焙烧工艺参数。 从球团矿生产的原料及性能方面来看，包括铁精矿粉的固相再结晶性能、粒度、比表面积、添加剂种类及性质等因素，都对球团矿的强度有一定的影响。在造球的工艺参数方面，获得良好的生球质量对于提高成品球团矿具有重要的作用。影响生球质量的造球工艺参数包括造球时间、造球水分、添加剂用量、生球粒度、设备参数和种类等。 球团矿最终强度的获得是通过高温焙烧来实现的，焙烧过程中的预热、焙烧、均烧和冷却的温度、时间和气氛等工艺参数的合理选择对于球团矿强度都将产生重要的影响。

       3提高球团矿强度的措施及分析

         影响球团矿强度的因素不是单一的，是多种因素共同作用的结果。在生产实践中，要获得良好的球团矿强度，需要具体问题具体分析。

         3.1球团矿生产使用的原料及性能

        球团矿生产的主要原料为铁精矿粉，目前国内球团矿的生产企业主要使用国内生产的磁铁精矿粉，随着国内球团精粉供应的日益紧张，近几年来，国内开始使用进口精矿。由于铁精矿粉的产地、地质生成条件、化学成分、矿物类型各不相同，其在球团矿生产过程中的表现 和行为也不相同。

        我们认为，铁精矿粉的固相再结晶性能在一定程度上是可以代表其在球团矿生产过程中的表现和行为，直接影响到球团矿的固结——即强度 研究结果表明：铁矿物为磁铁矿时具有较好的固相再结晶强度，而赤铁矿或镜铁矿是固相再结晶强度较低。其原因是磁铁矿在焙烧中氧化成赤铁矿，同时氧化放热，并伴随晶形转变。能更好地构成晶桥。赤铁矿在氧化性气氛下焙烧，不发生晶形转变，原子的活动能力比氧化新生成的赤铁矿弱，故要求更高的焙烧温度。同样温度和固结时间条件下，赤铁矿固相再结晶强度要低于磁铁矿。

        对于镜铁矿，由于其结构致密Fe2O3晶粒扩散阻力大，固相再结晶难以进行。 从化学成分上来看，含铁量较高、脉石少的磁铁精矿粉其固相再结晶强度高，其原因是含铁量高，磁铁矿氧化放热高，可以提供更多的热量。 自熔性磁铁精矿粉其固相再结晶强度高。铁精矿粉中含有的CaO易与新生的Fe2O3的固相相溶，有利于在较低的温度下促进其固相再结晶的发展。 从铁精矿粉的粒度组成和比表面积方面来看，铁精矿粉粒度细且含有部分微细颗粒，对于生球质量的改善是非常有利的。粒度细化，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；在含有部分微细颗粒的条件下，颗粒之间的排列非常紧密，相互接触面积增加，毛细管作用得到加强，并有利于固体质点在高温条件下向相邻晶格中扩散，促进再结晶的进行，提高球团矿的强度。

        因此，高强度球团矿的获得首先应从原料的性质出发，了解生产中使用的或将要使用的铁精矿粉其固相再结晶性能，合理的选择和使用部分固相再结晶强度高的铁精矿粉。 同时，对铁精矿粉进行润磨和高压辊磨也有助于提高矿粉的表面活性。润磨一方面使得铁精矿粉细粒度的比例增加，比表面积提高，而且改善了铁精矿粉与添加剂的接触。高压辊磨同样是将精矿进行挤压、开列，颗粒被破坏，增加精矿的细颗粒比例，提高比表面积，新增加的矿粉表面晶格缺陷可以大大增加矿粉的表面活性。

        3.2造球的工艺参数

       球团矿的强度与生球质量是密切相关的，没有良好的生球质量，无论采用何类焙烧工艺，成品球团矿强度均得不到保证。因此合理的造球时间、生球粒度、设备参数等造球工艺参数的选择是非常必要的。 从造球时间来看，随着造球时间的延长，生球不断密实，使得铁精矿粉颗粒之间的空隙度降低，缩小颗粒之间的距离，同时增加了接触面积，为焙烧过程中的固相扩散和再结晶创造了良好条件，有利于球团矿强度的提高。 当然造球时间的延长要以牺牲造球设备产量为代价，因此应在生球产量满足正常生产要求的前提下，适当的延长造球时间来提高球团矿强度。 合适的生球粒度范围应在8~16mm，目前国内很多企业在生球粒度的控制上存在较大差距，球团矿粒度过大。从反应动力学和传输原理的角度出发，大粒度的球团矿在焙烧过程中，氧的扩散、热量的传输距离延长，需要更长的时间才能完成固相再结晶过程，因此不利于球团矿强度的改善。

        造球设备的大型化有利于生球质量的改善，从而提高球团矿的强度。国内很多企业使用直径6m的造球盘的生产实践表明，造球盘的大型化，使得生球在盘面上的滚动距离延长，有利于生球自身的密实，球团矿的强度提高。 因此从造球工艺参数的角度出发，合理控制造球之间、生球粒度、造球设备的大型化将有利于球团强度的提高。同时造球水分、添加剂种类和用量的合理选择和控制同样有利于生球质量的改善，也将为球团矿强度的提高创造有利条件。

       3.3球团矿焙烧工艺参数 

        生球经过干燥、预热、焙烧、均热和冷却过程，使得球团矿强度达到高炉冶炼的要求。焙烧工艺参数的合理选择直接影响到球团矿强度的提高。特别是国内大型链蓖筛机——回转窑的投入使用和将使用高比例的进口赤铁矿精矿，更需要关注焙烧工艺参数的确定。预热、焙烧、均热段是球团获得高温热量完成氧化、再结晶固结的阶段。在预热段，需要保证一定温度、时间和氧化性气氛。 采用链蓖筛机——回转窑焙烧或配加赤铁矿精矿工艺的企业，应重视预热参数，这对于改善球团矿强度是十分重要的。

       如果球团矿在链蓖筛机上预热达不到要求，需要在高温焙烧时，未进行充分氧化的球团强度低，抗磨性能差，不利于在回转窑内焙烧。 合理焙烧温度的选择应以保证铁精矿粉固相再结晶强度为出发点。铁精矿粉固相再结晶只有当温度高于其有效固结温度后才能高效地进行，同时其固结程度还取决于在这一温度以上保持时间，这样才能保证球团矿具有较高的强度。焙烧温度时间的确定需要企业根据所选择的铁精矿粉的性质以及生产企业燃料、工艺特点来确定。 焙烧过程中应保证一定的氧化性气氛，对于磁铁精矿球团来将，其可以继续完成氧化过程。对于赤铁矿精矿球团需要更高的焙烧温度，一定的氧化性气氛有利于减弱及避免由于Fe2O3分解造成的球团矿强度下降的影响。 焙烧好的球团矿的冷却制度同样影响到球团矿的强度。过快的的冷却速度对于球团矿强度有非常不利的影响。

        实验室实验表明，将1100℃均热后的球团矿采用缓冷和进行快速冷却进行比较，其抗压强度将从3180N/P或2780N/P降低到1540N/P或1420N/P，强度急剧下降。 快速冷却意味着对球团矿进行“冷处理”，一方面不利于晶粒子内离子的进一步扩散，形成稳定的晶格；；另一方面冷却过程中的热应力来不及释放，积聚的内应力也不利于球团矿强度的改善。因此，合理的选择冷却工艺参数同样也是非常重要的。

        4结语

       我国球团矿生产的迅速发展为高炉合理炉料结构奠定了良好基础，促进了炼铁生产的进步。在关注球团矿产量的同时，还需要重视球团矿的质量。在生产过程中，企业应根据自身的条件，了解使用的原料性质，合理的选择和控制造球及焙烧工艺参数。不断提高球团矿的强度，满足大高炉冶金的要求，为炼铁经济效益的提高作出积极的贡献。