【知識(shí)分享】什么是酸性球團(tuán)礦？

一、簡(jiǎn)介

酸性球團(tuán)礦(acid pellet)是指配料中不加或少加熔劑，堿度(CaO)/SiO2在0.4以下的球團(tuán)礦。它以細(xì)鐵精礦為原料，通常配加0.5%～0.8%的膨潤土經(jīng)造球、焙燒而制成。其脈石成分主要為酸性的SiO2及少量的Al2O3，單獨(dú)用作高爐原料時(shí)需要配加堿性熔劑。

二、主要成分

酸性球團(tuán)礦一般含鐵在65%左右，含SiO24%～6%，含硫較低，其他雜質(zhì)的含量因原料的不同而異，總量不超過3%～4%。它的強(qiáng)度高，單個(gè)球的抗壓強(qiáng)度常在2000N以上，轉(zhuǎn)鼓指數(shù)可以達(dá)到93%(ISO標(biāo)準(zhǔn)+6.3mm，粒度9～12.5mm)。全氣孔率在20%～25%之間，其中開口氣孔占70%～80%以上。真密度常在4.8～5.0g/cm3，隨品位的升降而升降，視密度為3.7～3.9g/cm3，與氣孔率密切相關(guān)。結(jié)晶發(fā)育完善的酸性球團(tuán)礦呈鋼灰色、條痕為赭紅色。

三、主要鐵礦物

酸性球團(tuán)礦的主要鐵礦物為赤鐵礦，在高溫焙燒過程中經(jīng)再結(jié)晶、晶粒長大形成赤鐵礦連晶，使球團(tuán)礦具有很高的強(qiáng)度。當(dāng)脈石礦物為石英時(shí)，只要磁鐵礦(Fe3O4)氧化充分，形成赤鐵礦(Fe2O3)，石英不與赤鐵礦反應(yīng)，仍以獨(dú)立的形態(tài)存在于球團(tuán)礦中，故不影響球團(tuán)礦的強(qiáng)度。如果磁鐵礦氧化不夠充分時(shí)，它會(huì)在高溫焙燒帶與石英(SiO2)反應(yīng)，形成硅酸鐵(2FeO·SiO2)液相，覆蓋于磁鐵礦顆粒表面，阻礙氧的擴(kuò)散，影響磁鐵礦繼續(xù)氧化，因而在球團(tuán)礦內(nèi)部形成未被氧化的磁鐵礦核心，加之在焙燒后的冷卻過程中，液相凝固、體積收縮，使球團(tuán)礦內(nèi)部產(chǎn)生同心環(huán)狀裂紋，從而使球團(tuán)礦的還原性和強(qiáng)度都受影響。

如果鐵礦粉中的脈石是硅酸鹽，其中高熔點(diǎn)的硅酸鹽在焙燒球團(tuán)礦的溫度下不熔化，仍以獨(dú)立的礦物存在；低熔點(diǎn)的硅酸鹽礦物，如長石(K[AlSi3O8])，在高溫下熔化，分布于赤鐵礦顆粒之間，液相狀態(tài)有助于赤鐵礦結(jié)晶的發(fā)育，冷凝后則充當(dāng)黏結(jié)相存在于赤鐵礦顆粒之間，有助于提高球團(tuán)礦的強(qiáng)度，而不利于它的還原性。酸性球團(tuán)礦的礦物組成比較簡(jiǎn)單，以赤鐵礦為主，有時(shí)有未被氧化的少量磁鐵礦在球團(tuán)礦的核心。脈石礦物有石英及各種硅酸鹽形成的渣相。

四、特點(diǎn)

酸性球團(tuán)礦是工業(yè)上最早出現(xiàn)的球團(tuán)礦。它的制造工藝簡(jiǎn)單，焙燒溫度區(qū)間較寬，含鐵品位較高，強(qiáng)度好，可以長期貯存和長距離運(yùn)輸。此外，酸性球團(tuán)礦的低溫、中溫還原性好，還原膨脹率低，因此在世界范圍內(nèi)，特別在北美洲，球團(tuán)礦產(chǎn)量中占優(yōu)勢(shì)。但是20世紀(jì)80年代以來發(fā)現(xiàn)酸性球團(tuán)礦的高溫冶金性能不好。高溫還原性差，軟化溫度低，軟化溫度區(qū)間較寬。特別是當(dāng)酸性球團(tuán)礦中的赤鐵礦(Fe2O3)還原到浮氏體Qn酸(FeO)階段，在高溫下與脈石中的SiO2迅速反應(yīng)，形成液態(tài)渣相，阻礙還原氣體CO和H2的擴(kuò)散，使球團(tuán)礦外層形成一金屬鐵殼，內(nèi)部為液態(tài)渣相包圍的浮氏體，還原難以繼續(xù)。為了改善其高溫冶金性能，又開發(fā)出了橄欖石球團(tuán)礦和白云石球團(tuán)礦 。