一种铁矿粉球团粘合剂化工毕业论文.doc

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1、一种铁矿粉球团粘合剂摘要：钢厂在炼铁、炼钢生产过程中，炉渣也睡着生产过程而大量生产，大量炉渣的处理是一个关键问题，以往在炉渣里面得大量铁粉也睡着炉渣的废弃而被浪费。20世纪以来人们利用各种铁矿粉球团粘合剂对铁矿粉进行粘合成球，不光解决了废品处理的问题，还节省了原料，提高了企业利益。睡着科学技术的发展，越来越多的粘合剂种类涌现了出来，不同的炉渣组成也得到了不同的处理，资源得到了最大化利用，企业效益得到了进一步提高。本文分析了承钢某场的炉渣成分，采用三种不同配方配制了粘合剂，并进行了球团强度的实验，得到较好的实验效果。关键词：球团 粘合剂 炉渣A kind of iron ore pellet b

2、ondAbstractLarge number of slag are produced during the process of steel_making in the steelworks,it is a keyword to deal with the large number of the slag, a great deal of iron in the slag were wasted companying with the discard of the slag in the past, people use all kinds of iron powder pellet bo

3、nd to agglutinate the iron powder to be pellet, not only solve the problem of discard of waste, but also save the raw materials, therefore increase the benefit of the enterprise. More and more band come forth along with the development of the science, different composing of the slag are dealed with

4、different bond, the resource is maximized utilized and the benefit of the enterprise is improved more and more. The article analyze the composing of slag of “chengde iron_makng work”, use there route of prescriptions to put up bond, and carry though the experiment to validate the strength of pellet,

5、 at last, we get a satisfied experiment result.Keyword: pellet bond slag第一章 概述中国是世界上钢铁生产大国，中国有发展钢铁工业的得天独厚的条件，据统计我国钢铁年产量已达3.5亿吨，然而伴生的二次含铁资源（如烧结除尘灰、返矿、高炉除尘灰、炼钢转炉污泥等含铁尘泥）每年约产生千万吨以上，这些含铁尘泥含铁量高达45%左右，有些企业将部分含铁尘泥返回烧结厂加以利用，但由于该物料用普通粘结剂极难成型，致使成球性能、烧结矿品质、透气性都达不得高炉应用要求。只能放进废料场积存，既对环境污染严重，又浪费资源，所以，如何提高“资源利用率、优

6、化高炉炉料结构、提高铁矿粉球团冶金性能，解决现有铁矿粉球团因粘合剂质量及含铁尘泥粉料再利用等问题、实现企业循环发展”成为行业科研部门研究的重点。钢铁工业的发展离不开铁矿粉球团粘合剂的利用，离不开铁矿粉球团粘合剂技术。自从20世纪以来，在科研人员的不断努力下，铁矿粉球团粘合剂技术不断更新，不断成长，在各大钢铁行业拥有了各种铁矿粉球团粘合剂。目前，我国冶金行业冷压球团生产，大多采用膨润土、水泥、CMC、焦油、淀粉、聚乙烯醇等作球团粘结剂。铁矿粉球团粘结剂技术是一种起源于20世纪的新兴技术，它的产生、发展是与人类对粘结剂的认识、利用是分不开的。人类对粘结剂的认识和利用是人类设法将分开的物体连接到一起

7、并发挥其本来不具有的性能的重要手段。今天，人类已经进入科学技术高度发展、经济空前发达的现代化社会，“高速信息公路”的开发和利用，特别把世界变得更狭小人们能够在很短的时间内与地球的另一面进行信息的交流和传播。而这动人心魄的一切都深深扎根于科学的沃土之中。在融合技术的大家族中，粘合剂占有特殊的地位一、我国铁矿粉球团生产发展的必要性建设资源节约型社会，节约资源作为基本国策，把工业废弃物和城市生活废弃物作为新的再生资源重新纳入传统的动脉产业之中，进一步构建和谐和完善“静脉产业”体系， 这是国家节能中长期专项规划中提出的十大重点节能工程，国家并把冶金工业废弃物列为资源再利用鼓励项目。1.1铁矿粉球团是含

8、铁炉料发展最快的原料据统计，在世界炉料的新增产能中，铁矿粉球团产能的明显提高。目前，我国年产铁矿粉球团5000万t左右，占高炉炉料比例13左右，铁矿粉球团使用比例未达到高炉综合炉料优化的比例。我国有37家企业63座竖炉生产铁矿粉球团(绝大多数为8m2竖炉，最小4m2，最大16m2)，总容积5665 m2，生产铁矿粉球团3170万t左右，2座带式焙烧机(包钢162 m2和鞍钢3216 m2)，生产铁矿粉球团330万t左右；14套链箅机一回转窑(首钢47m35Om和59m38.0m、承德(35m300m、新兴铸管公司35m300m、鞍钢弓矿一球(6.lm400m和弓矿二球61 m400 m、武钢程

9、潮(2)50m330m、柳钢5O m330m、昆钢50 m330 m、攀钢50 m33O m、莱钢矿建32 m26m和(4O m30 m、鲁南矿业(40 m30 m和莱芜矿业4O m30 m)生产铁矿粉球团1500万t左右。目前，我国竖炉球团工艺占65左右，为中小型企业铁矿粉球团生产的主体工艺，这符合我国资源和企业规模偏小特点。中小企业及地方骨干企业规模多为100300万t，建23座竖炉即可满足高炉合理炉料结构的要求，此外建竖炉具有投资省、周期短、见效快等特点，还可充分利用自产富余的高炉煤气，但竖炉单机(台)产量低，生产规模小，产品的品质难以满足大型高炉冶炼要求。链箅机-回转窑工艺对原料适应性

10、强，具有生产规模大，铁矿粉球团强度高、质量均匀、能耗及生产成本低等特点，燃料不但可用煤气和重油，而且可使用100煤粉，也可混合使用两种燃料，实现铁矿粉球团生产大型化要求，随着系统规模的加大，规模效益特别明显。近年来，链箅机-回转窑的生产能力将逐步达到或超过竖炉生产能力，成为我国铁矿粉球团生产的主要生产工艺。为适应精料技术和合理炉料结构的要求，正在积极筹建或扩大链箅机-回转窑生产铁矿粉球团的产能。目前，我国铁矿粉球团生产能力及产量尚未达到满足市场需求的水平，为满足高炉生产合理炉料结构的原料要求，不得不从国外进口铁矿粉球团。近年来，尽管进口铁矿粉球团价格上扬，但进口铁矿粉球团量呈快速增长的态势，2

11、002年进口1 103万t，2003年进口1635万t，2004年进口2029万t，2005年进口2355万t。1.2国家产业政策倡导发展铁矿粉球团在冶金科技发展指南(20002005年)中提出了实现炼铁科技发展目标的措施和对策，其中指出要从选矿、烧结、球团、炼焦各方面采取措施，提高高炉精料水平，特别是要进一步提高入炉矿品位。在大量喷煤、降低焦比的情况下，高炉料柱透气性恶化，为了保持炉况顺行，必须大幅度提高入炉品位，降低渣量，要大力发展铁矿粉球团生产，建立商品铁矿粉球团生产基地，提高熟料中铁矿粉球团的配比。铁矿粉球团配比要从目前不足10提高到20-30。120万t年以上大型链箅机-回转窑和带式

12、球团焙烧机等氧化铁矿粉球团生产被列为产业结构调整指导目录(2005年本)鼓励类。1.3建设球团厂是企业可持续发展的必然要求我国大多数钢铁企业分布在省会城市及大、中城市附近，烧结生产排放出大量废气和粉尘，成为城市的污染源。而将球团厂建在矿山或港口有以下优点：1.3.1通过深加工增效益，可以增加矿山产品的附加值，增强市场竞争力，有利于矿山的稳定和发展。1.3.2在价格和质量相近的情况卜，可以代替部分进口块矿和铁矿粉球团，降低冶炼成本。1.3.3有利于改善烧结技术经济指标和减轻粉尘污染，并为高炉提供更优质的烧结矿，矿山合理利用自产和进口铁精矿，可以大幅度减少烧结厂外排的SO2和粉尘量。1.3.4烧结

13、矿不宜远距离运输，铁矿粉球团不仅可以避免污染源，而且便于运输，以煤粉作为能源的链箅机-回转窑系统为在矿山生产铁矿粉球团提供了可能。1.4合理铁矿粉球团比例是高炉节能降耗的有效办法据有关资料表明，生产铁矿粉球团工序能耗比烧结工序能耗指标低得多，烧结工序能耗60kg标准煤t左右为较先进的技术指标，球团工序能耗仅为30kg标准煤t左右，还有降低的可能。球团工序能耗约为烧结工序能耗的1223，降低钢铁吨钢工序能耗作用非常显著。这对我国倡导的钢铁工业科学发展观有着非常重要的现实意义。二、粘结剂历史发展与作用人类早在远古时代就开始用干枯的树脂粘贴物品。古代中国和巴比伦王国是用沥青或牛皮胶作粘结剂的。从中世

14、纪开始到近代，欧洲已开始兴起使用骨胶、用牛奶制成的酪蛋自或阿拉伯树胶作粘结剂。 进入20世纪，人类发明了应用高分子化学和石油化学制造的“合成粘结剂”，其种类繁多，粘结力强。产量也有了飞跃发展。与淀粉、阿拉伯树胶、甲醛相比，用环氧树脂或甲醛树脂等材料合成的化学高分子粘结剂的粘结力更强，而且具有耐水、耐热等特点。 若想从理论上去说明“用粘结剂为什么能将物体粘在一起”尚有很多难点，因为它是物理、化学、机械等众多要素的组合。但粘结剂共同的一点就是“用液体沾涂连接面”、“粘连后由液体变成固体”、“一旦凝固定位其性质就变得相当稳定，可承受来自外部的力”。 有一种通俗的理论认为，在想连结的面的凹凸处放进粘结

15、剂后，粘结剂就会起到锚的作用。被称之为“锚效应”的这种力使物与物之间机械性地粘合在一起。但这种观点则很难说明玻璃或金属那样的光滑表面的粘合机理。 像玻璃那样的物体粘结取决于分子和原子间起作用的“分子间力”。所谓分子间力就是物体与物体之间的分子水平相差极小时能够通过分子或原子中的电偏置使正电和负电相吸的力。当用液体粘结剂覆盖住连结体表面时，粘结剂的分子与连结物体的分子间距离缩短，在分子间力的作用下使物体结连起来。 目前，瞬间粘结剂可称为是实用性强、高性能的粘结剂。现在畅销的瞬间粘结剂是1955年美国的柯达公司在研究中偶然发现的一种叫做“氰基丙烯酸酯”的化合物合成的物质。瞬间粘结剂不需掺合更多的化

16、学制剂，只要用空气中微量的水分将粘结剂固化，便可在瞬间将物体紧紧地粘合在一起。这种瞬间粘结剂适用的材料很多（木材和布除外），特别适于家庭使用。1球团粘结剂简介球团粘结剂为最新型球团矿生产用高效粘结剂，主要作用是降低球团矿生产中溶剂的添加量，从而保证了球团矿焙烧过程和有效抑制球团矿品位的下降。成分结构球团粘结剂主要组成为无机物硅酸盐类和有机物纤维素类产品，同时需要根据球团矿粒度、组成，添加必要的强化成分。有机物和无机物，通过强化混合设备，保证一定的温度和湿度，达到有机物和无机物的有效交联态，保证了其使用效果。粘结剂的用途极为广泛，据报道世界粘结剂的销售年均增长5，北美和欧洲约占75，但增长最快的

17、地区是远东和拉美发展中国家，预计我国今后几年粘结剂产量的增长将保持在11以上。目前，我国的粘结剂产业已形成门类较齐全的体系，但与发达国家相比，还存在以下差距和问题： a)产量小，有的产品质量差，品种系列化不够。 b)对引进的工艺技术和装置的消化、吸收、改进提高不够。 c)缺少优质或专用单体、助剂、添加剂等。 d)应用研究较缺乏，技术含量较低。2 粘结剂的分类2.1 矿粉成型粘结剂的分类 粘结剂在矿物加工领域的一个重要用途就是矿粉成型，特别是粉料的冷固成型。有关粘结剂的分类，从不同的角度有不同的分类方法，按主要成分的物质类别可以分为有机粘结剂，无机粘结剂及复合粘结剂嘲。如表所示。 对矿粉成型粘结

18、剂的研究，是一个古老而又新兴的课题。早在球团工艺刚刚兴起的时候，人们就开始探索，可以说直到现在还未能找到一种很理想的用于矿粉成型的粘结剂。 矿粉成型按工艺温度可分为高温成型和冷固结成型两大类。前者是将物料进行高温焙烧后，通过固相或液相进行固结。粘结剂在高温成型中的作用，主要是提高团块(球团)的过程强度与热性能，最终强度是靠高温来实现的。冷固结成型时团块(球团)的过程强度和最终强度都依赖粘结剂来维持，所以它对粘结剂的要求很高。但冷固结成型工艺简单、流程短、投资少、能耗低，所以被广泛应用于冶金、化工、煤炭、耐火材料、建材等行业。 高温成型粘结剂主要有膨润土、石灰、KLP、佩利多等，用于冷固结成型的

19、粘结剂主要有水玻璃、水泥、沥青、腐植酸盐、羧甲基纤维素、淀粉等。在铁矿球团工艺刚刚兴起的时候人们就发现膨润土是一种有效的粘结剂，实际上，膨润土除了是一种有效粘结剂之外，它还有助于球团的形成以及具有保持水分的能力，因此膨润十成了铁矿球团中最主要的粘结剂。但由于世界范围内可做球团粘结剂的膨润土的储量不足，其价格逐年上涨。如六十年代中期，美国膨润土的价格为11 $t，现在上涨到100120$t。后来人们又发现了石灰、水玻璃、水泥等一系列无机粘结剂。不过所有的无机粘结剂都必然存在使铁精矿中有害元素增加的副作用，而且有可能使球团冶金性能变差，甚至造成环境污染。2.2 矿粉成型粘结剂优缺点2.2.1 无机

20、粘结剂有很多种类，起初为膨润土，天然的膨润土具有粘结作用，并且在当时的科学水平下节省了物料，减少了资源的浪费，蛋挞引入了很多杂质，影响了铁的品味，是成品钢铁的性质降低。1） 膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的非金属矿产，蒙脱石结构是由两个硅氧四面体夹一层铝氧八面体膨润土组成的2：1型晶体结构1,由于蒙脱石晶胞形成的层状结构存在某些阳离子，如Cu、Mg、Na、K等,且这些阳离子与蒙脱石晶胞的作用很不牢固，易被其它阳离子交换，故具有较好的离子交换性。国外已在工农业生产24领域100多个部门中应用,有300多个产品,因而人们称之为万能土。 2）膨润土也叫斑脱岩，皂土或膨土岩。我国开发使用膨润土的历史悠

21、久，原来只是做为一种洗涤剂。(四川仁寿地区数百年前就有露天矿，当地人称膨润土为土粉)。真正被广泛使用却只有百来年历史。美国最早发现是在怀俄明州的古地层中，呈黄绿色的粘土，加水后能膨胀成糊状，后来人们就把凡是有这种性质的粘土，统称为膨润土。其实膨润土的主要矿物成分是蒙脱石，含量在85-90%，膨润土的一些性质也都是由蒙脱石所决定的。蒙脱石可呈各种颜色如黄绿、黄白、灰、白色等等。可以成致密块状，也可为松散的土状，用手指搓磨时有滑感，小块体加水后体积胀大数倍至20-30倍，在水中呈悬浮状，水少时呈糊状。3）膨润土的用途膨润土用途，膨润土（蒙脱石）由于有良好的物理化学性能，可做粘结剂、悬浮剂、触变剂、

22、稳定剂、净化脱色剂、充填料、饲料、催化剂等，膨润土用途广泛用于农业、轻工业及化妆品、药品等领域，所以蒙脱石是一种用途广泛的天然矿物材料膨润土用途。 膨润土由于有良好的物理化学性能，膨润土用途素有万能粘土之称，可做粘结剂、悬浮剂、触变剂、稳定剂、净化脱色剂、充填料、饲料、催化剂等，广泛用于石油开采、定向穿越、钢铁铸造、冶金球团、化工涂料、复合肥、浆纱、橡胶、塑料、造纸、净化水、吸潮剂、农药等领域。膨润土用途 4）我国膨润土的发展 勘探研究表明，我国膨润土的储量世界第一位，种类齐全，分布广，遍布26个省市，产量和出口均居世界前列。据不完全统计，目前我国膨润土年产量已超过350万吨，而总储量占世界总

23、量的60。目前已累计探明储量5087亿吨以上，保有储量大于70亿吨。 现已探明的100多个膨润土矿产地主要集中分布于新疆、广西、内蒙以及东北三省，其中新疆和布克赛尔蒙古自治县境内的膨润土矿储量已突破23亿吨，是目前已探明储量的全国最大膨润土矿区。据新疆地矿部门证实，和布克赛尔蒙古自治县境内有7处膨润土矿床，其中有4处大型矿床(乌兰英格、日月雷、德仑山南和德仑山西南)。乌兰英格矿区膨润土矿地质储量为5728亿吨，其中表内C-D级膨润土矿储量22948万吨，表外D级储量248万吨，占全国同级膨润土储量的1374。日月雷矿区膨润土矿地质储量8亿吨，德仑山南及德仑山西南膨润土矿地质储量分别为21亿吨及

24、O8亿吨。专家估计，乌兰英格地区膨润土矿藏远景储量可望超过50亿吨。广西产地有宁明、田东、崇左、桂平、横县等处，蕴藏量最大的是宁明，达64亿吨，其次是田东，达4000万吨，总储量超过11亿吨。内蒙古的宁城、兴和、霍林、固阳等地都有十分丰富的膨润土矿，储量最大是赤峰宁城，达10亿吨以上。其余分布于江苏、河北、湖北、山东、安徽、浙江、江西、河南、陕西和甘肃等省(区)。可见，膨润土矿资源高度集中，这有利于组建大型企业集团，建立大型生产基地，向专业化、规模化、集约化发展。据预测，我国膨润土矿资源量已超过80亿吨，为新产品的开发和研究、市场的开拓、竞争力的提高等奠定了资源基础。但是我国膨润土开发利用的程

25、度很低，累计开采量不足已探明储量的1%。在国际市场上是一种低出高进的局面，即出口低级产品（原矿、铸造用、钻井用、低档活性白土等），进口高级产品（洗衣粉柔顺剂、高档有机土、膨润土防水毯等）。据不完全统计，中国目前膨润土产品年产销量约270万吨，其中用于铸造型砂100110万吨，用于钻井泥浆70吨，用于冶金球团45万吨，用于油脂脱色（活性白土）20万吨，用于其他2030万吨。行业特点是企业规模小（年产万吨以上的企业屈指可数）、技术水平低、由于是资源型行业而竞争不是很剧烈、产销量与价格均逐年上升。以氧化钙为主的球团粘合剂的原料组成成分是：氧化钙CaO58、碳酸钙CaCO326、二氧化硅SiO24、三

26、氧化二铝Al2O33、氧化镁MgO3、三氧化二铁Fe2O32、氯化钙CaCl24。将上述原料的混合物利用回转窑烘干，至水分3-5，经电子筛粗筛，然后进入雷蒙粉碎机细磨，达到粒度200目，制成成品铁矿球团粘合剂。利用铁矿球团粘合剂生产球团矿，爆裂温度高于550，球团矿抗压强度大于3200个，焙烧温度1200。本发明铁矿球团粘合剂性能良好，用于生产球团矿，完全可以取代添加球团矿中的钠基膨润土粘合剂，生产的球团矿抗压强度完全满足生产的要求，无粘连现象，实现了降低成本、提高质量。以钠基膨润土为主的铁矿球团用粘结剂，其成分按重量百分比为：钠基膨润土2070，含硼镁的选矿尾矿3079，添加剂110，研磨后

27、粒度小于200目。可以完全替代膨润土造球，其中Si含量远远低于膨润土，不但能够提高球团矿品位，还可以明显改善球团矿的高温冶金性能。充分利用堆弃的选矿尾矿，解决了尾矿的应用及其环保问题。但所有的无机粘结剂都引入了杂质，形成的球团强度都降低了，抗压强度也减少，在运输的情况下容易粉碎，在锻造的时候对形成铁的品质也不好。 2.2.2 无机粘结剂存在一些无法克服的不足，迫使人们寻求新的粘结剂。人类对天然高分子物质的利用有着悠久的历史。早在20世纪初，人们对于天然高分子物质应用、改性以及实现高分子化合物的合成已经取得了很大的成果。但是，无论是天然的高分子还是人工合成的化合物，对其结构，人们还不是很清楚。然

28、而，工业上需要更多的高分子化合物的理论来指导生产进行，所以这一方面的研究亟待深人，人们期待着一个系统的理论的诞生。 长期以来，人们对某些高分子物质的研究取得了一定的成果，但对其内部结构研究还较肤浅。1913年，通过威尔斯仄特和崔曼斯特等人的研究，得出了淀粉的通式为(C6H10O5)n，它可以做粘结剂，而且知道淀粉的水解物是葡萄糖，然而，直到1922年，霍厄塞仍然认为淀粉溶液具有橡胶的性质，这是由于它们的环状二聚体通过”部分价键”而聚集在一起的原因。除了淀粉以外，人们先后开发了煤焦油、沥青、纸浆废液、丙烯酰胺、佩利多，KLP等有机粘结剂。有机粘结剂一个固有的优点就是它们在球团焙烧过程中被挥发或烧

29、掉了，而且大部分能使球团矿的机械强度有明显改善，有些还能使球团冶金性能变好。 我国广东南方化工厂开发出有机粘结剂KLP已在实验室和工业实验中取得了一定的效果。KLP是羧甲基纤维素钠(CMC)为主配方，加入增强剂、增粘剂、改性剂、耐湿剂和防腐剂。具有较强的粘性、活性和吸附性。由于它独有的特性，在球团生产中可部分或全部代替膨润土，加入少量KLP既可获得高的生球强度，而不会导致球团矿品位的贫化，其存在的问题就是成本太高。 国外开发的有机粘结剂有佩利多等，都已在许多厂家得到商业性的应用。前者以羧甲基纤维素为基础，后者以丙烯胺，丙烯酸异分之聚合物为基础。它们的特点是能溶于水，能显著增加水的粘度，从而改善

30、细精矿的造球过程，在干燥时降低水的蒸发速度，提高了生球的爆裂温度，干燥后粘结剂在许多矿石颗粒接触处形成薄膜状的固相连接桥，提高了干球的强度。但有机粘结剂在使用中都存在着共同的问题： (1)配加时由于用量太少，操作上难于控制和混匀。 (2)有机物分解温度较低，生球经高温干燥、水分蒸发后，粘结剂也将大部分分解挥发，固结作用自然下降。 (3)一般都价格太高。2.2.3无机粘结剂使铁粉球不需要烧结就具有很好的高温成球性能和强度，降低了制备铁粉球的成本，使炼炉内的铁矿粉具有良好的透氧和透热性能，加快炼铁速度降低炼铁过程的能耗，但是无机粘结剂含有杂质，影响铁球性能，所以这些问题限制了有机粘结剂和无机粘结剂

31、的推广应用，无机粘结剂与有机粘结剂在矿粉成型过程中都有优点和不足，于是就有人考虑将两者结合起来，扬长避短开法出复合粘结剂并获得成功。Murr开发的有机粘结剂与石灰混合，同时提高了生球和干球的强度并在工业上获得了应用。此外开发出的粘土与胶化淀粉，消石灰与糊精或废糖浆，羧甲基纤维素钠(CMC)与三聚磷酸盐，高聚物与膨润土等复合粘结剂都取得了较好的效果。中南大学研制的F粘结剂也属于此列，并已成功应用于煤粉成型和铁精矿冷固结成型方面。复合粘结剂既能起粘结作用，提高球团的强度，又能起熔剂作用，调整球团矿碱度并改善球团还原性，因此复合粘结剂是粘结剂研究开发的一个重要方向3.球团粘结剂技术要点球团矿生产膨润

32、土用量偏高，既降低了球团矿品位又导致成品球团矿高温冶金性能偏差，影响炉况顺行。球团粘结剂技术选用高分子聚合物为粘结剂，用于铁矿粉造球，吸水性能，扩散性快，表面活性大，能均匀分布在整个生球中，并在生球内形成均匀立体网状结构，使生球落下强度和抗压强度明显提高，选用增强剂在高温下与Fe+3离子通过互相扩散渗透，产生网状多元硼化物共晶牢固体，提高球团矿干燥时的爆裂温度，同时成品球团矿的抗压强度和抗磨指数也得到明显改善；选用活性MO为载体，提高球团矿中MO的含量，MO在球团矿焙烧过程中，能与铁矿粉形成MOFe2O3、FeOMO和M固熔体，抑制了球团矿高温还原时中心未还原层低熔点渣相的形成，提高了铁矿渣相

33、的熔融温度，使团矿的高温冶金性能得到改善，由于MOFe2O3、的熔点为1713摄氏度，在还原时不会发生FeO3转变成FeO4反应，而是生成FeO和MO的固溶体抑制了球团矿还原的体积膨胀和异常膨胀，所以球团粘结剂替代碰润土用球团矿生产，具有提高生产效率、生球强度、成品球团矿品位、抗压强度，改善球团矿高温递呈金性能的综合作用。3.1.我国冷固铁矿粉球团粘合剂的现状冷压球团是近几年推出的一种新型炉料，因其生产使用过程具有环保节能的特性，在美国、日本、瑞典等国均建有大型生产厂供各种冶炼炉使用。目前，我国冶金行业冷压球团生产，大多采用膨润土、水泥、CMC、焦油、淀粉、聚乙烯醇等作球团粘结剂。据了解，用膨

34、润土、水泥作粘结剂，属含水铝硅酸盐，配加量在8-10%之间，品位降低极为严重，添加量每提高1铁矿粉球团品位降低0.6，增加出渣量810，每100Kg渣量影响高炉冶炼产量和焦比各为34。且铁矿品位每降低1个，降低价格15-20元，球团价格降低30元，这将给炼铁厂造成巨大的经济损失；采用CMC、淀粉、聚乙烯醇等作球团粘结剂，但因耐高温性能差，在焙烧过程中易失去粘性，造成粉化率提高，影响球矿质量；采用焦油作球团粘结剂，虽说球团性能好，但生产应用工艺复杂，影响生产产量。所以改善粘结剂质量，提高含铁尘泥再利用率是企业发展的重要途径之一。鉴于此，我所科研人员通过多年攻关研究，形成一套具有自己特色的系列冷固

35、球团生产和球团粘结剂技术。根据原料特征和用途选择不同选用不同的粘结剂，粘结剂有液体剂、干粉状、有机、无机等各种类型。随着科学技术的不断发展，有机粘结剂、无机粘结剂等技术代替了膨润土、水泥等原始无机粘结剂技术，克服了无机粘结剂强度低的缺点，但是大部分有机粘结剂在高温环境中会失去其原有的粘结能力。冷固球团也是如今粘结技术中的一大亮点。冷固球团厂的建设涉及土建、机械、化工和热工等技术专业；成型粘结剂涉及高分子化学，胶体化学和结晶学；冷固球团还原、冶炼涉及到燃烧学、热动力学、高温热化学及氧化还原机理。利用冶金矿料和含铁尘泥（包括铁矿粉、锰矿粉、铭矿粉、磷矿粉、铜、铅、锌及烧结除尘灰、返矿、高炉除尘灰、

36、炼钢转炉污泥等含铁尘泥）加工冷固球团，先决条件是，生产包括铁矿粉、锰矿粉、铭矿粉、磷矿粉、铜、铅、锌等其他矿粉必须适合烧结或高炉的应用条件，然后在这些条件下，通过科学配比和不同的先进工艺，把冶金废料加工冷固球团的品位和燃烧特性和粒径大小等技术指标调整到最有利于工业应用的最佳值，才能应组织工业生产应用。所以冶金废料成型：原料是条件；成型粘结剂是关键；设备是保证。冷固球团的物理性能及冶金性能是球团矿质量的重要组成因素，球团矿质量的好坏，重点是配料和粘结剂，配料是高炉优质、高产、低耗的先决条件，粘结剂是加工球团矿的关键，所以粘结剂的选择与研制特别重要，尤其含铁尘泥球团再利用问题。冷压球团技术系将利用

37、各种炼钢、冶金行业处理的含铁废料（包括铁矿粉、锰矿粉、铭矿粉、磷矿粉、铜、铅、锌等其他矿粉、耐火材料、焦粉、煤粉及各种粉尘）生产成冷压球团，在作高炉、直接还原炉、化铁炉、造气炉、矿热炉等炉料。这项技术的应用，可使来源于冶炼行业中的副产品经过加工既满足钢造渣需要，又将废料再变成钢，实现了炼钢过程的良性循环。含铁高达50%以上的冷压球团两吨钢团可以生产一吨钢铁，适时加入冷压球团，可解决炼钢过程中的难熔现象，渣的熔点得到了降低，保证了渣的良好流动性。还可以使钢铁燃料消耗和石灰消耗都有所降低。用炼钢、冶金行业含铁废料、矿粉、焦粉等制成冷压球团，可直接入炉冶炼，对于小型高炉（100立方以下）冷压球团的加

38、入量可达30%50%，对于较大的高炉可做配料使用，冷球中的焦粉可代替部分昂贵的焦碳，从而降低了生产成本，此外用冷球代替部分现有炉料，可使高炉产量增加，焦比降低。冷压球团生产过程无污染，是解决企业生产严重污染问题，高炉技改的理想项目。球团主要技术指标如下：在1000 左右成型球团不溃散，并具有一定强度，抗压强度达100kg/个；添加剂中不含对应用生产有害的元素；化学反应恬性：；广泛适于含铁废料（包括铁矿粉、锰矿粉、铭矿粉、磷矿粉、铜、铅、锌等其他矿粉、焦粉及各种粉尘）生产成冷压球团，应用于冶金、铸造等行业。4.我国铁矿粉球团发展的可行性4.1我国钢铁工业的快速发展，生铁产量急剧增加，钢铁企业重视

39、精料和合理炉料结构工作，相应扩大了对铁矿粉球团的需求。一些通过配加块矿、进口铁矿粉球团和低碱度烧结矿(酸性)等解决酸性炉料不足的企业改为自己生产铁矿粉球团来解决合理炉料结构问题。4.2替代进口铁矿粉球团的需要。近期国际矿石市场进口铁矿粉球团的价格有所上扬，若进口铁矿粉球团，国家需支出大量外汇。由于自产铁矿粉球团价格大大低于进口铁矿粉球团，炼铁原料费用降低，同时可为国家节约大量外汇。4.3随着富矿粉的越来越少，细磨精选的铁精矿越来越多。作为细磨铁精矿，铁矿粉球团是最佳的造块方法，国外50年发展实践充分证明了这一点。我国鞍山、本溪、峨口和迁安等地区矿山实施选矿细磨、提铁降硅工程，为生产铁矿粉球团提

40、供了优质的含铁原料。4.4非高炉炼铁和钢铁生产短流程工艺的迅速发展，直接还原铁产量的持续增长，增加了用于直接还原铁的铁矿粉球团的需求。一些熔融还原炼铁法以铁矿粉球团和块矿作原料，几乎不用烧结矿作原料。这些都为铁矿粉球团产能扩大提供了潜在的机遇。4.5铁矿粉球团生产商品化，有利于缩短钢铁企业的生产流程，使钢铁生产管理简化和集中，有利于钢铁生产流程的优化。5球团发展的优点5.1推动我国球团矿生产的必要性和紧迫性1)从粉状铁矿石的基本造块原理说起现代铁矿开采富铁块矿已越来越少，绝大部分是粉矿和经磨选的细精矿。为了满足现代炼铁生产的要求，必须将粉状铁矿石进行造块，将其生产成具有一定粒级的块状矿石，才能

41、进入冶金炉作为炉料使用。 现代高炉炼铁将粉矿进行烧结加工工艺，在烧结厂将其生产成烧结矿供高炉炼铁厂用。是一项行之有效和十分成熟的生产技术。而且已实现了机械化、自动化、大型化生产。但对于经细磨选别后的精矿的造块方法则应采用球团法加工工艺，在球团厂将细精矿生产成球团矿供炼铁使用。 如果将细磨的铁精矿用于烧结生产，对烧结生产是十分不利的。所产烧结矿的强度很差含粉率很高，FeO含量高，还原粉化指数高，而且使烧结矿的产量明显下降，还严重的恶化烧结生产的环境。这种生产工艺最早盛行于五、六十年代的苏联和我国的钢铁生产。但到七十年代在苏联已有了彻底的改变，建成了七干多万吨的球团矿生产能力。因而这种细磨铁精矿的

42、烧结生产是一种落后的生产工艺。但在我国仍然是一种铁矿粉的造块方法。虽然近十年来，我国建设为数不少的球团厂，但其总量比例还是不高的。2)细磨铁精矿合理的造块工艺是生产球团矿细磨的铁精矿其粒度很细，在配加少量粘结剂的情况下可以，很容易造成具有一定强度的圆形小球。并经高温氧化焙烧使其具有很高的强度，成为一种新的人造铁矿石。这种大、小均匀、形状规则的人造矿石对竖式冶金炉(高炉是其中之一)生产是十分有利的。它使炉料在炉内的运动顺行且均匀下降；使气流分布更加均匀，热交换更加充分，从而使炉内的物理和化学反应顺利进行。因而细磨铁精矿的球团生产工艺，相比于烧结工艺更加合理。3)球团矿具有更好的冶金性能 球团矿和

43、烧结矿相比其冶金性能在某些方面具有更多的优越性。主要表现为： (1)均匀粒度和规则的球形，对炉料的运动、气流的分布和热交换十分有利。 (2)铁品位高，有利于提高高炉的综合入炉品位。对改善炼铁生产的各项技术经济指标带来极为显著的效果。 (3)较高强度，在炉内不易产生粉末。更适于作为大型高炉的炉料。 (4)含粉率低。一般不超过2。烧结矿的最少也在5以上。 (5)FeO含量低。一般不超过15。而烧结矿最低也在5以上。FeO含量低对高炉减少直接还原有利。 (6)球团矿可适于长途运输和有较长的贮存时间。 (7)球团厂一般建在矿山或矿石港口，减轻了钢铁厂的环境压力。 另外在此重点说明一下：在一般情况下，球

44、团矿生产的工序能耗比烧结矿的工序能耗为低。特别是在磁铁矿的情况下，其燃耗更是如此。其原因是球团焙烧过程的废气余热的反复循环使用，使热量得到了充分的利用。另外球团生产的工艺流程短，而且精矿在造成了高质量的生球，并在密闭性能良好的容器中进行焙烧，因而散发的灰尘量少，相应的除尘系统也少。由此带来了电耗的节约。综上原因，球团矿的加工费总体上要比烧结矿的低。但是在目前在不少人的心目中，总觉得球团矿要比烧结矿的贵。分析其原因有以下几方面的情况：使用进口球团矿，由于运输费等原因价格很高；当使用高热值煤气时，其加工费会明显增高；当使用不能满足造球的粒度要求时需再磨时，会增加磨费用或其它费用。这一费用的造成是不

45、能完全归于球团矿生产的。另外当采用赤铁矿会明显的增加燃耗的费用，但还会比烧结矿的加工费低，这对炼铁生产也是有利的。这里有一个争议的问题是其有一笔利润的归属问题。5.2我国球团矿生产的现状和发展5.2.1.现状发展迅速，但问题很多自进入新世纪以来，我国球团矿的生产有了很大的发展。在国家产业政策的支持和有识志士的努力下，在短短的五、六年内建成了五、六千万吨的生产能力。绝大部分采用先进的链篦机一回转窑工艺。而且大型化发展速度很快。单窑生产能力从几十万吨到120万t；到240万tt；到500万吨年。技术装备水平有了极大的进步。回顾当年，在当时苏联钢铁生产技术的影响下，自上世纪六十年代随着我国钢铁生产的

46、发展，大量细磨铁精矿的生产，这些精矿都来生产烧结矿，供高炉炼铁使用。长期的研究和实践，我国在细磨铁精矿的烧结法的技术领域取得了较好的成果。但是没有跟上世界上细精矿进行球团矿生产的步伐，一直到上世纪末。苏联在七十年在细精矿造块技术上，其面貌有了彻底的改变，建设了七千多万吨的球团矿生产能力。而我国到上世纪末仅建成了两个带式焙烧机工厂，生产能力不到四百万吨；链篦机一回转窑球团的生产能力仅有一百万吨左右；另外还有竖炉球团矿二、三十座，生产能力在八百万吨左右。虽然我国球团矿生产在新世纪有了很大的发展，但存在着许多问题：(1)小型球团厂数量太多。100万吨年以下的球团生产线有30多座。古老落后的竖炉球团生

47、产线有60多座。这些球团生产线装备低下，产品质量低劣，环保设施也不完善，单位产品能耗高。竖炉在国外早已是淘汰的落后生产工艺。产生这一问题的原因是过去我国钢铁工业低水平、粗放式盲目快速扩充产量产生的后果。随着科学发展观的落实和我国向钢铁强国迈进的进程及结构调整的深入，这些落后的生产力将面临淘汰的可能。 (2)近年来新建的单系统规模在120万tt以上的球团生产线也存在着装备水平偏低，工艺技术不高，产品质量低下的状况。 (3)产品质量从总体上看还是低下，单一。和国际水平相比相差甚远。主要表现在如下几个方面： 铁品位低，SiO2含量高。产生这一问题的原因是由于所使用的铁精矿质量低下。虽然这看来纯属是外

48、部原因，但作为球团生产来说这是最基本和最重要的技术要求，是不容轻视的。国外先进的选矿工艺其所产精矿，为了满足高炉炼铁的要求，实行“细磨精选”，故尔铁品位高，为高炉炼铁带来了各项冶炼技术经济指标的改善，由此而带来了可观的经济效益。因而对一问题，从铁矿企业或钢铁生产企业及球团厂的建设者和管理者都应十分重视和切实解决。当然目前大型企业对选矿实行提铁降硅，有了明显的改善，但从总体上看还应努力改进。铁品位低的另一个原因是，膨润土配加量过高。在国外先进的球团膨润土的配加量越低越好，一般为0507%，但我国球团生产一般在1220，有的高达34。由此引起对成品球团矿的铁品位损失太大了。我国膨润土的性能太差，不能适应球团矿生产的要求。而且实行就地就近使用，目的是为了减少使用成本。其后果是适得其反，使球团矿的质量明显下降。在国外为了保证膨润土的质量要求和使用效益，宁愿实行国外采购和长途海运，因为其使用量必竟是很