【知識分享】什么是酸性球團礦？

一、簡介

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

二、主要成分

酸性球團礦一般含鐵在65%左右，含SiO24%～6%，含硫較低，其他雜質的含量因原料的不同而異，總量不超過3%～4%。它的強度高，單個球的抗壓強度常在2000N以上，轉鼓指數可以達到93%(ISO標準+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。結晶發育完善的酸性球團礦呈鋼灰色、條痕為赭紅色。

三、主要鐵礦物

酸性球團礦的主要鐵礦物為赤鐵礦，在高溫焙燒過程中經再結晶、晶粒長大形成赤鐵礦連晶，使球團礦具有很高的強度。當脈石礦物為石英時，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，仍以獨立的形態存在于球團礦中，故不影響球團礦的強度。如果磁鐵礦氧化不夠充分時，它會在高溫焙燒帶與石英(SiO2)反應，形成硅酸鐵(2FeO·SiO2)液相，覆蓋于磁鐵礦顆粒表面，阻礙氧的擴散，影響磁鐵礦繼續氧化，因而在球團礦內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，使球團礦內部產生同心環狀裂紋，從而使球團礦的還原性和強度都受影響。

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

四、特點

酸性球團礦是工業上最早出現的球團礦。它的制造工藝簡單，焙燒溫度區間較寬，含鐵品位較高，強度好，可以長期貯存和長距離運輸。此外，酸性球團礦的低溫、中溫還原性好，還原膨脹率低，因此在世界范圍內，特別在北美洲，球團礦產量中占優勢。但是20世紀80年代以來發現酸性球團礦的高溫冶金性能不好。高溫還原性差，軟化溫度低，軟化溫度區間較寬。特別是當酸性球團礦中的赤鐵礦(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，形成液態渣相，阻礙還原氣體CO和H2的擴散，使球團礦外層形成一金屬鐵殼，內部為液態渣相包圍的浮氏體，還原難以繼續。為了改善其高溫冶金性能，又開發出了橄欖石球團礦和白云石球團礦 。