球团理论和工艺球团焙烧理论基础课件.ppt

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1、4球团焙烧的理论基础生球经过干燥以后，虽然强度有所提高，但远不能满足高炉冶炼的需要。生球干燥后，干球抗压强度只有80～100N/个。满足不了运输和高炉冶炼要求（>2500N/个）。球团的焙烧是球团生产过程中最为复杂的工序，它对球团矿生产起着极为重要的作用。为了使球团矿具有良好的冶炼性能，必须进行焙烧。提高球团矿的强度有许多方法，但95%是通过焙烧固结，仅5%通过低温固结。4球团焙烧的理论基础球团焙烧，即通过低于混合物料熔点的温度下进行高温固结，使生球发生收缩而且致密化，从而使生球具有良好的冶金性

2、能（如强度、还原性、膨胀指数和软化特性等），保证高炉冶炼的工艺要求。三大主要焙烧设备：1）竖炉2）带式焙烧机3）链箅机—回转窑4球团焙烧的理论基础球团的焙烧过程通常可分为干燥、预热、焙烧、均热、冷却五个阶段。4.1球团焙烧过程概述物理过程，如：水分蒸发、矿物软化及冷却化学过程，如：水化物、碳酸盐、硫化物和氧化物的分解及氧化和成矿作用4球团焙烧的理论基础4.1球团焙烧过程概述各组成间的①某些固相反应，新物质出现，颗粒粘结；②某些组成或生成物的结晶和再结晶，生成熔融物；③孔隙率减少，球团密度增加，球

3、团发生收缩和致密化；④机械强度提高，氧化度提高，还原性变好等。4球团焙烧的理论基础预热（300～1000℃）是生球干燥后，在进入焙烧之前的一过渡阶段。在预热过程，各种不同的反应，如磁铁矿转变为赤铁矿结晶水蒸发水合物和碳酸盐的分解硫化物的煅烧等4.2球团预热4球团焙烧的理论基础这些反应是平行进行或者是依次连续进行的，对成品球的质量和产量都有重要的影响。因此，在预热阶段，应协调一致。就磁铁矿而言，氧化对于球团矿的机械强度和还原性状具有决定性的影响。4.2球团预热化合物的分解和氧化预热速度4球团焙烧的

4、理论基础磁铁矿的氧化从200-1000℃，这一氧化反应过程分为两个连续的阶段进行。4.2.1磁铁矿球团的氧化机理（1）氧化阶段及其产物第一阶段（200-400℃）在这一阶段，化学过程占优势，不发生晶型转变(Fe3O4和γ-Fe2O3都属立方晶系)，由Fe3O4生成了γ-Fe2O3，即生成有磁性的赤铁矿。4球团焙烧的理论基础（1）氧化阶段及其产物第二阶段（400-1000℃）由于γ-Fe2O3不是稳定相，在较高的温度下，晶体会重新排列，而且氧离子可能穿过表层直接扩散，进行氧化的第二阶段。这个阶段晶

5、型转变占优势，从立方晶系转变为斜方晶系，γ-Fe2O3氧比成α-Fe2O3，磁性也随之消失。4球团焙烧的理论基础AFe3O4球团氧化未反应核收缩模型（2）氧化途径①大气中的O2被吸附在磁铁矿球团表面，形成γ-Fe2O3薄层。球团氧化是α-Fe2O3不断由外向内扩散，层层渐进，最终达到全部氧化的过程。②随着焙烧温度的进一步升高，离子活动能力增大，在γ-Fe2O3层的外围形成稳定的α-Fe2O3。4球团焙烧的理论基础AFe3O4球团氧化未反应核收缩模型③当温度进一步升高时，Fe2+向γ-Fe2O3层

6、扩散，当扩散至α-Fe2O3与O2的界面处时与吸附的氧作用形成Fe3+，Fe3+则向里扩散。④与此同时，O2-以不断失去电子成为原子，又不断与电子结合成为O2-的交换方式向内扩散到晶格的结点上，最终使Fe3O4全部成为α-Fe2O3。球团氧化是Fe2+向外扩散，Fe3+向内扩散以及O2-向里扩散的一个内部晶格重新排列，最后成为固溶体的连续过程。4球团焙烧的理论基础*关于固溶体固溶体是指溶质组元溶入溶剂晶格中而仍保持溶剂类型的合金相。和物质的熔点无关。工业上所使用的金属材料，绝大部分是以固溶体为基

7、体的，有的甚至完全由固溶体所组成。如：碳钢和合金钢。4球团焙烧的理论基础B氧化速度①人造磁铁矿晶格结构不完整，固溶体形成迅速。因此，在低温下就能产生γ-Fe2O3。反应能力比天然磁铁矿强得多。4球团焙烧的理论基础B氧化速度②天然磁铁矿形成Fe3+扩散相对较慢，氧化过程只在表面进行，表面能同时形成固溶体和γ-Fe2O3，而在颗粒内部只能形成固溶体。③在较高温度下，α-Fe2O3是赤铁矿的稳定形式，且由于发生氧化，颗粒内部固溶体也被转换，生成α-Fe2O3。问题1：为什么低温时只能生成γ-Fe2O3

8、？4球团焙烧的理论基础Fe3O4（0.838nm）与γ-Fe2O3（0.832nm）的晶格常数相差甚微，因此，其转变仅仅是进一步除去Fe2+，形成更多的空位和Fe3+。Fe3O4生成γ-Fe2O3的过程在低温下就可进行。问题1：为什么低温时只能生成γ-Fe2O3？4球团焙烧的理论基础而它们与α-Fe2O3（0.542nm）的晶格常数差别却很大，晶格重新排列时，Fe2+及Fe3+有较大的移动，从γ-Fe2O3或Fe3O4转变到α-Fe2O3时，晶型改变，体积发生收缩，需要在高温下方可进行。因此，低