球团矿品质的控制

    主要从两个方面评价球团矿的品质：一是它的强度，二是它的还原性。
    一般要求球团矿的抗压强度不应小于200千克力/个(1961.33牛/个),转鼓指数(+6.3厘米)在93%以上，磨损指数(-0.6厘米)在7%以下。其实，高炉冶炼并不一定需要球团矿的强度如此高，因为高炉内部炉料承受的压强并不大，国外球团矿多在矿山生产，要经过水、陆长途运输，长期贮存，故对其强度要求甚高。
    再者，球团矿的强度也是焙烧固结的标志。过低的强度指标，表明焙烧固结不好。球团矿的平均强度，不如其强度分布意义重要。平均强度相近的两种球团矿，分布宽者的冶金性质较差，因为宽者必有一部分烧不透，另一部分过烧。前者强度低，易成粉末，后者强度虽高，但还原性必差。
    球团矿的气孔度一般在20～30%之间。它与球团矿的低温、中温还原性有直接的线性关系。见图1.

    球团矿的低温、中温还凉性一般较好，因为它的主要矿物为易还原的赤铁矿。而且气孔率较高，微气孔多。有利于还原。
    酸性球团矿的高温还原性不好，因为在1200℃以上的高温下,FeO与SiO₂反应很快，而且熔化，使还原条件恶化。实验证明，1250℃下还原酸性球团矿，只在表面形成一层金属壳，球团矿内部多为FeO和熔融了的硅酸盐渣相。
    球团矿中配加氧化镁，可以改善它的高温还原性，因为MgO能提高渣相的熔化温度。加氧化镁的方法有两种，其一为配加白云石，但白云石会带来CaO.为了改善高炉原料的冶金性质，以高碱度烧结矿，配加含MgO的酸性球团矿，较为理想。若球团矿中含CaO高，必将影响烧结矿的碱度。此外白云石会使球团矿中液相增多，影响其抗压强度。再者，配加白云石会使较多的MgO与Fe₂O₃结合形成镁铁矿，它与赤铁矿晶粒连在一起，在低温下还原时，赤铁矿先还原为磁铁矿发生晶变，产生应力，使晶粒内出现裂纹，造成球团矿低温粉化。为了解决这个问题，瑞典LKAB使用镁橄榄石代替白云石。
    镁橄榄石为硅酸盐，具有较高的熔点，在球团矿中只有固相扩散不会熔化，可以减少进入赤铁矿的MgO,而又能改善球团矿的高温还原性。其缺点是带来一部分SiO₂,使球团矿中SiO₂增高。
    球团矿还原膨胀问题，在七十年代曾引起许多冶金工作者的关注。大多数球团矿在还原时都发生膨胀，某些则膨胀异常。一般认为膨胀率在20%以下，为高炉所允许，称做正常膨胀；超过这个界线者，叫做异常膨胀。个别球团矿膨胀可达100%使高炉透气性恶化。赤铁矿扩散固结的球团矿，从500℃到1000℃还原过程中膨胀率变化如下：见图2.由曲线1可以看出，正常膨胀主要发生于从Fe₂O₃到Fe₃O₄的转变，因为过程中发生晶形变化，从六方晶系变为立方晶系，晶格常数由5.42埃变为8.38埃。曲线2为异常膨胀，主要发生于从FeO到金属铁的转变，过程中产生铁晶须是异常膨胀的基本原因。

    FeO还原到金属铁，如果表面生成均匀的金属铁壳，则不会发生异常膨胀。在某种情况下,FeO表面局部被渣相覆盖或被CaO污染，还原将在未被覆盖的部分进行,FeO内的铁离子迅速扩散，移至开始还原的那一点，象破土而出的幼苗一样，长出铁晶须，产生异常膨胀。浮士体吸收CaO的能力很强，CaO在浮士体中不均匀分布，是造成异常膨胀的原因.Na₂O也可以导致异常膨胀。此外赤铁矿矿物的异向性，即相邻两个赤铁矿晶粒的晶轴相互垂直或者不一致，还原时发生晶变产生推力，也是膨胀的原因之一。适当增加球团矿中SiO₂,多生成一些硅酸盐液相，能降低还原膨胀率。此外缩小铁精矿粒度，提高焙烧温度，增加返矿配比等，都可以降低还原膨胀率。