球團

球團礦具有較好的冷態強度、還原性和粒度組成。在鋼鐵工業中球團礦與燒結礦同樣成為重要的高爐爐料，可一起構成較好的爐料結構。也應用於有色金屬冶鍊。

球團礦生產 先將礦粉製成粒度均勻、具有足夠強度的生球。造球通常在圓盤或圓筒造球機上進行。礦粉藉助於水在其中的毛細作用形成球核；然後球核在物料中不斷滾動，粘附物料，球體越來越大，越來越密實。礦粉間借分子水膜維持牢固的粘結。採用親水性好、粒度細（小於0.044毫米的礦粉應佔總量的90%以上）,比表面積大和接觸條件好的礦粉，加適當的水分，添一定數量的粘結劑（皂土、消石灰和生石灰等），可以獲得有足夠強度的生球。

生球經過乾燥 (300～600℃)和預熱(600～1000℃)后在氧化氣氛中焙燒。在預熱和焙燒階段出現氧化鐵的氧化、石灰石分解和去硫等反應。焙燒是球團固結的主要階段。球團固結過程中，固相反應和固相燒結起重要作用，而液相燒結只在一定的條件下才得到發展。焙燒溫度一般是1200～1300℃，主要用氣體或液體燃料，有時也可用固體燃料。

球團礦配料成分對球團礦質量的影響：

氧化鋁：隨著AI2O3，球團內部的液相量減少，氣孔率增大，Fe2O3含量增加，球團礦顯微結構中鐵氧化物與硅酸鹽礦物結合趨於緊密，並形成逐漸多及大的不規則氣孔。由於AI2O3增加時硅酸鹽粘結相粘度降低，在焙燒過程中顯著改變了礦粒間的團聚程度和晶粒生長方式，從而使粘結相趨於緻密。同時，過多的AI2O3在球團局部形成大孔薄壁結構，不利於晶粒的發育生長，大孔周圍析出再生赤鐵礦。而由於Fe2O3和AI2O3的晶格相近，所以這種再生赤鐵礦中的主要雜質為AI2O3。AI2O3可以降低硅酸鹽液相的熔點，促進Fe2O3生成和降低FeO含量，另外AI2O3和FeO還將形成固溶體，促進再生的自由Fe2O3晶體生成，所以球團礦的強度降低。

氧化鎂：隨著MgO增加，液相量減少，液相粘度增大，孔隙率增大，體積收縮變差，加上有大氣孔的存在，氣孔形狀不規則，應力集中，所以抗壓強度下降。通過化學分析，FeO隨著MgO的增加而降低，這是因為鐵-鐵尖晶石（FeO·Fe203）的晶體結構為反尖晶石結構，即有一半的三價鐵離子（Fe3+）填充在四面體空隙中，二價鐵離子（Fe2+）和另一半三價鐵離子（Fe3+）則充填在八面體空隙中。在MgO-FeO系統中，由於MgO和FeO都具有氯化鈉（NaCl）型結構，屬於立方晶系，面心立方點陣。由於二者晶胞參數非常相近，粒子大小相近，電價相同，所以金屬陽離子極易發生置換。高溫焙燒過程中，Mg2+離子將Fe2+置換出來。此時Fe2+具有較高的活性，另一方面，由於孔隙率提高使氧離子到達磁鐵礦表面的阻力減少，所以Fe2+更容易氧化，致使Fe203增多，FeO減少。酸性球團礦實驗發現，加入MgO的球團氧化時，磁鐵礦中MgO含量增高，而FeO減少，這表明Fe2+被MgO置換出來，球團氧化反應速度和反應物層擴散速度加快，促進了球團氧化。

氧化硅：球團礦中的SiO2越低越好，但現實中有些礦則是高硅低鐵礦，所以研究SiO2的影響是有意義的。當SiO2含量從5%增加到6.4%時，抗壓強度沖3700N/球上升到4500N/球，隨著SiO2進一步增加，抗壓強度下降。從顯微結構上看，SiO2為5%時，Fe203和Fe304多以自型晶、半自型晶存在，硅酸鹽呈大塊板狀，中間有較少的圓形氣孔並有細長的裂紋存在；SiO2為6.4%時Fe203多以半自型晶存在，有少量細絲狀微晶粒，再結晶較好，氣孔形狀和分佈不規則，有大孔、大裂紋存在，Fe304增多，氣孔率上升，硅酸鹽中有較多的中等孔隙，中孔薄壁，裂紋較長；SiO2為7.8%時，Fe203、Fe304多以細絲微晶存在，硅酸鹽以絮狀存在，與鐵氧化物交錯分佈，液相量在40%以上，圓形中等孔隙，微氣孔較多，氣孔分佈均勻，Fe304有增多趨勢，液相量過大，Fe304晶面上又極其嚴重的黑圓點狀遊離SiO2，硅酸鹽之間有較多的孔隙；SiO2從5%到6.5%這個階段，隨著SiO2增大，液相量增加，粘結作用加強，在SiO2為6.5%時，鐵氧化物形成交織結構，液相填充孔隙，主要形成閉氣孔，結構緻密，此時的密實度最大，抗壓強度也最大；SiO2繼續增加，氣孔形狀變得不規則，並且遊離SiO2增多，氣孔率升高，硅酸鹽礦物以絮狀存在，硅酸鹽之間有很多裂紋，鐵氧化物之間連晶較少，抗壓強度下降。由於氣孔率升高，氧氣更容易擴散，Fe304容易被氧化，Fe0含量降低。

氧化鈣：CaO的變化是用鹼度的變化來表示的，隨著鹼度從0.2升高到1.0，抗壓強度從3000N/球增加到4700N/球，而後則隨鹼度的升高呈下降趨勢。這是因為隨著CaO的加入，硅酸鹽渣相減少，鐵酸鈣出現，液相的粘度降低，流動性變好，填充了氣孔，使氣孔率降低，結構緻密，從而強度上升。在鹼度為1.0時，結構最為緻密，強度最高。進一步提高鹼度，則由於液相量過多，造成氣孔較多，氣孔與氣孔之間相互連通，形成大孔薄壁結構，造成強度下降。對於FeO來說，由於CaO使硅酸鹽礦物的熔點降低，硅酸鹽也想量增大，且液相的粘度降低，因此粘結鐵氧化物的能力增強，在高溫過程中，Ca2+向晶格內擴散，而Fe2+則反方向朝液相中擴散，FeO 與SiO2易於結合形成鐵橄欖石等硅酸鹽礦物，含鈣磁鐵礦的出現不利於Fe304的氧化，FeO增加。隨著鹼度的進一步升高，球團礦中局部形成大孔薄壁結構，表現為球團礦的孔隙率升高，氧離子的擴散阻力減小，促進Fe304氧化，FeO降低。

結論：隨著AI2O3的升高，球團礦的抗壓強度下降，孔隙率上升，FeO降低；隨著MgO的增加，球團礦的抗壓強度降低，孔隙率增加，FeO降低；SiO2在6.4%時，球團礦的抗壓強度最大，SiO2進一步增大，球團礦的抗壓強度降低，在整個過程中，孔隙率升高，FeO降低；隨著CaO進一步增加，球團礦的抗壓強度降低，孔隙率上升，FeO降低。因此結果表明，SiO2在6.5%時，球團礦的抗壓強度高；AI2O3、MgO含量高對球團礦強度不利，應盡量降低他們的含量；在低鹼度範圍內，提高鹼度對改善球團抗壓強度有利，但FeO含量將升高。

球團礦的焙燒設備 主要有豎爐、帶式焙燒機和鏈篦機-迴轉窯三種。用豎爐焙燒，單機能力小，加熱不均，對原料適應性差；但設備簡單，操作方便。中國在豎爐焙燒技術方面有所突破。帶式焙燒機主要是德臘沃－魯奇型(Dravo-Lurgi),具有單機能力大、有餘熱利用系統、設備簡單可靠、操作方便等優點；是目前世界上球團焙燒的主要設備，生產的球團佔世界總產量一半以上。鏈篦機-迴轉窯具有焙燒均勻、單機能力大等優點，但設備環節多。