人造塊礦工業的產生和發展,完全是由鐵礦石資源條件所促成的。隨著鋼鐵工業的發展,礦石的需求量不斷增長,天然富礦日益減少,不得不對貧礦和多種元素共復合礦進行開采,為了滿足品味的要求,對鐵礦石需經破碎、選礦處理,以獲得一定品味的細精礦粉。選出的精粉品味越高,粒度磨得越細,單體分離的程度也就越好。另外,富礦開采、破碎過程中也會產生大量粉料,粒度過細的礦粉須經過人工造塊,達到一定力度才能進行高爐冶煉,由此產生了造塊工業。通過人工造塊并可用于冶煉的礦料稱為人造塊礦,或人造富礦或熟料。
隨著高爐向大型化發展,對入爐原料的要求也越高,無論是化學成分、冶金性能,還是粒度組成,都需要進一步改進。各鋼鐵工業發達國家都在認真進行煉鐵的原料準備,提供的人造塊礦,來保障高爐的順利運行,減低焦比,提高利用系數。人造塊礦除了在造塊過程中,能改變礦料粒度的組成、機械強度外,還可去除一部分對冶煉不好的元素,提高礦料質量,改善礦相結構和冶金性能,有利于強化高爐冶煉,獲得良好的生產指標。
大工業生產容易產生許多副產品和廢棄物,如高爐爐塵及破碎后的其他含鐵粉料等,把它們利用起來,可降低成本,擴大煉鐵資源,得到變害為利、變廢為寶的效果。另外,造塊燃料可用無煙煤和焦末,節約冶金焦,合理利用能源。因此,國內外鋼鐵工業對人造塊礦很重視。
人造塊礦的生產方法較多,有燒結法、方團礦、鐵焦等等。目前應用廣泛的是燒結法和球團法。
一、燒結法
燒結法是將礦粉(包括富礦粉、精礦粉及其他含鐵細粒狀物料)、溶劑(石灰石、白云石、生石灰等粉料)、燃料(焦粉、煤粉)按一定比例配合后,經混勻、造粒、加溫(預熱、布料、點火、借助爐料氧化主要是燃料燃燒)產生的高溫,讓燒結料水分蒸發并發生一系列化學反應,產生部分液相粘結劑,冷卻后成塊,經過合理的破碎和篩分之后,終得到了塊礦也就是燒結礦。
燒結法按生產工藝的差異可分為抽風法和鼓風法。目前采用普遍是抽風法,不過土燒結多采用鼓風法。
燒結礦按其成品是否經過冷卻,又有冷狂與熱礦之分。不經過冷卻和整粒的燒結礦稱為熱礦,冷礦則需要冷卻,可用皮帶運輸。
生產燒結礦的主要設備,可按工藝流程分為破碎和篩分設備、配料設備、混合造球設備、布料設備、點火設備、燒結機、風機、除塵及貯礦輸料設備等。
二、球團法
球團法是將配有粘結劑或熔劑及燃料的細精礦粉,經過滾動成型(造球)、培燒固結、冷卻過篩,成為粒度均勻、強度較好的球團礦。
球團法按生產設備形式分,有豎爐培燒、帶式機培燒、鏈算機-回轉窯培燒及隧道窯、平地吹土球等多種。
根據球團的理化性能和培燒工藝的不同,球團成品有氧化球團、還原性球團(金屬化球團)以及綜合處理的氯化培燒球團之分。目前國內生產以氧化球團礦為主。豎爐及帶式機培燒是生產氧化球團礦的主要方法。