熔劑性球團礦是指在混合料中添加含CaO的熔劑（如生石灰、石灰石等）生產的球團礦。添加只含鎂、不含鈣熔劑（如菱鎂石、橄欖石等）制備的球團礦稱為含鎂酸性球團礦，添加既含鈣又含鎂熔劑制備的球團礦稱為含鎂熔劑性球團礦。關于熔劑性球團礦的堿度，國內外尚無統一定論，但從大量研究和生產實踐報道來看，熔劑性球團的堿度多為0.8~1.3，也有人將熔劑性球團礦定義為二元堿度大于0.6的球團礦。

　　當球團礦配比提高時，酸性球團礦難以滿足高爐煉鐵所需的鈣、鎂等堿性成分。因此，國外在20世紀60年代就開始研究添加白云石、石灰石、鎂橄欖石的熔劑性球團，發現熔劑性球團的某些冶金性能優于酸性球團。自上世紀70年代以來，歐洲、北美和日本等地區和國家就開始生產和在高爐中應用熔劑性及含鎂球團。近年來，在鋼鐵生產節能減排的壓力下，我國球團礦的生產突飛猛進。隨著球團礦入爐比例的增加，我國發展熔劑性球團的條件日趨成熟而且勢在必行。

　　堿性熔劑對球團強度的影響

　　氧化鈣和氫氧化鈣的影響。在球團焙燒過程中，各種鈣的化合物均分解為CaO，它在焙燒過程中同酸性脈石或Fe2O3反應。研究者研究了消石灰配比對赤鐵礦粉球團特性的影響。

　　結果顯示，通過添加粒度很細的添加劑，如消石灰，可顯著提高混合料的比表面積。因此，采用細磨生石灰或消石灰生產熔劑性球團礦，可以使用粒度較大的礦粉。在Ca(OH)2添加量較大的情況下，即使由粒度較大（740cm2/g～1120cm2/g）的礦粉制出的生球，其強度仍保持在10牛頓/個球或稍低些。在礦粉比表面積較大（1700cm2/g）時，添加消石灰對提高生球的強度作用更明顯。因此，如果采用生石灰或消石灰生產熔劑性球團，可以不使用其他黏結劑。

　　氫氧化鈣對焙燒球團最終強度的影響顯著。即使磨礦粒度較粗的礦粉，在添加0.5%Ca(OH)2之后，其焙燒球團抗壓強度也在2000牛頓/個球以上。焙燒球團的抗磨強度隨著消石灰添加量的增大而得到改善。但當添加量超過5%時，球團礦強度開始下降。粗粒礦粉焙燒球團的氣孔率隨著消石灰的增大只出現較小的變化。但是，比表面積較大的礦粉曲線反應性較強，所以氣孔率降低。由于礦物組成的改善，氣孔率降低不會顯著影響其還原性。

　　石灰石和白云石的影響。在較高的焙燒溫度下 (1200℃)，焙燒球團礦的抗壓強度明顯增大，當CaCO3添加量約為8%時，強度達到最大值。而在1150℃，添加6%CaCO3時強度便達到其最大值。貯存6周之后，兩種試樣的強度均明顯下降。研究者在球團內觀察到消石灰白點，這是由未礦化的游離CaO形成的。在添加量0~12%的范圍內，球團礦的強度均在2500牛頓/個球以上，這說明渣鍵黏結起了很大作用。而且，焙燒球團氣孔率與石灰石添加量有較大關系。隨著石灰石添加量加大到一定程度，球團氣孔率不斷下降，球團顯微結構變得越發致密。之后，再加大石灰石添加量時，氣孔率又開始上升。這顯然是石灰石分解時CO2向外擴散所致。

　　研究者研究了生石灰與白云石添加劑用量對生球、預熱球、焙燒球指標的影響。結果發現，隨著含生石灰和白云石的添加劑用量的升高，生球落下強度先升高后降低，不同添加劑最佳值略有不同；隨著添加劑用量的升高，預熱球強度稍微降低，當添加劑用量超過5%時，預熱球強度降低明顯；隨著含添加劑用量的升高，焙燒球團的抗壓強度先升后降；添加劑用量為5%~6%時，球團礦強度達到最大。

　　堿度與含鎂熔劑對冶金性能的影響

　　堿度對不含鎂球團礦冶金性能的影響。添加只含CaO不含MgO熔劑制備的熔劑性球團，球團礦機械強度隨CaO量的增加先上升后下降。隨堿度的升高，球團礦還原度明顯升高，但還原膨脹、粉化及軟熔性能有惡化趨勢。

　　氧化鎂對酸性球團礦冶金性能的影響。隨著MgO的增加，酸性球團礦高溫還原性、還原膨脹性、還原粉化及軟熔性能均顯著改善。但是，球團礦機械強度和低溫(900℃)還原率隨MgO增加明顯下降。

　　含鎂熔劑性球團礦的冶金性能。熔劑性含鎂球團礦的冶金性能參見我國首鋼工業試驗的結果（表1和表2）。從表中可以發現，含鎂熔劑性球團礦的機械強度與各項冶金性能指標均明顯優于同種原料制備的酸性球團礦。即CaO和MgO對球團礦質量和冶金性能的影響具有互補性，含鎂熔劑性球團礦兼具單一熔劑性球團礦和含鎂酸性球團礦的優點。因此，在進行熔劑性球團礦的生產時，如果條件許可，應盡可能生產含鎂熔劑性球團礦。

　　熔劑性球團礦的制備技術

　　與酸性球團礦相比，熔劑性球團礦的生產存在兩個主要問題，即產品含硫高和焙燒球團相互黏結、結塊。這就要求熔劑性球團礦的生產不能沿襲酸性球團礦制備的工藝和技術，甚至要求某些工藝環節要有根本的變化。

　　堿性熔劑的選擇與準備。如果采用生石灰作添加劑，在加水時CaO就會與水反應生成氫氧化鈣。這種反應系強烈放熱反應，在水合（消化）過程中，體積膨脹兩倍。在消化和體積同時膨脹的過程中，Ca(OH)2可以達到很高的比表面積，最高可達10000cm2/g以上。這樣大的表面積上黏附的水量大于形成水合物的化學計算當量。同這樣大的表面積相連接的過量水使氫氧化鈣具有水凝膠的性質。這種水凝膠的膠體特性改善了礦粉混合料的塑性，從而提高干燥球團的強度。因此，如果添加生石灰或消石灰作添加劑，可不用膨潤土等黏結劑。

　　由于生石灰消化時體積顯著增大，消化過程在造球之前就應完全結束，并且將所得的氫氧化鈣與鐵精礦均勻混合。如果生石灰在造球過程中才消化，在干燥過程開始時，便不可避免地要引起局部體積膨脹，使球團結構遭到破壞。為了防止這類現象，建議在實際生產中只使用氫氧化鈣，因為它不必經過任何預先處理便可使用。

　　如果僅采用石灰石、白云石、菱鎂石、橄欖石等礦物型熔劑，由于它們均為天然礦物，不溶于水，不能起黏結作用，在此情況下必須使用黏結劑。

　　由于含鎂熔劑性球團機械強度和冶金性能優良，如果高爐煉鐵許可，應盡可能生產含鎂熔劑性球團礦。在這種情況下，若無須增加球團礦的酸性成分，白云石是首選的熔劑。

　　在熔劑性球團生產中，石灰石、白云石等應當首先細磨至0.1mm以下，最好與鐵精礦是相同的粒度，以保證在碳酸鹽先分解之后，氧化鈣能同脈石和赤鐵礦完全反應。在焙燒球團內不應存在游離CaO，因為經過一定時間之后，CaO會產生水合反應，降低焙燒球團的機械強度。

　　原燃料的選擇與要求。熔劑性球團生產對鐵原精礦和燃料粒度沒有特殊要求。但由于堿性熔劑具有強烈的親硫特性，產品含硫明顯高于酸性球團。因此，生產熔劑性球團要求鐵精礦和燃料硫含量盡可能低。為此，燃料選擇上應避免使用固體燃料，而選用含硫低的氣體或液體燃料。

　　在條件許可的情況下，生產熔劑性球團應盡可能選擇赤鐵礦礦粉為原料，以避免或減輕磁鐵礦氧化放熱和內部溫度過高導致的球團相互黏結問題。如果必須以磁鐵礦粉為原料生產熔劑性球團礦，就應選擇石灰石、白云石等礦物型熔劑，因為它們的分解可以消耗磁鐵礦氧化放出的熱量，也可避免或減輕球團相互黏結及結塊問題。

　　熔劑性球團原料的混合。為確保堿性熔劑在混合料中充分分散和熔劑的全部礦化，熔劑性球團生產對原料混合的要求比酸性球團高，一般采用兩段混合，大型球團廠甚至需要3段混合。

　　熔劑性球團的造球。一般情況下，添加少量熔劑不會對鐵精礦成球性能有顯著影響。但熔劑性球團的特殊焙燒性能，對造球工藝有特殊要求。熔劑性球團焙燒過程遇到的最大問題是液相生成導致的球團相互黏結。球團相互黏結導致豎爐下料困難、回轉窯結圈，嚴重影響生產過程。解決此問題的方法是采用兩段造球工藝，即在保持球團總化學成分或堿度不變的前提下，首先分出一小部分精礦或者一小部分熔劑。第一段采用含熔劑的混合料造球，篩去粉末后的生球進入第二段造球。第二段造球只加精礦或只加熔劑，在一次生球的表面包裹一層高熔點物料，從而阻止球團在高溫焙燒時相互黏結。

　　熔劑性球團的焙燒。熔劑性球團焙燒溫度與酸性球團差別很大。焙燒溫度控制既要滿足煉鐵生產對強度的要求，又要防止高溫導致的球團黏結。熔劑性球團適宜的焙燒溫度除與球團礦堿度密切相關外，還與鐵精礦和熔劑的種類、成分有關。對赤鐵礦球團，在堿度為0.35~0.7的范圍內，適宜的焙燒溫度由酸性球團的1330℃降至1250℃；當堿度增至1.0時，適宜的焙燒溫度又升高到1300℃。在0~5%的添加范圍內，磁鐵礦球團適宜的焙燒溫度隨堿性熔劑的增加一直在下降，其中高硅低鐵磁鐵礦的焙燒溫度由1250℃降至1150℃，高鐵低硅超純磁鐵礦的焙燒溫度由1350℃降至1175℃。

　　此外，堿性熔劑對赤鐵礦的熱分解行為有重要影響，添加5%CaO可以使赤鐵礦的開始分解溫度由大約1400℃降低至1150℃。若焙燒溫度過高，球團內部已形成的再結晶赤鐵礦就會分解，導致球團礦質量下降。在焙燒過程中有氧化放熱的磁鐵礦球團尤其須要注意這一現象，主要的防止措施是嚴格控制焙燒溫度上限。

　　熔劑性焙燒球團的冷卻。為防止從球團粘連結塊，熔劑性球團的冷卻風量應該高于酸性球團的風量。如果球團原料為磁鐵礦時，這一措施尤其重要，因為在焙燒過程中未氧化完全的磁鐵礦在冷卻時會繼續氧化、放熱，使球團極易黏結、結塊。