黄柱成，易凌云，梁之

　　1 前言

　　球团矿是重要的竖炉冶炼原料，具有粒度均匀、强度高、炉内透气性好、适应性广泛等特点，竖炉冶炼中适当提高球团矿的比例，可改善料柱的透气性，提高冶炼强度[1,2]。但是由于氧化球团矿在还原过程中强度下降，引起球团粉化，从而对生产造成严重影响。

　　球团的强度与球团内部结构的变化密切相关，在高温还原过程中，引起球团强度变化的原因主要来源于两个方面[3~8]：一是铁氧化物还原产生的相变应力，认为含铁矿物相变将引起体积的膨胀或收缩，从而在球团内部产生应力；二是由于高温产生的热应力，球团受热后，表层温度高于中心温度，表层向外膨胀，在球团内部产生拉应力，当产生的拉应力大于球团抗拉强度时，球团内部将出现裂纹。研究结果表明[2,3,8]，赤铁矿在还原过程中，在任何情况下都会膨胀，其膨胀过程将持续到浮氏体的生成，测得立方体纯赤铁矿还原过程体积变化为Fe2O3(100％)→Fe3O4(124％)→FexO(131％)→Fe(126％)。S.P.E. Forsmor[9]认为the dissociation of hematite back to magnetite leads to an increase in the volume of the oxidized shell。因此，Kurt Meyer[10]建议在球团焙烧过程中，不生成赤铁矿结晶，而是生成其它结构(如磁铁矿)，以减小球团还原过程中的体积膨胀，从而减弱还原对球团结构的影响。刘人达[11]、G.H.盖格[12]认为，球团的导热特性能对还原过程产生很大的影响，它取决于温度、金属化率和球团的孔隙率。Akiyama[13]研究了球团的热传导过程，提出多孔球团导热系数可表示为：ke=ekg+(1-e)ks式中ke为有效导热系数，kg为气相导热系数，ks为固相导热系数，e是球团的孔隙率。李建等[8]认为球团受热后，表层温度高于中心温度，表层向外膨胀，在球团内部产生拉应力，当产生的拉应力大于球团抗拉强度时，球团内部将出现裂纹。Simon M. Iveson[14,15]研究了液相粘结球团的强度主要由以下三种因素决定：1.interparticle friction; 2.capillary and surface tension forces in the liquid between the particles; 3. viscous forces in the liquid between the particles.

　　作者在铁矿氧化球团的气基还原研究过程中发现，球团的抗压强度随着还原过程的进行呈先减小后增大的类“V”型变化趋势，与前人研究结果一致[1,3,7,8]。此外，本文研究发现氧化球团在还原刚开始的很短时间内（~1min）强度急剧下降，球团强度损失达75.04%，对于此强度骤降的现象及其产生机理却鲜有报道。因此本研究目的在于考查还原中强度降低的影响因素，并揭示其这一现象形成的内在机理。

　　2 试验原料与研究方法

　　2.1 原料性能

　　氧化球团矿来自某球团厂，其化学成分如表1；相应的粒度组成及其他性质如表2。

 　　表1 氧化焙烧球团主要化学成分/%