【正文】 由于鐵礦石成分不同(如磁鐵礦主要成分為Fe3O4，而赤鐵礦為Fe2O3)，同時(shí)其自身的致密性、結(jié)晶水含量、SiO2 含量也有所不同，因而不同鐵礦石的同化性必然存在差別[28]。早在80年代初，新日鐵開發(fā)了兩種測定鐵礦石同化性的試驗(yàn)方法。試驗(yàn)表明：褐鐵礦的同化性明顯高于赤鐵礦和磁鐵礦[29]。一般來說，若鐵礦粉的同化性好，則其易于和CaO反應(yīng)生成鐵酸鈣液相，作為主要粘結(jié)相，從而對燒結(jié)礦強(qiáng)度的改善有一定的促進(jìn)作用，燒結(jié)礦的強(qiáng)度也較好；若鐵礦粉的同化性不好，則液相量少，不利于鐵礦石的粘結(jié)，影響強(qiáng)度；但礦石的同化性也不能太高，如果同化性太高，則燒結(jié)過程中大量液相的生成會使起骨架作用的核礦石大大減少，從而惡化燒結(jié)透氣性，影響燒結(jié)礦的產(chǎn)量。由此可見，鐵礦粉的同化性好壞對燒結(jié)礦的性能有很大的影響，因此有必要研究各種鐵礦粉的同化性以利于燒結(jié)指標(biāo)的改善。液相流動特性是指燒結(jié)過程中鐵礦粉與CaO反應(yīng)生成的液相的流動能力，它表征的是粘結(jié)相的“有效粘結(jié)范圍”。不同種類的鐵礦粉由于自身特性的不同，在燒結(jié)過程中形成的液相流動性也各不同。因此可以通過配礦設(shè)計(jì)來控制燒結(jié)液相的流動性，掌握各鐵礦粉的液相流動性對提高燒結(jié)礦的產(chǎn)量、質(zhì)量具有重要意義。高堿度燒結(jié)礦的固結(jié)主要是依靠發(fā)展液相來實(shí)現(xiàn)，液相量對燒結(jié)礦強(qiáng)度有重要的影響，若液相生成量適度、粘度適宜時(shí)，燒結(jié)礦形成微孔海綿狀結(jié)構(gòu)，這種燒結(jié)礦還原性好、強(qiáng)度高[30]。雖然鐵礦石的同化性揭示了低熔點(diǎn)液相生成能力，但同化性和熔化溫度的高低并不能完全反映有效液相量的多少。因?yàn)?，一種物質(zhì)的“熔化”并不代表其一定就會“流動”。因而，對燒結(jié)礦強(qiáng)度有實(shí)際意義的是液相的流動性，即CaO與礦石生成的液相的流動能力。一般來說，液相流動性較高時(shí)，其粘結(jié)周圍的物料的范圍也較大，因此可以提高燒結(jié)礦的強(qiáng)度。反之液相流動性過低時(shí)，粘結(jié)周圍物料的能力下降，易導(dǎo)致燒結(jié)礦中氣孔率增加，從而使燒結(jié)礦的強(qiáng)度下降。但是，粘結(jié)相的流動性也不能過大，否則對周圍物料的粘結(jié)層厚度會變薄，燒結(jié)礦易形成薄壁大孔結(jié)構(gòu)，使燒結(jié)礦整體變脆，強(qiáng)度降低，也使燒結(jié)礦的還原性變差。已有研究結(jié)果表明，燒結(jié)礦的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度取決于殘留原礦和黏結(jié)相的自身強(qiáng)度及二者之間的接觸程度，合理地控制液相的流動性可確保接觸程度，從而有利于燒結(jié)礦獲得足夠的強(qiáng)度[31]。因此，液相流動性是燒結(jié)礦強(qiáng)度的一項(xiàng)重要控制因素，適宜的液相流動性才是燒結(jié)礦強(qiáng)度的保障。因而比較各種礦石粘結(jié)相的液相流動性對認(rèn)識以這些礦石為粉礦粘結(jié)而成的燒結(jié)礦的強(qiáng)度有重要的指導(dǎo)意義[32]。粘結(jié)相強(qiáng)度是指鐵礦粉在燒結(jié)過程中形成的液相對其周圍的礦粉進(jìn)行固結(jié)的能力，它對燒結(jié)礦的強(qiáng)度有著至關(guān)重要的作用。由燒結(jié)礦顯微結(jié)構(gòu)可知,燒結(jié)礦的強(qiáng)度主要取決于三部分:鐵礦物相的強(qiáng)度、粘結(jié)相的強(qiáng)度和粘結(jié)相與鐵礦物相間的粘結(jié)強(qiáng)度。鐵礦物相本身具有較好的強(qiáng)度,因此對燒結(jié)礦強(qiáng)度起限制作用的粘結(jié)相自身的強(qiáng)度和粘結(jié)相與鐵礦物相間的粘結(jié)強(qiáng)度。燒結(jié)礦是由粘結(jié)相（熔化物）粘結(jié)未熔的含鐵礦物固結(jié)而成，因而粘結(jié)相和未熔的含鐵礦物的自身強(qiáng)度對燒結(jié)礦強(qiáng)度有重要的作用。若粘結(jié)相和含鐵礦物的自身強(qiáng)度高，則在其他條件相同的情況下，燒結(jié)礦的強(qiáng)度也高。低溫?zé)Y(jié)下形成的非勻質(zhì)結(jié)構(gòu)，其含鐵礦物的自身強(qiáng)度要高于粘結(jié)相強(qiáng)度，故在燒結(jié)工藝條件一定的情況下，粘結(jié)相的強(qiáng)度就成為制約燒結(jié)礦強(qiáng)度的因素[3335]。根據(jù)以往的研究結(jié)果可知，粘結(jié)相的礦物組成和結(jié)構(gòu)不同，其機(jī)械強(qiáng)度也不同；礦粉種類不同，生成的粘結(jié)相的礦物組成和結(jié)構(gòu)不同，這種不同是影響燒結(jié)礦強(qiáng)度的重要因素之一。鐵礦粉燒結(jié)粘結(jié)相自身強(qiáng)度的影響因素主要可分為兩個(gè)方面，其一屬于內(nèi)應(yīng)，其二屬于外因。前者有燒結(jié)溫度、氣氛、燒結(jié)礦二元堿度等；后者是生成粘結(jié)相的鐵礦粉的自身特性，如鐵礦粉的熔融特性、礦物學(xué)特性[36]。在先進(jìn)的低溫?zé)Y(jié)工藝原則下, 燒結(jié)溫度和氣氛應(yīng)屬于不能任意改變的因素。燒結(jié)礦二元堿度受高爐爐料結(jié)構(gòu)的制約， 但是在一定范圍內(nèi)可以調(diào)整。提高堿度可使CaO與鐵氧化物的接觸面積增大, 有利于改善生成低熔點(diǎn)液相的反應(yīng)熱力學(xué)、動力學(xué)條件。CaO的介入還能夠削弱硅氧復(fù)合陰離子組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，有助于降低液相的粘度，改善粘結(jié)相的結(jié)構(gòu)；另外，燒結(jié)礦二元堿度的提高，有助于增加粘結(jié)相中復(fù)合鐵酸鈣礦物。這些因素均對粘結(jié)相強(qiáng)度的提高有積極作用。但是，堿度升高后若出現(xiàn)過度熔化或者液相粘度過低，會使燒結(jié)體形成薄壁大孔的脆弱結(jié)構(gòu)。影響粘結(jié)相的自身強(qiáng)度。另外，CaO的加入量過多，容易生成高熔化溫度, 且粉化傾向嚴(yán)重的硅酸二鈣(C2S)，導(dǎo)致粘結(jié)相的自身強(qiáng)度下降。由此可見，二元堿度對鐵礦粉粘結(jié)相自身強(qiáng)度的影響很復(fù)雜。它與鐵礦粉的自身特性發(fā)生綜合作用, 故應(yīng)該根據(jù)具體情況統(tǒng)籌考慮。鐵礦粉的粘結(jié)相強(qiáng)度的測定和評價(jià)方法是采用微型燒結(jié)法測定粘附粉試樣小餅燒結(jié)后的抗壓強(qiáng)度，以此用來評價(jià)鐵礦粉粘結(jié)相自身強(qiáng)度。試樣的抗壓強(qiáng)度定義為：單個(gè)燒成后試樣小餅壓潰時(shí)所承受的最小壓力，即量綱為：N(牛頓)/個(gè)(試樣)。鐵礦粉的粘結(jié)相自身強(qiáng)度特性表征的是鐵礦粉在燒結(jié)過程中形成的粘結(jié)相對其周圍的核礦石進(jìn)行有效固結(jié)的能力，對燒結(jié)的產(chǎn)量及質(zhì)量有重要影響。不同種類的鐵礦粉, 在燒結(jié)條件下形成的粘結(jié)相自身強(qiáng)度特性各不相同。這種差異除了受燒結(jié)二元堿度的影響之外，主要與鐵礦粉的化學(xué)成分、礦物組成、同化能力、液相流動能力SFCA生成能力以及水化程度等自身特性密切相關(guān)。通過實(shí)驗(yàn)研究可以掌握鐵礦粉的粘結(jié)相自身強(qiáng)度特性。這有助于實(shí)現(xiàn)真正意義的燒結(jié)優(yōu)化配礦，為進(jìn)一步改善燒結(jié)礦的產(chǎn)量及質(zhì)量指標(biāo)提供技術(shù)依據(jù)。鐵酸鈣生成性能是指在燒結(jié)過程中復(fù)合鐵酸鈣的生成能力。鐵礦粉燒結(jié)的理論和實(shí)踐都明：在燒結(jié)粘結(jié)相中，復(fù)合鐵酸鈣(SFCA)粘結(jié)相是最優(yōu)的。增加燒結(jié)礦中的復(fù)合鐵酸鈣含量既有利于提高燒結(jié)礦的強(qiáng)度，又有利于改善燒結(jié)礦的還原性。如果燒結(jié)礦中的復(fù)合鐵酸鈣數(shù)量較多且大多以熔蝕交織狀態(tài)存在，則燒結(jié)礦的還原性和強(qiáng)度均會明顯改善。液相流動性的大小一般可用黏度來衡量。但是，鐵礦粉燒結(jié)產(chǎn)生的液相的黏度要比冶金爐渣大得多，在試驗(yàn)所確定的溫度和時(shí)間條件下，無法用通常測定爐渣黏度的方法來確定燒結(jié)液相的流動性大小。國內(nèi)普遍的做法是采用“基于流動面積的粘度測定法”[37]。將要考察的試樣壓制成小餅，然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件在高溫下焙燒；隨著溫度的逐漸升高，試樣開始形成低熔點(diǎn)化合物；當(dāng)燒結(jié)溫度達(dá)到該化合物的熔化溫度時(shí)試樣逐漸癱軟，液相開始生成；隨著溫度的繼續(xù)升高，過熱度增大，液相逐漸呈流動狀態(tài)，試樣的垂直投影面積變大；實(shí)驗(yàn)結(jié)束后取出冷卻了的小餅試樣，根據(jù)試樣流動后的面積來確定其流動性。：1—石英管，2—熱電偶，3—試樣臺及升降裝置，4—溫控儀電流表，5—溫控儀顯示器，6—溫控儀設(shè)置鍵，7—溫度表，8—?dú)怏w流量表及調(diào)節(jié)旋鈕，9—升降裝置速率表及調(diào)節(jié)旋鈕，10—?dú)怏w轉(zhuǎn)換開關(guān)，11—電源開關(guān)，12—升降裝置開關(guān)，13—紅外線快速高溫爐為客觀比較鐵礦粉燒結(jié)液相流動性的大小，定義了一個(gè)流動性指數(shù)[3841]:液相流動性指數(shù)描述的是試樣因液相流動而呈現(xiàn)出的面積增長率，其數(shù)值越大，則流動性越強(qiáng)。若燒結(jié)后試樣未出現(xiàn)熔化流動，即試樣面積仍為原始面積，則其流動性指數(shù)為零。具體實(shí)驗(yàn)方法是：將鐵礦粉制成細(xì)粉狀(100目)，干燥后待用；在一定的壓力下，壓制成φ8 mm5 mm的礦粉小餅試樣。然后，將鐵礦粉小餅試樣放入微型燒結(jié)實(shí)驗(yàn)裝置()中按一定的燒結(jié)制度進(jìn)行焙燒。待試樣冷卻到100 ℃以下后取出，測定燒結(jié)后試樣的垂直投影面積，即為流動面積。根據(jù)式()計(jì)算流動性指數(shù)。該方法測定的流動性指數(shù)是在基于一個(gè)溫度點(diǎn)(考慮低溫?zé)Y(jié)原則，實(shí)驗(yàn)溫度選取在1250 ℃左右)的數(shù)值，而實(shí)際燒結(jié)過程中，溫度是有偏析的，靠近燃料處溫度較高，遠(yuǎn)離燃料處溫度較低。于是在不同的溫度段，鐵礦粉有不同的液相流動情況。因此，根據(jù)某個(gè)溫度下的液相流動面積來推斷其在燒結(jié)過程中的實(shí)際液相流動面積是不足的。并且這也只是一個(gè)終點(diǎn)參數(shù)，無法描述液相流動的過程。2燒結(jié)礦粉的理化基礎(chǔ)特性燒結(jié)鐵礦粉的理化基礎(chǔ)特性，包括化學(xué)成分、粒度、升溫過程燒損和結(jié)晶水分解特性，是燒結(jié)礦原料的最基礎(chǔ)的性能?；瘜W(xué)成分是評價(jià)鐵礦粉常溫特性最基本和首要的指標(biāo)，目前國內(nèi)大都對燒結(jié)鐵礦粉中含鐵氧化物采用化學(xué)分析。鐵礦粉中的TFe和Fe的含量對燒結(jié)過程有很大的影響，表21為實(shí)驗(yàn)燒結(jié)鐵礦粉TFe和Fe的含量。TFe和FeO進(jìn)行了兩次取樣進(jìn)行化學(xué)分析，第一次分析兩次，第二次分析一次。將其結(jié)果取平均值。表21燒結(jié)鐵礦粉中TFe和FeO含量(%)礦粉名稱TFeFeO試驗(yàn)1試驗(yàn)2試驗(yàn)3平均值相對平均偏差試驗(yàn)1試驗(yàn)2試驗(yàn)3平均值相對平均偏差草樓精粉海南富粉PB粉麥克粉海南精粉鐵鎂粉55%氧化鐵皮印尼粉秘魯精粉 FMG火箭粉 59%印度粉 梅山精粉 圖21和圖22分別為按含量大小排列的燒結(jié)鐵礦粉中TFe和FeO的含量圖21燒結(jié)鐵礦粉中TFe的含量(%)圖22燒結(jié)鐵礦粉中FeO的含量(%)圖21中秘魯精粉的TFe在70%以上；含TFe在60%~70%之間的有草樓精粉/海南富粉、PB粉；含TFe在57%~60%的有海南精粉、梅山精粉、麥克粉和FMG火箭粉；含TFe在55%~56%的有鐵鎂粉55%；含TFe小于55%的有氧化鐵皮、印尼粉、59%印度粉。TFe在60%以上的秘魯精粉、草樓精粉、海南富粉和PB粉為優(yōu)良，特別是秘魯精粉和草樓精粉。氧化鐵皮和印尼粉含TFe在53 %左右，為品位較低的礦粉，而59%印度粉的含鐵量低于50%，是品位很低的原料。從圖22可見，氧化鐵皮和草樓精粉FeO含量分別超過40%和30%；秘魯精粉、海南精粉和鐵鎂粉55%%~%之間；%。礦石中除Fe以外的其它化合物統(tǒng)稱為脈石。脈石的成分包括SiOAl2OCaO和MgO，還有少量S、P、K、Na、Cu、Pb、Zn、F等有害元素。目前國內(nèi)大都對燒結(jié)鐵礦粉中主要脈石氧化物都采用熒光衍射分析。表22給出了用熒光衍射分析得到南鋼燒結(jié)料的主要氧化物含量。圖23至圖26分別給出了按含量大小排列的燒結(jié)原料中主要氧化物的含量。表22燒結(jié)鐵礦粉中主要氧化物的含量(%)礦粉名稱SiO2Al2O3CaOMgO草樓精粉海南富粉PB粉麥克粉海南精粉鐵鎂粉55%氧化鐵皮印尼粉梅山精粉 秘魯精粉 FMG火箭粉 59%印度粉 圖23鐵礦粉中SiO2含量(%)圖24鐵礦粉中Al2O3含量(%)圖25鐵礦粉中CaO含量(%)圖26鐵礦粉中MgO含量(%)(1)SiO2對燒結(jié)的影響高SiO2型燒結(jié)礦，當(dāng)堿度，其粘結(jié)相礦物主要是鐵橄欖石和玻璃質(zhì)以及部分鈣鐵橄欖石。這些礦物在冷卻過程中體積收縮，引起燒結(jié)礦局部破裂，而不發(fā)生相變和體積膨脹而引起粉化，所以強(qiáng)度高，存放粉化少，但其還原性差；~，粘結(jié)相中鐵橄欖石和鈣鐵橄欖石數(shù)量減少，而硅酸二鈣(C2S)數(shù)量增加，但結(jié)構(gòu)仍以斑狀為主。由于硅酸二鈣增加，粉化加劇，軟化溫度升高。由于鐵酸鈣含量增加，燒結(jié)礦還原性變好；當(dāng)堿度，隨著堿度的提高，粘結(jié)相中鐵酸鈣及硅酸二鈣含量增加，并出現(xiàn)硅酸三鈣，燒結(jié)礦還原強(qiáng)度不斷提高，粉化率降低。低SiO2型燒結(jié)礦物組成與堿度的關(guān)系，類似于高SiO2型燒結(jié)礦。相同堿度下，SiO2含量低時(shí)，粘結(jié)相數(shù)量少，所以其強(qiáng)度低于高SiO2型。另外，由于低SiO2型燒結(jié)礦中低熔點(diǎn)粘結(jié)相少，而高熔點(diǎn)的基體Fe2O3或Fe3O4多，因此，燒結(jié)礦低SiO2型軟化溫度普遍高于高SiO2型。同時(shí)，又由于SiO2含量低，生成硅酸二鈣數(shù)量少，破壞力小，故存放粉化小。~，F(xiàn)e2O3出現(xiàn)高峰，主要是冷卻過程中由Fe3O4氧化而成的所謂再生的骸晶狀菱形赤鐵礦。由圖23可見，TFe含量低的低品質(zhì)鐵礦粉的SiO2的含量都較高。%~%；59%印度粉、%~%之間，梅山精粉、草樓精粉和秘魯精粉SiO2的含量小于4%；%~%之間。(2)Al2O3對燒結(jié)的影響當(dāng)燒結(jié)料中含Al2O3較高時(shí)，可生成含Al2O3硅酸鹽，促進(jìn)鐵酸鈣的生成，減少硅酸鈣的生成，從而降低粘結(jié)相的溫度，提高燒結(jié)礦的氧化度，降低其粉化率，對改善燒結(jié)礦的性質(zhì)起良好作用。并且Al2O3能加寬針狀鐵酸鈣存在的溫度范圍。沒有Al2O3時(shí)，大約為1180 ℃~1230 ℃；含有適量的Al2O3時(shí)，達(dá)到1300 ℃時(shí)還有針狀鐵酸鈣的存在。另外，針狀鐵酸鈣的生成量與Al2O3/SiO2值有關(guān)。據(jù)報(bào)道：針狀鐵酸鈣最大生成量對應(yīng)的Al2O3/~。但是，燒結(jié)料中的Al2O3含量也應(yīng)控制，若Al2O3含量過高，使高爐渣中Al2O3含量超過22%~25%時(shí)，爐渣難熔而不易流動，使冶煉造成困難。通常高爐渣中Al2O3含量控制在16%以下。%~%之間，而59%%；%~%的有麥克粉、PB粉、FMG火箭粉和氧化鐵皮；梅山精粉的Al2O3含量在1%~2%；其他鐵礦粉的Al2O3的含量小于1%。(3)CaO對燒結(jié)的影響由于鐵礦粉中脈石成分主要是酸性氧化物，為保證燒結(jié)礦達(dá)到一定要求的堿度，通常需要加入一些堿性氧化物作為溶劑。礦粉中的CaO含量高，必然節(jié)省為中和酸性氧化物所進(jìn)入的溶劑，對降低燃料消耗有利的。如圖25所示，氧化鐵皮中CaO含量很高，近8%；%；印尼粉、59 %%~%；海南精粉CaO含量在1%