【正文】 快低熔點(diǎn)化合物生成速度的效應(yīng)；能提高液相的過熱度，使液相的粘度降低。鐵酸鈣是高堿度、高鐵低硅燒結(jié)礦的主要粘結(jié)相，其生成量和結(jié)構(gòu)是燒結(jié)礦質(zhì)量的重要影響因素。在磁鐵精礦燒結(jié)中，生成的鐵酸鈣，首先是Fe3O4必須氧化為Fe2O3。高堿度燒結(jié)礦主要粘結(jié)相的鐵酸鈣在燃燒帶后的高溫冷卻帶（高溫氧化帶）形成的。對(duì)于磁鐵精礦燒結(jié)，生成鐵酸鈣的關(guān)鍵在于Fe3O4氧化為Fe2O3，預(yù)熱帶的溫度在1000℃以下時(shí)，廢氣中氧含量很少僅3%～4%，%～%。進(jìn)入高溫冷卻帶，溫度達(dá)到1100℃，高溫與氧化持續(xù)時(shí)間長，磁鐵礦大量氧化生成鐵酸鈣，一部分以再氧化赤鐵礦存在，半鈣型鐵酸鈣(SFCA)大量生成，廣泛形成針狀與鐵氧化物形成交織熔蝕結(jié)構(gòu)[14]。合適的粒級(jí)可以大大縮短完全氧化時(shí)間。①燒結(jié)礦中各種礦物組成的冶金性的評(píng)價(jià)燒結(jié)礦的礦物組成中細(xì)針狀赤鐵礦和細(xì)針狀鐵酸鈣構(gòu)成擴(kuò)散連接型燒結(jié)礦結(jié)構(gòu)比較理想，而且從顯微結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)兩者還原性最好，與磁鐵礦形成交織熔蝕結(jié)構(gòu)為燒結(jié)礦強(qiáng)度最好的一種顯微結(jié)構(gòu)，柱狀的鐵酸鈣和玻璃渣的燒結(jié)礦結(jié)構(gòu)不理想，裂紋比較長，容易斷裂，強(qiáng)度不好，硅酸鹽渣的強(qiáng)度只有140N/mm2，而鐵酸鈣強(qiáng)度為370N/mm2，磁鐵礦強(qiáng)度為369N/mm2，赤鐵礦為267N/m2，鐵酸鈣的機(jī)械強(qiáng)度及還原性是所有粘結(jié)相礦物中最好的一種，鈣鐵橄柑石具有中等的還原性及機(jī)械強(qiáng)度，鐵橄柑石屬于中等機(jī)械強(qiáng)度，但還原性最差。晶粒間未連接，所以強(qiáng)度差，當(dāng)燒結(jié)溫度為1200℃～1250℃時(shí)，有20%～30%的鐵酸鈣生成晶橋開始連接，有針狀交織結(jié)構(gòu)出現(xiàn)，強(qiáng)度較好。寶鋼等廠經(jīng)驗(yàn)，發(fā)展鐵酸鈣可歸結(jié)為厚料、低碳、慢轉(zhuǎn)、燒透八字方針。北科大對(duì)武鋼燒結(jié)礦礦物組成顯微鑒定結(jié)果，扶酸鈣數(shù)量可達(dá)到30%～35%，其晶形有細(xì)針狀，熔蝕狀，柱狀和板狀。（1）燃料配比對(duì)鐵酸鈣生成量的影響。鐵酸鈣生成含量隨著溫度的升高先增大后減小。在粒度相近、Al2O3 含量相同的條件下，SiO2含量越高，鐵酸鈣的生成量越多。（5）結(jié)論a．實(shí)驗(yàn)所用各鐵礦與氧化鈣生成鐵酸鈣的含量隨著燃料、焙燒溫度、燒結(jié)時(shí)間的改變先增大后減少。關(guān)于鐵酸鈣的成分與結(jié)構(gòu)，國內(nèi)外己有許多研究。2Fe2O3。Fe2O形成(1050～1150℃)A12O3 與CaO反應(yīng)生成鋁酸鈣(1100～1150℃)鋁酸鈣熔于CaO較低的燒結(jié)溫度、較強(qiáng)的氧化性氣氛，能夠促進(jìn)鐵酸鈣的生成。（2）礦石的鐵酸鈣生成特性是多種因素共同作用的結(jié)果礦石的鐵酸鈣生成特性是多種因素共同作用的結(jié)果。鐵礦石的鐵酸鈣生成特性是燒結(jié)配礦必須考慮的因素，對(duì)優(yōu)化配礦具有重要的指導(dǎo)作用。固相反應(yīng)形成低熔點(diǎn)化合物是燒結(jié)液相產(chǎn)生的基礎(chǔ)，而液相是燒結(jié)過程中使礦粉成塊和使燒結(jié)礦具有一定強(qiáng)度的主要條件，因此固相反應(yīng)進(jìn)行的情況直接影響著燒結(jié)礦的質(zhì)量[24]。根據(jù)固相反應(yīng)的特點(diǎn)，固相反應(yīng)的最初產(chǎn)物并不決定于反應(yīng)物質(zhì)的比例數(shù)，只能形成同一種晶體構(gòu)造最簡(jiǎn)單的化合物。分別將各種化學(xué)純?cè)噭┭心ブ?mm，便于充分混勻,使固相反應(yīng)順利進(jìn)行。為了確定DTA曲線上峰值溫度下相應(yīng)的固相反應(yīng)產(chǎn)物，用“干壓法”將相同成分的粉料壓制成8mm5mm的小餅，放置在P160型紅外線加熱爐內(nèi)燒結(jié)。min1）3（空氣氣氛）3（空氣氣氛）3（空氣氣氛）（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析①SiO2(K2O+Na2O)系固相反應(yīng)開始溫度與初形成產(chǎn)物分析SiO2(K2O+Na2O)固相反應(yīng)體系的DTA曲線見圖15，從室溫升至1050℃過程中，共出現(xiàn)了123℃、174℃和745℃三個(gè)吸熱峰，并且同時(shí)均伴有失重現(xiàn)象，說明在這三個(gè)溫度下發(fā)生了吸熱反應(yīng)，同時(shí)有揮發(fā)物逸出。圖15 SiO2(K2O+Na2O)體系固相反應(yīng)的DTA曲線（4）結(jié)論王藝慈，羅果萍等人研究結(jié)論①在以K2CONa2CO3替代K2O、Na2O的原料條件下，SiO2(K2O+Na2O)體系在燒結(jié)固相反應(yīng)過程中形成了低熔點(diǎn)化合物Na2SiO3(熔點(diǎn)為1088℃)，固相反應(yīng)開始溫度為702℃。燒結(jié)原料中F、K、Na的存在,促進(jìn)了燒結(jié)固相反應(yīng)過程中低熔點(diǎn)化合物硅酸鈉(Na2SiO3)、鐵酸鈉(Na2O②Fe2O3CaOCaF2(K2O+Na2O)系固相反應(yīng)產(chǎn)物為2CaO該體系雖含有CaF2，但不含SiO2，不具備形成槍晶石的條件，F(xiàn)的存在對(duì)該體系的固相反應(yīng)沒有影響，但K、Na的存在，使固相反應(yīng)的產(chǎn)物除2CaO2SiO2Fe2O3，體系中SiO2的存在為槍晶石和硅酸鹽的形成創(chuàng)造了條件，優(yōu)先奪取CaO形成槍晶石(3CaO通過改變鉀長石和純化學(xué)試劑CaO、Fe2OCaF2的配比，采用差熱分析和XRD相結(jié)合的方法進(jìn)行①KAlSi3O8CaO體系；②KAlSi3O8CaOCaF2體③KAlSi3O8CaOFe2O3體系；④KAlSi3O8CaOFe2O3CaF2體系的固相反應(yīng)特性研究。將市場(chǎng)購買的純化學(xué)試劑用200網(wǎng)目篩篩選，根據(jù)表（22）配料單配料。在燒結(jié)升溫過程中，當(dāng)有固相反應(yīng)發(fā)生或晶型轉(zhuǎn)變時(shí)，必然伴隨著能量的變化，DSC曲線上將會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)峰值，由此可以確定固相反應(yīng)的開始溫度。體系②中有CaF2，很可能和CaO以及KAlSi3O8中的SiO2反應(yīng)，生成槍晶石（3CaO體系③可能發(fā)生的反應(yīng)2CaO+SiO2=2CaOFe2O3的比例可得到體系④的摩爾比為﹕4﹕1﹕1。體系③配2份試樣，試樣編號(hào)⑤和⑥。體系① DSC曲線的吸熱峰值為443℃，放熱峰值為1230℃；體系② DSC曲線的吸熱峰值分別為444℃和1309℃，放熱峰值為1080℃；體系③ DSC曲線的吸熱峰值分別為445℃和1260℃，放熱峰值為1180℃；體系④ DSC曲線的吸熱峰值分別為440℃、1122℃、1207℃、1244℃，放熱峰值為1140℃。將剩下的6個(gè)樣取下充分反應(yīng)的部分，用研缽研細(xì)裝入相應(yīng)的試樣袋。具有堅(jiān)固、靈活、易于操作等特點(diǎn)，非常適合同時(shí)測(cè)試熱效應(yīng)（轉(zhuǎn)變溫度、熱焓）與質(zhì)量的變化。根據(jù)不同的爐體，該系統(tǒng)的溫度范圍可達(dá)150℃～2000℃。 k． TGDSC與TGDTA樣品支架，用于真正的同步測(cè)量。DTG曲線上出現(xiàn)的峰指示質(zhì)量發(fā)生變化，峰的面積與試樣的質(zhì)量變化成正比，峰頂與失重變化速率最大處相對(duì)應(yīng)。在DSC曲線中，吸熱效應(yīng)用凸起正向的峰表示凹下的谷表示 (熱焓增加)，放熱效應(yīng)用凹下的谷表示（熱焓減?。―TA）在程序控制溫度下，測(cè)量物質(zhì)與參比物之間的溫度差與溫度關(guān)系的一種技術(shù)。 X射線衍射(XRD)1912年勞埃等人根據(jù)理論預(yù)見，并用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了X射線與晶體相遇時(shí)能發(fā)生衍射現(xiàn)象，證明了X射線具有電磁波的性質(zhì)，成為X射線衍射學(xué)的第一個(gè)里程碑。x射線衍射分析在材料分析中的應(yīng)用，采用XRD做物相分析。制備各種標(biāo)準(zhǔn)單相物質(zhì)的衍射花樣并使之規(guī)范化，將待分析物質(zhì)的衍射花樣與之對(duì)照，從而確定物質(zhì)的組成相，就成為物相定性分析的基本方法。這時(shí)若以該線作為某相的最強(qiáng)線將找不到任何對(duì)應(yīng)的卡片。為此，有人提出了可能的解決辦法，認(rèn)為從相反的角度出發(fā)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)（PDF卡片）利用計(jì)算機(jī)對(duì)定性分析的初步結(jié)果進(jìn)行多相擬合顯示，繪出衍射角與衍射強(qiáng)度的模擬衍射曲線。這說明在443℃時(shí)發(fā)生了吸熱反應(yīng)，同時(shí)有揮發(fā)物逸出，1228℃時(shí)發(fā)生了放熱反應(yīng)，很可能是一個(gè)固相反應(yīng)。另外，天然鉀長石不純，里面很有可能含有SiO2等雜質(zhì)，故XRD分析結(jié)果有SiO2。SiO2+K2O，根據(jù)反應(yīng)的摩爾比可知生成大量的Ca2SiO4和一定量的2CaO將444℃吸熱峰與KAlSi3O8CaO體系固相反應(yīng)的DSC曲線相比較，可得出444℃時(shí)的吸熱峰類似于體系①，也是一個(gè)吸熱分解反應(yīng)，反應(yīng)為Ca（OH）2=CaO+H2O，水分揮發(fā)逸出。2SiO22 SiO2 KAlSi3O8CaOFe2O3體系固相反應(yīng)的DSC曲線用型號(hào)DY20 臺(tái)式電動(dòng)壓片機(jī)將研磨好的粉料壓制成小餅, 將壓好的試樣⑥放置在型號(hào)CQKJ3 高溫氣氛爐中加熱到1260℃，燒制4小時(shí)后試樣完全融化。由于SiO2與CaO的化學(xué)親和力大于Fe2O3與CaO的親和力，游離的Fe2O3很難參與反應(yīng)，不易發(fā)生生成鐵酸鈣的反應(yīng)，而會(huì)形成硅酸鹽即硅酸二鈣。燒結(jié)過程中SiO2和Al2O3主要以復(fù)雜化合物形態(tài)參加反應(yīng)，反應(yīng)活性低，不易與鐵礦物及熔劑形成復(fù)合鐵酸鈣，而容易以硅酸鹽和硅鋁酸鹽形式保存下來，進(jìn)一步說明了對(duì)復(fù)合鐵酸鈣的生成具有較強(qiáng)的抑制作用。將壓制好的試樣⑨和⑩放置在型號(hào)CQKJ3 高溫氣氛爐中分別加熱到1207℃和1244℃，均燒制4小時(shí)后試樣完全融化。峰值1122℃不是吸熱峰，只是左右兩個(gè)放熱峰的拐點(diǎn)。1206℃吸熱峰和1244℃吸熱峰均失重明顯，這與體系KAlSi3O8CaOCaF2的DSC曲線的1309℃吸熱峰的失重原因是一樣的，都是SiF4揮發(fā)引起的。堿度高時(shí)，CaO含量高，除去生成槍晶石消耗的CaO外，多余的CaO會(huì)和Fe2O3反應(yīng)生成高鐵低鈣型的鐵酸鈣，故高堿度燒結(jié)礦有利于對(duì)復(fù)合鐵酸鈣的生成。（2）KAlSi3O8CaOCaF2體系在1078℃時(shí)生成了槍晶石（3CaOAl2O3CaF2），對(duì)鐵酸鈣的生成具有較強(qiáng)的抑制作用，在1122℃時(shí)開始生成高鐵低鈣型鐵酸鈣（Ca2Fe22O33），在1140℃時(shí)也生成高鐵低鈣型鐵酸鈣（Ca4Fe14O25）。衷心感謝導(dǎo)師對(duì)我學(xué)習(xí)和研究工作的指導(dǎo)和幫助，使我在科研思路的創(chuàng)新、學(xué)習(xí)和科研方法的改進(jìn)、獨(dú)立研究及試驗(yàn)技能等方面都有了很大提高。他們是我四年學(xué)習(xí)期間的堅(jiān)實(shí)后盾，我原意與我的家人共享我四年所取得的一切成績(jī)。在此謹(jǐn)向?qū)熥巫尾痪氲慕陶d、嚴(yán)格的要求和無微不至的關(guān)懷致以崇高的敬意和衷心的感謝！在課題的進(jìn)行中，還得到了碩士生魯前兵、張廣杰、王月聰本科生余星見、肖冒元、張站斌等同學(xué)們的大力支持和幫助，在此表示真誠的謝意！材料與冶金學(xué)院的各位老師也給予我極大的支持和幫助，讓我受益匪淺。說明溫度越高，生成的高鐵低鈣型鐵酸鈣量越多且其中溶入得CaO越多。（4）KAlSi3O8CaOFe2O3CaF2體系在1078℃時(shí)生成了槍晶石（3CaOCaF2），這說明CaF2易奪取CaO和鉀長石中的SiO2形成槍晶石，對(duì)鐵酸鈣的生成有較強(qiáng)的抑制作用。Al2O32 SiO2將1140℃時(shí)的XRD圖與1122℃時(shí)的XRD圖相比較，可知在1140℃時(shí)生成的高鐵低鈣型鐵酸鈣要比1122℃時(shí)的多。 KAlSi3O8CaOFe2O3CaF2體系固相反應(yīng)的DSC曲線用DY20 臺(tái)式電動(dòng)壓片機(jī)將研磨好的四種粉料壓制成小餅, 再把試樣⑧放置在型號(hào)CQKJ3 高溫氣氛爐中加熱到1140℃，燒制4小時(shí)，將燒成的試樣取下充分反應(yīng)的部分研磨后作XRD分析（），結(jié)果發(fā)現(xiàn)有大量的槍晶石和一定量的高鈣低鐵型鐵酸鈣以及極少量的Fe2O3。440℃吸熱峰失重明顯，1206℃吸熱峰失重明顯，1244℃吸熱峰失重明顯，1078℃放熱峰無失重，1140℃放熱峰失重不明顯。Al2O3Al2O3 1080℃時(shí)的XRD圖 KAlSi3O8CaOFe2O3體系固相反應(yīng)開始溫度與最初形成產(chǎn)物分析KAlSi3O8CaOFe2O3固相反應(yīng)體系的 ，從室溫升至1350℃過程中，DSC曲線出現(xiàn)了445℃和1254℃兩個(gè)吸熱峰和一個(gè)1173℃放熱峰，445℃吸熱峰失重明顯，1254℃吸熱峰失重不明顯，1173℃放熱峰失重不明顯。根據(jù)文獻(xiàn)記，用純化學(xué)試劑CaO和 SiO2和CaF2合成槍晶石的溫度是992℃，而本體系中 SiO2是以結(jié)合態(tài)存在于鉀長石中，不是以游離態(tài)的形式參與反應(yīng)，所以需要更多的能量 幾種典型揮發(fā)氟化物壓力與溫度的關(guān)系來破壞結(jié)合鍵，故合成槍晶石的溫度要比純化學(xué)試劑合成槍晶石的溫度要高86℃。在1200℃時(shí)SiF4 氣分分壓大，與本實(shí)驗(yàn)相一致，在1309℃時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為 SiO2+2CaF2=SiF4↑+2CaO。SiO2還有少量的K2O，少量的K2O作XRD分析時(shí)沒檢測(cè)出來。發(fā)生的反應(yīng)為2 KAlSi3O8+12CaO=5Ca2SiO4+2CaO由于外購CaO粉末存在開啟和放置時(shí)間較長的原因，所以CaO 吸水生成消石灰的可能性很大。第三章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析 KAlSi3O8CaO體系固相反應(yīng)開始溫度與最初形成產(chǎn)物分析。雖然可以利用計(jì)算機(jī)輔助檢索，但仍難以令人滿意。目前常用衍射儀法得到衍射圖譜，用“粉末衍射標(biāo)