【正文】 %。表23給出了熒光衍射分析得到的燒結(jié)鐵礦粉中微量物質(zhì)的化學(xué)成份。如圖26所示，鐵鎂粉55%的MgO含量超過8%；%~%之間；氧化鐵皮、%~%之間；%。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(duì)降低燃料消耗有利的。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(dòng)，使冶煉造成困難。并且Al2O3能加寬針狀鐵酸鈣存在的溫度范圍。~，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。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。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(duì)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。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。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。鐵礦粉中的TFe和Fe的含量對(duì)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。因此，根據(jù)某個(gè)溫度下的液相流動(dòng)面積來推斷其在燒結(jié)過程中的實(shí)際液相流動(dòng)面積是不足的。待試樣冷卻到100 ℃以下后取出，測(cè)定燒結(jié)后試樣的垂直投影面積，即為流動(dòng)面積。：1—石英管，2—熱電偶，3—試樣臺(tái)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(dòng)性的大小，定義了一個(gè)流動(dòng)性指數(shù)[3841]:液相流動(dòng)性指數(shù)描述的是試樣因液相流動(dòng)而呈現(xiàn)出的面積增長(zhǎng)率，其數(shù)值越大，則流動(dòng)性越強(qiáng)。液相流動(dòng)性的大小一般可用黏度來衡量。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。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。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。但是，堿度升高后若出現(xiàn)過度熔化或者液相粘度過低，會(huì)使燒結(jié)體形成薄壁大孔的脆弱結(jié)構(gòu)。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。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。鐵礦物相本身具有較好的強(qiáng)度,因此對(duì)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。因此，液相流動(dòng)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(dòng)性才是燒結(jié)礦強(qiáng)度的保障。一般來說，液相流動(dòng)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。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(duì)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]。由此可見，鐵礦粉的同化性好壞對(duì)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。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]。鐵礦粉的同化性表征其在燒結(jié)過程中生成液相的難易程度，是燒結(jié)礦有效固結(jié)的基礎(chǔ)。在國(guó)外，為數(shù)不多的研究工作僅限于對(duì)鐵礦粉的同化性(反應(yīng)性)的評(píng)價(jià)方面[2527]，而且對(duì)鐵礦粉的同化性在燒結(jié)過程中的影響機(jī)理和定量化方面仍缺乏認(rèn)識(shí)。所謂鐵礦石的燒結(jié)基礎(chǔ)特性, 就是指鐵礦石在燒結(jié)過程中呈現(xiàn)出的高溫物理化學(xué)性質(zhì)。氟過高會(huì)使?fàn)t內(nèi)成渣過早，不利于礦石還原，且其渣會(huì)侵蝕高爐風(fēng)口及爐襯。鉛的密度大于鐵水，不溶于鐵水，極易滲入磚縫，破壞爐底砌磚。燒結(jié)球團(tuán)脫硫率80%~90%，高爐中脫硫率90%以上。(4)MgO對(duì)燒結(jié)的影響鐵礦粉中的MgO，一方面能提高硅酸鹽熔體的結(jié)晶能力，減少玻璃質(zhì)含量，從而提高燒結(jié)礦強(qiáng)度；另一方面，加入適量MgO，由于出現(xiàn)新的含鎂礦物可使硅酸鹽熔化溫度降低，其低熔點(diǎn)化合物可以完全熔融，增加了燒結(jié)料層中的液相數(shù)量；另外，由于MgO的存在，減少了硅酸二鈣與難還原的鈣鐵橄欖石、鐵橄欖石生成的機(jī)會(huì)。隨著CaO量的增加，燒結(jié)過程中通過固相反應(yīng)形成較多的低熔點(diǎn)化合物，隨著燒結(jié)過程中溫度的升高，則會(huì)有較多的液相生成。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(dòng)，使冶煉造成困難。(2) Al2O3對(duì)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)復(fù)合鐵酸鈣的生成，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(duì)改善燒結(jié)礦的性質(zhì)起良好作用。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。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。因?yàn)镕e含量越高的礦石，脈石含量越低，則冶煉時(shí)所需溶劑量和形成的渣量也越少，用于分離渣與鐵所耗能量降低。此外，燒結(jié)過程還可以脫除80~90%的S和F、As等有害雜質(zhì)，因此大大減輕了高爐冶煉過程中的脫硫任務(wù)，燒結(jié)礦堿度降低，有利于燒結(jié)過程中脫硫[17]。SFCA被認(rèn)為是燒結(jié)礦中質(zhì)量最佳的粘結(jié)相，傳統(tǒng)意義上對(duì)其認(rèn)識(shí)包含：它的強(qiáng)度和還原性等均優(yōu)良；只能在相對(duì)較低的燒結(jié)溫度(1250—1280 ℃)下獲得，其形態(tài)隨溫度變化而變化等[13]；低溫?zé)Y(jié)的理論基礎(chǔ)就是SFCA理論，溫度過高不僅不利于SFCA的生成，反而會(huì)使鐵酸鈣的形態(tài)發(fā)生變化，甚至發(fā)生分解而減少。燒結(jié)過程中產(chǎn)生的液相數(shù)量是決定燒結(jié)礦的強(qiáng)度和成品率的主要因素[12]。燒結(jié)的主要目的是：(1)將粉狀料制成具有高溫強(qiáng)度的快裝料以適應(yīng)高爐冶煉、直接還原等在流體力學(xué)方面的要求；(2)通過燒結(jié)改善鐵礦石的冶金性能，是高爐冶煉指標(biāo)得到改善；(3)通過燒結(jié)去除某些有害雜質(zhì)，回收有益元素達(dá)到綜合利用資源和擴(kuò)大鐵礦石原料資源。自從19世紀(jì)末開始，鋼鐵企業(yè)就已經(jīng)開始考慮鐵礦粉以及包括含鐵廢料、粉塵、煙道灰、硫酸渣等工業(yè)過程廢料和副產(chǎn)品的造塊方法[7]。而我國(guó)雖然貧礦較多，但有開采利用潛力的低品位礦石數(shù)量還是很可觀的，我國(guó)鋼鐵工業(yè)發(fā)展過度依賴國(guó)外鐵礦資源所付出的代價(jià)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于低品位鐵礦資源開發(fā)利用可能產(chǎn)生的環(huán)境代價(jià)。從我國(guó)鐵礦石資源情況來說，適量的進(jìn)口鐵礦石滿足我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，已是必然趨勢(shì)。磁鐵礦是我國(guó)最主要的鐵礦石原料，屬易選、利用率高的礦石類型,其儲(chǔ)量和開采量均居各類鐵礦石之首,探明儲(chǔ)量約占總儲(chǔ)量50%，主要分布于遼寧、河北、山西、山東、安徽和內(nèi)蒙古等省區(qū)；赤鐵礦含鐵量在30%~50%，含磷高，屬難選礦石，探明儲(chǔ)量約占總儲(chǔ)量18%，主要分布在遼寧、湖北、河北、四川、湖南和內(nèi)蒙等省區(qū)；釩鈦磁鐵礦含鐵品位一般在30%以下，伴生V、Ti等貴重金屬，礦床規(guī)模大、易采易選，探明儲(chǔ)量約占總儲(chǔ)量14%，主要分布于四川和河北兩省。而且中小礦多，大礦少，特大礦更少。我國(guó)鐵礦石富礦少、貧礦多，97%的鐵礦石為30%以下的低品位鐵礦，國(guó)內(nèi)尚存大量未被開發(fā)利用的難選鐵礦。北京科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）鐵礦粉燒結(jié)液相流動(dòng)性鐵酸鈣液相工藝設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目　　錄摘　　要 1Abstract 2引　　言 11文獻(xiàn)綜述 2 2 4 6 6 6 8 9 9 10 12 122燒結(jié)礦粉的理化基礎(chǔ)特性 15 15 15 17 24 253液相流動(dòng)性指數(shù)測(cè)定 26 26 27 28 304液相流動(dòng)性能新探索 32 32 34 37 37 40 415鐵酸鈣液相流動(dòng)性能探索 43 43 44 46結(jié)　　論 50參 考 文 獻(xiàn) 51附錄A 外文原文 54附錄B 外文譯文 61致　　謝 75 2 北京科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1文獻(xiàn)綜述根據(jù)有關(guān)資料可知，世界鐵礦石的可開采儲(chǔ)量為1500億噸。世界鐵礦資源分布的特點(diǎn)是南半球國(guó)家富鐵礦床多，如巴西、澳大利亞、南非等國(guó)；北半球國(guó)家貧鐵礦床多，如前蘇聯(lián)、美國(guó)、加拿大、中國(guó)等國(guó)。我國(guó)鐵礦床類型多，地質(zhì)條件復(fù)雜，礦石品位低，平均品位僅為30%左右，以中低品位礦為主，%，%[3]。我國(guó)鐵礦石類型多，有磁鐵礦、釩鈦磁鐵礦、赤鐵礦，另外還有褐鐵礦、菱鐵礦和鏡鐵礦。而我國(guó)從巴西、澳大利亞進(jìn)口的原礦石品位為60%～68％，不用經(jīng)過選礦工序。與國(guó)外大型的鐵礦企業(yè)相比，我國(guó)鐵礦開采企業(yè)規(guī)模小，選冶技術(shù)裝備落后，勞動(dòng)生產(chǎn)率和資源利用率低，資源普遍儲(chǔ)備不足。國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)應(yīng)根據(jù)世界鐵礦石資源特點(diǎn)和供應(yīng)狀況,依據(jù)最新的配礦理論及技術(shù),合理選擇和有效利用國(guó)內(nèi)外鐵礦石資源,從而達(dá)到降低鋼鐵生產(chǎn)成本、增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的目的。這個(gè)過程叫做燒結(jié)。燒結(jié)過程中產(chǎn)生一定數(shù)量的液相,是燒結(jié)原料固結(jié)成塊的基礎(chǔ)[11]在燃料燃燒產(chǎn)生的高溫作用下，固相反應(yīng)中產(chǎn)生的低熔點(diǎn)化合物首先熔化,形成液相，并將其它未熔化的部分粘結(jié)起來，冷卻后成為多孔質(zhì)的塊礦。SFCA理論是低溫?zé)Y(jié)工藝的理論基礎(chǔ)。燒結(jié)原料中除了富礦粉，還可以利用高爐爐塵、轉(zhuǎn)爐爐塵、軋鋼皮、鐵屑、硫酸渣等其它鋼鐵及化工業(yè)的廢料，使廢料得到有效利用，做到變“廢”為寶，變“害”為利[16]。市場(chǎng)上往往以含F(xiàn)e量單位數(shù)計(jì)價(jià)。(1) SiO2對(duì)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。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。~，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。據(jù)報(bào)道：針狀鐵酸鈣最大生成量對(duì)應(yīng)的Al2O3/~。鐵礦石燒結(jié)過程中CaO是主要熔劑，對(duì)燒結(jié)過程中液相的形成起著決定作用。因此，液相量過多則冷卻后粘結(jié)相過多，導(dǎo)致燒結(jié)礦的強(qiáng)度降低。(5) 有害元素硫在鋼凝固過程中以Fe—FeS共晶形式凝固在晶界上，在加熱過程中先熔化，造成“熱脆”現(xiàn)象。銅在高爐冶煉中全部還原進(jìn)入生鐵，%時(shí)，鋼焊接性能降低，并產(chǎn)生“熱脆”現(xiàn)象。砷在高爐冶煉過程中全部還原進(jìn)入生鐵，砷能使鋼增加脆性，并使鋼的焊接性能變壞。燒結(jié)基礎(chǔ)特性是吳勝利教授根據(jù)對(duì)鐵礦粉在燒結(jié)過程中的高溫物理化學(xué)行為的探索性研究而提出的新概念。目前與這一研究項(xiàng)目相關(guān)的國(guó)內(nèi)外其他研究者的工作還很少。因此，鐵礦粉的同化性成為考察鐵礦粉的燒結(jié)基礎(chǔ)特性的重要指標(biāo)。因此，要獲得鐵酸鈣體系液相，首先取決于礦石的同化作用。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(duì)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(huì)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。因此可以通過配礦設(shè)計(jì)來控制燒結(jié)液相的流動(dòng)性，掌握各鐵礦粉的液相流動(dòng)性對(duì)提高燒結(jié)礦的產(chǎn)量、質(zhì)量具有重要意義。因而，對(duì)燒結(jié)礦強(qiáng)度有實(shí)際意義的是液相的流動(dòng)性，即CaO與礦石生成的液相的流動(dòng)能力。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(dòng)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]。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。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]。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。這些因素均對(duì)粘結(jié)相強(qiáng)度的提高有積極作用。由此可見，二元堿度對(duì)鐵礦粉粘結(jié)相自身強(qiáng)度的影響很復(fù)雜。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(duì)其周圍的核礦石進(jìn)行有效固結(jié)的能力，對(duì)燒結(jié)的產(chǎn)量及質(zhì)量有重要影響。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)。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(huì)明顯改善。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(dòng)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(dòng)后的面積來確定其流動(dòng)性。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。于是在不同的溫度段，鐵礦粉有不同的液相流動(dòng)情況。化學(xué)成分是評(píng)價(jià)鐵礦粉常溫特性最基本和首要的指標(biāo)，目前國(guó)內(nèi)大都對(duì)燒結(jié)鐵礦粉中含鐵氧化物采用化學(xué)分析。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