【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入的溶劑，對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，爐渣難熔而不易流動，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對燒結(jié)的影響高SiO2型燒結(jié)礦，當堿度，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的含量對燒結(jié)過程有很大的影響，表21為實驗燒結(jié)鐵礦粉TFe和Fe的含量。因此，根據(jù)某個溫度下的液相流動面積來推斷其在燒結(jié)過程中的實際液相流動面積是不足的。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。：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—氣體流量表及調(diào)節(jié)旋鈕，9—升降裝置速率表及調(diào)節(jié)旋鈕，10—氣體轉(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。液相流動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，其機械強度也不同；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)礦強度的重要因素之一。鐵礦物相本身具有較好的強度,因此對燒結(jié)礦強度起限制作用的粘結(jié)相自身的強度和粘結(jié)相與鐵礦物相間的粘結(jié)強度。因此，液相流動性是燒結(jié)礦強度的一項重要控制因素，適宜的液相流動性才是燒結(jié)礦強度的保障。一般來說，液相流動性較高時，其粘結(jié)周圍的物料的范圍也較大，因此可以提高燒結(jié)礦的強度。高堿度燒結(jié)礦的固結(jié)主要是依靠發(fā)展液相來實現(xiàn)，液相量對燒結(jié)礦強度有重要的影響，若液相生成量適度、粘度適宜時，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、強度高[30]。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)。在國外，為數(shù)不多的研究工作僅限于對鐵礦粉的同化性(反應(yīng)性)的評價方面[2527]，而且對鐵礦粉的同化性在燒結(jié)過程中的影響機理和定量化方面仍缺乏認識。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)。氟過高會使爐內(nèi)成渣過早，不利于礦石還原，且其渣會侵蝕高爐風(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)球團脫硫率80%~90%，高爐中脫硫率90%以上。(4)MgO對燒結(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、鐵橄欖石生成的機會。隨著CaO量的增加，燒結(jié)過程中通過固相反應(yīng)形成較多的低熔點化合物，隨著燒結(jié)過程中溫度的升高，則會有較多的液相生成。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，爐渣難熔而不易流動，使冶煉造成困難。(2) Al2O3對燒結(jié)的影響當燒結(jié)料中含Al2O3較高時，可生成含Al2O3硅酸鹽，促進復(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，粘結(jié)相數(shù)量少，所以其強度低于高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。因為Fe含量越高的礦石，脈石含量越低，則冶煉時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被認為是燒結(jié)礦中質(zhì)量最佳的粘結(jié)相，傳統(tǒng)意義上對其認識包含：它的強度和還原性等均優(yōu)良；只能在相對較低的燒結(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)，回收有益元素達到綜合利用資源和擴大鐵礦石原料資源。自從19世紀末開始，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，我國鋼鐵工業(yè)發(fā)展過度依賴國外鐵礦資源所付出的代價遠遠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。從我國鐵礦石資源情況來說，適量的進口鐵礦石滿足我國的經(jīng)濟發(fā)展，已是必然趨勢。磁鐵礦是我國最主要的鐵礦石原料，屬易選、利用率高的礦石類型,其儲量和開采量均居各類鐵礦石之首,探明儲量約占總儲量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，探明儲量約占總儲量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，探明儲量約占總儲量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（論文）鐵礦粉燒結(jié)液相流動性鐵酸鈣液相工藝設(shè)計畢業(yè)論文目　　錄摘　　要 1Abstract 2引　　言 11文獻綜述 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液相流動性指數(shù)測定 26 26 27 28 304液相流動性能新探索 32 32 34 37 37 40 415鐵酸鈣液相流動性能探索 43 43 44 46結(jié)　　論 50參 考 文 獻 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（論文）1文獻綜述根據(jù)有關(guān)資料可知，世界鐵礦石的可開采儲量為1500億噸。世界鐵礦資源分布的特點是南半球國家富鐵礦床多，如巴西、澳大利亞、南非等國；北半球國家貧鐵礦床多，如前蘇聯(lián)、美國、加拿大、中國等國。我國鐵礦床類型多，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。而我國從巴西、澳大利亞進口的原礦石品位為60%～68％，不用經(jīng)過選礦工序。與國外大型的鐵礦企業(yè)相比，我國鐵礦開采企業(yè)規(guī)模小，選冶技術(shù)裝備落后，勞動生產(chǎn)率和資源利用率低，資源普遍儲備不足。國內(nèi)鋼鐵企業(yè)應(yīng)根據(jù)世界鐵礦石資源特點和供應(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內(nèi)外鐵礦石資源,從而達到降低鋼鐵生產(chǎn)成本、增強企業(yè)競爭力的目的。這個過程叫做燒結(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]。市場上往往以含F(xiàn)e量單位數(shù)計價。(1) SiO2對燒結(jié)的影響高SiO2型燒結(jié)礦，當堿度，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)報道：針狀鐵酸鈣最大生成量對應(yīng)的Al2O3/~。鐵礦石燒結(jié)過程中CaO是主要熔劑，對燒結(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入生鐵，%時，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。目前與這一研究項目相關(guān)的國內(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。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，從而對燒結(jié)礦強度的改善有一定的促進作用，燒結(jié)礦的強度也較好；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。因此可以通過配礦設(shè)計來控制燒結(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。因而，對燒結(jié)礦強度有實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。已有研究結(jié)果表明，燒結(jié)礦的結(jié)構(gòu)強度取決于殘留原礦和黏結(jié)相的自身強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)礦獲得足夠的強度[31]。由燒結(jié)礦顯微結(jié)構(gòu)可知,燒結(jié)礦的強度主要取決于三部分:鐵礦物相的強度、粘結(jié)相的強度和粘結(jié)相與鐵礦物相間的粘結(jié)強度。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度要高于粘結(jié)相強度，故在燒結(jié)工藝條件一定的情況下，粘結(jié)相的強度就成為制約燒結(jié)礦強度的因素[3335]。在先進的低溫?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。這些因素均對粘結(jié)相強度的提高有積極作用。由此可見，二元堿度對鐵礦粉粘結(jié)相自身強度的影響很復(fù)雜。鐵礦粉的粘結(jié)相自身強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。這有助于實現(xiàn)真正意義的燒結(jié)優(yōu)化配礦，為進一步改善燒結(jié)礦的產(chǎn)量及質(zhì)量指標提供技術(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)礦的還原性和強度均會明顯改善。將要考察的試樣壓制成小餅，然后根據(jù)實驗條件在高溫下焙燒；隨著溫度的逐漸升高，試樣開始形成低熔點化合物；當燒結(jié)溫度達到該化合物的熔化溫度時試樣逐漸癱軟，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；實驗結(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。然后，將鐵礦粉小餅試樣放入微型燒結(jié)實驗裝置()中按一定的燒結(jié)制度進行焙燒。于是在不同的溫度段，鐵礦粉有不同的液相流動情況。化學(xué)成分是評價鐵礦粉常溫特性最基本和首要的指標，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。表21燒結(jié)鐵礦粉中TFe和FeO含量(%)礦粉名稱TFeFeO試驗1試驗2試驗3平