【正文】 成復(fù)合鐵酸鈣，而容易以玻璃質(zhì)形式保存下來，加之白云鄂博鐵礦中的CaF2易奪取CaO和脈石中的SiO2形成槍晶石（3CaO關(guān)于普通鐵礦燒結(jié)鐵酸鈣生成機理的研究，國內(nèi)外已有一些報道，研究普遍認(rèn)為鐵酸鈣在燒結(jié)礦內(nèi)主要以CaO、Fe2OAl2O3和SiO2多元固溶體的形式存在，即復(fù)合鐵酸鈣SFCA。Fe2O3，在CaOIshikawa等人研究表明復(fù)合鐵酸鈣的生成量與燒結(jié)礦Al2O3/ SiO2比和堿度有關(guān)[17]。Al2O3溶于CaO鉀長石（KAlSi3O8）通常也稱正長石，屬單斜晶系，通常呈肉紅色、呈白色或灰色。鉀長石：,其中 K2O %,Al2O3 16 %以上, SiO2 70%，,莫氏硬度為6，單斜晶系，顏色為白、紅、乳白色，熔點1290℃。它主要包括：同化性、液相流動性、粘結(jié)相強度、連晶性能和鐵酸鈣生成性能。鐵礦石的連晶強度是指鐵礦石在燒結(jié)過程中靠晶鍵連接獲得強度的能力。鐵礦石的同化性能與其結(jié)品水含量呈顯著的正相關(guān)關(guān)系。（2）鐵礦石的同化性能與其致密性呈明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系鐵礦石的同化性能與其致密性呈明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系。Al2O3也對同化性有一定的影響，一般來說，Al2O3含量與同化性呈正相關(guān)關(guān)系[25]。①F含量。 ②MgO含量。 ③FeO含量。（1）液相固結(jié)燒結(jié)礦主要是通過液相固結(jié)。②礦石中SiO2含量對液相流動性的影響較復(fù)雜。④低熔點液相的生成是燒結(jié)液相流動的基礎(chǔ)，因此，鐵礦石的同化性對其液相流動性具有重要影響。因而通過優(yōu)化配礦，可以提高鐵礦石的粘相強度，從而提高燒結(jié)礦的強度，改善燒結(jié)礦的質(zhì)量[25]。用流動性指數(shù)，即鐵礦粉小餅燒結(jié)后面積的變化值與小餅原始面積之比來評價[21]。②MgO含量。鐵礦粉中SiO2有助于燒結(jié)液相的形成。F具有降低燒結(jié)液相粘度及表面張力的特點。由此看出，自選精礦的液相流動性指數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于再磨精礦，液相流動性較強。（1）鐵酸鈣的形成機理鐵酸鈣的生成反應(yīng)是從固相反應(yīng)開始的，固相反應(yīng)的發(fā)生，是固相反應(yīng)物的離子或原子團在獲得外界一定能量時才可以向固體表面進(jìn)行擴散，這種擴散過程是隨體系中的溫度呈指數(shù)關(guān)系迅速增長。在預(yù)熱帶的廢氣中氧含量很少，燒結(jié)料基本保持原始混合料松散狀態(tài)。從試驗表明鐵酸鈣明顯逐層增加，并普遍為針狀,磁鐵礦與硅酸二鈣則明顯減少。氧化反應(yīng)十分薄弱，鐵酸鈣生成量極少。（3）磁鐵礦礦粒的影響鐵精礦混合料中合顆粒級為3～1mm部分應(yīng)高于50%，一般不超過6mm。實踐證明，在工業(yè)生產(chǎn)中，制粒小球不宜過大，而且在900℃以前的燒結(jié)速度不宜太快以保證Fe3O4充分氧化[14]。②顯微結(jié)構(gòu)及物相組成與燒結(jié)溫度的關(guān)系鐵酸鈣(SFCA)結(jié)構(gòu)可分為三種主要類型；細(xì)針狀，柱狀和致密板狀結(jié)構(gòu)。當(dāng)燒結(jié)溫度為1250℃～1280℃時有30%～40%的鐵酸鈣生成，形成交織結(jié)構(gòu)，強度最好，當(dāng)燒結(jié)溫度為1280℃～130℃時鐵酸鈣下降到10%～30%，鐵酸鈣的形貌也隨著燒結(jié)溫度的提高由針狀變?yōu)橹鶢罴鞍鍫?，大量研究表明，燒結(jié)溫度為128℃時采取保溫措施，有助于針狀鐵酸鈣的生成。為延長1100℃以上的保溫時間，促使復(fù)合鐵酸鈣(SFCA)生成，在低碳情況下，要求厚料和慢轉(zhuǎn)，確保料層蓄熱和燒透。其中細(xì)針狀約60%。隨著燃料配比的增加，鐵酸鈣的生成含量先增大后減小?！?280℃。在鐵礦粒度相近、Al2O3 含量相同的條件下，SiO2含量越高，鐵酸鈣的生成量略少。適宜的燒結(jié)時間為13min，焙燒溫度為1250～1280℃，%時鐵酸鈣的含量最大，說明鐵酸鈣易于在整體氧化局部弱還原氣氛中形成。最早認(rèn)為是一元系鐵酸鈣，其成分為CaO隨著研究的深入，發(fā)現(xiàn)燒結(jié)礦中鐵酸鈣主要是二元系、四元系及固溶體，這是由于原料中存在的SiO2及A12O3中溶入鐵酸鈣。Fe2O中(1100～1150℃)形成鐵鋁酸一鈣。(2)鐵礦的性質(zhì)，即自身特性，是決定燒結(jié)礦中不同礦物組成的內(nèi)在因素。除受焙燒溫度、焙燒氣氛、堿度等因素影響外，還受鐵礦石的自身性質(zhì)，如Fe2O3含量、CaO含量、SiO2含量、MgO含量、Al2O3/ SiO2的比值，和致密性等因素的影響，這些影響因素之間是互相影響、互相作用的。提高燒結(jié)礦的強度是日前低SiO2燒結(jié)生產(chǎn)中亟待解決的問題之一。由于燒結(jié)過程中物料升溫很快，從500℃升溫到1500℃僅需要不到3min的時間，因此對燒結(jié)礦固結(jié)具有實際意義的是固相反應(yīng)的開始溫度與最初形成的產(chǎn)物?？芍髟铣煞值呐浔葘ψ畛跣纬傻墓滔喾磻?yīng)產(chǎn)物沒有影響，但是為了便于檢測出最初形成的固相反應(yīng)產(chǎn)物。采用差熱分析(DTA)與X射線衍射(XRD)相結(jié)合的方法確定燒結(jié)固相反應(yīng)的開始溫度及固相反應(yīng)的產(chǎn)物。為了便于檢測燒結(jié)過程中固相反應(yīng)產(chǎn)物，分別將2號和3號試樣升溫到550℃(高于DTA曲線峰形結(jié)束溫度50～100℃)進(jìn)行燒制，然后將燒好的試樣在PHILPSPW1700型X射線衍射儀上作X射線衍射分析，以確定DTA曲線上峰值溫度下固相反應(yīng)的最初產(chǎn)物。123℃吸熱峰為燒結(jié)粉料中游離水的蒸發(fā),174℃吸熱峰與燒結(jié)料中Na2CO3相變有關(guān)，而745℃吸熱峰面積最大，表明702758℃溫度范圍內(nèi)有強吸熱反應(yīng)發(fā)生。Fe2O3(K2O+Na2O)體系在燒結(jié)固相反應(yīng)過程中形成了低熔點化合物Na2OFe2O3)、槍晶石(3CaOFe2O3和Na2OFe2O3以外，還生成Na2OCaF2)和3CaO2SiO2分析固相反應(yīng)特性對鐵酸鈣生成的影響及對燒結(jié)礦強度的影響規(guī)律。再將配好的料研磨至＜，便于充分混合，使固相反應(yīng)順利進(jìn)行。 四個體系中各化學(xué)試劑配比的確定與配料計算各原料成分的配比對最初形成的固相反應(yīng)產(chǎn)物沒有影響，但是為了便于檢測出最初形成的固相反應(yīng)產(chǎn)物。2SiO2SiO2和CaO+ Fe2O3=CaO 固相反應(yīng)體系試樣組成成分配比（摩爾數(shù)比例）體系編號KAlSi3O8CaOFe2O3CaF2①16②31③171④411配料計算：按總質(zhì)量20g。體系④配4份試樣，試樣編號分別為⑦、⑧、⑨和⑩。以上4個體系均有443℃左右的吸熱峰，考慮其他試樣在此溫度下可能發(fā)生同一固相反應(yīng)，故實驗的最低溫度只選做體系①443℃，其他溫度均按TGDSC曲線的對應(yīng)溫度進(jìn)行，： 試樣編號對應(yīng)燒結(jié)溫度（℃）及燒制時間（h）試樣編號①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩燒結(jié)溫度443123010801309118012601122114012071244燒制時間為了判斷DSC曲線上峰值溫度下相應(yīng)的固相反應(yīng)產(chǎn)物，首先用型號DY20 臺式電動壓片機將研磨好的各種粉料壓制成小餅, 然后將試樣①放置在型號SX2812 箱式電阻爐中燒結(jié)，設(shè)置溫度上限為450℃、下限為440℃，升溫速率10℃/min，空氣氣氛。在PHILPSPW1700型X射線衍射儀上作X射線衍射分析，以確定DTA曲線上峰值溫度下固相反應(yīng)的最初產(chǎn)物。包含了高性能的TG與DSC測試系統(tǒng)。技術(shù)參數(shù)：a． 溫度范圍：150～2000℃ b． 升降溫速率：～50 K/min（取決于爐體配置） c． 最大稱重量：35000 mg d． 稱重解析度： μg e． DSC解析度： 1μW（取決于配備的傳感器） f． 氣氛：惰性，氧化，還原，靜態(tài)，動態(tài) g． 標(biāo)配用于2路吹掃氣和1路保護氣的電磁閥。 l． 自動進(jìn)樣器（ASC），最多可同時裝載20個樣品（選件） m． 通過可加熱的適配器與FTIR，MS 以及GCMS聯(lián)用（選件） n． 獨特的PulseTA擴展功能（選件） （7）PHILPSPW1700型X射線衍射儀（Cu靶，加速電壓40kv，加速電流40mA） 熱重法（TG）在程序控溫下，測量物質(zhì)的質(zhì)量與溫度或時間的關(guān)系的方法，通常是測量試樣的質(zhì)量變化與溫度的關(guān)系。（DSC）在程序溫度控制下，測量輸出物質(zhì)和參比物的功率差與溫度關(guān)系的一種技術(shù)。差熱分析曲線描述了樣品與參比物之間的溫差(ΔT)隨溫度或時間的變化關(guān)系。當(dāng)一束單色X射線入射到晶體時，由于晶體是由原子規(guī)則排列成的晶胞組成，這些規(guī)則排列的原子間距離與入射X射線波長有相同數(shù)量級，故由不同原子散射的X射線相互干涉，在某些特殊方向上產(chǎn)生強X射線衍射，衍射線在空間分布的方位和強度，與晶體結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。物相分析指確定材料有哪些相組成(物相定性分析)和確定各組成相的含量(物相定量分析) 。鑒定出各個相后，根據(jù)各相花樣的強度正比于改組分存在的量（需要做吸收校正者除外），就可對各種組分進(jìn)行定量分析。（2）在眾多卡片中找出滿足條件的卡片，十分復(fù)雜而繁鎖。通過調(diào)整每一物相所占的比例，與衍射儀掃描所得的衍射圖譜相比較，就可以更準(zhǔn)確地得到定性和定量分析的結(jié)果，從而免去了一些定性分析和整個定量分析的實驗和計算過程。用型號DY20 臺式電動壓片機將研磨好的兩種粉料壓制成小餅, 把試樣①放置在型號SX2812 箱式電阻爐中加熱到443℃,將燒成的試樣取下充分反應(yīng)的部分研磨后作 KAlSi3O8CaO體系固相反應(yīng)的DSC曲線XRD分析（），結(jié)果發(fā)現(xiàn)有大量的CaO和一定量的SiO2。用DY20 臺式電動壓片機將研磨好的粉料壓制成小餅后的試樣②放置在型號CQKJ3 高溫氣氛爐中加熱到1230℃，燒制4小時，取下充分反應(yīng)的試樣部分，研磨后作XRD分析（），發(fā)現(xiàn)有大量的硅酸二鈣和一定量的鋁黃長石生成。Al2O3用型號DY20 臺式電動壓片機將研磨好的粉料壓制成小餅, 把試樣④放置在型號CQKJ3 高溫氣氛爐中加熱到 KAlSi3O8CaOCaF2體系固相反應(yīng)的DSC曲線1309℃，燒結(jié)試樣完全融化，在這個峰的失重原因是SiF4揮發(fā)逸出，SiF4揮發(fā)溫度在1200℃以上（）[26]。CaF2）生成，故1080℃放熱峰發(fā)生的是槍晶石的生成反應(yīng)。CaF2），對復(fù)合鐵酸鈣的生成具有較強的抑制作用。將試樣⑤研磨充分用壓片機壓成小餅放置在型號CQKJ3 高溫氣氛爐中加熱到1180℃，燒制4小時后，取下充分反應(yīng)的試樣部分研磨充分作XRD分析（），結(jié)果發(fā)現(xiàn)有大量的鋁黃長石（2CaO生成鋁黃長石和硅酸二鈣的反應(yīng)如下：2 KAlSi3O8+12CaO=5Ca2SiO4+2CaO 1180℃時的XRD圖 KAlSi3O8CaOFe2O3CaF2體系固相反應(yīng)開始溫度與最初形成產(chǎn)物分析KAlSi3O8CaOFe2O3CaF2固相反應(yīng)體系DSC曲線見圖（），從室溫升至1350℃過程中，DSC曲線出現(xiàn)了440℃、1206℃和1244℃三個吸熱峰和1078℃、1140℃兩個放熱峰。用DY20 臺式電動壓片機將四種研磨好的粉料壓制成小餅, 把試樣⑦放置在高溫氣氛爐中加熱到1122℃，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。在峰值1122℃處和1140℃放熱峰的XRD圖還檢測到高鐵低鈣型鐵酸鈣，在1122℃時開始生成高鐵低鈣型鐵酸鈣，在1122℃和1140℃之間的溫度范圍內(nèi)都有高鐵低鈣型鐵酸鈣存在，1140℃放熱峰的峰形都很尖銳，峰面積也小，故生成了一定量的高鐵低鈣型鐵酸鈣。 1122℃時的XRD圖 1140℃時的XRD圖體系中CaF2易奪取CaO和鉀長石石中的SiO2形成槍晶石（3CaO第四章 結(jié)論（1）KAlSi3O8CaO體系在1228℃生成了硅酸二鈣（Ca2SiO4）和鋁黃長石（2CaO2SiO2SiO2），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)一步說明了對復(fù)合鐵酸鈣的生成具有較強的抑制作用。在1140℃時生成的高鐵低鈣型鐵酸鈣量要比1122℃時的多，并且高鐵低鈣型鐵酸鈣中的CaO比例大。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、廣博的學(xué)識、開闊的思維、敏感的洞察力和快速決斷深深感染了我，使我終生受益。感謝師長、感謝同學(xué)、感謝朋友、感謝親人、希望在我以后的人生旅途中繼續(xù)支持我、鼓勵我！最后，感謝評審論文的各位專家和教授！