【正文】 氧分壓范圍（Pa)氧分壓控制步驟（Pa）**102凝固：**104熔化(1)：**102熔化(2):****102**102（間隔15分鐘）*凝固：*102熔化：**103凝固：*熔化：**103（間隔15分鐘） 結(jié)果與討論、CaO–SiO2–FeO–Fe2O3系液相線平衡后渣樣品的組成如表2所示。實(shí)驗(yàn)過(guò)程的細(xì)節(jié)如表1所示。FeO粉末是由等摩爾數(shù)的試劑級(jí)鐵和Fe3O4粉末混合物在鐵坩堝中熔化并通過(guò)水浴淬火制得，而CaO則是由試劑級(jí)碳酸鈣在1273K條件下煅燒24小時(shí)所得。2SiO2,CaO在本研究中，*103 Pa(*108 atm)、溫度為1523 K條件下的CaOSiO2FeOx系相圖，并同前人在1573 K下測(cè)得的相圖相比較，從而研究溫度降低的影響。CaO–FeO–Fe2O3系和SiO2–FeO–Fe2O3系的相圖，以及隨氧分壓變化的三價(jià)鐵和亞鐵比率也被測(cè)繪出來(lái)。前言對(duì)于分析鐵礦石燒結(jié)過(guò)程的機(jī)制和鐵礦石的冶煉反應(yīng)來(lái)說(shuō)，CaOSiO2FeOx(FeOx:FeO+Fe2O3)渣系相圖是重要的熱力學(xué)數(shù)據(jù)。參 考 文 獻(xiàn)[1] 張典波、萬(wàn)海明、鄭江. 世界鐵礦石資源情況及中國(guó)鐵礦石供需姿態(tài)[J]. 中國(guó)冶金，2004，(27)：26~29.[2] 馬建明，吳初國(guó). 我國(guó)低品位資源的開(kāi)發(fā)利用[J]. 中國(guó)金屬通報(bào)，2008，(29)：28～29.[3] 曹新元，呂古賢，朱裕生. 我國(guó)主要金屬礦產(chǎn)資源及區(qū)域分布特點(diǎn)[J]. 資源產(chǎn)業(yè)，2004，6(4)：20～22.[4] 馮偉、孫燕、熊發(fā)揮. 淺析我國(guó)鐵礦石資源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略[J]. 四川地質(zhì)學(xué)報(bào)，2010，(30)：1~3.[5] 《中國(guó)礦床》編委會(huì). 中國(guó)礦床[M].北京：地質(zhì)出版社，1994，402～406.[6] 孫國(guó)龍, 吳勝利, 郝志忠, 等. 包鋼高爐特殊礦強(qiáng)化冶煉綜合技術(shù)[J]. 鋼鐵，2007，42(11)：21～26.[7] Ball，D. 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Formation Mechanism of Binary Calcium Ferrites under Stable Condition of CaO礦粉名稱(chēng)熔化圖像流動(dòng)結(jié)束圖像草樓精粉1251 ℃ 1572 s1261 ℃ 1660 s海南富粉1300 ℃ 774 s1308 ℃ 854 s海南精粉1299 ℃ 1486 s1309 ℃ 1572 s礦粉名稱(chēng)熔化圖像流動(dòng)結(jié)束圖像鐵鎂粉55%1303 ℃ 632 s1328 ℃ 850 s梅山精粉1328 ℃ 1140 s1344 ℃ 1278 s秘魯精粉1305 ℃ 1486 s1313 ℃ 1564 sFMG粉1261 ℃ 1382 s1271 ℃ 1478 s59%印度粉1311 ℃ 864 s1320 ℃ 944 s圖52鐵礦粉的熔化和流動(dòng)結(jié)束由圖52確定6種鐵礦粉的熔化溫度和流動(dòng)時(shí)間列入表52表52鐵礦粉熔化溫度和流動(dòng)時(shí)間礦粉名稱(chēng)熔化溫度/ ℃流動(dòng)時(shí)間/ s草樓精粉125188海南富粉130080海南精粉129986鐵鎂粉55%1303218梅山精粉1328138秘魯精粉130578據(jù)此，圖53和圖54給出按大小排列的6種礦粉的熔化溫度和流動(dòng)時(shí)間。實(shí)驗(yàn)設(shè)備、儀器和方法同前探索實(shí)驗(yàn)一致，選取12種礦粉中在前實(shí)驗(yàn)未熔化的6種礦粉進(jìn)行實(shí)驗(yàn)， g，CaO配量如表51所示。形成鐵酸鈣的條件是CaO與Fe2O3同時(shí)存在，但Fe2O3在高溫下不穩(wěn)定，或被還原，或被分解為Fe3O4，因而在燒結(jié)過(guò)程中需要維持較低溫度和強(qiáng)氧化性氣氛。因此，液相生成是燒結(jié)成型的基礎(chǔ)，液態(tài)物質(zhì)的數(shù)量和性質(zhì)是影響燒結(jié)固結(jié)好壞，乃至燒結(jié)礦冶金性能優(yōu)劣的最重要因素。本實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)探索的是礦粉焙燒實(shí)驗(yàn)過(guò)程中鐵礦粉的變化，通過(guò)實(shí)時(shí)的監(jiān)控設(shè)配來(lái)觀察高溫下礦粉的性能表現(xiàn)，從而探討其流動(dòng)性能。從圖36中觀察可知，59%印度粉的流動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，超過(guò)了300 s；PB粉、FMG粉、麥克粉、氧化鐵皮的流動(dòng)時(shí)間較短，均低于100 s。12種鐵礦粉的開(kāi)始和結(jié)束的圖像如圖33所示：礦粉名稱(chēng)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始圖像實(shí)驗(yàn)結(jié)束圖像草樓精粉海南富粉PB粉麥克粉海南精粉礦粉名稱(chēng)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始圖像實(shí)驗(yàn)結(jié)束圖像鐵鎂粉55%氧化鐵皮印尼粉梅山精粉秘魯精粉礦粉名稱(chēng)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始圖像實(shí)驗(yàn)結(jié)束圖像FMG火箭粉59%印度粉圖33燒結(jié)礦粉實(shí)驗(yàn)反應(yīng)前后對(duì)比從圖33中可以看出在12種礦粉中有PB粉、麥克粉、氧化鐵皮、印尼粉、FMG粉、59%印度粉共6種礦粉在試驗(yàn)中熔化，鋪展明顯開(kāi)來(lái)，表現(xiàn)出良好的流動(dòng)性能；其中PB粉、麥克粉、印尼粉、FMG粉熔化后高度低、縱向擴(kuò)展長(zhǎng)且形狀規(guī)則；59%印度粉的形狀不規(guī)則；氧化鐵皮熔化后形狀規(guī)則但其高度仍然較高。圖42實(shí)驗(yàn)礦粉試樣將鐵礦粉和分析純CaO試劑研磨成150 μm(100目)的細(xì)粉狀，干燥后待用。并且隨著高品質(zhì)鐵礦石用量減少，各種品位較低、雜質(zhì)含量較多的鐵礦開(kāi)采和應(yīng)用，尤其是為了解決我國(guó)鋼鐵行業(yè)對(duì)國(guó)外礦石進(jìn)口依賴(lài)過(guò)大的窘態(tài)，大規(guī)模開(kāi)發(fā)使用國(guó)內(nèi)釩鈦磁鐵礦、高磷鐵礦等劣質(zhì)鐵礦石，僅依靠指數(shù)在一定程度上已不能滿(mǎn)足燒結(jié)礦流動(dòng)性能研究的需要。燒結(jié)配礦應(yīng)當(dāng)充分考慮成本、礦石品位、脈石成分、有害雜質(zhì)等，這里再基于流動(dòng)性能進(jìn)行分析。液相流動(dòng)性高，有效黏結(jié)范圍大，從而可以提高燒結(jié)礦的固結(jié)強(qiáng)度。但由于還有其他因素影響礦粉的液相流動(dòng)特性，同化性與液相流動(dòng)性之間還未發(fā)現(xiàn)存在確定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，比如印尼粉的最低同化溫度大于1300 ℃，但其流動(dòng)性指數(shù)均高于2。從表32中可以看出隨著溫度的升高，其流動(dòng)性指數(shù)變大，流動(dòng)性能提高。表32燒結(jié)鐵礦粉的流動(dòng)性指數(shù)礦粉名稱(chēng)實(shí)驗(yàn)溫度/ ℃流動(dòng)性指數(shù)平均值125012801310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粉59%印度粉從表32可見(jiàn)，隨著溫度的升高，鐵礦粉的流動(dòng)性指數(shù)增加，這與在溫度升高后液態(tài)物質(zhì)的流動(dòng)性增加是一致的。本實(shí)驗(yàn)采用的設(shè)備是微型燒結(jié)性能裝置，如圖31所示。其中化學(xué)成分當(dāng)中影響燒結(jié)性能的指標(biāo)主要是品位、Al2O3的含量、MgO的含量、有害元素的含量、SiO2的含量。與前面測(cè)定鐵礦粉中TFe和FeO含量的方法相同。%， %，%左右，%以下，如圖28所示。但是若鐵礦粉中MgO含量過(guò)高，也有負(fù)面影響：一是它阻礙了鐵酸鈣的生成；二是如果氧化鎂過(guò)多，在燒結(jié)過(guò)程中形成以鎂硅鈣石等多種以玻璃質(zhì)為基體的低熔點(diǎn)物相，各種相結(jié)晶膨脹系數(shù)差異加大，致使燒結(jié)礦冷卻時(shí)產(chǎn)生應(yīng)力集中而粉化。據(jù)報(bào)道：針狀鐵酸鈣最大生成量對(duì)應(yīng)的Al2O3/~。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。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21燒結(jié)鐵礦粉中TFe和FeO含量(%)礦粉名稱(chēng)TFeFeO試驗(yàn)1試驗(yàn)2試驗(yàn)3平均值相對(duì)平均偏差試驗(yàn)1試驗(yàn)2試驗(yàn)3平均值相對(duì)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。于是在不同的溫度段，鐵礦粉有不同的液相流動(dòng)情況。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(kāi)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(kāi)始生成；隨著溫度的繼續(xù)升高，過(guò)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(lái)確定其流動(dòng)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)。由此可見(jiàn)，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。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。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。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。一般來(lái)說(shuō)，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(guò)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，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)。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(guò)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。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。因此，液相量過(guò)多則冷卻后粘結(jié)相過(guò)多，導(dǎo)致燒結(jié)礦的強(qiáng)度降低。據(jù)報(bào)道：針狀鐵酸鈣最大生成量對(duì)應(yīng)的Al2O3/~。低SiO2型燒結(jié)礦物組成與堿度的關(guān)系，類(lèi)似于高SiO2型燒結(jié)礦。市場(chǎng)上往往以含F(xiàn)e量單位數(shù)計(jì)價(jià)。SFCA理論是低溫?zé)Y(jié)工藝的理論基礎(chǔ)。這個(gè)過(guò)程叫做燒結(jié)。與國(guó)外大型的鐵礦企業(yè)相比，我國(guó)鐵礦開(kāi)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。我國(guó)鐵礦石類(lèi)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。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(kāi)發(fā)利用的難選鐵礦。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(lèi)型,其儲(chǔ)量和開(kāi)采量均居各類(lèi)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。而我國(guó)雖然貧礦較多，但有開(kāi)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(guò)度依賴(lài)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(kāi)發(fā)利用可能產(chǎn)生的環(huán)境代價(jià)。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(guò)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(guò)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。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(guò)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。因?yàn)镕e含量越高的礦石，脈石含量越低，則冶煉時(shí)