【正文】 包鋼高爐特殊礦強化冶煉綜合技術(shù)[J]. 鋼鐵，2007，42(11)：21～26.[7] Ball，D. F.，J. Dartnell，J. Davison，A Grieve，R. Wild. Agglomeration of iron ores[M]. New York：American Elsevier Publishing Company，1973.[8] 王悅祥. 燒結(jié)礦與球團礦生產(chǎn)[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，2006.[9] 文光遠(yuǎn). 鐵冶金學(xué)[M]. 重慶：重慶大學(xué)出版社，1993.[10] 王筱留. 鋼鐵冶金學(xué)(煉鐵部分)[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，2000.[11] 張瑞堂，代汝昌，孫艷紅. 燒結(jié)礦低硅含量合理性的辯析[J]. 燒結(jié)球團，2004，29(3)：58.[12] 黃柱成，江源，毛曉明等. 鐵礦燒結(jié)中燃料合理分布研究[J]. 中南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2006，37(5)：884890.[13] 王筱留. 鋼鐵冶金學(xué)(煉鐵部分)[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，2005，55.[14] Xingmin Guo，T. Maeda and Y. Ono. Formation Mechanism of Binary Calcium Ferrites under Stable Condition of CaO嘗試改進燒結(jié)實驗，通過實時監(jiān)控設(shè)備觀察實驗過程的試樣變化，分析其流動性能。燒結(jié)鐵礦粉的理化基礎(chǔ)特性主要包括化學(xué)成分、燒損等。圖43鐵酸鈣液相熔化溫度圖43鐵酸鈣液相流動時間從圖43中觀察發(fā)現(xiàn)草樓精粉的半球溫度較低，低于1280 ℃；鐵鎂粉55%、秘魯精粉、梅山精粉的溫度較高，高于1300 ℃；6種礦粉的半球溫度均高于1250 ℃。表51鐵酸鈣(鈣鐵比為1:1)液相流動性實驗CaO配量礦粉名稱TFe/ %FeO/ %CaO加入量/g草樓精粉海南富粉海南精粉鐵鎂粉55%梅山精粉秘魯精粉注：TFe和FeO含量引用自前文實驗的具體步驟和方法同前文一致。上述化合物和共熔物的熔化溫度均較低，而且在低熔點液相生成后，進一步溶解燒結(jié)料中的CaO、Fe2O3，其熔點還有下降趨勢。燒結(jié)過程中形成的液相主要有四種：FeO—SiO2(鐵橄欖石)系、CaO—SiO2(硅酸鈣)系、CaO—Fe2O3(鐵酸鈣)系、CaO—SiO2—FeO(鈣鐵橄欖石)系。不僅僅衡量礦粉的終點參數(shù)，而且對過程量進行探討。在燒結(jié)過程中，粘結(jié)相具有較低的熔化溫度有助于液相的形成，而流動時間則能一定程度地反映其流動性能。在其余6種鐵礦粉形狀未發(fā)生明顯變化，草樓精粉、鐵鎂粉55%、秘魯精粉三種礦粉基本未發(fā)生變化，未表現(xiàn)出良好的流動性能；海南富粉和海南精粉有一定的熔化趨勢；梅山精粉則是高度降低，棱角明顯。 (見表31)，均勻混合，在直徑8 mm的壓片機上以10Pa的壓力壓制成圓柱試樣，以相同的壓力壓制試樣是為了防止礦粉因密度不同而引起相互間作用力相差過大。流動性指數(shù)是在基于一個溫度點(考慮低溫?zé)Y(jié)原則，實驗溫度選取在1250 ℃左右)的數(shù)值，而實際燒結(jié)過程中，溫度是有偏析的，靠近燃料處溫度較高，遠(yuǎn)離燃料處溫度較低。燒結(jié)礦粉氧化鐵皮、梅山精粉的性價比較好，而秘魯精粉、FMG粉性價比較低。反之，流動性差，黏結(jié)周圍物料的能力差，會導(dǎo)致燒結(jié)礦的氣孔率上升，強度下降。(3) 化學(xué)成分結(jié)合前文可以發(fā)現(xiàn)FeO含量對于流動性能有明顯的影響，除氧化鐵皮外FeO含量高的礦粉草樓精粉、梅山精粉、鐵鎂粉55%、秘魯精粉等其流動性能都很差，流動性能好的礦粉除氧化鐵皮外其FeO含量均很低。由于低溫?zé)Y(jié)在實際生產(chǎn)的廣泛應(yīng)用，衡量較低溫度下的流動性能具有越來越重要的意義，優(yōu)化配礦、強化燒結(jié)。我們將三個溫度下的流動性指數(shù)取平均值，作為衡量流動性能的指標(biāo)。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—紅外線快速高溫爐圖31微型燒結(jié)性能實驗裝置實驗采用“基于流動面積的粘度測定法”。品位越大越好，其中秘魯精粉的含鐵量最高。表24鐵礦粉的燒損(%)名稱試驗1試驗2試驗3平均值相對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%氧化鐵皮印尼粉梅山精粉 秘魯精粉 FMG火箭粉 59%印度粉 在表24中海南富粉和氧化鐵皮的相對偏差都很大，超過50%，這兩種鐵礦粉不均勻。圖29中，%%，%。如圖26所示，鐵鎂粉55%的MgO含量超過8%；%~%之間；氧化鐵皮、%~%之間；%。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。~，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。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(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。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。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。：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。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。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。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。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。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。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(biāo)的改善。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)。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)。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。(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。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。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。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。SFCA被認(rèn)為是燒結(jié)礦中質(zhì)量最佳的粘結(jié)相，傳統(tǒng)意義上對其認(rèn)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)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(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大鐵礦石原料資源。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(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。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。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。該方法測定的流動性指數(shù)是在基于一個溫度點的數(shù)值，而實際燒結(jié)過程中，溫度是有偏析的，靠近燃料處溫度較高，遠(yuǎn)離燃料處溫度較低。勞動力成本的增加，加快了國內(nèi)高爐大型化的步伐，并因此提高了對入爐焦炭質(zhì)量的要求。因此，低成本煉鐵對國內(nèi)鋼鐵企業(yè)的生存至關(guān)重要。目前衡量鐵礦粉流動性能的主要指標(biāo)是流動性指數(shù)，為了保證在試驗溫度內(nèi)形成的渣相有較好的流動性，將混合一定量CaO的鐵礦粉試樣壓片后，放在耐高溫的合金墊片上(也可采用Al2O3墊片)，將試樣放入豎式高溫爐中，分階段快速升溫到預(yù)定溫度后恒溫保持4 min，冷卻后測量鐵礦粉與CaO 混合試樣熔化后形成液相的攤開面積，計算得到流動性指數(shù)。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。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。這個過程叫做燒結(jié)。SFCA理論是低溫?zé)Y(jié)工藝的理論基礎(chǔ)。市場上往往以含F(xiàn)e量單位數(shù)計價。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。據(jù)報道：針狀鐵酸鈣最大生成量對應(yīng)的Al2O3/~。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。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。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。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)。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。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。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。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。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(biāo)提供技術(shù)依據(jù)。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(dāng)燒結(jié)溫度達(dá)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。于是在不同的溫度段，鐵礦粉有不同的液相流動情況。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平均值相對平均偏差試驗1試驗2試驗3平均值相對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