【正文】 氣體流量設(shè)置為330cm3/min來(lái)控制爐內(nèi)氣氛。CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) .....................(1)?G176。但是,溫度和氧分壓在燒結(jié)過(guò)程中都是變化很大的。根據(jù)相圖計(jì)算不同CaO/SiO2的比率時(shí)，固液兩相區(qū)中高FeOx含量區(qū)域的液相分?jǐn)?shù)。、海南富粉、海南精粉、鐵鎂粉55%、梅山精粉秘魯精粉均表現(xiàn)出很好的流動(dòng)性能，我們可以推斷鐵酸鈣液相流動(dòng)性能明顯優(yōu)于其他液相的流動(dòng)性能。Fe2O3，熔點(diǎn)為1449 ℃，兩個(gè)不穩(wěn)定化合物：CaO對(duì)于6種未熔礦粉，我們用收縮比(實(shí)驗(yàn)結(jié)束比開始時(shí)側(cè)向投影收縮的百分比)來(lái)衡量其熔化趨勢(shì)。表41高堿度()流動(dòng)性實(shí)驗(yàn)CaO配量礦粉名稱SiO2(%)CaO(%)CaO加入量(g)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%印度粉注：表中SiO2和CaO含量引自前文將試樣放入高溫爐內(nèi)按設(shè)定的升溫制度進(jìn)行焙燒，對(duì)試樣在升溫過(guò)程中進(jìn)行攝像的同時(shí)記錄時(shí)間和溫度，為了確保計(jì)算機(jī)采集系統(tǒng)和記錄系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，攝像拍攝間隔設(shè)為3 s。攝像及記錄系統(tǒng)，壓片機(jī)。SiO2含量也影響流動(dòng)性能，一方面，SiO2是燒結(jié)液相生成的基礎(chǔ)，高SiO2含量的礦粉有利于燒結(jié)液相的形成，從而增大液相的流動(dòng)性。燒結(jié)過(guò)程粘結(jié)相的產(chǎn)生主要取決于礦粉的物理化學(xué)變化，含有一定量CaO的鐵礦粉經(jīng)歷了加熱、固相反應(yīng)、液相生成等過(guò)程，最終形成固結(jié)其他燒結(jié)原料的粘結(jié)相。在一定范圍內(nèi)，CaO的含量越大越好，在做評(píng)價(jià)模型時(shí)，以所有試樣樣品中的最大值為標(biāo)準(zhǔn)，樣品中氧化鐵皮的CaO含量最高，達(dá)到了8%。燒損指鐵礦粉在燒結(jié)過(guò)程中水分的蒸發(fā)、結(jié)晶水的逸出和氧化物的分解等，導(dǎo)致礦石重量損失。(3)CaO對(duì)燒結(jié)的影響由于鐵礦粉中脈石成分主要是酸性氧化物，為保證燒結(jié)礦達(dá)到一定要求的堿度，通常需要加入一些堿性氧化物作為溶劑。由于鐵酸鈣含量增加，燒結(jié)礦還原性變好；當(dāng)堿度，隨著堿度的提高，粘結(jié)相中鐵酸鈣及硅酸二鈣含量增加，并出現(xiàn)硅酸三鈣，燒結(jié)礦還原強(qiáng)度不斷提高，粉化率降低。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。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。這些因素均對(duì)粘結(jié)相強(qiáng)度的提高有積極作用。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]。因此，要獲得鐵酸鈣體系液相，首先取決于礦石的同化作用。砷在高爐冶煉過(guò)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。鐵礦石燒結(jié)過(guò)程中CaO是主要熔劑，對(duì)燒結(jié)過(guò)程中液相的形成起著決定作用。(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。燒結(jié)過(guò)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(lái)，冷卻后成為多孔質(zhì)的塊礦。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(guò)選礦工序。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。從我國(guó)鐵礦石資源情況來(lái)說(shuō)，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)。燒結(jié)過(guò)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]。這些礦物在冷卻過(guò)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。隨著CaO量的增加，燒結(jié)過(guò)程中通過(guò)固相反應(yīng)形成較多的低熔點(diǎn)化合物，隨著燒結(jié)過(guò)程中溫度的升高，則會(huì)有較多的液相生成。氟過(guò)高會(huì)使?fàn)t內(nèi)成渣過(guò)早，不利于礦石還原，且其渣會(huì)侵蝕高爐風(fēng)口及爐襯。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]。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。但是，堿度升高后若出現(xiàn)過(guò)度熔化或者液相粘度過(guò)低，會(huì)使燒結(jié)體形成薄壁大孔的脆弱結(jié)構(gòu)。液相流動(dòng)性的大小一般可用黏度來(lái)衡量。鐵礦粉中的TFe和Fe的含量對(duì)燒結(jié)過(guò)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。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。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。燒損的大小很大程度上影響著燒結(jié)固體燃料消耗的高低。MgO的含量也是在一定范圍內(nèi)最好，以試樣樣品中MgO含量最高的鐵鎂55%%為標(biāo)準(zhǔn)。因此，粘附粉的液相流動(dòng)性實(shí)際上包括兩個(gè)方面：一方面是低熔點(diǎn)液相的生成能力；另一方面是生成液相的流動(dòng)能力。另一方面，由于SiO2是硅酸鹽網(wǎng)絡(luò)的形成物，其含量的增加有可能伴隨液相粘度的升高，從而降低了鐵礦粉的液相流動(dòng)性。試驗(yàn)裝置示意圖如圖31所示。通過(guò)預(yù)備試驗(yàn)選擇試驗(yàn)的升溫制度為：室溫~600 ℃，15 ℃/min；600 ℃~1200 ℃，10 ℃/min；1200 ℃以上，5 ℃/min。6種礦粉的收縮比如表33所示，6種礦粉的收縮比從大到小依次排列如圖37。Fe2O3和CaO鐵酸鈣系不僅具有良好的還原性和強(qiáng)度，還具有很好的流動(dòng)性。其次，在1573 K通過(guò)共焦掃描激光顯微鏡直接觀測(cè)CaOSiO2FeOx渣系在不同氧分壓下的熔化和凝固行為。更值得注意的是,由于缺乏高質(zhì)量的鐵礦石和世界范圍內(nèi)鋼鐵生產(chǎn)的巨大變革從而引起鐵礦石品質(zhì)的降低，礦石中脈石和結(jié)晶水含量大量增加。=281 000+ J/mol高純度CO氣體是先后通過(guò)裝有硫酸、Mg(ClO4)2和堿石灰的塔器來(lái)實(shí)現(xiàn)凈化的。氣體成分發(fā)生改變之后，反應(yīng)氣體大約需要7秒就可以從氣體混合器達(dá)到坩堝。通過(guò)氣體混合器改變?nèi)肟谔帤怏w成分從而改變氧分壓，同時(shí)監(jiān)測(cè)到熔化和凝固行為。根據(jù)反應(yīng)式(1)使CO :CO2比率維持在2:41，*103 Pa。1573 K左右時(shí)，氧分壓對(duì)CaOSiO2FeOx系液相線的影響已經(jīng)被測(cè)定。其液相區(qū)域分為高二氧化硅含量與低二氧化硅含量?jī)蓚€(gè)部分。礦粉種類實(shí)驗(yàn)開始時(shí)間實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)間草樓精粉海南富粉海南精粉礦粉種類實(shí)驗(yàn)開始時(shí)間實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)間鐵鎂粉55%梅山精粉秘魯精粉FMG粉59%印度粉圖51燒結(jié)礦粉實(shí)驗(yàn)反應(yīng)前后對(duì)比從圖51中可以看出本實(shí)驗(yàn)的6種礦粉均熔化，表現(xiàn)出很好的流動(dòng)性能。該系中有一個(gè)穩(wěn)定的化合物2CaO對(duì)于大多數(shù)礦粉來(lái)說(shuō)，熔化溫度和流動(dòng)時(shí)間同流動(dòng)性指數(shù)具有一致性。采用方形鐵墊片是由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備所致，長(zhǎng)方形的剛玉墊片不能充分承載礦粉墊片，故其上加形鐵墊片。本試驗(yàn)采用臥式高溫爐，其型號(hào)為SK1BYL，額定功率為6 kw。過(guò)高M(jìn)gO含量可顯著降低鐵礦粉的液相流動(dòng)特性，MgO使燒結(jié)液相生成溫度升高，鐵礦粉的同化能力降低；另一方面MgO抑制鐵酸鈣液相的生成，導(dǎo)致液相中氣孔增加，使液相粘度升高。圖32鐵礦粉流動(dòng)性指數(shù)從圖32中可以看出麥克粉、海南精粉和印尼粉流動(dòng)性指數(shù)較高，均超過(guò)了2，可以說(shuō)明其流動(dòng)性能較好；海南富粉、秘魯精粉、59%印度粉和海南富粉流動(dòng)性指數(shù)較低，均低于1，可以說(shuō)明其流動(dòng)性能較差。%時(shí)為宜。由圖211可見，梅山精粉和鐵鎂粉55%%~%之間，麥克粉和59%%，%。%~%之間，而59%%；%~%的有麥克粉、PB粉、FMG火箭粉和氧化鐵皮；梅山精粉的Al2O3含量在1%~2%；其他鐵礦粉的Al2O3的含量小于1%。由于硅酸二鈣增加，粉化加劇，軟化溫度升高。2燒結(jié)礦粉的理化基礎(chǔ)特性燒結(jié)鐵礦粉的理化基礎(chǔ)特性，包括化學(xué)成分、粒度、升溫過(guò)程燒損和結(jié)晶水分解特性，是燒結(jié)礦原料的最基礎(chǔ)的性能。增加燒結(jié)礦中的復(fù)合鐵酸鈣含量既有利于提高燒結(jié)礦的強(qiáng)度，又有利于改善燒結(jié)礦的還原性。CaO的介入還能夠削弱硅氧復(fù)合陰離子組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，有助于降低液相的粘度，改善粘結(jié)相的結(jié)構(gòu)；另外，燒結(jié)礦二元堿度的提高，有助于增加粘結(jié)相中復(fù)合鐵酸鈣礦物。但是，粘結(jié)相的流動(dòng)性也不能過(guò)大，否則對(duì)周圍物料的粘結(jié)層厚度會(huì)變薄，燒結(jié)礦易形成薄壁大孔結(jié)構(gòu)，使燒結(jié)礦整體變脆，強(qiáng)度降低，也使燒結(jié)礦的還原性變差。以鐵酸鈣作為燒結(jié)礦的主要粘結(jié)相時(shí)，燒結(jié)礦的強(qiáng)度和還原性都很好。鋅易還原，不溶于鐵水，在高爐內(nèi)有揮發(fā)現(xiàn)象，在爐底低溫處可冷凝沉淀，使磚縫膨脹，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起高爐結(jié)瘤。(3) CaO對(duì)燒結(jié)的影響由于鐵礦粉中脈石成分主要是酸性氧化物，為保證燒結(jié)礦達(dá)到一定要求的堿度，通常需要加入一些堿性氧化物作為溶劑。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。燒結(jié)是液相粘結(jié)的固結(jié)過(guò)程。以攀枝花釩鈦磁鐵礦為例，該礦床屬巖漿型礦床，已探明鐵礦資源總量近100 億噸，％左右，礦區(qū)鐵礦石平均品位為25%～%，選礦后鐵精礦品位為54％~56%[5]。巴西、澳大利亞、印度、加拿大和南非等國(guó)的儲(chǔ)量約占世界總儲(chǔ)量的78 %。然而由于我國(guó)過(guò)分依賴國(guó)外鐵礦石資源，我國(guó)的鋼鐵企業(yè)為此付出了沉重的代價(jià)，當(dāng)前如果現(xiàn)在我們還不能立即著手準(zhǔn)備充分利用國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的鐵礦資源，包括低品位鐵礦資源，大幅提高國(guó)內(nèi)鐵礦石占消費(fèi)的比重，扭轉(zhuǎn)我國(guó)鋼鐵工業(yè)發(fā)展過(guò)度依賴國(guó)外鐵礦資源，過(guò)度依賴進(jìn)口鐵礦石的局面，我們還會(huì)付出更高的代價(jià)。燒結(jié)礦的生產(chǎn)先后經(jīng)歷了2個(gè)主要的發(fā)展時(shí)期，分別是最初的自熔性或低堿度燒結(jié)礦和現(xiàn)在的高堿度燒結(jié)礦。由于硅酸二鈣增加，粉化加劇，軟化溫度升高。而在燒結(jié)過(guò)程要求液相要適量，如果燒結(jié)過(guò)程中液相量不足會(huì)導(dǎo)致粉礦存在，燒結(jié)強(qiáng)度降低，成品率下降。氟有循環(huán)富集現(xiàn)象，與堿金屬結(jié)合是造成高爐結(jié)瘤的原因之一。早在80年代初，新日鐵開發(fā)了兩種測(cè)定鐵礦石同化性的試驗(yàn)方法。因而比較各種礦石粘結(jié)相的液相流動(dòng)性對(duì)認(rèn)識(shí)以這些礦石為粉礦粘結(jié)而成的燒結(jié)礦的強(qiáng)度有重要的指導(dǎo)意義[32]。影響粘結(jié)相的自身強(qiáng)度。但是，鐵礦粉燒結(jié)產(chǎn)生的液相的黏度要比冶金爐渣大得多，在試驗(yàn)所確定的溫度和時(shí)間條件下，無(wú)法用通常測(cè)定爐渣黏度的方法來(lái)確定燒結(jié)液相的流動(dòng)性大小。TFe和FeO進(jìn)行了兩次取樣進(jìn)行化學(xué)分析，第一次分析兩次，第二次分析一次。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。如圖25所示，氧化鐵皮中CaO含量很高，近8%；%；印尼粉、59 %%~%；海南精粉CaO含量在1%左右；%。表24為燒結(jié)鐵礦粉的燒損分析結(jié)果。鐵礦粉的燒損有正有負(fù)，其中草樓精粉和秘魯精粉的燒損為負(fù)值，出現(xiàn)負(fù)值是因?yàn)橛械牡V粉中的Fe是以低價(jià)態(tài)的形式出現(xiàn)的，在焙燒過(guò)程中會(huì)被氧化而吸收空氣中的氧，使樣品質(zhì)量增加而出現(xiàn)負(fù)值。我們嘗試分析影響流動(dòng)性能的因素：(1) 溫度燒結(jié)溫度的作用可概括為兩個(gè)方面：其一是確保燒結(jié)料內(nèi)進(jìn)行物理化學(xué)反應(yīng)的條件，同時(shí)也有加快低熔點(diǎn)化合物生成速度的效應(yīng)；其二，是提高液相的過(guò)熱度，使液相的粘度降低。但是，對(duì)低SiO2礦粉而言，前者占主導(dǎo)地位。圖31流動(dòng)性實(shí)驗(yàn)裝置示意圖液相指數(shù)可以較好地反映燒結(jié)礦粉的流動(dòng)性能，受到普遍的認(rèn)可，對(duì)燒結(jié)礦流動(dòng)性能的研究起到很大的作用。由于實(shí)際生產(chǎn)中燒結(jié)溫度不會(huì)超過(guò)1400 ℃，故爐溫不應(yīng)超過(guò)1400 ℃，考慮到測(cè)溫?zé)犭娕寂c爐壁溫度的誤差，將最高溫度設(shè)置為1440 ℃，并在1400 ℃恒溫足夠時(shí)間，當(dāng)試樣熔化至不再發(fā)生變化或熱電偶溫度達(dá)到最大值時(shí)視為實(shí)驗(yàn)結(jié)束。表33未熔鐵礦粉收縮比礦粉名稱收縮比/ %草樓精粉海南富粉海南精粉鐵鎂粉55%梅山精粉秘魯精粉圖37未熔礦粉收縮比從圖中可看出，海南富粉收縮比較大超過(guò)了30%，有較好的熔化趨勢(shì)，而梅山精粉、秘魯精粉和草樓精粉收縮比較低，均低于10%。2Fe2O3，前者異分熔點(diǎn)為1215 ℃，后者在1155 ℃~1225 ℃時(shí)穩(wěn)定，在1155 ℃時(shí)分解為CaO參考前文探索實(shí)驗(yàn)分別確定6種礦粉在本條件下的熔化溫度和流動(dòng)時(shí)間。觀測(cè)到的熔化和固化行為再同先前測(cè)量的不同氧分壓下的相圖相比較。特別是我們認(rèn)為鐵礦石中結(jié)晶水含量的增加會(huì)導(dǎo)致燒結(jié)溫度的降低，這樣就使較低溫度下的相圖和相關(guān)系的更加重要。每個(gè)樣品都要在1523 K的加熱爐內(nèi)保溫20小時(shí)。分析記錄的圖像來(lái)確定熔化或凝固時(shí)間。達(dá)到平衡后，控制樣品溫度到1573 K并保持10 30 min使其達(dá)到穩(wěn)定。裝試樣的鉑坩堝放置在電阻爐內(nèi)的莫來(lái)石管(內(nèi)徑52 mm,外徑60 mm,長(zhǎng)度1000 mm)中。在溫度介于1573 K和1673 K之間、氧分壓介于104Pa和36Pa的條件下，Henao等人通過(guò)一種淬火法測(cè)定