【正文】 、59%印度粉、梅山精粉的溫度較高，高于1300 ℃；10種礦粉的半球溫度均高于1250 ℃。 %時為宜。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。鐵酸鈣系不僅具有良好的還原性和強(qiáng)度，還具有很好的流動性。Fe2O3和CaO表33未熔鐵礦粉收縮比礦粉名稱收縮比/ %草樓精粉俄羅斯精粉海南富粉馬來西亞粉鐵鎂粉50%海南精粉鐵鎂粉55%新西蘭精粉梅山精粉秘魯精粉圖37將10種礦粉的收縮比從大到小依次排列。由于實(shí)際生產(chǎn)中燒結(jié)溫度不會超過1400 ℃，故爐溫不應(yīng)超過1400 ℃，考慮到測溫?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)到最大值時視為實(shí)驗(yàn)結(jié)束。圖31流動性實(shí)驗(yàn)裝置示意圖液相指數(shù)可以較好地反映燒結(jié)礦粉的流動性能，受到普遍的認(rèn)可，對燒結(jié)礦流動性能的研究起到很大的作用。但是，對低SiO2礦粉而言，前者占主導(dǎo)地位。我們嘗試分析影響流動性能的因素：(1) 溫度燒結(jié)溫度的作用可概括為兩個方面：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，是提高液相的過熱度，使液相的粘度降低。鐵礦粉的燒損有正有負(fù)，出現(xiàn)負(fù)值是因?yàn)橛械牡V粉中的Fe是以低價態(tài)的形式出現(xiàn)的，在焙燒過程中會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。第一次取樣每個礦粉做兩組平行分析試驗(yàn)(試驗(yàn)1和2)，第二次取樣，每個試樣重新分析(試驗(yàn)3)，給出平均值和相對平均偏差。(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(qiáng)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(diǎn)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(jī)會。另外，由于低SiO2型燒結(jié)礦中低熔點(diǎn)粘結(jié)相少，而高熔點(diǎn)的基體Fe2O3或Fe3O4多，因此，燒結(jié)礦低SiO2型軟化溫度普遍高于高SiO2型。表21燒結(jié)鐵礦粉中TFe和FeO含量(%)礦粉名稱TFeFeO試驗(yàn)1試驗(yàn)2試驗(yàn)3平均值相對平均偏差試驗(yàn)1試驗(yàn)2試驗(yàn)3平均值相對平均偏差草樓精粉俄羅斯精粉海南富粉馬來西亞粉紐曼粉鐵鎂粉50%PB粉麥克粉哈楊迪粉海南精粉鐵鎂粉55%新西蘭精粉氧化鐵皮伊朗粉印度粉印尼粉菲律賓粉梅山精粉 南非富粉 秘魯精粉 FMG火箭粉 59%印度粉 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、馬來西亞粉、俄羅斯精粉、南非富粉、海南富粉、PB粉和紐曼粉；含TFe在57 %~60 %的有海南精粉、麥克粉、哈楊迪粉和FMG火箭粉；含TFe在55 %~56 %的有新西蘭精粉、鐵鎂粉55 %和鐵鎂粉50 %；含TFe小于55 %的有氧化鐵皮、伊朗粉、印尼粉、印度粉、59 %印度粉和菲律賓粉，其中59 %印度粉和菲律賓粉含TFe小于50 %。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(shí)驗(yàn)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。由此可見，二元堿度對鐵礦粉粘結(jié)相自身強(qiáng)度的影響很復(fù)雜。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。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(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。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，液相量過多則冷卻后粘結(jié)相過多，導(dǎo)致燒結(jié)礦的強(qiáng)度降低。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。SFCA理論是低溫?zé)Y(jié)工藝的理論基礎(chǔ)。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。世界鐵礦資源分布的特點(diǎn)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。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。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(kuò)大鐵礦石原料資源。因?yàn)镕e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。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。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。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)。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(qiáng)度。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。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(shí)際液相流動面積是不足的。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。據(jù)報道：針狀鐵酸鈣最大生成量對應(yīng)的Al2O3/~。 % %，氧化鐵皮、 %，新西蘭精粉、海南富粉、 %左右， %以下，如圖28所示。圖212礦粉的燒損(%)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。由實(shí)驗(yàn)測得的22種鐵礦粉的流動性指數(shù)如表32所示。比如，草樓精粉、秘魯精粉、新西蘭精粉、馬來西亞粉和俄羅斯精粉的最低同化溫度均大于1300 ℃，其流動性指數(shù)也均低于1；伊朗粉、菲律賓粉和哈楊迪粉的最低同化溫度小于1200 ℃。反之，若燒結(jié)過程中產(chǎn)生的液相量過多(例如應(yīng)用褐鐵礦的低成本燒結(jié))，可適當(dāng)配加流動性較弱的鐵礦粉。本實(shí)驗(yàn)采用試樣如圖42所示。圖35可熔鐵礦粉的熔化溫度圖36可熔鐵礦粉的流動時間從圖35中觀察可知，哈楊迪粉、59%印度粉、PB粉三種礦粉熔化溫度較高，均超過了1300 ℃；印尼粉、印度粉、伊朗粉三種礦粉熔化溫度較低，均低于1240 ℃；其余幾種礦粉熔化溫度在1260 ℃到1300 ℃之間。在進(jìn)一步的流動探索實(shí)驗(yàn)中，這些參數(shù)可以再一定程度上衡量流動性能。本實(shí)驗(yàn)通過CaO的配量來使其理論成分中CaO的物質(zhì)的量與Fe2O3的物質(zhì)的量比為1：1，即探討生成液相理論成分為CaO，鐵酸鈣液相能大幅改善其流動性能。嘗試改進(jìn)燒結(jié)實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)時監(jiān)控設(shè)備觀察實(shí)驗(yàn)過程的試樣變化，分析其流動性能。用熔化溫度和流動時間來評價可熔礦粉，用收縮比來衡量未熔礦粉。，如表43和表44所示。實(shí)驗(yàn)設(shè)備、儀器和方法同前探索實(shí)驗(yàn)一致，選取22種礦粉中較有代表性的10種礦粉進(jìn)行實(shí)驗(yàn)， g，CaO配量如表51所示。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。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。 (見表31)，均勻混合，在直徑8 mm的壓片機(jī)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。燒結(jié)礦粉中印度粉、海南富粉、梅山精粉、氧化鐵皮、新西蘭精粉、哈楊迪粉等性價比較好，而秘魯精粉、南非富粉、紐曼粉、伊朗粉等性價比較低。(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、俄羅斯精粉、鐵鎂粉50%、海南精粉、鐵鎂粉55%、新西蘭精粉、梅山精粉、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。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)。品位越大越好，其中秘魯精粉的含鐵量最高，菲律賓粉含鐵量最低。 %， %以下，見圖210。通常高爐渣中Al2O3含量控制在16 %以下。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(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。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)相的流動性也不能過大，否則對周圍物料的粘結(jié)層厚度會變薄，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，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)重時會引起高爐結(jié)瘤。(3) CaO對燒結(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、加拿大和南非等國的儲量約占世界總儲量的78 %。然而由于我國過分依賴國外鐵礦石資源，我國的鋼鐵企業(yè)為此付出了沉重的代價，當(dāng)前如果現(xiàn)在我們還不能立即著手準(zhǔn)備充分利用國內(nèi)現(xiàn)有的鐵礦資源，包括低品位鐵礦資源，大幅提高國內(nèi)鐵礦石占消費(fèi)的比重，扭轉(zhuǎn)我國鋼鐵工業(yè)發(fā)展過度依賴國外鐵礦資源，過度依賴進(jìn)口鐵礦石的局面，我們還會付出更高的代價。燒結(jié)礦的生產(chǎn)先后經(jīng)歷了2個主要的發(fā)展時期，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)過程要求液相要適量，如果燒結(jié)過程中液相量不足會導(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)相的液相流動性對認(rèn)識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)所確定的溫度和時間條件下，無法用通常測定爐渣黏度的方法來確定燒結(jié)液相的流動性大小。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。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。在一定范圍內(nèi)，CaO的含量越大越好，在做評價模型時，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 %。燒結(jié)過程粘結(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)、液相生成等過程，最終形成固結(jié)其他燒結(jié)原料的粘結(jié)相。SiO2含量也影響流動性能，一方面，SiO2是燒結(jié)液相生成的基礎(chǔ)，高Si