【文章內(nèi)容簡介】 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對燒結的影響高SiO2型燒結礦，當堿度，其粘結相礦物主要是鐵橄欖石和玻璃質以及部分鈣鐵橄欖石。這些礦物在冷卻過程中體積收縮，引起燒結礦局部破裂，而不發(fā)生相變和體積膨脹而引起粉化，所以強度高，存放粉化少，但其還原性差；~，粘結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，但結構仍以斑狀為主。由于硅酸二鈣增加，粉化加劇，軟化溫度升高。由于鐵酸鈣含量增加，燒結礦還原性變好；當堿度 ，隨著堿度的提高，粘結相中鐵酸鈣及硅酸二鈣含量增加，并出現(xiàn)硅酸三鈣，燒結礦還原強度不斷提高，粉化率降低。低SiO2型燒結礦物組成與堿度的關系，類似于高SiO2型燒結礦。相同堿度下，SiO2含量低時，粘結相數(shù)量少，所以其強度低于高SiO2型。另外，由于低SiO2型燒結礦中低熔點粘結相少，而高熔點的基體Fe2O3或Fe3O4多，因此，燒結礦低SiO2型軟化溫度普遍高于高SiO2型。同時，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。~，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。由圖23可見，TFe含量低的低品質鐵礦粉的SiO2的含量都較高。如印尼粉、 %~ %， %；59 %印度粉、海南精粉、 %~ %之間，梅山精粉、馬來西亞粉、草樓精粉、秘魯精粉和俄羅斯精粉SiO2的含量小于4 %；%~ %之間。(2)Al2O3對燒結的影響當燒結料中含Al2O3較高時，可生成含Al2O3硅酸鹽，促進鐵酸鈣的生成，減少硅酸鈣的生成，從而降低粘結相的溫度，提高燒結礦的氧化度，降低其粉化率，對改善燒結礦的性質起良好作用。并且Al2O3能加寬針狀鐵酸鈣存在的溫度范圍。沒有Al2O3時，大約為1180 ℃~1230 ℃；含有適量的Al2O3時，達到1300 ℃時還有針狀鐵酸鈣的存在。另外，針狀鐵酸鈣的生成量與Al2O3/SiO2值有關。據(jù)報道：針狀鐵酸鈣最大生成量對應的Al2O3/~。但是，燒結料中的Al2O3含量也應控制，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。通常高爐渣中Al2O3含量控制在16 %以下。在圖24中印度粉、印尼粉、 %~ %，之間，而59 %% %；Al2O3含量在3 %~ %為紐曼粉、新西蘭精粉和伊朗粉； %~ %的有麥克粉、PB粉、FMG火箭粉和氧化鐵皮；Al2O3含量在1%~2 %的有馬來西亞粉、南非富粉、哈楊迪粉、俄羅斯精粉和梅山精粉；其他鐵礦粉的Al2O3的含量小于1 %。(3)CaO對燒結的影響由于鐵礦粉中脈石成分主要是酸性氧化物，為保證燒結礦達到一定要求的堿度，通常需要加入一些堿性氧化物作為溶劑。礦粉中的CaO含量高，必然節(jié)省為中和酸性氧化物所進入的溶劑，對降低燃料消耗有利的。如圖25所示，氧化鐵皮中CaO含量很高，近8 %； %；印尼粉、59 %印度粉、印度粉、 %~ %；馬來西亞粉和海南精粉CaO含量在1 %左右； %。(4)MgO對燒結的影響鐵礦粉中的MgO，一方面能提高硅酸鹽熔體的結晶能力，減少玻璃質含量，從而提高燒結礦強度；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。但是若鐵礦粉中MgO含量過高，也有負面影響：一是它阻礙了鐵酸鈣的生成；二是如果氧化鎂過多，在燒結過程中形成以鎂硅鈣石等多種以玻璃質為基體的低熔點物相，各種相結晶膨脹系數(shù)差異加大，致使燒結礦冷卻時產(chǎn)生應力集中而粉化。如圖26所示，鐵鎂粉50 %和鐵鎂粉55 %的MgO含量超過8 %，海南精粉、 %~ %之間；伊朗粉、氧化鐵皮、 %~ %之間； %。由前面對主要氧化物的分析，可以大體上判斷秘魯精粉、草樓精粉和俄羅斯精粉質量最為優(yōu)良。相對菲律賓粉、59 %印度粉、印度粉和印尼粉為低品質礦粉。而其它處于中間的鐵礦粉也需要看其它的成分來確定。表23給出了熒光衍射分析得到的南鋼燒結鐵礦粉中微量物質的化學成份。圖27~圖211給出了南鋼燒結鐵礦粉中不同的微量的含量，同樣在圖中是按含量高低的順序排列的。表23燒結鐵礦粉中微量物質化學成份(%)礦粉名稱MnOPTiO2ClSV2O5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27鐵礦粉中MnO含量(%)圖28鐵礦粉中P含量(%)圖29鐵礦粉中TiO2含量(%)圖210鐵礦粉中Cl含量(%)圖211鐵礦粉中S含量(%)菲律賓粉和59 % %，氧化鐵皮、印尼粉、新西蘭精粉和鐵鎂粉55 % %~ %， %以下，見圖27。 % %，氧化鐵皮、 %，新西蘭精粉、海南富粉、 %左右， %以下，如圖28所示。圖29中， % %， %。 %， %以下，見圖210。由圖211可見， %，印度粉、菲律賓粉、梅山精粉、紐曼粉和鐵鎂粉55 % %~ %之間，新西蘭精粉、 %~ %之間， %。燒損指鐵礦粉在燒結過程中水分的蒸發(fā)、結晶水的逸出和氧化物的分解等，導致礦石重量損失。燒損的大小很大程度上影響著燒結固體燃料消耗的高低。表24為燒結鐵礦粉的燒損分析結果。第一次取樣每個礦粉做兩組平行分析試驗(試驗1和2)，第二次取樣，每個試樣重新分析(試驗3)，給出平均值和相對平均偏差。與前面測定鐵礦粉中TFe和FeO含量的方法相同。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俄羅斯精粉海南富粉馬來西亞粉紐曼粉4鐵鎂粉50%PB粉麥克粉哈楊迪粉11海南精粉鐵鎂粉55%新西蘭精粉氧化鐵皮0伊朗粉4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 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，而馬來西亞粉的相對偏差大是由于其燒損量較低所致。將表24中鐵礦粉的燒損平均值按大小順序作圖，見圖212。在圖112中，除俄羅斯精粉、秘魯精粉、新西蘭精粉和草樓精粉外，其余礦粉燒損值均為正值，表明這些鐵礦粉幾乎沒有結晶水，高溫下FeO被還原。哈楊迪粉、FMG火箭粉、印度粉59%、印度粉、麥克粉和PB粉燒損值較高，在6 %~ %之間。其為褐鐵礦，由于含有一定量的結晶水，燒損較其他鐵礦粉要高，配礦時應控制配加比例。菲律賓粉、 %~ %。 %。圖212礦粉的燒損(%)燒結鐵礦粉的理化基礎特性主要包括化學成分、燒損等。其中化學成分當中影響燒結性能的指標主要是品位、Al2O3的含量、MgO的含量、有害元素的含量、SiO2的含量。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。%為最好，樣品中菲律賓粉Al2O3的含量最高， %，草樓精粉的Al2O3含量最低， %。 %時為宜。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準，樣品中氧化鐵皮的CaO含量最高，達到了8 %。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% %為標準。鐵礦粉的燒損有正有負，出現(xiàn)負值是因為有的礦粉中的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，使樣品質量增加而出現(xiàn)負值。3液相流動性指數(shù)測定本實驗采用的22種鐵礦粉來國內(nèi)外各地，其化學成分、燒損如前文所示。本實驗采用的設備是微型燒結性能裝置，如圖31所示。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—溫控儀設置鍵，7—溫度表，8—氣體流量表及調節(jié)旋鈕，9—升降裝置速率表及調節(jié)旋鈕，10—氣體轉換開關，11—電源開關，12—升降裝置開關，13—紅外線快速高溫爐圖31微型燒結性能實驗裝置實驗采用“基于流動面積的粘度測定法”。即：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；當燒結溫度達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。目前流動性能的主要評價指標是流動性指數(shù)，是由我校吳勝利教授首先提出的：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；若燒結后試樣未出現(xiàn)熔化流動，即試樣面積仍為原始面積，則其流動性指數(shù)為零。將鐵礦粉和分析純CaO試劑研磨成150 μm(100目)的細粉狀，干燥后待用，均勻混合。試樣以高度為基準，在10Pa壓力下壓制成直徑8mm，高5mm的試樣，試樣高度誤差因保持在177。實驗中考慮到低溫燒結原則，分別測定溫度為1250 ℃、1280 ℃、1310 ℃時的流動性指數(shù)。由實驗測得的22種鐵礦粉的流動性指數(shù)如表32所示。表32燒結鐵礦粉的流動性指數(shù)礦粉名稱實驗溫度/ ℃流動性指數(shù)平均值125012801310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粉59%印度粉從表32可見，隨著溫度的升高，鐵礦粉的流動性指數(shù)增加，這與在溫度升高后液態(tài)物質的流動性增加是一致的。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。將22種礦粉的流動性指數(shù)均值從大到小排列如圖32所示。圖32鐵礦粉流動性指數(shù)從圖32中可以看出哈楊迪粉、麥克粉、印尼粉、海南精粉流動性指數(shù)較高，均超過了2，可以說明其流動性能較好；新西蘭精粉、紐曼粉、海南富粉、秘魯精粉、59%印度粉、鐵鎂粉50%、馬來西亞粉、南非富粉、俄羅斯精粉、草樓精粉流動性指數(shù)較低，均低于1，可以說明其流動性能較差。燒結過程粘結相的產(chǎn)生主要取決于礦粉的物理化學變化，含有一定量CaO的鐵礦粉經(jīng)歷了加熱、固相反應、液相生成等過程，最終形成固結其他燒結原料的粘結相。因此，粘附粉的液相流動性實際上包括兩個方面：一方面是低熔點液相的生成能力；另一方面是生成液相的流動能力。我們嘗試分析影響流動性能的因素：(1) 溫度燒結溫度的作用可概括為兩個方面：其一是確保燒結料內(nèi)進行物理化學反應的條件，同時也有加快低熔點化合物生成速度的效應；其二，是提高液相的過熱度，使液相的粘度降低。因此，一般情況下, 隨著燒結溫度的升高，鐵礦粉的液相流動性相應地增大。從表32中可以看出隨著溫度的升高，其流動性指數(shù)變大，流動性能提高。由于低溫燒結在實際生產(chǎn)的廣泛應用，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。(2)同化性流動性能是燒結礦粉重要的衡量指標，但是它和礦粉的其他性質尤其是燒結基礎特性中同化性密切相關。低熔點液相的生成是燒結液相流動的基礎，故鐵礦粉的同化性對其液相流動性也有重要影響。表33給出了22種礦粉的最低同化溫度。表33燒結鐵礦粉的最低同化溫度礦粉名稱最低同化溫度/ ℃礦粉名稱最低同化溫度