【正文】 在本研究中，*103 Pa(*108 atm)、溫度為1523 K條件下的CaOSiO2。特別是我們認(rèn)為鐵礦石中結(jié)晶水含量的增加會導(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。但是,溫度和氧分壓在燒結(jié)過程中都是變化很大的。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等人通過一種淬火法測定了CaO–SiO2–FeO(方鐵礦)和CaOSiO2Fe3O4(尖晶石)三元系的液相線。CaO–FeO–Fe2O3系和SiO2–FeO–Fe2O3系的相圖，以及隨氧分壓變化的三價鐵和亞鐵比率也被測繪出來。因此，有關(guān)在不同的氧氣分壓和溫度下CaOSiO2FeOx系相圖的知識是必不可少的?？刂沏~礦石熔化性質(zhì)和熔劑的配比對于促進銅的高效生產(chǎn)來說是很重要的。因此，了解CaOSiO2FeOx系相圖與控制其熔化和凝固行為之間的關(guān)系，對于為煉鐵流程的創(chuàng)新發(fā)展而設(shè)計新的具有低液相線溫度和合適的軟熔和還原特性的原材料來說是十分必要的。前言對于分析鐵礦石燒結(jié)過程的機制和鐵礦石的冶煉反應(yīng)來說，CaOSiO2FeOx(FeOx:FeO+Fe2O3)渣系相圖是重要的熱力學(xué)數(shù)據(jù)。觀測到的熔化和固化行為再同先前測量的不同氧分壓下的相圖相比較。根據(jù)相圖計算不同CaO/SiO2的比率時，固液兩相區(qū)中高FeOx含量區(qū)域的液相分?jǐn)?shù)。本文首先通過化學(xué)平衡方法測定在溫度為1523 *103 Pa(*108 atm)條件下CaOSiO2FeOx系的液相線。參 考 文 獻[1] 張典波、萬海明、鄭江. 世界鐵礦石資源情況及中國鐵礦石供需姿態(tài)[J]. 中國冶金，2004，(27)：26~29.[2] 馬建明，吳初國. 我國低品位資源的開發(fā)利用[J]. 中國金屬通報，2008，(29)：28～29.[3] 曹新元，呂古賢，朱裕生. 我國主要金屬礦產(chǎn)資源及區(qū)域分布特點[J]. 資源產(chǎn)業(yè)，2004，6(4)：20～22.[4] 馮偉、孫燕、熊發(fā)揮. 淺析我國鐵礦石資源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略[J]. 四川地質(zhì)學(xué)報，2010，(30)：1~3.[5] 《中國礦床》編委會. 中國礦床[M].北京：地質(zhì)出版社，1994，402～406.[6] 孫國龍, 吳勝利, 郝志忠, 等. 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. 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Formation Mechanism of Binary Calcium Ferrites under Stable Condition of CaO鐵酸鈣液相能大幅改善其流動性能。從12種礦粉種選取流動性能較差的6種礦粉，按鈣鐵比為1:1確定CaO配量。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。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。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。鐵礦粉的燒損有正有負(fù)，出現(xiàn)負(fù)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(zhì)量增加而出現(xiàn)負(fù)值。品位越大越好，其中秘魯精粉的含鐵量最高。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。在燒結(jié)生產(chǎn)中促進鐵酸鈣液相生成的具有更大的意義，在燒結(jié)礦流動性能變差的情況下，不僅可以通過配加流動性好的礦粉，還可以適當(dāng)調(diào)整其燒結(jié)參數(shù)以促進鐵酸鈣液相生成。對比可知，鐵酸鈣粘結(jié)相的流動性能會大大改善。草樓精粉的半球溫度較低，半球反應(yīng)時間較短，表現(xiàn)出較好的流動性能；鐵鎂粉55%半球溫度較高，半球反應(yīng)時間較長，其流動性相對較差。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 ℃。6種礦粉的熔化和流動結(jié)束圖像如圖52所示。鐵酸鈣系不僅具有良好的還原性和強度，還具有很好的流動性。礦粉種類實驗開始時間實驗結(jié)束時間草樓精粉海南富粉海南精粉礦粉種類實驗開始時間實驗結(jié)束時間鐵鎂粉55%梅山精粉秘魯精粉FMG粉59%印度粉圖51燒結(jié)礦粉實驗反應(yīng)前后對比從圖51中可以看出本實驗的6種礦粉均熔化，表現(xiàn)出很好的流動性能。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。Fe2O3的流動性能。我們可以通過CaO的配量來使其在理論成分上完全生成鐵酸鈣液相，從而分析鐵酸鈣液相的流動性能。由于鐵酸鈣粘結(jié)相的優(yōu)良性能，目前的燒結(jié)生產(chǎn)大多以鐵酸鈣液相固結(jié)成礦，高堿度燒結(jié)和低溫?zé)Y(jié)很大程度上正是據(jù)此得以應(yīng)用。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。Fe2O3和Fe2O3。Fe2O3和CaO該系中有一個穩(wěn)定的化合物2CaO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。5鐵酸鈣液相流動性能探索燒結(jié)過程中一些低熔點物質(zhì)在高溫下，熔化成液態(tài)物質(zhì)，在冷卻過程中，液體物質(zhì)凝固而成為哪些尚未熔化和溶入液相的顆粒的堅固連接橋。由于實驗的具體參數(shù)、步驟和衡量方向不同，本實驗的結(jié)果和流動性指數(shù)并不完全相符，但是熔化溫度和流動時間、收縮比等參數(shù)同流動性指數(shù)在總體趨勢和多數(shù)礦粉具有一致性?？紤]到試樣的表面性質(zhì)和實際生產(chǎn)中環(huán)境，本實驗將粘結(jié)相試樣放置在礦粉試樣上，以更好地模擬燒結(jié)過程。不僅僅衡量礦粉的終點參數(shù)，而且對過程量進行探討。從前文可以看秘魯精粉、草樓精粉的流動性指數(shù)都較低，均低于1。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。對于大多數(shù)礦粉來說，熔化溫度和流動時間同流動性指數(shù)具有一致性。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。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，59%印度粉、PB粉兩種種礦粉熔化溫度較高，均超過了1300 ℃；印尼粉的熔化溫度較低，低于1240 ℃；其余三種礦粉熔化溫度在1260 ℃到1300 ℃之間。6種礦粉開始熔化和流動結(jié)束的圖像如圖34所示：礦粉名稱熔化圖像流動結(jié)束時間PB粉1303 ℃ 1800 s1312 ℃ 1881 s麥克粉1295 ℃ 1746 s1300 ℃ 1803 s氧化鐵皮1273 ℃ 1521 s1277 ℃ 1560 s印尼粉1228 ℃ 1089 s1239 ℃ 1191 sFMG粉1277 ℃ 1566 s1285 ℃ 1629 s礦粉名稱熔化圖像流動結(jié)束時間59%印度粉1310 ℃ 1899 s1332 ℃ 2091 s圖34可熔鐵礦粉的熔化和流動結(jié)束由圖34確定6種鐵礦粉的熔化溫度和流動時間列入表32。參考國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T2191996《煤灰熔融性的測定方法》和保護渣熔點的測定方法，我們將粘結(jié)相收縮50%時的溫度定義為熔化溫度，并將此時視為試樣熔化；從試樣熔化到流動結(jié)束（即粘結(jié)相試樣不再發(fā)生變化）的時間定義為流動時間。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。由于低溫下難以有液相生成，故拍照從1100 ℃開始直至實驗結(jié)束。通過預(yù)備試驗選擇試驗的升溫制度為：室溫~600 ℃，15 ℃/min；600 ℃~1200 ℃，10 ℃/min；1200 ℃以上，5 ℃/min。采用方形鐵墊片是由于實驗設(shè)備所致，長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。 (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。本實驗采用試樣如圖42所示。最為重要的是流動性指數(shù)是對最終結(jié)果的分析和研究，是一個終點參數(shù)，不能直觀反映其過程，難以進一步完善流動性能的研究。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。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。但是，該指數(shù)仍然不夠完善，存在一定問題。試驗裝置示意圖如圖31所示。本試驗采用臥式高溫爐，其型號為SK1BYL，額定功率為6 kw。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，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。各種鐵礦粉，其液相流動性各不相同，當(dāng)將多種鐵礦粉搭配使用時，混合礦的液相流動性與單礦的液相流動性會有所不同。由此可見，適宜的燒結(jié)液相流動性是確保燒結(jié)礦有效固結(jié)的基礎(chǔ)。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。Al2O3屬于高熔點物質(zhì)，且它對硅酸鹽網(wǎng)絡(luò)的形成有促進作用，導(dǎo)致液相的粘度增大，故高Al2O3含量的礦粉一般具有較低液相流動性的傾向。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性。過高MgO含量可顯著降低鐵礦粉的液相流動特性，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。(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。比如，草樓精粉、秘魯精粉、的最低同化溫度均大于1300 ℃，其流動性指數(shù)也均低于1；麥克粉、PB粉、FMG的最低同化溫度小于1250 ℃，其流動性指數(shù)也均高于1.。表33燒結(jié)鐵礦粉的最低同化溫度礦粉名稱最低同化溫度/ ℃草樓精粉1378PB粉1232印尼粉132559%印度粉1278海南富粉1270海南精粉1368梅山精粉1285麥克粉1208秘魯精粉1358鐵鎂粉55%1243氧化鐵皮1265FMG粉1236圖33給出了按溫度高低的順序12種燒結(jié)鐵礦粉的最低同化溫度。低熔點液相的生成是燒結(jié)液相流動的基礎(chǔ)，故鐵礦粉的同化性對其液相流動性也有重要影響。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)。因此，一般情況下, 隨著燒結(jié)溫度的升高，鐵礦粉的液相流動性相應(yīng)地增大。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。圖32鐵礦粉流動性指數(shù)從圖32中可以看出麥克粉、海南精粉和印尼粉流動性指數(shù)較高，均超過了2，可以說明其流動性能較好；海南富粉、秘魯精粉、59%印度粉和海南富粉流動性指數(shù)較低，均低于1，可以說明其流動性能較差。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)。由實驗測得的12種鐵礦粉的流動性指數(shù)如表32所示。試樣以高度為基準(zhǔn)，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。目前流動性能的主要評價指標(biāo)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(jié)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。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”。3液相流動性指數(shù)測定本實驗采用的12種鐵礦粉來國內(nèi)外各地，其化學(xué)成分、燒損如前文所示。MgO的含量也是在一定范圍內(nèi)最好，以試樣樣