【正文】
然而,因?yàn)椤aO–SiO2–FeO–Fe2O3渣系在1523 K、*103 Pa(*108 atm)時(shí)的等溫關(guān)系如圖1所示。熔化和凝固時(shí)間分別指完全熔化所需時(shí)間和樣品表面完全被固體覆蓋所需時(shí)間。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。首先,將樣品加熱并在控制氣氛中保溫1小時(shí)以保證熔融樣品與爐內(nèi)氣體達(dá)到平衡。( mm, mm)內(nèi),然后置入加熱爐中。、熔化和凝固行為的直接測(cè)定本文采用由一個(gè)帶有紅外圖像加熱爐的共焦掃描激光顯微鏡對(duì)CaO–SiO2–FeOx渣系在1573 K時(shí)隨氧分壓變化的動(dòng)態(tài)熔化和凝固行為進(jìn)行觀測(cè)。達(dá)到平衡后,將鉑坩堝從加熱爐中取出,并在氬氣氛的條件下水浴淬火。氧化球團(tuán)是通過將試劑級(jí)的氧化物混合物燒結(jié)并壓成球狀( mm,高度3 mm)制得。試劑級(jí)的SiO2粉末常用于制備樣品。=281 000+ J/mol高純度CO氣體是先后通過裝有硫酸、Mg(ClO4)2和堿石灰的塔器來實(shí)現(xiàn)凈化的。根據(jù)反應(yīng)式(1)使CO :CO2比率維持在2:41,*103 Pa。SiO2和SiO2)達(dá)到平衡。SiO2 ,3CaOFe2O3,Fe2O3,2CaO實(shí)驗(yàn)過程在先前的文章中已經(jīng)有了詳細(xì)的描述。其次,在1573 K下通過使用激光共焦掃描顯微鏡直接觀測(cè)了CaOSiO2FeOx渣系隨氧分壓變化的熔化和凝固行為。而且,CaOSiO2FeOx系隨溫度和氧分壓變化的動(dòng)態(tài)熔化和凝固性質(zhì)對(duì)于詳細(xì)解釋燒結(jié)現(xiàn)象來說是非?;A(chǔ)的。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。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。Kimura等人已經(jīng)測(cè)繪了CaOSiO2FeOx渣系和CaOSiO2FeOxAl2O3MgO渣系在氧分壓介于空氣和在1573 K條件下FeFeO達(dá)到平衡時(shí)的氧分壓之間的相圖。在鐵液中達(dá)到平衡的CaOSiO2FeO系相圖和在空氣中達(dá)到平衡的CaO–SiO2–Fe2O3系相圖已經(jīng)分別被Levin等人和Phillips 、Muan測(cè)繪,并成為了眾所周知的相圖。CaOSiO2FeOx渣的燒結(jié)或熔化性質(zhì)主要取決于溫度、組成和氧氣分壓。此外,CaOSiO2FeOx渣是銅冶煉工藝中最基本渣系,而且流程的效率還取決于熔劑的配比。在燒結(jié)溫度為1573 K時(shí),煉鐵過程中燒結(jié)礦的特性是由燒結(jié)過程中熔體的熔融行為和凝固形成的粘結(jié)相所決定。關(guān)鍵詞:相圖;CaOSiO2FeOFe2O3系;氧分壓;熱力學(xué);熔化和凝固行為。其次,在1573 K通過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。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。2Fe2O3. TetsutoHagane,1995,81(1):2833.[15] 郭興敏. 利燒結(jié)過程鐵酸鈣生成及礦物學(xué)[M]. 北京:冶金工業(yè)出版社,1999,59.[16] 吳德禮,朱申紅,馬魯銘等. 利用硫酸渣生產(chǎn)鐵精粉的新工藝研究[J]. 環(huán)境工程,2004,22(4):73.[17] 夏志間. 杭鋼超高堿度燒結(jié)礦的生產(chǎn)[J]. 燒結(jié)球團(tuán),2005,30(5):36.[18] 李光森. 含氟燒結(jié)礦粘結(jié)相物性的研究[D]. 沈陽:東北大學(xué),2005:1923.[19] Hsieh L H,Whiteman J A. Effect of raw material position on the mineral phase in lime fluxed iron ore sinter[J]. ISIJ International,1993,33(4):462473.[20] 沈峰滿. 高Al2O3含量渣系高爐冶煉工藝探討[J]. 鞍鋼技術(shù),2005(6):14.[21] Dawson P R,周取定等譯. 鐵礦石燒結(jié)技術(shù)的最新發(fā)展[J]. 國(guó)外鋼鐵,1994,(7):17.[22] German R M. Liquid phase sintering[M]. New York:Plenum Publishing,1985:7980.[23] Wu Sheng li,Eiki Kasai,Yasuo Omori. Effect of the constitution of granules on coalescing phenomenon and strength after sintering[C]. Proceedings of the 6th International Iron and Steel Congress,1990,Nagoya,ISIJ:1520.[24] Shen F M,Jiang X,Wu G S,et al. Proper MgO addition in blast furnace operation[J]. ISIJ International,2006,46(1):6569.[25] Yukihiro Hida,Jun Okazaki,Kaoru lto,etal. Effect of Mineralogical Properties of Iron Ore on its Assimilation with lime[J]. TetsutoHagane,1992,78(7):10131020.[26] Caporali L,Oliveira D,Ottoni R. 鐵礦石燒結(jié)反應(yīng)性的概念[J]. 鋼鐵,1999,34(增刊):111115.[27] L X Yang,L Davis. Assimilation and Mineral Formation during Sintering for Blends Containing Magnetite Concentrate and Hematite/Pisolite Sintering Fines[J]. ISIJ International,1999,39(3):239245.[28] Yukihiro Hida. Methods for Evaluating Granulatability of Iron Ores[R]. Report of Nippon Steel technoreserch Corp,1997,June 16.[29] Sohail Ajmal,John Alof Edstron.High Fe optisisinter:a High Performance Blast Furnace Iron Ore Burden[J]. Scandinavian Journal of Metallurgy,1988,17:136145.[30] 羅吉敖. 煉鐵學(xué)[M]. 冶金工業(yè)出版社,1994:154158.[31] Eiki Kasai,Wu Sheng li,Yasuo Omori. Influence of property of Iron ores on the coalescing phenomenon of granules during sintering[J]. TetsutoHagane,1991,77(1):5661.[32] Chin Eng Loo. Some Progress in Understanding the Science of Iron Ore Sintering[D]. ISS Technical Paper,1998:12991316.[33] Mick F Hutchens,Chin Eng Loo. Yandi Iron Orefrom Fundamental Ore Properties to Plant Sintering Performance[D]. ISS Technical Paper,1998:137147.[34] Nobura Sakamoto,Hidetoshi Noda. Commercial HPS Production[J]. IRONMAKING,1993(32):454461.[35] 柏京波,羅果萍,郝志忠等. 氟對(duì)白云鄂博鐵精礦燒結(jié)基礎(chǔ)特性影響的研究[J]. 內(nèi)蒙古科技大學(xué)學(xué)報(bào),2008,27(1):1014.[36] 吳勝利,杜建新,馬洪斌等. 鐵礦粉燒結(jié)粘結(jié)相自身強(qiáng)度特性[J]. 北京科技大學(xué)學(xué)報(bào),2005(4):169172.[37] Wu S L,Kasai E,Omori Y. Influence of property of adhering layers on bonding strength of granules after sintering[J]. CAMPISIJ,1989(2):961.[38] 羅果萍,孫國(guó)龍,趙艷霞等. 包鋼常用鐵礦粉燒結(jié)基礎(chǔ)特性[J]. 過程工程學(xué)報(bào),2008,8(增刊):198204.[39] 蘇步新,張建良,常健等. 鐵礦粉的燒結(jié)特性及優(yōu)化配礦試驗(yàn)研究[J]. 鋼鐵,2011(9):2228.[40] 張代華,何志軍,金永龍. 生石灰用量對(duì)MBR礦粉生產(chǎn)燒結(jié)礦影響的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 燒結(jié)球團(tuán),2009,34(1):2022.[41] 滕飛,王志花,沙永志. 一種新型澳礦的燒結(jié)基礎(chǔ)特性研究[J]. 燒結(jié)球團(tuán),2011,36(6):14.附錄A 外文原文附錄B 外文譯文CaOSiO2FeOx渣系在不同氧分壓下的熔化和凝固行為Hiroyuki MATSUURA, Makio KURASHIGE, Masahiro NAKA和Fumitaka TSUKIHASHI日本千葉市2778561,東京大學(xué),前沿科學(xué)研究院,先進(jìn)材料科學(xué)院,515 Kashiwanoha,Kashiwa(2009年1月23日收錄;2009年7月27日發(fā)表)CaOSiO2FeOx渣系在不同氧分壓下的熔化和凝固行為對(duì)了解鐵礦石燒結(jié)過程的機(jī)理和決定最佳工藝條件有很重要的意義。在燒結(jié)生產(chǎn)中促進(jìn)鐵酸鈣液相生成的具有更大的意義,在燒結(jié)礦流動(dòng)性能變差的情況下,不僅可以通過配加流動(dòng)性好的礦粉,還可以適當(dāng)調(diào)整其燒結(jié)參數(shù)以促進(jìn)鐵酸鈣液相生成。對(duì)比可知,鐵酸鈣粘結(jié)相的流動(dòng)性能會(huì)大大改善。草樓精粉的半球溫度較低,半球反應(yīng)時(shí)間較短,表現(xiàn)出較好的流動(dòng)性能;鐵鎂粉55%半球溫度較高,半球反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng),其流動(dòng)性相對(duì)較差。圖43鐵酸鈣液相熔化溫度圖43鐵酸鈣液相流動(dòng)時(shí)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(dòng)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(qiáng)度,還具有很好的流動(dòng)性。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。表51鐵酸鈣(鈣鐵比為1:1)液相流動(dòng)性實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)的具體步驟和方法同前文一致。Fe2O3的流動(dòng)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(dòng)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(diǎn)液相生成后,進(jìn)一步溶解燒結(jié)料中的CaO、Fe2O3,其熔點(diǎn)還有下降趨勢(shì)。Fe2O3和Fe2O3。Fe2O3和CaO該系中有一個(gè)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(dòng)性能探索燒結(jié)過程中一些低熔點(diǎn)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(jiān)固連接橋。由于實(shí)驗(yàn)的具體參數(shù)、步驟和衡量方向不同,本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果和流動(dòng)性指數(shù)并不完全相符,但是熔化溫度和流動(dòng)時(shí)間、收縮比等參數(shù)同流動(dòng)性指數(shù)在總體趨勢(shì)和多數(shù)礦粉具有一致性??紤]到試樣的表面性質(zhì)和實(shí)際生產(chǎn)中環(huán)境,本實(shí)驗(yàn)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(diǎn)參數(shù),而且對(duì)過程量進(jìn)行探討。從前文可以看秘魯精粉、草樓精粉的流動(dòng)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(duì)于大多數(shù)礦粉來說,熔化溫度和流動(dòng)時(shí)間同流動(dòng)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(dòng)時(shí)間則能一定程度地反映其流動(dòng)性能。圖35可熔鐵礦粉的熔化溫度圖36可熔鐵礦粉的流動(dòng)時(shí)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(dòng)結(jié)束的圖像如圖34所示:礦粉名稱熔化圖像流動(dòng)結(jié)束時(shí)間PB粉1303 ℃ 1800 s1312 ℃ 1881 s麥克粉