【正文】 接相以硅酸鹽熔體為主，而后者則以復(fù)合鐵酸鈣(SFCA)為主。燒結(jié)過程中產(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]。燒結(jié)是液相粘結(jié)的固結(jié)過程。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。目前，對(duì)鐵礦粉燒結(jié)工藝的定義可概括為[810]：將各種粉狀含鐵原料，按要求配入一定數(shù)量的燃料和熔劑，均勻混合制粒后布到燒結(jié)設(shè)備上點(diǎn)火燒結(jié)；燃料燃燒產(chǎn)生高溫區(qū)，高溫區(qū)內(nèi)發(fā)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)，混合料中部分易熔物質(zhì)發(fā)生軟化、熔化，產(chǎn)生一定數(shù)量的液相，液相物質(zhì)潤濕其它未熔化的礦石顆粒；高溫區(qū)在抽風(fēng)作用下不斷向負(fù)壓方向運(yùn)動(dòng)，經(jīng)歷高溫過后，隨著溫度的降低，液相物質(zhì)將礦粉顆粒粘結(jié)成塊。自從19世紀(jì)末開始，鋼鐵企業(yè)就已經(jīng)開始考慮鐵礦粉以及包括含鐵廢料、粉塵、煙道灰、硫酸渣等工業(yè)過程廢料和副產(chǎn)品的造塊方法[7]。更大程度上利用好低品位礦石[6]。而我國雖然貧礦較多，但有開采利用潛力的低品位礦石數(shù)量還是很可觀的，我國鋼鐵工業(yè)發(fā)展過度依賴國外鐵礦資源所付出的代價(jià)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于低品位鐵礦資源開發(fā)利用可能產(chǎn)生的環(huán)境代價(jià)。因此從建立安全穩(wěn)定的供應(yīng)體系出發(fā)，加強(qiáng)國產(chǎn)鐵礦石生產(chǎn)，增加國產(chǎn)鐵礦石自給率，是確保鋼鐵行業(yè)和我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要策略。從我國鐵礦石資源情況來說，適量的進(jìn)口鐵礦石滿足我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，已是必然趨勢(shì)。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]。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(chǔ)量和開采量均居各類鐵礦石之首,探明儲(chǔ)量約占總儲(chǔ)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(chǔ)量約占總儲(chǔ)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(chǔ)量約占總儲(chǔ)量14%，主要分布于四川和河北兩省。難選赤鐵礦和多組分共生鐵礦石儲(chǔ)量各占全國總儲(chǔ)量的1/3。而且中小礦多，大礦少，特大礦更少。我國已查明鐵礦資源儲(chǔ)量607億噸，預(yù)測(cè)資源量1000億噸以上，占世界第3位[2]。我國鐵礦石富礦少、貧礦多，97%的鐵礦石為30%以下的低品位鐵礦，國內(nèi)尚存大量未被開發(fā)利用的難選鐵礦。按目前的鐵礦石開采速度，世界鐵礦資源可保證100年以上。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。因此，根據(jù)某個(gè)溫度下的液相流動(dòng)面積來推斷其在燒結(jié)過程中的實(shí)際液相流動(dòng)面積是不足的。該方法測(cè)定的流動(dòng)性指數(shù)是在基于一個(gè)溫度點(diǎn)的數(shù)值，而實(shí)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。從燒結(jié)工藝看，燒結(jié)溫度及燒結(jié)混合料的堿度均會(huì)影響粘結(jié)相的流動(dòng)性。它表征了粘結(jié)相的有效粘結(jié)范圍，對(duì)燒結(jié)強(qiáng)度有重要影響。為了高效、合理地利用低質(zhì)鐵礦粉，最大限度的降低煉鐵成本，需要對(duì)鐵礦粉燒結(jié)基礎(chǔ)特性的測(cè)定方法及進(jìn)展進(jìn)行全面、深入地分析，順應(yīng)其發(fā)展趨勢(shì)。勞動(dòng)力成本的增加，加快了國內(nèi)高爐大型化的步伐，并因此提高了對(duì)入爐焦炭質(zhì)量的要求。雖然2012年下半年鐵礦石、焦炭等原燃料價(jià)格有所下降，但是鋼材價(jià)格下降的幅度更大，且隨著勞動(dòng)力成本的增加，使得大部分鋼鐵廠處于虧損邊緣。北京科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）鐵礦粉流動(dòng)性能研究分析畢業(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）引　　言近兩年來，我國生鐵產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到7億噸左右。鑒于目前國內(nèi)、外經(jīng)濟(jì)放緩，鋼鐵需求量下降，國內(nèi)鋼鐵已呈現(xiàn)明顯的產(chǎn)能過剩現(xiàn)象。因此，低成本煉鐵對(duì)國內(nèi)鋼鐵企業(yè)的生存至關(guān)重要。如果依靠降低焦炭質(zhì)量來降低高爐的煉鐵成本，往往會(huì)適得其反；而采用合理配礦、提高鐵礦粉的性價(jià)比，實(shí)踐已證明可降低高爐煉鐵成本。流動(dòng)性是指在燒結(jié)過程中鐵礦粉與CaO反應(yīng)生成液相的流動(dòng)能力，即生成液相的粘性(與粘度有一定的相關(guān)性)，是燒結(jié)基礎(chǔ)特性的重要組成部分。不同種類的鐵礦粉由于其自身化學(xué)成分、結(jié)晶水含量、致密度等特性的不同，使液相流動(dòng)性有所差別。目前衡量鐵礦粉流動(dòng)性能的主要指標(biāo)是流動(dòng)性指數(shù)，為了保證在試驗(yàn)溫度內(nèi)形成的渣相有較好的流動(dòng)性，將混合一定量CaO的鐵礦粉試樣壓片后，放在耐高溫的合金墊片上(也可采用Al2O3墊片)，將試樣放入豎式高溫爐中，分階段快速升溫到預(yù)定溫度后恒溫保持4 min，冷卻后測(cè)量鐵礦粉與CaO 混合試樣熔化后形成液相的攤開面積，計(jì)算得到流動(dòng)性指數(shù)。于是在不同的溫度段，鐵礦粉有不同的液相流動(dòng)情況。并且這也只是一個(gè)終點(diǎn)參數(shù)，無法描述液相流動(dòng)的過程。巴西、澳大利亞、印度、加拿大和南非等國的儲(chǔ)量約占世界總儲(chǔ)量的78 %。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。[1]序號(hào)地區(qū)可開采儲(chǔ)量主要礦石類型1澳大利亞309赤鐵礦、褐鐵礦、馬拉曼巴礦2巴西616多孔赤鐵礦、鏡鐵礦、鐵英巖3印度134赤鐵礦、磁鐵礦4南非28赤鐵礦5委內(nèi)瑞拉18多孔赤鐵礦、鏡鐵礦、鐵英巖6加拿大62鏡鐵礦、磁鐵礦世界鐵礦石年產(chǎn)量約為11億t，中國是世界最大的鐵礦石生產(chǎn)國,年產(chǎn)量為217億t，巴西和澳大利亞的鐵礦石產(chǎn)量分別為213億t和211億t，它主要鐵礦石生產(chǎn)國還有俄羅斯、印度、烏克蘭、加拿大及南非等。我國鐵礦床類型多，地質(zhì)條件復(fù)雜，礦石品位低，平均品位僅為30%左右，以中低品位礦為主，%，%[3]。礦石類型復(fù)雜，難選礦和多組分共(伴)生礦所占比重大。我國鐵礦石類型多，有磁鐵礦、釩鈦磁鐵礦、赤鐵礦，另外還有褐鐵礦、菱鐵礦和鏡鐵礦。我國鐵礦中硫、磷、二氧化硅等有害組分含量高，多組分共生鐵礦石占了很大比重，而且有用組分嵌布粒度細(xì)，因此采選難度大、效率低、鐵礦石產(chǎn)量難以滿足國內(nèi)需求[4]。而我國從巴西、澳大利亞進(jìn)口的原礦石品位為60%～68％，不用經(jīng)過選礦工序。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(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(huì)付出更高的代價(jià)。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(dòng)生產(chǎn)率和資源利用率低，資源普遍儲(chǔ)備不足。所以加大對(duì)低品位礦石的開采和利用也有著重要的意義，但由于低品位礦石對(duì)于冶煉技術(shù)有著較高的要求，因此開發(fā)低品位需要我國鋼鐵企業(yè)引進(jìn)先進(jìn)開采和冶煉技術(shù)，促進(jìn)冶煉精料技術(shù)和高爐操作技術(shù)的進(jìn)步。國內(nèi)鋼鐵企業(yè)應(yīng)根據(jù)世界鐵礦石資源特點(diǎn)和供應(yīng)狀況,依據(jù)最新的配礦理論及技術(shù),合理選擇和有效利用國內(nèi)外鐵礦石資源,從而達(dá)到降低鋼鐵生產(chǎn)成本、增強(qiáng)企業(yè)競爭力的目的。在100多年的發(fā)展過程中，燒結(jié)理論也日趨完善。這個(gè)過程叫做燒結(jié)?，F(xiàn)代燒結(jié)生產(chǎn)抽風(fēng)燒結(jié)過程，是將鐵礦粉、熔劑、燃料、代用品及返礦按一定比例配成燒結(jié)混合料，添加適量的水分，經(jīng)過混合和制粒后鋪到燒結(jié)臺(tái)車上，在一定負(fù)壓下點(diǎn)火，在強(qiáng)制抽風(fēng)的作用下，料層內(nèi)燃料自上而下燃燒，產(chǎn)生熱量，混合料在高溫下發(fā)生一系列的物理、化學(xué)變化，部分散料熔化生成液相，冷卻后粘結(jié)周圍物料，最終固結(jié)生成燒結(jié)礦。燒結(jié)過程中產(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，冷卻后成為多孔質(zhì)的塊礦。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。SFCA理論是低溫?zé)Y(jié)工藝的理論基礎(chǔ)。郭興敏等對(duì)SFCA的形成機(jī)理進(jìn)行了研究[14]，并對(duì)前人的大量工作做了很好的總結(jié)[15]。燒結(jié)原料中除了富礦粉，還可以利用高爐爐塵、轉(zhuǎn)爐爐塵、軋鋼皮、鐵屑、硫酸渣等其它鋼鐵及化工業(yè)的廢料，使廢料得到有效利用，做到變“廢”為寶，變“害”為利[16]。隨著燒結(jié)生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展和燒結(jié)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用,燒結(jié)工藝不斷完善,燒結(jié)生產(chǎn)穩(wěn)定順行,利于節(jié)能降耗隨著燒結(jié)礦質(zhì)量的提高,高爐順行,焦比和燃耗降低,改善了高爐生產(chǎn)指標(biāo),推動(dòng)了鋼鐵業(yè)的發(fā)展。市場上往往以含F(xiàn)e量單位數(shù)計(jì)價(jià)。礦石中除Fe以外的其它化合物統(tǒng)稱為脈石。(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。由于硅酸二鈣增加，粉化加劇，軟化溫度升高。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。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。~，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。并且Al2O3能加寬針狀鐵酸鈣存在的溫度范圍：沒有Al2O3時(shí)，大約為1180 ℃~1230 ℃；含有適量的Al2O3時(shí)，針狀鐵酸鈣存在的溫度可以達(dá)到1300 ℃[2021]。據(jù)報(bào)道：針狀鐵酸鈣最大生成量對(duì)應(yīng)的Al2O3/~。通常高爐渣中Al2O3含量控制在16%以下。鐵礦石燒結(jié)過程中CaO是主要熔劑，對(duì)燒結(jié)過程中液相的形成起著決定作用。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(huì)導(dǎo)致粉礦存在，燒結(jié)強(qiáng)度降低，成品率下降。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。但是若鐵礦粉中MgO含量過高，也有負(fù)面影響：一是MgO提高了形成熔體的液相溫度，降低了熔體的過熱度，導(dǎo)致熔體流動(dòng)性降低[24]；二是MgO為高熔點(diǎn)物質(zhì)，在相同的燒結(jié)溫度下，隨著MgO含量的增加燒結(jié)過程中形成的液相量也在逐漸減少。(5) 有害元素硫在鋼凝固過程中以Fe—FeS共晶形式凝固在晶界上，在加熱過程中先熔化，造成“熱脆”現(xiàn)象。磷化物聚集在晶界周圍減弱晶粒間結(jié)合力，使鋼冷卻時(shí)發(fā)生很大的脆性，從而導(dǎo)致鋼的“冷脆”現(xiàn)象。銅在高爐冶煉中全部還原進(jìn)入生鐵，%時(shí)，鋼焊接性能降低，并產(chǎn)生“熱脆”現(xiàn)象。另外，鉛在高爐內(nèi)有富集現(xiàn)象，造成高爐結(jié)瘤。砷在高爐冶煉過程中全部還原進(jìn)入生鐵，砷能使鋼增加脆性，并使鋼的焊接性能變壞。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。燒結(jié)基礎(chǔ)特性是吳勝利教授根據(jù)對(duì)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。它反映了鐵礦石的燒結(jié)行為和作用，亦是評(píng)價(jià)鐵礦石對(duì)燒結(jié)過程以及燒結(jié)礦質(zhì)量所做貢獻(xiàn)的基本指標(biāo)。目前與這一研究項(xiàng)目相關(guān)的國內(nèi)外其他研究者的工作還很少。所謂鐵礦粉的同化特性就是鐵礦粉在燒結(jié)過程中與CaO 反應(yīng)的能力。因此，鐵礦粉的同化性成為考察鐵礦粉的燒結(jié)基礎(chǔ)特性的重要指標(biāo)。因此，研究鐵礦粉的同化性，對(duì)合理利用鐵礦石資源及優(yōu)化配礦提供技術(shù)基礎(chǔ)。因此，要獲得鐵酸鈣體系液相，首先取決于礦石的同化作用。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。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(duì)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(huì)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。液相流動(dòng)特性是指燒結(jié)過程中鐵礦粉與CaO反應(yīng)生成的液相的流動(dòng)能力，它表征的是粘結(jié)相的“有效粘結(jié)范圍”。因此可以通過配礦設(shè)計(jì)來控制燒結(jié)液相的流動(dòng)性，掌握各鐵礦粉的液相流動(dòng)性對(duì)提高燒結(jié)礦的產(chǎn)量、質(zhì)量具有重要意義。雖然鐵礦石的同化性揭示了低熔點(diǎn)液相生成能力，但同化性和熔化溫度的高低并不能完全反映有效液相量的多少。因而，對(duì)燒結(jié)礦強(qiáng)度有實(shí)際意義的是液相的流動(dòng)性，即CaO與礦石生成的液相的流動(dòng)能力。反之液相流動(dòng)性過低時(shí)，粘結(jié)周圍物料的能力下降，易導(dǎo)致燒結(jié)礦中氣孔率增加，從而使燒結(jié)礦的強(qiáng)度下降。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]。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。燒結(jié)礦是由粘結(jié)相（熔化物）粘結(jié)未熔的含鐵礦物固結(jié)而成，因而粘結(jié)相和未熔的含鐵礦物的自身強(qiáng)度對(duì)燒結(jié)礦強(qiáng)度有重要的作用。低溫?zé)Y(jié)下形成的非勻質(zhì)結(jié)構(gòu)，其含鐵礦物的自身強(qiáng)度要高于粘結(jié)相強(qiáng)度，故在燒結(jié)工藝條件一定的情況下，粘結(jié)相的強(qiáng)度就成為制約燒結(jié)礦強(qiáng)度的因素[3335]。鐵礦粉燒結(jié)粘結(jié)相自身強(qiáng)度的影響因素主要可分為兩個(gè)方面，其一屬于內(nèi)應(yīng)，其二屬于外因。在先進(jìn)的低溫?zé)Y(jié)工藝原則下, 燒結(jié)溫度和氣氛應(yīng)屬于不能任意改變的因素。提高堿度可使CaO與鐵氧化物的接觸面積增大, 有利于改善生成低熔點(diǎn)液相的反應(yīng)熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)條件。這些因素均對(duì)粘結(jié)相強(qiáng)度的提高有積極作用。影響粘結(jié)相的自身強(qiáng)度。由此可見，二元堿度對(duì)鐵礦粉粘結(jié)相自身強(qiáng)度的影響很復(fù)雜。