【正文】 2021]。據(jù)報道：針狀鐵酸鈣最大生成量對應(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導(dǎo)致粉礦存在，燒結(jié)強度降低，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)致熔體流動性降低[24]；二是MgO為高熔點物質(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入生鐵，%時，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，亦是評價鐵礦石對燒結(jié)過程以及燒結(jié)礦質(zhì)量所做貢獻的基本指標(biāo)。目前與這一研究項目相關(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)了兩種測定鐵礦石同化性的試驗方法。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，從而對燒結(jié)礦強度的改善有一定的促進作用，燒結(jié)礦的強度也較好；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。液相流動特性是指燒結(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)計來控制燒結(jié)液相的流動性，掌握各鐵礦粉的液相流動性對提高燒結(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，對燒結(jié)礦強度有實際意義的是液相的流動性，即CaO與礦石生成的液相的流動能力。反之液相流動性過低時，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)礦的強度下降。已有研究結(jié)果表明，燒結(jié)礦的結(jié)構(gòu)強度取決于殘留原礦和黏結(jié)相的自身強度及二者之間的接觸程度，合理地控制液相的流動性可確保接觸程度，從而有利于燒結(jié)礦獲得足夠的強度[31]。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)礦的強度主要取決于三部分:鐵礦物相的強度、粘結(jié)相的強度和粘結(jié)相與鐵礦物相間的粘結(jié)強度。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度對燒結(jié)礦強度有重要的作用。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度要高于粘結(jié)相強度，故在燒結(jié)工藝條件一定的情況下，粘結(jié)相的強度就成為制約燒結(jié)礦強度的因素[3335]。鐵礦粉燒結(jié)粘結(jié)相自身強度的影響因素主要可分為兩個方面，其一屬于內(nèi)應(yīng)，其二屬于外因。在先進的低溫?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液相的反應(yīng)熱力學(xué)、動力學(xué)條件。這些因素均對粘結(jié)相強度的提高有積極作用。影響粘結(jié)相的自身強度。由此可見，二元堿度對鐵礦粉粘結(jié)相自身強度的影響很復(fù)雜。鐵礦粉的粘結(jié)相強度的測定和評價方法是采用微型燒結(jié)法測定粘附粉試樣小餅燒結(jié)后的抗壓強度，以此用來評價鐵礦粉粘結(jié)相自身強度。鐵礦粉的粘結(jié)相自身強度特性表征的是鐵礦粉在燒結(jié)過程中形成的粘結(jié)相對其周圍的核礦石進行有效固結(jié)的能力，對燒結(jié)的產(chǎn)量及質(zhì)量有重要影響。這種差異除了受燒結(jié)二元堿度的影響之外，主要與鐵礦粉的化學(xué)成分、礦物組成、同化能力、液相流動能力SFCA生成能力以及水化程度等自身特性密切相關(guān)。這有助于實現(xiàn)真正意義的燒結(jié)優(yōu)化配礦，為進一步改善燒結(jié)礦的產(chǎn)量及質(zhì)量指標(biāo)提供技術(shù)依據(jù)。鐵礦粉燒結(jié)的理論和實踐都明：在燒結(jié)粘結(jié)相中，復(fù)合鐵酸鈣(SFCA)粘結(jié)相是最優(yōu)的。如果燒結(jié)礦中的復(fù)合鐵酸鈣數(shù)量較多且大多以熔蝕交織狀態(tài)存在，則燒結(jié)礦的還原性和強度均會明顯改善。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。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(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；實驗結(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。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。然后，將鐵礦粉小餅試樣放入微型燒結(jié)實驗裝置()中按一定的燒結(jié)制度進行焙燒。根據(jù)式()計算流動性指數(shù)。于是在不同的溫度段，鐵礦粉有不同的液相流動情況。并且這也只是一個終點參數(shù)，無法描述液相流動的過程?；瘜W(xué)成分是評價鐵礦粉常溫特性最基本和首要的指標(biāo)，目前國內(nèi)大都對燒結(jié)鐵礦粉中含鐵氧化物采用化學(xué)分析。TFe和FeO進行了兩次取樣進行化學(xué)分析，第一次分析兩次，第二次分析一次。表21燒結(jié)鐵礦粉中TFe和FeO含量(%)礦粉名稱TFeFeO試驗1試驗2試驗3平均值相對平均偏差試驗1試驗2試驗3平均值相對平均偏差草樓精粉海南富粉PB粉麥克粉海南精粉鐵鎂粉55%氧化鐵皮印尼粉秘魯精粉 FMG火箭粉 59%印度粉 梅山精粉 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/海南富粉、PB粉；含TFe在57%~60%的有海南精粉、梅山精粉、麥克粉和FMG火箭粉；含TFe在55%~56%的有鐵鎂粉55%；含TFe小于55%的有氧化鐵皮、印尼粉、59%印度粉。氧化鐵皮和印尼粉含TFe在53 %左右，為品位較低的礦粉，而59%印度粉的含鐵量低于50%，是品位很低的原料。礦石中除Fe以外的其它化合物統(tǒng)稱為脈石。目前國內(nèi)大都對燒結(jié)鐵礦粉中主要脈石氧化物都采用熒光衍射分析。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。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。由于鐵酸鈣含量增加，燒結(jié)礦還原性變好；當(dāng)堿度，隨著堿度的提高，粘結(jié)相中鐵酸鈣及硅酸二鈣含量增加，并出現(xiàn)硅酸三鈣，燒結(jié)礦還原強度不斷提高，粉化率降低。相同堿度下，SiO2含量低時，粘結(jié)相數(shù)量少，所以其強度低于高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。由圖23可見，TFe含量低的低品質(zhì)鐵礦粉的SiO2的含量都較高。(2)Al2O3對燒結(jié)的影響當(dāng)燒結(jié)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(jié)相的溫度，提高燒結(jié)礦的氧化度，降低其粉化率，對改善燒結(jié)礦的性質(zhì)起良好作用。沒有Al2O3時，大約為1180 ℃~1230 ℃；含有適量的Al2O3時，達(dá)到1300 ℃時還有針狀鐵酸鈣的存在。據(jù)報道：針狀鐵酸鈣最大生成量對應(yīng)的Al2O3/~。通常高爐渣中Al2O3含量控制在16%以下。(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。如圖25所示，氧化鐵皮中CaO含量很高，近8%；%；印尼粉、59 %%~%；海南精粉CaO含量在1%左右；%。但是若鐵礦粉中MgO含量過高，也有負(fù)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(jié)過程中形成以鎂硅鈣石等多種以玻璃質(zhì)為基體的低熔點物相，各種相結(jié)晶膨脹系數(shù)差異加大，致使燒結(jié)礦冷卻時產(chǎn)生應(yīng)力集中而粉化。由前面對主要氧化物的分析，可以大體上判斷秘魯精粉、草樓精粉質(zhì)量最為優(yōu)良。而其它處于中間的鐵礦粉也需要看其它的成分來確定。圖27~圖211給出了燒結(jié)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。%， %，%左右，%以下，如圖28所示。%，%以下，見圖210。燒損指鐵礦粉在燒結(jié)過程中水分的蒸發(fā)、結(jié)晶水的逸出和氧化物的分解等，導(dǎo)致礦石重量損失。表24為燒結(jié)鐵礦粉的燒損分析結(jié)果。與前面測定鐵礦粉中TFe和FeO含量的方法相同。將表24中鐵礦粉的燒損平均值按大小順序作圖，見圖212。FMG火箭粉、59%印度粉、麥克粉和PB粉燒損值較高，在6%~%之間。 %。其中化學(xué)成分當(dāng)中影響燒結(jié)性能的指標(biāo)主要是品位、Al2O3的含量、MgO的含量、有害元素的含量、SiO2的含量。%為最好，樣品中59%印度粉的Al2O3的含量最高，%，草樓精粉的Al2O3含量最低，%。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%。鐵礦粉的燒損有正有負(fù)，其中草樓精粉和秘魯精粉的燒損為負(fù)值，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。本實驗采用的設(shè)備是微型燒結(jié)性能裝置，如圖31所示。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(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；實驗結(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。將鐵礦粉和分析純CaO試劑研磨成150 μm(100目)的細(xì)粉狀，干燥后待用，均勻混合。實驗中考慮到低溫?zé)Y(jié)原則，分別測定溫度為1250 ℃、1280 ℃、1310 ℃時的流動性指數(shù)。表32燒結(jié)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草樓精粉海南富粉PB粉麥克粉海南精粉鐵鎂粉55%氧化鐵皮印尼粉梅山精粉秘魯精粉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(zhì)的流動性增加是一致的。將12種礦粉的流動性指數(shù)均值從大到小排列如圖32所示。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。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)進行物理化學(xué)反應(yīng)的條件，同時也有加快低熔點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。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。(2)同化性流動性能是燒結(jié)礦粉重要的衡量指標(biāo)，但是它和礦粉的其他性質(zhì)尤其是燒結(jié)基礎(chǔ)特性中同化性密切相關(guān)。表33給出了12種礦粉的最低同化溫度。圖31燒結(jié)鐵礦粉的最低同化溫度對于多數(shù)礦粉來說其同化性與流動性具有一定的一致性，既同化性能越高，流動性能越好。但由于還有其他因素影響礦粉的液相流動特性，同化性與液相流動性之間還未發(fā)現(xiàn)存在確定的對應(yīng)關(guān)系，比如印尼粉的最低同化溫度大于1300 ℃，但其流動性指數(shù)均高于2。通過比較發(fā)現(xiàn)MgO含量高的鐵鎂粉55%流動性很差，而流動性能好的礦粉普遍MgO含量較低。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SiO2含量的礦粉有利于燒結(jié)液相的形成，從而增大液相的流動性。但是，對低SiO2礦粉而言，前者占主導(dǎo)地位。液相流動性高，有效黏結(jié)范圍大，從而可以提高燒結(jié)礦的固結(jié)強度。但液相流動性也不可過大，過大則說明其黏度很小，對周圍的物料的黏結(jié)層厚度會很薄，燒結(jié)礦易形成薄壁大孔結(jié)構(gòu)，使燒結(jié)礦整體變脆，強度下降，也使燒結(jié)礦還原性變差，也可能影響燒結(jié)過程的透氣性，而降低燒結(jié)生產(chǎn)效率。~，對實際生產(chǎn)有很大的指導(dǎo)和借鑒意義。在實際燒結(jié)生產(chǎn)過程中，若出現(xiàn)由于產(chǎn)生的液相量不足而導(dǎo)致燒結(jié)礦強度降低的情況時(例如生產(chǎn)高鐵分、低Si02燒結(jié)礦)，可適當(dāng)配加一些液相流動性較高的鐵礦粉來改善