【正文】 故其上加形鐵墊片。表41高堿度()流動性實驗CaO配量礦粉名稱SiO2(%)CaO(%)CaO加入量(g)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%印度粉注：表中SiO2和CaO含量引自前文將試樣放入高溫爐內(nèi)按設定的升溫制度進行焙燒，對試樣在升溫過程中進行攝像的同時記錄時間和溫度，為了確保計算機采集系統(tǒng)和記錄系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，攝像拍攝間隔設為3 s。通過預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。由于實際生產(chǎn)中燒結溫度不會超過1400 ℃，故爐溫不應超過1400 ℃，考慮到測溫熱電偶與爐壁溫度的誤差，將最高溫度設置為1440 ℃，并在1400 ℃恒溫足夠時間，當試樣熔化至不再發(fā)生變化或熱電偶溫度達到最大值時視為實驗結束。由于低溫下難以有液相生成，故拍照從1100 ℃開始直至實驗結束。12種鐵礦粉的開始和結束的圖像如圖33所示：礦粉名稱實驗開始圖像實驗結束圖像草樓精粉海南富粉PB粉麥克粉海南精粉礦粉名稱實驗開始圖像實驗結束圖像鐵鎂粉55%氧化鐵皮印尼粉梅山精粉秘魯精粉礦粉名稱實驗開始圖像實驗結束圖像FMG火箭粉59%印度粉圖33燒結礦粉實驗反應前后對比從圖33中可以看出在12種礦粉中有PB粉、麥克粉、氧化鐵皮、印尼粉、FMG粉、59%印度粉共6種礦粉在試驗中熔化，鋪展明顯開來，表現(xiàn)出良好的流動性能；其中PB粉、麥克粉、印尼粉、FMG粉熔化后高度低、縱向擴展長且形狀規(guī)則；59%印度粉的形狀不規(guī)則；氧化鐵皮熔化后形狀規(guī)則但其高度仍然較高。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。6種熔化的鐵礦粉表現(xiàn)出較好地流動性能，我們先重點討論這些礦粉的流動性能。參考國家標準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束（即粘結相試樣不再發(fā)生變化）的時間定義為流動時間。我們通過拍攝的實時照片進一步觀察其在實驗過程中的現(xiàn)象，確定其熔化溫度和流動時間。6種礦粉開始熔化和流動結束的圖像如圖34所示：礦粉名稱熔化圖像流動結束時間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。表32可熔鐵礦粉的熔化溫度和流動時間礦粉名稱熔化溫度/ ℃流動時間/ sPB粉130381麥克粉129557氧化鐵皮127339印尼粉1228102FMG粉12776359%印度粉1310192據(jù)此，圖35和圖36給出按大小排列的6種礦粉的熔化溫度和流動時間。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。從圖36中觀察可知，59%印度粉的流動時間較長，超過了300 s；PB粉、FMG粉、麥克粉、氧化鐵皮的流動時間較短，均低于100 s。在燒結過程中，粘結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。流動性指數(shù)較高的印尼粉其流動時間較短，流動性指數(shù)較低的59%印度粉，其流動時間較長，熔化溫度較高。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。對于6種未熔礦粉，我們用收縮比(實驗結束比開始時側向投影收縮的百分比)來衡量其熔化趨勢。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。表33未熔鐵礦粉收縮比礦粉名稱收縮比/ %草樓精粉海南富粉海南精粉鐵鎂粉55%梅山精粉秘魯精粉圖37未熔礦粉收縮比從圖中可看出，海南富粉收縮比較大超過了30%，有較好的熔化趨勢，而梅山精粉、秘魯精粉和草樓精粉收縮比較低，均低于10%。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。本實驗重點探索的是礦粉焙燒實驗過程中鐵礦粉的變化，通過實時的監(jiān)控設配來觀察高溫下礦粉的性能表現(xiàn)，從而探討其流動性能。不僅僅衡量礦粉的終點參數(shù)，而且對過程量進行探討。流動性指數(shù)的測定過程中，溫度的變化太快，很多性能可能不能得到較好的表現(xiàn)，本實驗設定較平穩(wěn)的升溫制度，使礦粉的性能充分表現(xiàn)?？紤]到試樣的表面性質(zhì)和實際生產(chǎn)中環(huán)境，本實驗將粘結相試樣放置在礦粉試樣上，以更好地模擬燒結過程。本實驗通過對礦粉焙燒實驗過程的觀察，將礦粉根據(jù)其性能表現(xiàn)分為了可熔礦粉和未熔礦粉，并提出了熔化溫度和流動時間兩個參數(shù)來描述可熔礦粉的燒結過程，收縮比來描述未熔礦粉的燒結過程。由于實驗的具體參數(shù)、步驟和衡量方向不同，本實驗的結果和流動性指數(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。在進一步的流動探索實驗中，這些參數(shù)可以再一定程度上衡量流動性能。5鐵酸鈣液相流動性能探索燒結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。因此，液相生成是燒結成型的基礎，液態(tài)物質(zhì)的數(shù)量和性質(zhì)是影響燒結固結好壞，乃至燒結礦冶金性能優(yōu)劣的最重要因素。燒結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。其中鐵酸鈣系具有良好的強度和還原性。該系中有一個穩(wěn)定的化合物2CaOFe2O3，熔點為1449 ℃，兩個不穩(wěn)定化合物：CaOFe2O3和CaO2Fe2O3，前者異分熔點為1215 ℃，后者在1155 ℃~1225 ℃時穩(wěn)定，在1155 ℃時分解為CaOFe2O3和Fe2O3。形成鐵酸鈣的條件是CaO與Fe2O3同時存在，但Fe2O3在高溫下不穩(wěn)定，或被還原，或被分解為Fe3O4，因而在燒結過程中需要維持較低溫度和強氧化性氣氛。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，進一步溶解燒結料中的CaO、Fe2O3，其熔點還有下降趨勢。所以燒結熔劑性燒結礦時，燒結溫度并不高，也不需要過多的燃料消耗。由于鐵酸鈣粘結相的優(yōu)良性能，目前的燒結生產(chǎn)大多以鐵酸鈣液相固結成礦，高堿度燒結和低溫燒結很大程度上正是據(jù)此得以應用。鐵酸鈣液相是我們理想的粘結相，但是在實際生產(chǎn)中必然含有其他液相的固結。，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。本實驗通過CaO的配量來使其理論成分中CaO的物質(zhì)的量與Fe2O3的物質(zhì)的量比為1：1，即探討生成液相理論成分為CaOFe2O3的流動性能。實驗設備、儀器和方法同前探索實驗一致，選取12種礦粉中在前實驗未熔化的6種礦粉進行實驗， g，CaO配量如表51所示。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。6種礦粉實驗開始和結束的圖像如圖51所示。礦粉種類實驗開始時間實驗結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燒結礦粉實驗反應前后對比從圖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。，、海南富粉、海南精粉、鐵鎂粉55%、梅山精粉秘魯精粉均表現(xiàn)出很好的流動性能，我們可以推斷鐵酸鈣液相流動性能明顯優(yōu)于其他液相的流動性能。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。參考前文探索實驗分別確定6種礦粉在本條件下的熔化溫度和流動時間。6種礦粉的熔化和流動結束圖像如圖52所示。礦粉名稱熔化圖像流動結束圖像草樓精粉1251 ℃ 1572 s1261 ℃ 1660 s海南富粉1300 ℃ 774 s1308 ℃ 854 s海南精粉1299 ℃ 1486 s1309 ℃ 1572 s礦粉名稱熔化圖像流動結束圖像鐵鎂粉55%1303 ℃ 632 s1328 ℃ 850 s梅山精粉1328 ℃ 1140 s1344 ℃ 1278 s秘魯精粉1305 ℃ 1486 s1313 ℃ 1564 sFMG粉1261 ℃ 1382 s1271 ℃ 1478 s59%印度粉1311 ℃ 864 s1320 ℃ 944 s圖52鐵礦粉的熔化和流動結束由圖52確定6種鐵礦粉的熔化溫度和流動時間列入表52表52鐵礦粉熔化溫度和流動時間礦粉名稱熔化溫度/ ℃流動時間/ s草樓精粉125188海南富粉130080海南精粉129986鐵鎂粉55%1303218梅山精粉1328138秘魯精粉130578據(jù)此，圖53和圖54給出按大小排列的6種礦粉的熔化溫度和流動時間。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 ℃。從圖44中發(fā)現(xiàn)半球反應時間普遍較短，除鐵鎂粉55%、梅山精粉外，其余4種礦粉半球反應時間均低于100 s。草樓精粉的半球溫度較低，半球反應時間較短，表現(xiàn)出較好的流動性能；鐵鎂粉55%半球溫度較高，半球反應時間較長，其流動性相對較差。、秘魯精粉、海南精粉、鐵鎂粉55%、海南富粉梅山精粉均表現(xiàn)出較好的流動性能。對比可知，鐵酸鈣粘結相的流動性能會大大改善。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能。在燒結生產(chǎn)中促進鐵酸鈣液相生成的具有更大的意義，在燒結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，還可以適當調(diào)整其燒結參數(shù)以促進鐵酸鈣液相生成。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]. 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