caf2含量對復合鐵酸鈣生成的影響畢業(yè)論文

1、<p>　　CaF2含量對復合鐵酸鈣生成的影響</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文從燒結自身精料的角度出發(fā)，研究氟對包鋼鐵礦粉液相流動性、粘度、孔隙率、鐵酸鈣生成特性等燒結基礎特性的影響。對實驗中沒有生成鐵酸鈣、如何改進實驗和鐵酸鈣生成的條件進行討論。</p><p>　　采用微型燒結裝置在溫度1

2、240℃，堿度2.0的條件下對4種不同氟含量的白云鄂博混合鐵精礦進行了燒結基礎特性的實驗研究。結果表明：氟能使燒結液相的表面張力減小，明顯降低液相的粘度；白云鄂博鐵精礦的鐵酸鈣生成能力低；</p><p>　　隨著氟含量的增加，赤鐵礦含量逐漸降低，磁鐵礦含量有所增加，沒有生成槍晶石；燒結礦宏觀上呈現(xiàn)薄壁多孔結構，且隨著氟含量的增加，薄壁大氣孔的結構更加顯著。白云鄂博鐵精礦的特殊性表明，如果要生成更多的復合鐵酸鈣粘

3、結相，應進一步提高燒結礦堿度，或者減少鉀長石、鈉輝石等復合脈石含量，則可促進復合鐵酸鈣的生成。</p><p>　　本課題研究結果有助于完善包鋼特殊礦的燒結理論，改善燒結質量，優(yōu)化燒結工藝過程，可為改善高爐原料條件及高爐的透氣性，為開發(fā)優(yōu)質、高產、低成本的燒結礦生產技術提供科學依據(jù)。</p><p>　　關鍵詞： 燒結礦；氟；燒結基礎特性；鐵酸鈣</p><p>&

4、lt;b>　　Abstract</b></p><p>　　From the aspect of beneficiated burden material in course of sintering,the influence of F on sintering basic characteristics of Baogang iron ore were studied in this pap

5、er,which included liquid phase fluidity ,viscosity,porosity and gennaratian of SFCA.Make a discussion of the experiment did not produce SFCA;how to improve the experimental and the condition of SFCA generated.</p>

6、<p>　　The sintering basic characteristics of four kinds of Baiyunebo rion ores with different F content are investigated by a mini-sinstering test device in basicity 2.0 temperature 1240℃. It was found that F can l

7、ower surface tension and viscosity of liquid phase obviously .The generation of SFCA of Baiyunebo iron ore is poor. With increase of F content, hematite content decreased slowly, magnetite content increased slowly too, n

8、o generation of cuspidine. The sinter shows Thin –walled porous on the m</p><p>　　This paper is favor of completing sintering basic theory of Baogang iron ore , improving sinter quality and optimazing sinter

9、ing technology process. To improve the material conditions of blast furnace, It offers a science method of producing high quality,high-yielding and low-cost sinter. And will play a role in enrich and develop the special

10、ore sintering theory, more effective,high-quality,high yield intergrated the Baiyunebo iron ore.</p><p>　　Key words: sinter; F; sintering basic characteristic; SFCA</p><p><b>　　目錄</b>

11、;</p><p>　　摘要…………………………………………………………………………………….I</p><p>　　Abstract………………………………………………………………………………..II</p><p>　　目錄…………………………………………………………………………………..III</p><p>　　第一章 文獻綜述………

12、………………………………………………………….- 1 -</p><p>　　1.1 概述- 1 -</p><p>　　1.2 燒結生產工藝過程介紹- 2 -</p><p>　　1.3 燒結過程及鐵酸鈣形成及影響- 3 -</p><p>　　1.3.1 燒結料的固結經(jīng)歷了固相反應、液相生成和冷凝固結- 3 -</p>

13、<p>　　1.3.2 鐵酸鈣的形成機理和影響因素- 4 -</p><p>　　1.3.3 氟對燒結過程復合鐵酸鈣形成的影響- 9 -</p><p>　　1.3.4 氟含量對自身粘結相強度的影響- 10 -</p><p>　　1.4 國內鋼鐵企業(yè)燒結現(xiàn)狀、比較及新工藝- 11 -</p><p>　　1.4.1 發(fā)

14、展概況- 11 -</p><p>　　1.4.2 技術進步- 13 -</p><p>　　第二章 改變F含量燒結基礎特性的實驗研究…………………………………- 18 -</p><p>　　2.1 實驗原料- 18 -</p><p>　　2.2 實驗方法及設備- 19 -</p><p>　　2.2.1

15、微型燒結法簡介- 19 -</p><p>　　2.2.2 實驗設備- 21 -</p><p>　　2.3 鐵礦粉鐵酸鈣生成特性的實驗研究- 22 -</p><p>　　2.3.1 試驗方法及過程- 22 -</p><p>　　2.3.2 實驗結果及分析- 23 -</p><p>　　結 論………

16、…………………………………………………………………...- 29 -</p><p>　　參考文獻………………………………………………………………………….- 30 -</p><p>　　致 謝……………………………………………………………………………...- 32 -</p><p><b>　　第一章 文獻綜述</b></p>

17、<p><b>　　概述</b></p><p>　　為了保證供給高爐的鐵礦石中鐵含量均勻，并且保證高爐的透氣性，需要把選礦工藝產出的鐵精礦制成10-25mm的塊狀原料。鐵礦粉造塊目前主要有兩種方法：燒結法和球團法。兩種方法所獲得的塊礦分別為燒結礦和球團礦。由于大量鐵礦粉是在開采中產生的。特別是貧鐵礦復選為鐵精礦粉的生產發(fā)展，使鐵礦粉的燒結及球團成為規(guī)模最大的造塊作業(yè)。由于現(xiàn)代

18、煉鐵是大型作業(yè)，爐料倒翻次數(shù)多，落差大，制成塊礦要有高的冷強度，如耐壓強度每個料塊要達到幾千牛;一定熱強度；即在高溫還原氣氛下具有耐壓、耐磨及耐急熱爆裂性能。爐料在高爐內經(jīng)歷物理化學反應，要求他具有良好的冶金性能，因此鐵礦粉造塊是一門技術很復雜的專門學科[1]。本次的研究方向是燒結工藝，燒結生產的產品是燒結礦。高爐精料是支撐我國鋼鐵工業(yè)快速發(fā)展的重要基礎。入爐鐵品位的提高是改善高爐精料中原料的主要方面。它雖然促進了高爐的技術進步，但也給

19、優(yōu)質爐料的生產帶來了新的問題。我國燒結礦占入爐礦的80%左右，因此，提高入爐鐵品位主要是提高燒結礦品位。但是，隨著燒結礦鐵品位提高和SiO2 含量下降，燒結礦中粘結相量減少，導致燒結礦強度降低，成品率下降，這不僅影響爐料的質量，還會影</p><p>　　燒結生產工藝過程介紹</p><p>　　燒結是鋼鐵生產工藝中的一個重要環(huán)節(jié)，它是將鐵礦粉、粉（無煙煤）和石灰、高爐爐塵、軋鋼皮、鋼渣按

20、一定配比混勻。經(jīng)燒結而成的有足夠強度和粒度的燒結礦可作為煉鐵的熟料。利用燒結熟料煉鐵對于提高高爐利用系數(shù)、降低焦比、提高高爐透氣性保證高爐運行均有一定意義。</p><p>　　燒結的原材料準備:　 含鐵原料：含鐵量較高、粒度<5mm的礦粉，鐵精礦，高爐爐塵，軋鋼皮，鋼渣等。一般要求含鐵原料品位高，成分穩(wěn)定，雜質少。</p><p>　　熔劑：要求熔劑中有效CaO含量高，雜質少，

21、成分穩(wěn)定，含水3％左右，粒度小于3mm的占90％以上。在燒結料中加入一定量的白云石，使燒結礦含有適當?shù)腗gO，對燒結過程有良好的作用，可以提高燒結礦的質量。 燃料： 主要為焦粉和無煙煤。對燃料的要求是固定碳含量高，灰分低，揮發(fā)分低，含硫低，成分穩(wěn)定，含水小于10％，粒度小于3mm的占95％以上。</p><p>　　目前生產上廣泛采用帶式抽風燒結機生產燒結礦。燒結生產的工藝流程如圖下所示。主要包括燒結料的

22、準備，配料與混合，燒結和產品處理等工序。</p><p>　　燒結礦燒結生產流程圖</p><p>　　燒結過程及鐵酸鈣形成及影響</p><p>　　燒結料的固結經(jīng)歷了固相反應、液相生成和冷凝固結</p><p>　　1）固相反應 顆粒之間的固相反應是在一定的溫度條件下這種或那種離子克服晶格中的結合力，在晶格內部進行位置交換，并擴散到與

23、之相接觸的臨近的其他晶格內進行的反應。這種反應能夠進行的重要因素是溫度，而且固相下只能進行放熱的化學反應。在燒結過程中，由于燃料的燃燒產生高溫廢氣加熱了燒結料，這為固相反應的進行創(chuàng)造了條件。</p><p>　　2）液相生成 燒結過程中一些低熔點物質在高溫作用下，熔化成液態(tài)物質，在冷卻過程中，液體物質凝固而成那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)物質的數(shù)量和性質是影響燒

24、結固相好壞，乃至燒結礦冶金性能優(yōu)劣的最重要因素。</p><p>　?、貴eO-SiO2 系。本系有一個穩(wěn)定的低熔點化合物--鐵橄欖石，熔點為1205℃</p><p>　　它是非熔劑性燒結礦的主要固結相。</p><p>　?、贑aO-SiO2 系。本系形成的化合物有：硅灰石（CaO?SiO2），熔點為1540℃，</p><p>　　它與

25、SiO2和3CaO?2SiO2形成兩個熔化溫度稍低的共熔體，熔點分別為1450℃、1460℃。</p><p>　?、跜aO-Fe2O3系。本系中有一個穩(wěn)定化合物2CaO?Fe2O3，熔點為1449℃，兩個不穩(wěn)定化合物：CaO-Fe2O3 和CaO-2Fe2O3，前者熔點為1215℃，后者在1155-1225℃時穩(wěn)定，在1155℃時分解為CaO-Fe2O3和Fe2O3 。</p><p>

26、　?、蹸aO-SiO2-FeO系。屬于這個體系的化合物有鐵鈣橄欖石（CaO?SiO2?FeO ，熔點為1093℃），鐵鈣方柱石（2CaO?FeO?2SiO2 熔點1200℃）和鐵鈣輝石（2CaO?FeO?2SiO2 熔點1217℃），再生產一般自溶性燒結礦時，本系可構成主要的液相。</p><p>　　3）冷凝固結 燃燒層移動后，被熔化的物質溫度下降，液相放出能量而結晶或變成玻璃體。在用包頭磁精粉燒結溶劑性燒

27、結礦時，液相中含有CaF2，因此燒結礦的粘結相主要為槍晶石（3CaO?2SiO2?2CaF2）、玻璃質及少量螢石、鐵酸一鈣、鐵酸半鈣和稀土礦物[1]。</p><p>　　鐵酸鈣的形成機理和影響因素</p><p>　　1）鐵酸鈣的生成 鐵燒結礦中鐵酸鈣主要是三元系、四元系及其固溶體, 這是由于原料中存在的SiO2 及Al2O3 在燒結過程中溶入鐵酸鈣。因此, 人們稱其為復合鐵酸鈣或硅鋁

28、鐵酸鈣, 簡稱SFCA[3]。鐵酸鈣的生成反應是從固相反應開始的, 固相反應的發(fā)生, 是固相反應物的離子或原子團在獲得外界一定能量時才可以向固體表面進行擴散, 這種擴散過程是隨體系中的溫度呈指數(shù)關系迅速增長。燒結過程是復雜的多相反應, 它從固相反應開始。而固相反應的產物, 則是粘結相形成的基礎。在磁鐵精礦燒結中, 生成的鐵酸鈣, 首先是必須氧化。在預熱帶的廢氣中氧含量很少,燒結料基本保持原始混合料松散狀態(tài)。在燃燒帶, 碳激烈燃燒奪氧,

29、燃料也基本消失, 自由固態(tài)脈石消失, 鐵氧化物仍主要以磁鐵礦存在, 鐵酸鈣少量, 一部分固溶進入磁鐵礦中, 一部分生成硅酸二鈣, 一部分生成鐵酸鈣, 另一部分進入玻璃相中。燃燒帶過后進入冷卻帶, 高溫與氧化條件具備, 稱為高溫冷卻帶。高堿度燒結礦主要粘結相的鐵酸鈣在燃燒帶后的高溫冷卻帶高溫氧化帶形成的。從試驗表明鐵酸鈣明顯逐層增加。并普遍為針狀。磁鐵礦與硅酸二鈣則明顯減少。同時再氧化赤</p><p>　　2）針

30、狀鐵酸鈣的形成機理</p><p>　　以針狀鐵酸鈣為主要粘結相的高堿度燒結礦是高還原性、高強度的優(yōu)質燒結礦，發(fā)展這種燒結礦是進一步改善高堿度燒結礦質量的根本途徑，也是當前進一步降低煉鐵能耗的一項十分有效的技術措施。</p><p>　　A 針狀鐵酸鈣的形成機理</p><p>　　對1150-1300℃不同燒結溫度下的燒結小餅的試驗表明, 針狀SFCA形成是一個&

31、lt;/p><p>　　固一液反應過程。以CaO/SiO2=2.0.SiO2含量6%,Al2O3/SiO2=0.2 的磁鐵礦小餅</p><p>　　燒結為例, 1190℃時小餅中Fe3O4已全部氧化為Fe2O3, 部分顆粒的邊部形成</p><p>　　固相片狀鐵酸鈣, 其化學構成為不含Si、Al的鐵酸一鈣。同時在赤鐵礦、石英及鐵酸一鈣之間有熔渣生成, 為含SiO2、

32、Fe2O3、Al2O3和CaO的高硅或高鐵液相渣[5]。1200-1220℃下, 熔渣不斷進人鐵酸鈣中, 鐵酸鈣由鐵酸一鈣, 變?yōu)殍F酸半鈣, 并含有SiO2和Al2O3,SiO2含量達到6.81%, 鐵酸鈣含量明顯增加, 并向針狀發(fā)展。溫度升到1250℃, 鐵酸鈣含量在燒結礦中達到75-80%, 基本都形成針狀, 這時低溫熔渣消失, 鐵酸鈣中SiO含量達到8.49%, 針狀SFCA充分形成。燒結小餅的強度由1200℃時的294N/個提高

33、到980N/個。</p><p>　　B 影響針狀鐵酸鈣形成的因素</p><p>　　①堿度 SFCA的形態(tài)與堿度也有一定的關系，在1.5較低堿度時，SFCA多為片狀和柱狀，堿度提高到1.8-2.2時，普遍為針狀。堿度進一步提高SFCA仍未針狀，但是趨于細化。</p><p>　?、赟iO2配入量 結果表明, 在CaO含量一定、堿度足夠高的情況下, S

34、iO2對鐵酸鈣的生成量無明顯影響, 但對鐵酸鈣的形態(tài)起著決定性作用。在SiO2含量很低</p><p>　　時只能形成塊狀鐵酸鈣, X射線衍射分析其化學式為CaO·2Fe2O3 。SiO2配入量達到3%時, 鐵酸鈣明顯由塊狀向針摘發(fā)展, 其化學式逐漸變?yōu)镾FCA。</p><p>　　③ Al2O3 Al2O3是SFCA生成的必要成分，但含量偏高時SFCA將向片狀發(fā)展，燒結礦

35、中最佳的Al2O3/SiO2比值應控制在0.1-0.2為宜，Al2O3起著提高SFCA異分熔點的作用。能譜分析表明Al2O3不僅進入了SFCA,而且固溶量隨燒結礦中的Al2O3的增加而增加。</p><p>　　④ 磁鐵礦與赤鐵礦 磁鐵礦和赤鐵礦均</p><p>　　可生產出以針狀SFCA為粘結相的高質量燒結礦, 二者形成的SFCA形態(tài)和化學構成相同。采用磁鐵礦的關鍵是需要一個

36、Fe3O4氧化為Fe2O3的過程。</p><p>　　⑤ 溫度 SFCA的形成溫度清楚表明, SFCA本身形成要求溫度較低, 且區(qū)間相當窄, 這是發(fā)展以針狀鐵酸鈣為粘結相的高堿度燒結礦需要和允許低溫度燒結的根本依據(jù)。</p><p>　?、?氣氛 SFCA的形成需要氧化氣氛</p><p>　?、?燒結時間 隨燒結時間延長, 燒結小餅強度稍

37、有提高。顯微鏡下觀察, 恒溫2min針狀SFCA已充分形成, 繼續(xù)延長時間, SFCA無明顯增加, ‘只是晶粒有所長大, 因此在燒結溫度下保持2-3min即可滿足燒結要求[5]。</p><p>　　因此,燒結生產中應采取低溫、低碳燒結,以有利于針狀鐵酸鈣的生成,從而提高燒結礦的抗斷裂性能,為進一步降低燒結礦中SiO2 的含量,提高其品位提供有利的保障[7]。</p><p>　　3）包鋼

38、燒結礦礦物組成與結構特點 包鋼燒結礦礦物組成中鐵氧化物為四氧化三鐵, 少量三氧化二鐵, 膠結相由含氟硅酸鹽渣相和鐵酸鈣兩種粘結相共同起作用, 渣相中槍晶石占多數(shù)其次為玻璃相, 近幾年由于包頭精礦品位大幅度提高, 氟含量降低, 致使燒結礦化學成分與微觀結構發(fā)生變化。</p><p>　　A 礦物組成的變化</p><p>　　包鋼燒結礦的礦物組成已由過去的以槍晶石和鐵酸鈣為主要粘結

39、相變?yōu)橛设F酸鈣和玻璃質為主的硅酸鹽粘結相.白云鄂博鐵精礦作為包鋼主要的含鐵原料,是一種高品位的低硅特殊礦粉,其含氟量較高并含有堿金屬鉀和鈉1 生產實踐表明,含氟燒結礦強度低,并具有熔、易凝、難重熔、高爐軟熔帶較厚、透氣性差的特點,限制了高爐冶煉的強化,高爐利用系數(shù)一般低于普通燒結礦冶煉的情況[5]</p><p>　　玻璃相： 由原來粘結相中8-10％左右的槍晶石被玻璃相取代, 槍晶石的含量只有2-3％, 玻璃相

40、增加到10-15％, 玻璃相的生成量高于普通燒結礦(高堿度, 高F時),以及顯微硬度低于其它燒結廠燒結礦中的玻璃相如表1, 通過掃描電鏡一能譜分析結果說明, 包鋼燒結礦中的玻璃相中堿金屬Na2O、K2O含量明顯高于外地。這主要歸于包頭精礦的特殊性, 含有較多霓石和鈉閃石,總量為0.4-0.6％, 在冷卻過程中產生較大的收縮應力, 易產生裂紋, 致使燒結礦強度低。 </p><p>　　表1.1 玻璃相的顯微硬

41、度</p><p>　　槍晶石(3CaO?2SiO2?2CaF2)： 含氟高鈣型硅酸礦物, 強度很低, 顯微硬度為6.728kg/mm2 鈣鐵橄柑石為19.444 kg/mm2, 僅為鈣鐵橄柑石的1/3, 而槍晶石的特點在900℃時即可形成固相, 它較早的形成, 奪取了較多的CaO。, 包頭精礦中的F含量雖已降到1％以下, 按理論計算, 1％氟含量可以生成約10％的槍晶石, 而它的生成要奪取一定量CaO, 因此

42、造成同堿度下, 目前包鋼低氟燒結礦鐵酸鈣含量較低。</p><p>　　鐵酸鈣： 包鋼燒結礦中的鐵酸鈣與普通燒結礦不同, 在同堿度下, 鐵酸鈣的含量由于槍晶石奪取了一部分CaO, 比普通燒結礦低。</p><p>　　鐵酸鈣有兩種類型一種普遍燒結礦通有的SFCA主要為四元素復合鐵酸鈣(CaO-Fe2O3-Al2O3-SiO2), 人們通常習慣把燒結礦中的鐵酸鈣化學式寫為CaO·

43、;Fe2O3 , 近年來, 國內外做了大量試驗, 經(jīng)掃描電鏡--能譜分析研究表明, 在燒結礦中的鐵酸鈣很少有單純的CaO-Fe2O3二元系鐵酸鈣。四元素鐵酸鈣的分子式的構成5CaO·2SiO2·9（Fe·Al）2O3 Fe2O3與CaO的比例為2：1另一種鐵酸鈣的類型為包鋼燒結礦中所特有的, 它們大多數(shù)為細針狀, 部分為柱狀,經(jīng)掃描電鏡一能譜分析, 化學組成與分子式構成如表2所示, Fe2O3與CaO的比

44、例為5：1，稱為低鈣型鐵酸鈣它的形成是槍晶石奪取CaO的結果。</p><p>　　表1.2 包鋼燒結礦中鐵酸鈣的組成</p><p>　　包鋼燒結礦中鐵酸鈣存在方式與普通燒結礦不同, 普通燒結礦鐵酸鈣的存在方式主要以針狀、柱狀、片狀三種狀態(tài)與鐵氧化物形成交織熔蝕結構, 對鐵氧花物起著重要的粘結作用與槍晶石, 玻璃相共存。而低氟燒結礦中的鐵酸鈣以細針狀分布于槍晶石渣相中, 少部分以柱狀存在

45、, 并以單顆粒存在于渣相和磁鐵之間, 對鐵氧化物粘結作用減小[3]。</p><p>　　B 礦物結構的變化</p><p>　　普通燒結礦強度好是由于鐵酸鈣與鐵氧化物, 槍晶石形成交織熔蝕結構, 鐵酸鈣與槍晶石形成相互交替條帶結構, 發(fā)狀結構, 起到加固槍晶石的作用，而低氟燒結礦與普通燒結礦相比結構發(fā)生了變化。交織熔蝕結構現(xiàn)象減少, 只有在鐵酸鈣富集區(qū)出現(xiàn), 而以單顆粒獨立存在渣相中,

46、 對鐵氧化物基本沒有起到粘結作用, 對槍晶石使去保護作用, 這是低氟燒結礦比普通燒結礦強度低的其中一個原因。包鋼高堿度低氟燒結礦, 鐵酸鈣粘結相的發(fā)展除與普通燒結礦一樣受著堿度和溫度氣氛的制約外, 還受F含量的制約。由于槍晶石奪取了CaO, 使鐵酸鈣生成量較低出現(xiàn)了低鈣型鐵酸鈣[3]。</p><p>　　4）鐵酸鈣形成的影響因素</p><p>　?、偃剂吓浔葘﹁F酸鈣生成量的影響<

47、/p><p>　　燒結料中燃料配比(即燃料(焦粉)與礦物小餅原料的質量比)對燒結礦的礦物組成和結構有很大影響。隨著燃料配比的增加，鐵酸鈣的生成含量先增大后減小。</p><p>　?、跓Y時間對生成鐵酸鈣的影響</p><p>　　鐵礦與CaO量隨燒結時間的延長先增大后減小</p><p>　?、郾簾郎囟葘﹁F酸鈣含量的影響。</p>

48、<p>　　由于各種鐵礦的化學成分和粒度不同，鐵酸鈣的生成含量也不相同。鐵酸鈣生成含量隨著溫度的升高先增大后減小。</p><p>　　一④礦性能對鐵酸鈣含量的影響</p><p>　　A 化學成分對鐵酸鈣生成含量的影響</p><p>　　對于同一礦種，在粒度相同、Al2O3 和 TFe 含量相近的條件下，SiO2 含量對鐵酸鈣生成量的影響比較大；；在

49、礦種粒度為1-3 mm 時，SiO2 含量越高，鐵酸鈣的含量就越多；當?shù)V種粒度低于0.5 mm 時，SiO2 含量越高，鐵酸鈣的含量就越少。</p><p>　　B 粒度對鐵酸鈣生成量的影響</p><p>　　在化學成分一定的條件下，鐵礦與CaO 生成鐵酸鈣的含量隨鐵礦粒度的增大而增大；粒度范圍越寬，與CaO 反應生成鐵酸鈣的含量越大[2]。鐵酸鈣在高堿度燒結礦和溶劑型球團礦中是僅次于鐵

50、氧化物的礦相，用它做粘結相的人造富礦還原性好、強度高，還具有節(jié)能的優(yōu)點[8]</p><p>　　綜合考慮鐵酸鈣對強度和還原性兩方面的影響,在燒結過程中要盡可能地創(chuàng)造條件促進CF 生成。在實際操作上要控制好配料、混合、燒結、冷卻等工序。配料要嚴格控制燃料用量,減少燒結過程的局部還原性氣氛,并要控制好生石灰粒度及活性度,為CaO 與Fe2O3 的反應創(chuàng)造條件。在混合工序要保證含鐵料與熔劑的</p>&

51、lt;p>　　充分混勻?？椿鸸ば蛞刂坪门_車速度,盡量做到厚料層、低溫燒結。在冷卻工序控制好冷卻強度,使燒結礦的冷卻速度適中[9]。</p><p>　　氟對燒結過程復合鐵酸鈣形成的影響</p><p>　　鐵酸鈣生成特性是指鐵礦粉在燒結過程中生成復合鐵酸鈣SFCA 的能力,以“鐵酸鈣生成數(shù)量”表示.在燒結粘結相中復合鐵酸鈣粘結相的性能是最優(yōu)的,增加復合鐵酸鈣含量有利于提高燒結礦的強

52、度和還原性. 實驗通過對燒結試樣進行顯微礦相觀察,鑒定了燒結試樣的礦物組成和顯微結構. 生產高堿度燒結礦過程中,在較低溫度時CaO和Fe2O3 先發(fā)生固相反應,生成少量鐵酸鈣,作為低熔點化合物,構成了粘結相形成的起點,然后這少量鐵酸鈣與CaO 及Fe2O3 發(fā)生擴散和間接反應,隨著各鐵酸鈣層的生成與長大,最終形成燒結礦中的復合鐵酸鈣白云鄂博鐵精礦的含鐵礦物是磁精礦,它的鐵酸鈣的生成是建立在磁鐵礦被氧化生成赤鐵礦的基礎之上,故生成鐵酸鈣要

53、相對困難.此外白云鄂博鐵精礦中含有CaF2 ,在燒結過程中,CaF2 可吸收CaO ,SiO2 生成槍晶石(3CaO·2SiO2·CaF2) ,減少了形成鐵酸鈣的有效CaO 數(shù)量,顯著降低了鐵酸鈣的生成量.F 的質量分數(shù)為0.15 %時,主要含鐵礦物為磁鐵礦,粘結相主要為鐵酸鈣和硅酸二鈣,槍晶石和玻璃體數(shù)量極少. 礦物結構以磁鐵礦連晶為主,局部可見磁鐵礦和鐵酸鈣構成的熔蝕結構,孔</p><p&g

54、t;　　張力顯著降低,孔隙含量顯著增大且保持穩(wěn)定,燒結礦結構以赤鐵礦連晶為主,渣相連接為輔,孔洞隨F含量的增加而縮小.與普通高堿度燒結礦比較,含F(xiàn) 特殊礦粉燒結礦的礦物組成和結構特點為: 液相含量不足,低于20%;粘結相中鐵酸鈣含量很少,槍晶石含量較多;液相粘度和表面張力低,燒結礦孔隙含量較高;燒結</p><p>　　礦結構以含鐵礦物的連晶為主,渣相連接為輔[4].</p><p>　　

55、氟含量對自身粘結相強度的影響</p><p>　　燒結礦由粘結相與未熔含鐵礦物固結而成,粘結相與含鐵礦物自身的強度對燒結礦強度有重要影響.由于含鐵礦物自身強度要高于粘結相,故粘結相自身強度就成了制約繞結礦強度的主要因素.隨著F 含量的增加,燒結礦粘結相自身強度下降,燒結溫度越高,下降速度越快,F 含量降低粘結相自身強度的影響越大,大約在F 的質量分數(shù)升高到0.9%～1.1%時,粘結相強度降低到了最小值.當燒結溫度

56、為250℃時,F 的質量分數(shù)在0.15%～0.5%范圍變化時,粘結相強度隨F 含量增加呈線性降低趨勢,其后變化緩慢;溫度上升為1300 ℃,F 的質量分數(shù)0.15%～0.3%范圍變化時,粘結相強度呈線性降低趨勢,其后變化緩慢.可見,溫度越高,F含量降低對粘結相強度的影響越大.在原礦中F 以CaF2 形態(tài)存在,在燒結過程中吸收CaO 和SiO2 形成槍晶石(3CaO·2SiO2·CaF2) ,賦存于粘結相中1F 含量增

57、加使槍晶石生成數(shù)量增多,與Fe2O3 ,FeO 反應的有效CaO ,SiO2 數(shù)量減少,燒結過程中鐵酸鈣、硅酸二鈣、鈣鐵橄欖石等高強度粘結相的生成數(shù)量降低. 槍晶石的礦物強度僅為鐵酸鈣的1/ 3 ,槍晶石數(shù)量的增加</p><p>　　F的質量分數(shù)達到0.9%～1.1%時,燒結礦中槍晶石粘結相含量幾乎達到最大值,鐵酸鈣粘結相幾乎消失,燒結液相粘度和表面張力顯著降低,流動性指數(shù)達到最大,孔隙含量顯著增大,燒結礦宏觀

58、上呈現(xiàn)薄壁多孔結構,微觀上形成以槍晶石為主粘結相,多種礦物共存結構,使粘結相自身強度達到最低值.F 含量繼續(xù)增加,由于堿度一定,CaO大多消耗于生成槍晶石,粘結相主要由槍晶石和玻璃體組成,</p><p>　　槍晶石和玻璃體總量相對穩(wěn)定,粘結相組成及液相性質變化不大,粘結相自身強度變化不大[4].</p><p>　　國內鋼鐵企業(yè)燒結現(xiàn)狀、比較及新工藝</p><p&g

59、t;<b>　　發(fā)展概況</b></p><p>　　1） 　產量高速增長</p><p>　　21 世紀初期,隨著我國生鐵產量的高速增長,我國燒結礦產量也迅猛增長，2000 年我國生鐵產量13101萬t ,燒結礦產量只有16844萬t ;2005 年生鐵產量34375 萬t ,燒結礦產量達到36923萬t ; 而2006 年生鐵產量達到40417萬t ,燒結礦產量約

60、45000萬t ,6 年來,我國燒結礦共增產28156萬t , 平均每年增長高達469217萬t ,這樣的增長速度在世界燒結發(fā)展進程中也是史無前例的[10]。</p><p>　　2） 設備大型化</p><p>　　我國燒結礦產量不僅在數(shù)量上增長迅猛,在技術裝備水平上也有一個大飛躍。1985 年寶鋼從日本引進的450 m2 燒結機投產,顯示了諸多的優(yōu)勢,燒結礦質量好、能耗低,技術經(jīng)濟

61、指標達到了國際先進水平。從1985 年到2006年的21 年間,我國新建和改造了一大批大型燒結機,截至目前我國已投產的燒結機中,有28 臺300～495 m2 大型燒結機,總面積達10616m2 ,平均單機面積379m2 ,如表1 所示。其中2000年以后共增加了22 臺[10]。</p><p>　　表1.3 我國已投產的面積大于300 m2 燒結機</p><p>　　表1.4　200

62、0-2005 年重點企業(yè)燒結機的構成</p><p>　　從表1 和表2 可以看出,我國大、中型燒結機所占的比重逐漸增加,相反,小型燒結機所占比重逐漸減小,但由于小型燒結機數(shù)量還相當大,造成我國燒結機的單機面積仍然偏小。對燒結面積來說,我國大中型燒結機的燒結面積約占整個燒結面積的2/3 ,已占明顯優(yōu)勢,這說明燒結機大型化的發(fā)展速度非?？?。</p><p>　　燒結礦質量提高,技術經(jīng)濟指標改

63、善</p><p>　　表1.5 　我國大中型鋼鐵企業(yè)燒結工序的主要技術經(jīng)濟指標</p><p>　　2001-006 年我國大中型企業(yè)的燒結主要技術指標如表3 所示。</p><p>　　從表3可以看出,我國燒結機的日歷作業(yè)率和從業(yè)人員勞動生產率逐年提升,燒結礦強度和合格率越來越高,固體燃料消耗和工序能耗逐年下降,燒結機利用系數(shù)和堿度趨于穩(wěn)定,這說明我國燒結礦的質

64、量變好,而能耗指標逐年下降[10]。</p><p><b>　　技術進步</b></p><p>　　我國已經(jīng)能夠自主設計、制造具有國際先進水平的300～500 m2 級的大型燒結機,這些燒結機采用了完善的工藝流程,具有原料準備、配料混合、燒結、冷卻、成品整粒和鋪底料和返礦受料系統(tǒng),在原料混勻技術、厚料層工藝、節(jié)能和環(huán)保等技術上取得一系列突破。關于用針鐵礦或褐鐵礦進

65、行燒結生產, 其他國家和國內的一些生產廠家也總結了許多可貴的經(jīng)驗。法國鋼鐵研究院曾對法國洛林地區(qū)的褐鐵礦進行了詳細研究。試驗結果如下。</p><p>　　A 提高料層厚度, 返礦量增加, 則產量下降, 但在不同料層厚度的情況下, 隨著返礦量的增加, 產量下降幅度相同。</p><p>　　B 料層厚度提高, 返礦量增加, 使固體燃料消耗升高。試驗結果, 最佳的料層厚度為450mm,此時返

66、礦量500kg/t,固體燃料用量83kg/t。</p><p>　　C 采用高供熱強度點火器有助于降低固體燃料用量。</p><p>　　D 利用燒結過程中的余熱進行燒結混合料預熱, 有利于降低固體燃料用量, 并可提高產量和改善[11]。</p><p><b>　　冷強度。</b></p><p><b>　

67、　原料混勻技術</b></p><p>　　目前，世界上除中國外已建成燒結機近600臺，總燒結面積約71000M2，年產燒結礦7億噸[12]。近年來,我國鋼鐵工業(yè)快速發(fā)展造成我國自產鐵礦石嚴重不足,進口的鐵礦石量逐年大幅度增加,見表4 。</p><p>　　表1.6 　2000-2006 年我國進口、自產鐵礦石量和消耗量</p><p>　　由于鐵礦石

68、來源廣,品位波動大,導致燒結礦品位波動大,影響高爐冶煉指標。建設原料混勻料場是實現(xiàn)原料成分穩(wěn)定的有效辦法。一般燒結用的含鐵原料來源廣泛,品種較多,品位波動在±1.5 %～±3 % ,建設原料場后,含鐵原料經(jīng)過分堆堆存、混勻工藝處理后,品位波動可以穩(wěn)定在±0.5 %以下。國內外有關廠的經(jīng)驗數(shù)據(jù)表明,當含鐵原料品位波動每減少0.1%時,可使焦比降低0.20%～0.46 %,煉鐵產量增加0.3%～0.6% , 燒

69、結燃料消耗降低0.6%～1.2%。現(xiàn)在,國外一些鋼鐵企業(yè)混勻礦品位波動可達到±0.3%以下,國內企業(yè)2000—2006年間建設了一批現(xiàn)代化的混勻料場,有效克服了礦石成分波動大的問題。部分先進鋼鐵企業(yè)如寶鋼、馬鋼等混勻礦品位波動也已控制在±0.4 %以下。2006年由于世界鐵礦資源緊張,礦石價格節(jié)節(jié)攀升,因此,一些企業(yè)由于經(jīng)濟效益的原因大量使用國內低品位礦石,導致國產礦石增加了16768萬t ,從而燒結礦品位有所下降。

70、</p><p><b>　　厚料層技術</b></p><p>　　2000—2006 年我國燒結機料層厚度逐年增加,國內大中型燒結機料層厚度已達到600～800mm。厚料層的發(fā)展主要得益于我國燒結設備的大型化、工藝流程的完善和原料條件的改善。為了提高料層厚度,可在改善原料結構、強化混合料制粒、改善料層透氣性和降低漏風率等方面采取有效措施。</p>&

71、lt;p>　　增加料層厚度,使表層燒結礦所占比重較低,成品率相應提高,返礦率下降,減少FeO 含量,并可充分利用燒結過程的自動蓄熱,減少固體燃料消耗。但料層厚度過大,會增加上下層燒結礦的不均勻性,且阻力增大,產量下降。因此,各企業(yè)應根據(jù)自身的實際情況選擇合適的料層厚度。應用了厚料層燒結技術。厚料層燒結有利于改善燒結礦質量和降低燒結固體燃料消耗, 是燒結企業(yè)追求的重要指標。目前, 鞍鋼大部分的系統(tǒng)料層厚為600～700mm (含鋪底

72、料) , 屬國內先進水平。鞍鋼煉鐵總廠三燒車間料層厚將達到750mm (含鋪底料) , 屬國內一流水平[13]。</p><p><b>　　節(jié)能技術</b></p><p>　　鋼鐵工業(yè)是能耗大戶,而燒結工序能耗一般占噸鋼能耗的10 %左右,研究節(jié)能技術和開發(fā)余熱利用技術是目前燒結研究的重點。2000 —2006 年間,我國燒結工序能耗逐年下降,由68.71 kg

73、(標煤) / t降低到55.04 kg (標煤) / t ,減少了13.67 kg 標煤,降幅接近20 %。燒結的節(jié)能方向主要是降低電耗、固體燃料消耗、點火煤氣消耗以及余熱回收利用。在降低電耗方面,我國在降低抽風系統(tǒng)的漏風率和變頻調速技術的應用方面取得一些進步、但還不夠; 各種先進的、節(jié)能效果顯著的點火器已在很多燒結廠得到推廣應用,使燒結點火煤氣的消耗逐漸下降,國內先進燒結廠已降低至0.06 gJ / t ;固體燃料消耗從2001年的5

74、9kg/ t 降低到2006 年的54kg/ t ,逐年穩(wěn)步下降,這主要得益于燒結機的大型化,厚料層燒結和工藝流程更加完善。燒結余熱回收是鋼鐵企業(yè)開展節(jié)能減排、降耗增效的有效措施,也是鋼鐵企業(yè)實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟的必由之路。鋼鐵產業(yè)作為一個高耗能、高污染的產業(yè),是節(jié)能減排潛力最大的行業(yè)之一,在我國能源問題日益嚴峻的情況下,燒結系統(tǒng)中開展節(jié)能工作,增加余熱回收裝置,對節(jié)能減排、</p><p><b>　　環(huán)保技

75、術</b></p><p>　?、?除塵技術 燒結生產過程的塵源, 目前一般認為源于以下幾個方面</p><p>　?、僭蠝蕚溥^程包括熔劑、燃料破碎、篩分、生石灰輸送配料等</p><p>　　②原料、混合料、成品的運輸過程</p><p>　　③燒結生產過程的主抽風及冷卻抽風、鼓風過程</p><p

76、>　　④燒結礦的卸礦、冷熱破、冷熱篩過程</p><p>　?、堇錈岱档V參入配料混合過程</p><p>　?、拊O備、地面清掃等二次揚塵</p><p>　　⑦干式除塵設備的卸灰運輸過程[15]。</p><p>　　近年來,我國新建或改造的大中型燒結機的燒結煙氣除塵幾乎全部采用高效干式電除塵,除塵效率達99 %;環(huán)境除塵也都采用了高效

77、布袋除塵器或干式電除塵器,取代了落后的多管和旋風除塵器。另一方面,燒結設備的大型化和自動化,采用鋪底料、氣力輸送除塵灰等措施減少了粉塵的產生。除塵技術的發(fā)展使我國燒結車間環(huán)境大大改善。</p><p>　?、?脫硫技術 2000-2005 年間,在燒結礦產量增加1.9%的情況下,燒結工序外排SO2 只增加了20%,說明燒結行業(yè)在脫硫方面做了很多工作,如采用進口低硫礦等。由于一些歷史原因,在

78、我國燒結發(fā)展過程中對燒結煙氣脫硫一直不夠重視,燒結脫硫基本是個空白。進入21世紀,環(huán)境壓力越來越大,我國燒結煙氣的脫硫步入了起步階段,已經(jīng)有部分鋼鐵企業(yè)開始實施或即將實施。廣鋼對1 臺24 m2 燒結機采用了石灰2石膏法進行脫硫,已投入運行;石鋼對3號和4號燒結機采用了密相干塔法進行脫硫,已經(jīng)投入運行;柳鋼二燒2臺燒結機采用氨2硫銨法進行脫硫,也已投產;包鋼根據(jù)自產礦的特點,采用創(chuàng)新的ENS 環(huán)保新工藝,除氟率、脫硫率分別達到95%和7

79、5%以上。</p><p>　　我國燒結減排二氧化硫的對策</p><p>　　A 從源頭控制SO2 的產生　B 結合燒結工藝合理降低投資 　C 開發(fā)適合我國國情的脫硫技術 D 加快淘汰落后設備　E 建設示范工程 F 國家政策扶持[16]</p><p>　　5) 　包鋼燒結球團產品質量與國內先進水平差距</p><p>　　(1)鐵品位與

80、國內先進水平比低約2個百分點。</p><p>　　(2)高爐返礦率與國內先進水平比高約3個百分點。</p><p>　　(3)燒結礦和球團礦質量穩(wěn)定性有較大差距,主要表現(xiàn)在二燒4臺小燒結機上和球團4 座豎爐上,這是工藝本身具有先天的不足。</p><p>　　(4)冶金性能還在白云鄂博礦特殊性上有所體現(xiàn);指標上的差距還體現(xiàn)在包鋼燒結鐵料結構中細精礦的比例偏高上。&

81、lt;/p><p>　　(5)環(huán)保節(jié)能項目在分散的4臺90 m2 燒結機或4座豎爐上難以實施,主要原因是分散治理會使投資升高[17]。</p><p>　　改變F含量燒結基礎特性的實驗研究</p><p><b>　　實驗原料</b></p><p>　　按照K2O：Al2O3：SiO2的摩爾比為0.5:0.5:3，模擬鉀長

82、石化學成分。采用固相合成法，控制合成反應由難向易進行以減少穩(wěn)定雜質相的生成，即先對K2O和Al2O3進行合成，然后再加入SiO2，調整溫度與時間，合成鉀長石KAlSi3O8（0.5K2O·0.5Al2O3·3SiO2）純化學試劑。</p><p>　　以鉀長石KAlSi3O8（0.5K2O·0.5Al2O3·3SiO2）; CaO、Fe2O3純化學試劑為原料配制燒結混合料，

83、在堿度為2.0、Fe2O3的質量分數(shù)為85%、進行不同F(xiàn)含量（0.1%、0.5%、0.9%、1.4%）下鐵酸鈣的生成實驗。燒結試樣的化學成分如表2.1所示。</p><p>　　表2.1 燒結試樣的化學成分 單位 g</p><p>　　表 2.2 含有K2O百分含量表 （%）</p><p>　　表 2.3 不含有K2O百分含量表 （%）</p&

84、gt;<p><b>　　實驗方法及設備</b></p><p><b>　　微型燒結法簡介</b></p><p>　　微型燒結法是根據(jù)燒結過程中的溫度、廢氣成份變化和不同區(qū)域的礦相結構而設計的一種燒結固結機理研究方法[37]。該法能夠定性地模擬燒結溫度、氣氛的變化對礦物形成帶來的影響。微型燒結法與燒結生產或燒結杯試驗相比，因為避

85、開了混料、制粒、布料、燃料及工藝操作參數(shù)等因素的影響，所以能夠有針對性地進行單因素解剖分析[38]，因此更適合于指導本次實驗研究。</p><p><b>　　燒結氣氛的模擬</b></p><p>　　微型燒結法一般是以在N2氣氛下的焙燒過程模擬實際燒結過程的燃燒帶及其以前部分，以在空氣氣氛下的焙燒過程模擬相應的高溫氧化帶及其以后部分。</p><

86、;p>　　由燒結過程的氣氛可知，F(xiàn)e2O3的變化最為常見。因此，模擬實際燒結過程Fe2O3的變化是微型燒結法必須考慮的問題。根據(jù)熱力學原理可作如下分析。</p><p>　　Fe2O3的分解反應及其標準生成自由能變化為：</p><p>　　6Fe2O3＝4Fe3O4＋O2</p><p>　　△G0＝586770-340.20T

87、 （2-1）</p><p>　　又由化學反應的平衡常數(shù)K得出：</p><p>　　△G0＝-RT㏑K=-RT㏑PO2 （2-2）</p><p>　　聯(lián)立（2-1）、(2-2)式，即可求出Fe2O3在任意溫度分解時的氧平衡分壓數(shù)PO2，或在某P

88、O2下分解所需的溫度范圍。</p><p>　　在微型燒結法中的N2階段，使用高純氮氣時，系統(tǒng)的氧分壓大約在10Pa左右。因此，用N2氣氛的焙燒可以模擬實際燃燒終點以前的各種反應。即以Fe2O3的分解反應代替其還原反應，分解效果相當于燒結條件下Fe2O3分解與還原的總和。在這一階段的鐵酸鈣、硅酸鹽玻璃相等的形成也基本與實際燒結過程相似。</p><p>　　在微型燒結法中，由N2換為空氣后

89、，則形成完全的空氣氣氛，系統(tǒng)的氧勢大于實際燒結后期的高溫氧化階段，其結果是燒結小餅的氧化效果要略強于實際燒結過程。作為一種基礎試驗方法，并不會對其相對比較結果產生影響，因此這樣簡化是可行的。</p><p><b>　　二．燒結溫度模擬</b></p><p>　　微型燒結法模擬實際燒結生產的升溫和降溫過程，可以通過調節(jié)微型燒結裝置的溫度來完成。實際燒結料層包括預熱帶

90、、燃燒帶和冷卻帶，燃燒帶焦粉附近局部氣氛為還原段和氧化段。與之對應，微型燒結法升溫過程分為升溫段、恒溫段、降溫段：恒溫段氣氛又分為氮氣段和空氣段?？蓪ξ⑿蜔Y法的試驗過程描述如下。</p><p>　　1.室溫～1000℃的升溫段</p><p>　　該段相當于實際燒結料層的預熱干燥帶。其間主要發(fā)生水分蒸發(fā)、結晶水分解、碳酸鹽分解等物理化學反應。試樣升溫時間與實際燒結過程的料層厚薄以及所處

91、的位置相關。所以，升溫時間越長，相當于燒結料層越厚，燒結小餅結構接近于下層燒結礦。反之，試樣升溫時間越短，相當于燒結料層越薄，燒結小餅結構近于上層燒結礦。另外，試樣小餅的周邊，由于所處高溫時間相對較長，相當于燒結料層的下層；小餅的中心，則相當于燒結表層。</p><p>　　2.1000℃～最高溫度的升溫段及氮氣恒溫段</p><p>　　該段相當于實際燒結料層的燃燒帶。其間主要發(fā)生Fe2

92、O3的還原、硅酸鹽和鐵酸鹽的形成等物理化學反應。在最高溫度時，氮氣下的停留時間可以模擬實際燒結過程燃燒帶的厚薄和配碳量的高低。停留時間越長，則對應燃燒帶越厚、配碳越高的情況。反之，停留時間越短，則與燃燒帶越薄、配碳越低相對應。</p><p>　　3.最高溫度下的空氣恒溫段</p><p>　　改換空氣后，最高溫度下的停留時間，可以模擬實際燒結料層的燃燒終點后的高溫氧化階段。其間主要發(fā)生F

93、e3O4的氧化、Fe2O3和Fe3O4的再結晶長大等物理化學反應。在這一階段的停留時間越長，則可模擬相應的紅礦帶越厚的情況。反之，停留時間短，則可模擬紅礦帶薄的情況。</p><p>　　4.最高溫度～室溫的降溫段</p><p>　　該段相當于實際燒結料層的冷卻帶。其間主要發(fā)生Fe3O4的再氧化、鐵酸鈣的再結晶長大等物理化學反應。降溫越慢，則對應燒結溫度高、氧化氣氛弱的情況。反之，降溫越

94、快，則可模擬低溫及強氧化氣氛的情況。</p><p><b>　　實驗設備</b></p><p>　　實驗主要設備包括自動退模制樣器（見圖2.1）、微型紅外線快速高溫實驗爐（見圖2.2）和抗壓強度檢測裝置（見圖2.3）等。</p><p>　　制樣時將混合料裝入自動退模制樣器的壓樣模中，壓動壓桿制樣，壓力由裝置上的油壓表讀出。燒結時將樣品放在

95、微型紅外線快速高溫實驗爐的升降裝置上的樣品臺上(樣品要對中)，啟動升降裝置開關，將樣品升入紅外線加熱爐中燒結。測量抗壓強度時，將試樣放置于試樣臺上，按下開關，抗壓強度檢測裝置自動測量抗壓強度。</p><p>　　1-模具頂蓋 2-壓樣模 3-恢復彈簧和模具壓力桿 4-油壓千斤頂 5-千斤頂壓 6-壓力表</p><p>　　圖 2.1 自動退模制樣器</p><p&g

96、t;　　1-石英管 2-熱電偶 3-升降裝置 4-溫控儀電流表 5-溫控儀溫度表 6-溫控設置按鈕 7-溫度表 8-氣體流量表及調節(jié)旋鈕 9-升降裝置速率表及調節(jié)旋鈕 10-氣體轉換開關 11-電源開關 12-升降裝置開關 13-紅外線加熱爐</p><p>　　圖 2.2 微型紅外線快速高溫實驗爐</p><p>　　1-數(shù)字顯示面板 2-鎖定/釋放按鈕 3-壓力傳感器 4-試樣臺 5

97、-加壓按鈕 6-卸壓按鈕</p><p>　　圖 2.3 抗壓強度檢測裝置</p><p>　　鐵礦粉鐵酸鈣生成特性的實驗研究</p><p><b>　　試驗方法及過程</b></p><p>　　本實驗采用微型燒結法、顯微礦相觀察法進行研究。將試驗所需鐵礦粉在110 ℃的烘箱內干燥3 h,冷卻后研磨成小于100

98、目的粉狀,用精確到萬分之一的電子天平稱重后采用“干粉壓制法”壓制成小餅,放入高溫實驗裝置中根據(jù)設定升溫曲線和實驗氣氛進行焙燒。對燒結后的小餅試樣進行磨樣，并在礦相顯微鏡下觀察試樣的SFCA生成情況及礦物結構等。燒結過程的溫度和氣氛控制如表 2.2 所示。</p><p>　　表 2.4 實驗溫度和氣氛控制</p><p><b>　　實驗結果及分析</b></p

99、><p>　　委托包鋼技術中心進行礦相檢驗，顯微照片如下：</p><p>　　照片1 1#～4#（從上開始逆時針排列）的宏觀形貌</p><p>　　照片2 試樣1#的顯微結構 照片3 試樣2#的顯微結構</p><p>　　照片4 試樣3#的顯微結構 照片5 試樣4#的顯微結

100、構</p><p>　?。ㄕ掌f明：在照片中，赤鐵礦呈白灰色；磁鐵礦呈淺棕色，一般晶粒比赤鐵礦大；玻璃相呈深灰色；孔隙多為黑色，圓形或不規(guī)則狀。特殊見照片中的標注。）</p><p>　　照片1為本實驗4個不同F(xiàn)含量燒結樣品的排列。照片2為樣品號1#的顯微結構照片，其F含量為0.1%。照片3為樣品號2#的顯微結構照片，其F含量為0.5%。照片4為樣品號3#的顯微結構照片，其F含量為0.9%

101、。照片5為樣品號4#的顯微結構照片，其F含量為1.4%。</p><p>　　各試樣的照片圖中均沒有發(fā)現(xiàn)槍晶石、鐵酸鈣生成。其原因是由于實驗所用的配料中鉀長石的含量較多，而鉀長石中的K2O在試樣中的含量也較多，K2O是玻璃質的穩(wěn)定劑，有利于玻璃質的形成。K2O含量高，使得SiO2、CaO、Al2O3相當大一部分融進玻璃相中，而參與形成鐵酸鈣的SiO2、CaO、Al2O3含量減少，導致試樣中鐵酸鈣的形成并沒有明顯的

102、發(fā)生。進而在圖片中沒有觀察到鐵酸鈣的存在。</p><p>　　表2.5 各燒結試樣的礦物組成 %</p><p>　　照片2為F含量0.1%的燒結試樣，我們可以看到：呈灰白色的赤鐵礦礦相含量較多，而且分布較集中，呈深灰色的玻璃相分布不均勻，而且玻璃相呈現(xiàn)團塊狀，團塊大小不一。填充在赤鐵礦晶粒間的玻璃相相對較少，很多玻璃相都集中團聚在一起，形成了大片的玻璃質。圖中燒結試樣的孔隙小而分布較均

103、勻，沒有連成片，孔隙所占的比率也相對較小。在赤鐵礦與玻璃相交界處及孔隙邊緣偶爾可見淺棕色的磁鐵礦礦相，但磁鐵礦很少。照片3為F含量0.5 %的燒結試樣，我們能看出：相比于照片2，呈灰白色的赤鐵礦含量減少了，而呈深灰色的玻璃相相對均勻的填充在赤鐵礦晶粒間，但是玻璃相連成片的團聚現(xiàn)象仍然存在，玻璃相含量相對減少了一些。試樣中出現(xiàn)了大的形狀不規(guī)則的孔隙，孔隙所占的比率也相對增加，孔隙的分布和大小也較不均勻，局部可見少量的淺棕色磁鐵礦。照片4為

104、F含量0.9%的燒結試樣中我們看到：赤鐵礦和填充在赤鐵礦晶粒間的玻璃相分布較均勻。玻璃相的團聚現(xiàn)象明顯減少，赤鐵礦晶粒大小也趨于均勻。試樣出現(xiàn)了大的孔隙，且孔隙的分布不均勻，孔隙率進一步增加，大小不一。在赤鐵礦和玻璃相的旁邊可觀察到少量的淺棕色的磁鐵礦，但是含量不多。照片5為F含量1.4</p><p>　　對照片2到照片5的觀察分析可知，隨著試樣F含量的增加，試樣孔隙率和孔隙的大小也在增加，赤鐵礦和玻璃相的含量

105、在逐漸的減少，磁鐵礦含量很少，但有增加的趨勢，可以看到在F含量較高的兩個試樣中已經(jīng)形成了薄壁大氣孔結構。各燒結試樣均未觀察到有鐵酸鈣生成。</p><p>　　結合特殊礦燒結理論進一步分析如下：</p><p>　　從F含量的變化看液相流動性和玻璃相變化</p><p>　　CaF2是表面活性物質,它能降低燒結液相的熔點、粘度和表面張力,從而改善液相流動性。F-和O

106、2 -的半徑大小差不多,并且F- 比O2 - 的靜電勢要低很多,它能取代低硅酸鹽渣相中硅氧離子團中的O2- 離子,降低陰陽離子間的作用力,促進較大體積復雜硅氧離子團的解體,從而降低硅酸鹽液相的粘度和表面張力。CaF2 能與高熔點氧化物CaO 形成低熔點共晶體,促進CaO 的熔解和礦化,F- 還能截斷Ca2+ 和硅氧離子團之間的離子鍵,降低液相熔點,提高液相的過熱度及均勻性,降低液相粘度。</p><p>　　由C

107、aO-FeO-SiO2三元相圖可知，CaO-SiO2和2CaO-SiO2都有廣闊的液相面，液相面溫度隨FeO含量的增加而下降。這是由于CaO-SiO2和2FeO-SiO2形成低熔點的固溶體或共晶體。此外2CaO-SiO2能和FeO或2FeO-SiO2形成共晶體2CaO-SiO2-FeO。因此FeO有降低液相熔點和粘度的作用。白云鄂博鐵精礦是一種磁精礦，F(xiàn)eO含量較高，容易生成低熔點液相其液相流動性較好。本實驗中的液相主要為玻璃相，而玻璃