（钢铁冶金专业论文）矿物组成及显微结构对低硅烧结矿质量的影响.pdf

姆i b 避i j 学院硕七学搜论文 摘戮 瀵靖堂声臻辩经过矮楚霪、黢耱、委鹫，滤套，逢靛鼹烧蠢乏等工艺过疆裁纛瓷 结矿。烧结矿生产j 糍襁中的各年申工艺条件必然影响烧结矿的龌成及结构，而烧结矿 的组成及结构又决意7 它的性能。因此，研究烧结矿矿物缒戚及显微结构，掌握其 变魏蒋橙爵强嫠蘩我粥粪驽爱筵犷懿淫整蠹鼹羹，了察矿褥壤残爱显鼗缝擦与塞惑 性能的桐甄关系，钳肋于烧结矿质匿的进一涔澈善。低磕烧缡矿具有瀑列优点， 但是它溅度低、低淤还原粉化性能菠，限制了它龅大规模生产。目时由于低硅烧结 矿六螯蹩篷奏襞矿辫绻瑟藏，窀幂辫子毳蓍黎凌熬磁羲矿狯浇夔，鋈甄，落矮箨索 改善低髓烧结矿质激的新途径。 本文从以上两点出发，在实驰童通过大燮半工业化烧缱粹实验并借勋矿椐显微 凌、鹊裙邈予登袋镶簿赣溪嚣试至爨，蔑影麟凭醚囊蘩矿矿物篷藏嚣徽瀚臻梅戆霆 素、工栽条件进行了系统的研究。最后采取一篇列烧结强化礴施，改善了低硅烧结 矿的旗熬，使s i 0 2 台爨为4 o 龄烧结矿达到了入炉冶炼的震求。 零文鹃蘩襄蠹黎主要篷瑟：不鼯s 辩2 食鏊潺鹈浇缝瓣矿锯篷蔑笈鼗徽缳褥豹交 化规律激篡对烧结矿膝量的影响；低硅烧结时，在不同碱燧、m g o 含量、配碳量下 矿物缎威及显微结构的变化规襻赦蔟对烧结矿餍囊鲍影响；不圊工艺制麋祭 警下， 浇蘩矿犷穆邃交最登镞缝赣蕊变纯纛箨及其麓烧结矿震鲎豁彩 禧蔑毽。逶遗袋蠢曩 现凡怒在烧结时利于产生较多漓桐量，冷却时不是形成结龋较差的玻璃麟，而是形 成充分继鑫的针状戴撼技状铁酸镪 铁矿物不鼹默块状孤立懿在，丽是技糖结搬交 绞鋈漆袋嚣露凌囊稳 气藐含羹辏少，鍪努枣稳匀，嚣辩鲻貉气藐鞍多、器瑟气虱 较少；晶粒细小：矿桐组成简单、分衍i 均匀的撇观结构必将促进低硅烧绪矿质量的 改善。烬外，本文 ；荟螺续出了在实施低硅烧结时，适宜的二艺参数及搽佟王艺制 囊。这浆囊吝车莰率蠡了羲矿褥逡壤理论，还瓣互鼗查产入委遗蜇褒蕊禄捧泰工疆 控制具谢指导意义，以及对从事牛时关领域研究舟勺科研工作者也具有参考价1 ：随。 美穗满；诋硅浇鳝妒穗缝纛纛鞭瑟黎烧缀矿凑耋瀑纯疆整 一 塑些塑王堂堕里堂堡笙塞 a b s t r a c t t h e s i n t e r i n gm a t e r i a l sb e c o m ei n t ot h es i n t e rb yt h ew a yo f w e - d i s p o s i n g ，c r a s h i n g ， g r i n d i n g ，m i x i n g ，p e l l e t i n g ，s i n t e r i n ga n do t h e r t e c h n i c sp r o c e s s o no n eh a n d ，t h et e c h n i c s c o n d i t i o n so ft h e p r o d u c t i o nm u s th a v ea ni m p o r t a n ti n f l u e n c eo nt h em i n e r a lp h a s e c o m p o s i t i o na n dm i c r o s t r u c t u r e ，o nt h eo t h e rh a n d ，t h em i n e r a lp h a s ec o m p o s i t i o na n d m i c r o s t n l c t u r ed e c i d e s 氇ep e r f o r m a n c eo f t h es i n t e r s s ot h er e s e a r c ho f t h e m i n e r a l # a s e c o m p o s i t i o na n dm i c r o s t r u c t u r ea n dt h em a s t e r yo ft h ec h a n g ec h a r a c t e rc a nh e l pu st o e s t i m a t et h ep e r f o r m a n c ea n dq u a l i t yo ft h es i n t e r s ，u n d e r s t a n dt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e n t h em i n e r a lp h a s ec o m p o s i t i o na n dm i c r o s t r u e t u r ea n dt h em a c r o p e r f o r m a n c e ，a l to f t h i s w i l l h e l pu st oi m p r o v et h eq u a l i t yo ft h es i n t e r s t h el o ws i l i c o ns i n t e r sh a v em a n y a d v a n t a g e s ，b u tt h e ya l s oh a v ea m o u n to fd i s a d v a n t a g e s ，s u c ha st h el o w e ri n t e n s i t ya n d t h ei n f e r i o rl o w t e m p e r a t u r ed e o x i d i z ep u l v e r i z a t i o np e r f o r m a n c e , 鑫sar e s u l t , t h e yc a r ln o tb em l y l s s p r o d u c e d a tt h es a m et i m e ，b e c a u s et h el o ws i l i c o ns i n t e ri sm o s t l ys i n t e r e db yt h eh e m a t i t e p o w d e r ，w h i c hi sd i f f e r e n tf r o mt h et r a d i t i o n a lm a g n e t i t ep o w d e rs i n t e r i n g ，s ow eh a v et o f i n dan e w a p p r o a c h t oi m p r o v et h e q u a l i t yo f l o ws i l i c o ns i n t e r s 。nt h eb a s i co ft h ea b o v et o wp o i n t s , t h i sp a p e rs t u d i e sf a c t o r s i n f l u e n c i n gt h em i n e r a l p h a s ec o m p o s i t i o na n dm i c r o s t r u c t u r eo fl o ws i l i c o ns i n t e r sa n dt e c h n i c sc o n d i t i o n s ，b y m e a n so fm a s ss i n t e r i n ge x p e r i m e n t sa n dm i c r o c o s m i et e s t i n gi n s t n n n e n t s ，s u c ha so m ， s e m ，a n d s oo n ，f i n a l l ya d o p t sas e r i e so f s i n t e r i n g s t r e n g t h e nm e a s l u 8a n di m p r o v e st h e q u a l i t yo f s i n t e r s a tl a s t ，t h eq u a l i t yo fs i n t e rw h o s es i l i c o nc o n t e n ti s4 0 p e r c e n ta m o u n t s t ot h er e q u e s to ft h eb l a s t f u r n a c es m e l t t h i sp a p e rm a i n l yi n c l u d e st h ec h a n g el a wo ft h em i n e r a lp h a s ec o m p o s i t i o na n d m i c r o s t m c t u r ea n dt h ei n f l u e n c eo nt h es i n t e r sq u a l i t ya tv a r ys i l i c o nc o n t e n t s ；i nt h e p r o d u c eo f t h el o ws i l i c o ns i n t e r s ，t h ec h a n g el a wo ft h em i n e r a lp h a s ec o m p o s i t i o na n d m i c r o s t r u c t u r ea n dt h ei n f l u e n c eo nt h es i n t e r sq u a l i t ya tv a r yb a s i c i t y ，m g oc o n t e n ta n d c a r b o nc o n t e n t ；t h ec h a n g el a wo ft h em i n e r a lp h a s ec o m p o s i t i o na n dm i c r o s t r u c t u r em , a t h ei n f l u e n c eo nt h es i n t e ；s q u a l i t y a t v a r yt e c h n i c ss y s t e m f r o mt h er e s e a r c h e s ，a n c o n c l u s i o nc a nd r a w n ：i ft h ep r o c e s sc a l lp r o d u c em u c h l i q u i dp h a s ed u r i n gt h es i n t e r i n g ， a n dw h i c hc a l lb e c o m ei n t o c o m p l e t e l y c r y s t a ln e e d l e s h a p e o ra r b o r i z a t i o nf e r r o u s c a l c i u mi n s t e a do f g l a s s i n e s s ，i nt h ec o o l i n gp r o c e s s ；i f t h ef e r r o u sp h a s ei si n t e r w e a v e d b y l l 。 河北璎学院硕士学位论文 t h ef e l t n t ot h en e t w o r ki n s t e a do f e x i t i n gi nt h ei n s u l a t i o n ；i f t h em o u n to f t h e p o r e i sl i t t l e ， a n du n i f o r m i t l yd i s t r i b u t i n g ，i na d d i t i o n ，t h e r ef i r em a n yc l o s ep o r e sa n df e wo p e np o r e s ；i f t h eg r a i ni sl i t t l e ；i ft h em i n e r a l 砖a s ec o m p o s i t i o ni ss i m p l ya n dt h em i c r o s t r u c t u r ei s s y m m e t r i c a l ，蠢lo fw h i c hw i l li m p r o v et h eq u e r y o ft h es i n t e r sr e m a r k a b l y + i na d d i t i o n ， t h i sp a p e ra l s od r a w sa nc o n c l u s i o no ft h ea d e q u a t et e c h n i c sp a r a m e t e ra n ds y s t e md u r i n g t h ep r o d u c eo f l o ws i l i c o ns i n t e r s t h er e s u l t so f t h i sr e s e a r c he n r i c h e dt h et h e o r i e so f i r o n 。f ea g g l o m e r a t i o na n dm a yp l a y 躺i m p o r t a n tr o l ei np r o d u c t i o no p e r a t i o n , p r o c e s sc o n t r o l a n ds c i e n t i f i cr e s e a r c h 、 k e y w o r d s ：l o ws i l i c o ns i n t e r i n g ，m i n e r a lp h a s ec o m p o s i t i o n ，m i c r o s t r u c t u r e ，i n t e n s i t y m e a s u r e s ，t h e 霉珏8 甄t yo f s i n t e r s 。l t l ， 独创性说窝 本人郑重声蹬：熙呈交瀚论文是我个人在导辩糖导下避霉亍熊磷突 工 擘及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别潮阻标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为 获得河北理工学院璇其他教帑机构的学饿藏证书所使用过的材料。与 我一同王终斡露志辩本骚究所徽鹃任何贡熬均邑在论文中擞了明确酶 说明并表示了谢意。 签名： 髫麓：年胃一强 关于论文使用授权的说明 本人完垒了勰溜j 妻理王学院有关傺黎、镬褥学位论文瀚溪定， 即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被赢阅和借阑；学校 可以公布论文的全部或部分内容，可以聚用影印、缩印或其他复制手 段爨存论文。 签名： ( 保密的论文在解密后应遵循此规畿) 河北理一r 学院硕士学位论文 = ! ? 口 烧结矿楚我甏当前源铁生产所瘸的主要人造富矿石原料之一。生产浇绪矿的主要 铁矿粉原料为天然富矿粉和从中、贫品位的铁矿石中选出的铁精矿粉。由于天然富铁 矿粉和铁精矿粉的矿石类型、矿物组成和性质的不同，对烧结矿的产质璧有着直接的 影响，而烧结矿质量的好坏又与其内部最终形成的工艺矿物组成、工艺性质和其矿物 之间的显微结构特征有着密切的关系。因此，当我们在研究烧结矿中的反应过稷、形 成机理、评价质量、提出改进措施的时候，从矿物组成及显微结构上就可以获褥判凝 的依据，即只要观察到铁的氧化甥以俺季孛矿媚存在，就霹雄鳃烧结矿形戏时的袋他逶 驭条件，从铁螅襞仡物颗粒生长瓣形状葶珏大小，将霹以估计翔热、熔融、冷龆及其作 鬟对阚静长短。邋过罨拜究粘结稿与铁矿籀的结合关系，对其中硅酸盐或其能非铁矿相 的种类和性质加强签定，研究它们之间的稿结作用和效粜，是否存在导致烧结矿裂猝 甚至粉亿的潜在豳素，截括由于物相中产生相变或由化学稳定性带来的各种不同闲 素，于是就能够为烧结矿生产指明正确的控制工艺制度。为此，对烧结矿开展盥微矿 物学研究，对进一步提商烧结矿的质量，充实烧结理论和改进工艺攒施具有重要的意 义。 烧结矿晶位是高炉糖料的要素之一。一般认为，铁矿t f e 搀裹l 裹炉焦毖降低 2 ，、产量提褒3 。必t 提离产星，增翔经济效益，遥甥需要掇毫入炉原料静含铁品 位。又出于璜在离炉生产中烧结矿一般占炼铁入炉原料豹7 0 9 0 ，因貌旋高烧结矿 晶位，就意味着裔炉的蹭铁节焦。但是由于矿粉中的s i 0 2 琵烧结时产生足够液相以便 物科粘结的基础，也是傈证浇结矿具有较高机械强度的前提条件，而在采用低硅原料 烧结时，由予矿粉中s i 0 2 含量的降低，烧结矿质量明显变差，为保证其质量有必要研 究其矿物组成及照微结构对质量的影响。本文首先从矿物组成及显微结构入手，分析 导致低硅烧结矿质量较差的症结所在，然后针对s i 0 2 台量为4 的低硅烧缝矿具体分 槭硒究了在不同参数下矿物缎成及曼微缨构对其质量影响的簧遮蠼终。本文还邋过疆 突低醚烧缝矿螅生成过瑕，探讨了生成过程救反应及其条传，势探究出了联有糖浆形 成搬避秘它钓对烧结矿矮量的影螭，最螽归缡出了实捷低硅烧缭对逡宣静王艺参数及 工艺搡佟制瘦。 河北理i 学院硕士学位论文 t 。1 烧结发展概况 第一章文献缭述 1 1 1 国外烧缩发展简遗 烧结鼹耀途最广的铁矿石造块方法。惠予嶷炉是逆瀛工艺，露俸炉瓣褪对气流上 身蔼下姆，必须供应块状韵含铁妒黼，因此，必颁通过浇结法或球毯法将粉矿造成浚 状或直接采用富块矿避行冶炼。球闭法通常用在低品位矿石默，尤其是北荚。其它天 然毫是位矿石匿多采蹋成搴较低的鼹结法。霖熊，嶷缝法是迄今除j 美以外健曩最广 翁铁矿石滔块方法 ”。 在前几十年中，世界上烧结矿年产量维持在5 3 0 5 8 6 m t 范嘲内2 1 。从1 9 8 9 年起， 出于蘸苏联移其宅部分寒酸国家发生巨交，霞此，缝餐静镪铁工业遘季亍了爨新诞整， 导致浇结矿产量有辑下降。毽近年来，随着中瀚、朝鲜等营家的烧结矿产爨的持续增 加及东欧阐家的经济逐步回升，世界烧结矿产爨融经完全恢笈并在不断增加。尽管现 在出瑗了凝数炼铁工艺，徨是在下个十年或更长躺黠海内，它识撰不可懿对褒炉产量 有重大彩确。因j 毙，烧缩依然是铁矿粉造块的圭簧方法，蔼烧缩矿也是商炉八炉的基 本原料。 囊2 0 遵纪踌年代超嶷结技术褥裂了莰逮发鼹，主要傣现在烧缝工艺耱鞭接术戆 研究开靛和应耀。烧结工艺方面如爨劝化配粒、漉台祝强健制粒、偏析布料、冷却筛 分、整粒技术及铺底料技术等；新拽术主要表现为球团烧结投术、小球烧缡技术、低 温瓷结技零、低碴浇结技术等壮罐。上述工艺黧技术嚣蘸已经容大部分镊铁盒照摊广痊 蹋，并凝褥了显著静经济效益。 1 1 2 国内烧结发展简避 建餮轰专多年来，虢蔺铁零。吾涟凌工翌敬褥了擐夫麓戴裁。建鬣褪霸，锾矿石遥 块几乎为零，目前已建成并投产的特大烧结机( 4 0 0 m 2 以上) s 台，全圜拥有烧结机 2 0 0 多台，总藤积超过1 3 0 0 w ，年产烧结矿1 5 亿吨以上。拽溅已成为世弊上烧结矿 麓生产大黧。其菱震穗凝释取褥浆或藏拯下： 9 - “l 。2 。 河北理。f 学院硕士举位论文 1 ) 鸯1 9 7 8 年马镧冷浇技术玻关戒功螽，“六五”、“七盘”鞠闷一箍重煮企 业和地方骨干企业基本完成热烧改冷烧工艺。相当部分企业建成原料中和混匀料场， 并投入馊怒，绝大郝分厂家实现了蠹动他配料、温合枫强化制粒、镳辑毒料、冷却筑 势、整鞭授毒及镶藤辫技零等。 ( 2 ) “七五”、“八五”以来在传统烧结二e 艺基础上研究开发了一批新工艺和新 技术，并在国虑各大钢铁企、监推广鹿鼹，如意碱废烧缝技术、豫霞烧结技术、，j 、球烧 结技术、低溢浇结技术、禚疆浇结攘零等。 ( 3 ) 设备大型化和自动化。2 0 世纪5 0 年代我国最大烧结机为7 5 m 2 ，6 0 年代为 1 3 0 m 2 ，8 0 年代为2 6 5 m 2 ，9 0 年代宝镪瑟武钢盼浇结祝为4 5 0 m 2 ，并搂继投产，这些 都是我国鑫毒亍设诗，爨行裁造，并鬓琥了蠢动纯。 ( 4 ) 烧结生产攒标及产品质墩提高。近年来我国烧结矿质量显著提黼，目前多数 厂家烧绻矿品位达到5 5 噬上，鸯的还达到5 8 ，s i 0 2 含量晦剃5 5 5 表，烧结矿f e o 含量8 1 0 之淘，转羧稽数窝还鞭谴明显箍赢。 此外，烧结厂的环境治理和余热回收方面也取得了较大的发展。 1 1 3 低疆蟪绩麓述 现在对低硅烧结矿还没有一个明确的定义。一般把s i 0 2 台量小于4 5 的烧结矿称 为低硅烧结矿，但是随蕾生产技术的进步，当备厂家生产的烧结矿s i 0 2 台爨普遍低于 毒。5 盛，s i 。2 含量为4 ，5 篷浇路矿又霹称为蕊穗娆缍矿。困鳆低醚浇鳍矿没枣薅翅翁 定义，它随着生产技术的发展，丽不断变化。 烧结矿品位是高炉糖料的要索之一。一般认为，铁矿t f e 提高1 ，黼炉焦比降低 2 ，产爨攫囊3 。必了提毫产爨，凌蠡羟济效薤，遭甥嚣鼹提裹入势聚糕戆窘铁蕊 位。现在高炉生产中烧缩矿一般占炼铁入炉原料的7 0 9 0 ，因此提高烧缩矿品位， 就意味糟离炉的增铁节焦。另外，随着我国炼铁技术的发鼹、钢铁生产蚋大规模化带 豪蕊生铁产量蕊逐年增自l ，致菠铁髂石茺其是富矿键量惫袋减少，露遂爨上毫善诲多 寓集的可供炼铁商接使用的铁矿资源，所以弭大钢铁企、l k 纷纷购买国外的铁矿石，用 于低磴烧结生产。在铁矿粉造块中粥加适量的遂日寰矿可以明显的提高成澡矿的含铁 品谴、臻饕改善袋缝矿的还骚性、簿低笺甓漆鬟；胰纛簿低产蒜痰奉，旋褒垒魏鳆经 。3 。 河j b 理：学院硕士学位论文 游效蘸。但是，灰于进口寓矿的s i 0 2 含量较低、烧结过程产生戆糕结摺量少，戏亨困 难藤导致在酝掘进口矿烧缝时又存在着潜多润题，鲡烧结霉。强发变差、成豁率下降、 低温还麋粉优趣藿等。霹览在撮太糕度上制约了高潞位、低价位进口富矿粉在生产上 的应箱，隧碍了低硅浇缩技术韵发鼗。但是为了节能、降耗，增强产品的竞争能力， 低硅浇绪生产势在强行，因此必须探索敌善低硅烧结矿质量豹新途径。 1 ，2 显微结构搬述 1 2 。l 是微结构的定义 显微结构通常定义为材料在显微尺度下具有的内结构( i n t e r n a ls t r u c t u r e ) 1 3 1 ，也 即指在显微镜下观察到的材料中不同相的存在_ 手日分布。主要指晶粒的大小、形状秘取 向，气孔的形状和位置，各种杂质、缺陷和微裂纹的存在形式和分布以及晶阆特短 等。简顽言之，显微结构主要是指在显微镜下观察到驰结橡。豢见鲍微溅鳃元 ( m i c r o s t r u c t u r a le l e m e n t s ) 包括晶器、位错、气孔等，被认为是穗结构( p h a s e s t r u c t u r e ) 中懿不连续钵( d i s c o n t i n u i t i e s ) 。描述基微结构麓凡俏参量有：晶粒尺度 ( g r a i ns i z e ) 、粒径分布( g r a i nd i s t r i b u t i o n ) 、相含藿( a m o u n to f p h a s e s ) 等。萁中相 数目主要取决于化学龌分，而其它参数主要依赖于制备工艺和使用条件。此外，气孔 也可认为是一种不含成分的相。 晶界是原予间距失配的区域，此处的原子比晶粒内的原子舆有较高的能量。这种 失配导致原予间相对较大的间隙，有利于原子的扩敞和杂质的傅蜜，从丽嚣致照界鲍 迁移和杂质的吸收。因此，熙界常常是照粒成核积生长，以及冬类愿予甥互扩敷的场 艇。 照徽结捻豹憨裁量e 是微躐鳃元戆i i i i 壁u i 及獒密度q i 蠡弓乘狡。麴粜显徽缝元 静阔疆仪凡个原子爨离时，还需擒上它们之闯静相互 笮灞熊。其中磊养麓的主瑟部分 来源予晶界上的最遥邻原予，少部分来自于次近邻投更近邻的琢子。褶同褶中近邻晶 糯的晶界能随近邻品粒的相对墩向而变化。显微结构的能量为辩结晶和晶粒的长大提 供反应驱动力。 - 4 河北理一l 学院硕十学位论文 瓷结矿麓不霹穗链 式孛，d 为螽粒囊径，t 为爵闻，彝m 分鞠是霉鼗。叁实验络暴袭弱，r n 熬 数伉接近1 ，0 ，闻此i j 式可积分成为下式： d 2d 0 2 = 2 k t( 2 ) 5w 可北瑗f ：学院碟士学位论文 这就是雕谓的抛物线晶坡生长定律。可见，烧结矿裁磁中乎均晶糙直经与时阉的 平方摄成正比。 ， 姥努，在浇结矿中存在液耀夹杂耪、弱穗夹杂物以及气孔戴气稻时，表面的晶界 交汇娃会形成沟纹，俸肉两耱葙交簸也会形成浸润角或两面角，它狭定子晶界能与阐一 液或围一气的界面能。 1 2 3 烧绩矿的显微缝构 浇绍矿酌显徽结鞫，一般跫指在显傲镜下，浇绪矿中矿物结晶颓粒的形弑、相对 大小和它们相互结合排列的关系。由于烧结矿的生产工艺和矿石原料条件的不同，因 而表现在烧结矿的矿物组成及显微结构上都有明显的差异。现将常见的显微结构分述 如下i ”1 ： 1 。斑状结构 在烧结矿中黄先结晶出囊形、半自形晶的磁铁矿呈斑鼎状与较镪越或 # 晶质硅酸 按糙结蝴，翊互结合成斑状缝梅。 2 ，粒炊结梅 烧络矿中首先鳍晶激的磁铁矿晶粒，裔于冷却速度诀，多翌半自彩或仇形晶与粘 结相矿物相互结合成粒状结构。 3 骸鼯结构 是指在烧结矿中早期结晶的磁铁矿晶体中，有粘结矿物充填于内，而仍大致保持 磁铁矿原来的结鼎外形和边缘部分的骸晶状结构 4 熔蚀结搴每 在烧结矿中磁铁矿多被熔蚀成经形鑫或浑飘状、绥小晶粒与铁酸钙澎残熔缓结 构。茂静结构奁离碱度浇结矿中常冤。 5 铁酸锱与磁铁矿酌共晶结构 这种结构多出现在商碱度烧结静“中。 6 一 河北理】：学院硕士学位论文 1 3 溪绣矿酶矿物缀残 烧结矿中的矿物鳃成及其相豆间的结构特征，对烧结矿的机械强度期还原性有赣 壹按的影嚷，爨驭磅究烧缝矿豹滚器筑曩靖还黪矮褥与冀蠹部懿矿翡缎藏联系莛塞。 通过对接矿物组成的研究，得知在烧结矿中出飒哪些矿物对提高其质量商利，出现哪 些矿物对提高质量不利，这样人们就可在生产过程中，根据烧结原料的不同，采用棚 适应的工艺接燕，醛挺述利于褥离浇结矿囊量滟矿魏生戏，鼹对季窜毒不剩手提毒襞爨 的矿物生成。 1 3 1 妒物组成概述 宙予原籽条释及烧结工艺条件不同，冀矿物组残不器相同，但总是国含铁矿耪翻 粘结相矿物两大类组成陋 。烧结矿碱度( c a o s i 0 2 ) 在0 5 5 0 范围内时，它的主 要铁霉“秘必f 豫l ：磁铁矿f e 3 0 4 、赤铁矿f e 2 0 3 、蜜氏钵f e x o 。它戆糙结穗矿旗毫：铁擞 撬石2 f e o s i 0 2 、褥镶徽榄石( c a o ) z ( f e o ) 2 i 0 2 ( z = 0 2 5 m ，5 ) 、硅荻爵 c a o - s i 0 2 、硅钙石3 c a o 2 s i 0 2 、镟酸钙c a o f e 2 0 3 等其他含铁硅酸赫玻璃相。 警舔料中含a 1 2 0 3 羧多或烧鲮瓣中f 铤0 3 含量较裹辩，娆藜矿中黎港瑗键黄长嚣 2 c a o a 1 2 0 3 s i 0 2 、鞭铝酸西钙4 c a o a 1 2 0 3 f e 2 0 3 、铁锚薰长石2 c a o ( a 1 ，f e ) 2 0 r s i 0 2 或铁黄长猫2 c a o f e o 2 s i 0 2 ，有时还出现富铝的辉树等。 警娆缝鞋中台m g o 量袋多 l 吉，爨蠢镁壤撬石2 m g o t s i 0 2 、钙镁穰麓石 c a o ，m g o s i 0 2 、钱黄长石2 c a o m g o 2 s i 0 2 及镁蔷薇辉石3 c a o m g o 2 s 1 0 2 等。 此外，由于碱艘过高，则在粘结相中还可能出现游离的飘化钙【2 0 1 。 在上述矿妨中，激铁矿为其中豢主要麴物襁，它鼓潞体牵最旱绪鑫耩是，呈突好 的自形潞。其次，对寓氏体来说随烧结矿的逐徽气氛增加，f e o 含量髓之增加。 1 3 2 拦蕊矿物的形成 淡薅矿是一静密多静矿稳缀斑煞集舍葬 2 n 。它是舀娆绪混合辩 铁矿粉尧主，酝 加熔剂及燃利等纽溅) 先经点火”始，经过热欲、分解、还原、氧化、阎相反应、熔 化、溅襁生成以及冷部结晶变戏潮耀等见个基本除段两形成娆结矿。在形成烧绩矿孵 霹霹，莛蠹嫠翡各耪工艺矿魏氇涟步皇残。蠢予这些矿物魏形残数量鞫性爱等瑟穗结 v 了 河北理。学院硕士学能论文 犷爨蓑羹畜着妻羧熬影濑。邃诧，鞭究浇结矿串器稃矿蘩翁整藏过程裁誊残条静是十 分重要的。 出予烧绩混合趱楚融多静彩鞑缝残蛉，这撩躲瓣颗粒缨小又摆互紧誉接触，在嶷 辇过瑟审滚着蘧菠舞藏，善茏势乏褥番发雯鬻穗爱壹，垒簸蘩承讫含嬲 工艺矿 物) 。髓辫烧结温度j 懿一步提高，蹶有烧结料中番组分之间、新生的化古物之间、新 傀台物与烧嫱糕组分乏黼不龌赘发生反应，各秘梅辩稷继被漆倦、分群、生成低熔点 纯台黎及莛潞鬣合耱+ 然螽交威滚秘，俘随着浇撩过程熟臻窳，滚疆开始冷帮结螽， 逐步生成铸种工艺矿物，最后冷却阁缩成为烧绺矿。冷却结晶彤成的各种z 艺矿物是 灌结矿藏裂隈结蛉纂懿辟m 。 套烧臻遥疆孛，濑螽褥甄5 0 0 庄袁燕热戮i 4 鼹焘裹+ 一簸不越邀三势瓣，允 许坷相反_ i _ 照的时间很煳。在这样鲫涤件下，只谢那黛反应歼妻 ! ? 温度低、避鹰快的固相 反应才熊滋行。由予这些反应生成淡最初反痰产燎，对烧缨矿孛鲢最终矿辫鳃成起着 重太嚣滤，为魏，了簿羡瘦戆蒙稿产甥轻羡窭开媲湛寰更翼鸯安繇意爻。已经珏实磷 2 4 1 ：( 1 ) 、固相中只能进行放热的化学反应，黼且两种物料之悯反应的域初产物只能 形成黧孛谯台物，熬戏努往往与菠摩戆戆浓度魄不稳唿台。攘c a o 与s l 国戆露摆葳 痘孛，鬣繇产餮趸擎帮楚2 c a o s i 0 2 ，磊2 c a o + f e 2 0 3 霹c a o + f e 2 0 3 翁篱冁反痤产貔 也仅为c a o f e 2 0 3 。( 2 ) 、f e 2 0 a 只能溶入s i q 而不能与s i 0 2 发生棚豆作用，筒 f 趣瓯煲| j 枣舱与c a o 疑瘴，它们乏耀迄蘸不巍璐戏祗熔点矿物寒降甄软化澡褰。毯鼹 盎嶷绪戳镑矿落蘩蔑烧缝犷薅：藩黢酲碳骏豫姆辍强舔氧讫糕气氛，蕊鹣3 鼠氧纯为 f e 2 0 3 ，襁固相反应中才能形成铁酸髑。 瓷戆熔裁，睦浇缝糕时，石英鬏辍与磁铁矿蜘接鲑嫠分；霹犍生盛铁酸撼逸霹戆垒 赢铁瓣拣嚣，只是在戮籀反应串镶襁穗石彩裁瀚过鹱凌蒙黢褥形藏要漤。戴矫，铁酸 钙开始生溅的温度祭件也低一些。总的反应效粜取决于烧结邋程燃料的削撼，用量增 艇，爨挚涟藏还甄气簸鼗舞瀑努辫，这鼗会徒遴露裰反应哮l 浚皲麓虿戆辩鼹，豫疆礴 铁酸锈趱现霉i 。 ， - 在烧绌时尽管s i 0 2 与c a o 的化学亲和力比f e 2 0 3 与c a o 的化学亲剃力大的多，f l l 锃反应舅娥嚣温度又耍乎接近，毽凌予蓬裁蠖娆缝糕中爱0 2 舄c a o 颗耱懿禳缒数量毖 f e 2 0 ，鞫c a o 钓接触数量少弱多，所戳铁酸铸形成熬速度鞍快鞫。在氧纯祭件下，磁 寒w 河北聩1 学院硕! i = 学位论文 铵磅。强烈戴诧为赤铁矿( 翔瀑辩j ；i 最鞍抵嚣稿对较低翁滠魔承平) ，这些赤铁矿哥与 石灰反应，促使铁酸钙在固相中形成。在固棚殿应中形成的复杂化合物，随着温度升 高继续发生变化，在燃纯时，一帮分分解成较簿攀盼组分，一部分变成泼穗。其最终 矿秘缎成，取决予一怒燃辩霸量霸淡臻辩魏碱震，当蒸述帮搽籽耨往肖关。在烧结燃 料用量低时，只有少部分烧结料融化，因此固相反应产物能转到烧结矿中去。在这种 情况下，尽管烧结辩碱菠不高，还可髓褥到含铁酸钙筑烧缝矿。嚣毁低燃麟露量秘离 碱囊不饺能菠薅仡物遴行结晶搿成翁铁酸钙翻现在浇结矿中，i 嚣虽还镬辫稆中形残静 铁酸钙也转到烧结矿中。固相间发生的反应，可促进原有烧结料中所没肖的易熔物质 的形成。当这穗反成进行的足够抉对，形成的烬融甥戴较多，浇绩故强发可褥到弱显 静摄齑。 一般烧结料中铁矿物主要为赤铁矿和磁铁矿，脉石矿物主蕊为石英等。当生产熔剂 性烧缩矿对，则嚣醚热一定数量的熔裁，所热熔舞g 最终都要分簇必c a o 。 京嶷舔浇鳝过程皆，蠡予浇结原糖麓不褥，生残豹矿秘萃牵类龟会增多，豫上述工 艺矿物外，还可能有鼹多的成分( 如a 1 2 0 3 、m g o 及c a f 2 摊) 参加反成，生成种类更 多故工艺矿憋。 鬣畿烧结辩翡秽物筑藩点群逶懑离子浇缝滠痰。蠢籀爱癍兹重要意义在于：离涪 点的物脯之间发生胤相反应，往往生成低熔点的反应物，从而在烧结潞廉下生成液 提，冷却焉把来熔瓣圈络在一起，形成烧络矿饼。因此在烧缩过程中形戏浆滚耱，是 浼装矿鹣霾结基硇。液稳静或分筑成帮数量在缀大程度上决定了烧结矿的矿扬组成帮 显微结构，它对烧结矿的产质量材祷直接的影唰2 7 j 。 l ；4 秽麴缝或玟显徽续擒对浚结矿蒺量的影晌 烧缩矿的质量主鼹表现在它的强度、还原性及低温述原粉化性上，它们与粘结栩 的发震摆度、结磊祭 孛、旗结稷矿物匏强度翻还原性等有关。篷于液辐冷却柝晶时， 浓度及瀑度秘不均匀榷以及矿瀚本隽镌特点不同，备耱集合秫可以戮树彼献、针狱、 枉状、 状、板状簿豫式凝固组成，而这些不闹形状的集合体的强度和诲原性又有很 大蕊蓉漤，嚣姥浇结犷冷凝时形成的矿锈缀成获其结擒对烧姥矿欧性熊( 圭瑟表现在强 瘦、还瓣性及低溢逐躲耢仡挂) 韵蓊重要筑影桶。 一9v 河北耀r 学院硕十￥：位论文 凌姆凡耱主要矿秘试验露慕列入表 。 掇。 从袋中可知，除锊铁橄榄石( 当x = 1 5 - 1 + 0 时) 其强度较熬外，其他均较好。然而 烧续矿的强度是一综合瓣表瑗( 气魏率、结构等) 。它熬物化性能，最关键匏一顼楚 在离溢l 荟原条俘下静热稳定性。魏铁酸一钙满乎低级鑫系，菇格有穿整较麓，易于分 解还原。赤铁矿和磁铁矿也是容翁还原的矿物，熊还原度与自身晶粒大小和铁存在的 债惫有关。 表 ；i 浇结妒串囊要矿秘殛糙结襁秘强瑾鞘涟溅缝 t a b l e11t h e i n t e n s i t ya n dd e o x i d i z a t i o no f t h em a i nm i n e r a la n df e l t i n gi nt h es i n t e r s 诚然，这些易予还原分解的矿物存在于粘结榍中，虽然谯冷却后使烧鳙矿有较黼 熬强度，懂交于骞滠的还爨努瑟，会捷螽癸本囊殍袭，墓至有靛转入它翘蕊消失，这 样势必保证不了高濑强度。而硅酸赭矿物存在时虽然冷态强度较低，但离温还原性能 较羞，这样可保持它原有的粘结状态。因而其热态强度就表珊较好。 1 4 ，l 舻襁缀或鞫显徽结褐对溪终带强窿豹影滴 近几年来国内外举者对烧结矿中各种矿物的机械强度作了大量的研究：巴作口“”l ， 茭瑷浇结矿孛故磁铁矿、券铁矿、铁酸一锈、铁擞援石、铁蓑长石煮较高懿撬基强 度，其次则为钙铁撇榄石、钙镁橄榄石及铁酸= 钙，在钙谈橄榄石中，当x 1 0 时， + 巷- 河0 t 理t 学院硬士学位论文 菸蕊压牲、耐蘑性及赡性的揍撼均与煎癸接近或麓过，当x l 。5 黠，英强度担当 低，蠢且爨产生鬟绞，它瀚晶臻鬻鼗谈近予2 c a o t s i 0 2 。臻究袭镄# l 铰酸锈戆撬压 强度为3 6 3 n e r a 2 ，玻璃橱倪为4 5 n c m ；。因此在烧结矿麴缭梅中应尽量减少璇璃稳静 形袋，这寿糕予提衰烧结矿静强发。 浇露矿酌矿耪缎戏鼯英强度霄璧要影镪。嚣溶剡往浇络矿穗矿锈缀成方藤蹙藩低 组分的，萁擞微结丰訇为斑状或共晶结构，萁中磁镶矿斑晶被钙锻橄榄石和少纛玻璃相 掰圈结，因丽强度好。熔潮性娆结矿在矿物组成上楚属多组分的烧结矿，葵挝徽结构 璺斑棱绪稳，其中的磁铰矿斑晶被锈後擞榄石、酸璃楣强及少爨籀疆酸二镪帮铁酸锈 铸所固结，强度较差。巅碱度烧结矿在矿物组成上也属低缎分烧结矿，其显微结构为 熔蚀渡菸最结构，其中磁铁矿与铁酸钙一起凝结，熬套嶷好的强壤。 贯卦。在冷帮避程中会誉可避免鞠产生不霹翁海应力，其体强圆魏下磷： ( 1 ) 出予烧结矿袁麓与中心存在潍麓_ 焉产譬主静热瘟力。这辩应力主要敬淡予冷却 祭 串，哥采嗣缓冷或热魏建翡方法采澄豫。 ( 2 ) 浇绻矿中备稽不阕犷秘具寄不丽燕膨涨系数，因两孳 鹬备矿秘之蠲翁应力， 豳此减少烧绌矿中的矿物组分，有利于掇高烧结矿强度。 3 ) 熔劁性烧缭矿中建酸二钙在冷却中的多晶转变赝引起的楣变应力。邋常在熔 澍性烧缭譬。中主要出现1 3 * c 2 s 和r - c 2 s 。当一c 2 s 在冷帮转变巍r - c 2 s 对，蠢予穗变， 体积膨胀l o ，因蔗产生极大应力，导致烧续矿囊动粉终。 爽瘟力豹产生嚣镬烧络矿质爨变麓，因魏在璺三产中瘦尽量遴爱浅应力数产生。 1 4 2 矿秘缀成和显徽缩桷甜烧缩矿遥磁性的影响 疆究表嘲f 3 3 l ：蠢铁矿、磁铁矿、铁酸半锈、铁羧一钙餐易述艨，铁酸二镂、铁铝 酸嚣锈还鞭梅禚惩，两玻璃糖、锈铁擞麓看、祷鬃是铁被援石怒瓣迄藩馥矿物。嚣菲 溶剂往烧结矿的气孔壁大酃分楚由戳橄榄石和渡璃相组成，雨熔嗣往烧结矿的气孔壁 鲻出钙铁微棱石、玻璃鞠及铁酸钙等缎成，所甄在滴群的气孔艘条件下，非熔剂性烧 络矿麓违藤糕晓滚裁稳烧续矿兼。涎麓烧鬃矿碱瘦瓣撬蠢，浇缭矿气我率撩翔，难还 原的铁橄榄布为钙铁橄榄石和铁酸钙所代将，闵丽在商碱度烧结矿中围有大麓的铁酸 l 题结，所以它强度及还原牲都好。该类型烧绪矿在今薅生产中成大力发展。 河北矬下学院硕十学位论文 浇缭矿戆结稿封箕还原注雾嫡瞧琅丈。剿翔鲞磁羲矿晶糍缀枣，箕龋粒蠲藉结捐 也很少，这种烧结矿猩8 0 0 c 时容溺还原，而大颗粒磁铁矿被硅酸盐粘结栩包裹时，则 难还原戏只表露还愿。舞乡 ，气孔褰离，矿物晶体嵌蠢松堍以及裂纹多蛉结襁，虽然 萁强发较差，毽帮容耢还琢。关予单矿耪翡还簌瞧，还可戳献结晶纯学魏蕊煮来说 明：晶格能低的晶体容易还原，品格能高者则还原性差。 l ；4 。3 妒鞭维或稻显徽缝擒对媾缮矿德i 基还愿耪诧躯嚣睫 低濑还原粉化做熊是指铁矿石在低温( 4 0 0 一6 0 0 c ) 避原条件下矿石还原粉化性 能，它是衡量铁矿石在高炉上部块状带性能的一项指标，对高炉冶炼舆商极大的影 嚷。鬣夕 硬究表露，烧结矿r d 王 3 。1 5 ) 每攮离5 ，焦魄壤翔终3 k g ，生铁产差下海 1 5 5 。另外，烧缩矿低温还艨粉化对炉龄、炉墙及热损失都有很大的影响。烧结 矿发生低温还原粉化的最根本原例怒【= ”l ：烧结矿中的再生f e 2 0 3 在低g ( 4 5 04 c 5 5 0 o ) 时，出c t 。f e 2 。3 还漂成￥一f e ：0 3 时，由予翦者为三方鑫系六方鑫 骞，露螽密为等辘鑫系 立方品格，在还原气体作用下发生了晶格的转变，造成了结构的扭曲，产生极大的内 应力，孕致在机械作用下严重的破裂。 还蘸遭程孛产生瀚两瘟力主要是盘瓷襞矿中赤锾矿逐缀逐甄霹蕊黎黪涨弓l 莲瓣。 1 0 0 0 c 时，赤铁矿程被c d c 0 2 瀹合气体还原过程中体积变化如下f 3 6 】： f e 2 0 3 _ f e 3 0 4 + f e o + f e 罐对髂稼t 0 0 1 2 5】3 21 2 7 磁铁矿及富氏体的晶格都魁立方晶格，在篇= 阶段还膘时体积变化缀小，最后从 富氏体还原为铁，隧为铁的分子体积比氧化物熟小雨伴随着体积鲍收缩。 舔究表襞瑟7 。鞋：烧缮矿款裂绞藩遥发皇在骸菇凌熬次囊赤铁矿曩薅纂孛廷，螽聚 赤铁矿阁圈和玻璃梢及赤铁矿内部有较多的气孔，它就能够缓和赤铁矿向磁铁矿转燮 时低潋还原搬变力，耀止裂纹扩散。 。1 2 - 河北理i 学院硕十学伉论文 2 ，t 耩究态窑与磷究方法 第二章实验 烧结矿作为炼铁生产的主要入炉原料，除了由于粉矿必颂经造块后入炉外，更主 要是由予其优良豹冶金牲钱丽被j 。泛使爆。键域鬣羞黪烧继矿仍会绘裔妒带来许多阏 逐帮麻爆，严重瑟亿高炉魏经漭辫标。嗣丽佟为当今毽赛嵩炉炉科结构中阐量最大的 烧结矿，必须是优质f ； 臼。不能简单地认为，凡怒烧结矿就是好的炉料。 骨么样戆烧结矿才舞是优质浇结矿? 本人认为，当今我蜘应特蹈强诞以下见令方 蔼秘菠爨阏蘧： 1 ) 烧结矿的碱戚( c a o s i 0 2 p 1 8 。大量的研究和生产实践征明，碱度低于l 8 烧结 矿的庚餐会受到较大的澎嚷，不利予铁酸钙系豳炼耱懿形戏。 2 ) 烧结矿豹铁赫位离，t f e 5 8 ( 最好6 0 句；s i 0 2 低， 4 5 。商品倥、骶 s i 0 2 烧结，能为高炉炼铁实现低淹比、高喷煤和大幅度降低入炉焦比剁造条件。当 然，对菜令键铁企娆嚣孬喜，鸯一个综台效益的溅簿淹题。髓楚离铁低醚烧续，对器魏 我国的烧缩生产提高质量，锯具有辫导意义。 3 ) 降低f e o 含擞( f e o 5 ) 。商f e o 会使烧结矿的还原性变差，在筒炉冶炼过程 中，瓣接还愿褥不戮笈震，裹炉潆气褥不裂充分秘震，扶两增糖焦炭翡糕羹。我藿述 有不少烧结厂匏生产依赖f e o 豹宙蕊来保证烧鳃矿筑强凄，蕊丽造戒烧缩矿中f e o 含 量很商。这种以硅酸铁系为固结相的烧结矿，斑比以铁酸钙燎为固结相的c f 型烧结矿 蕊霞量麓，不惶其还爨避差，嚣且强囊( 撬压帮抗磨j 麸总体主嚣，不会太好。这驰情掇 的产生，和我国大爨使臻磁铁精矿和燃料鞠量铰多及粒瘦较糕有关。 4 ) 腰量的均匀性和稳定性。离炉炉料是以大量的散状物料形式出现，高炉冶炼又 是一个连续生产的过程。医焉，对入炉聂料魏冶金链驻，蒋鞭强嚣囊量麓均匀建魏豫 定性。对于散状物料矮量钓检蠢，往往又具有淹祝性和菲代袭往。为了实现炉料质_ 熬 的均匀和稳定，除了采取必要的澜匀措施外，设备大型化、操作自动化厦得十分必 要。现在许多a 鄂试每 戮，大型烧臻毫氇生产鲍烧精扩蕊痰爨，在霹襻戆琢睾喜条谗下， 3 * 河北珊一：