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【新刊速览】杨双平：铁矿粉化学成分对烧结高温基础特性的影响

时间：2023-03-07 来源： 浏览：

【新刊速览】杨双平：铁矿粉化学成分对烧结高温基础特性的影响

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铁矿粉化学成分对烧结高温基础特性的影响
杨双平，于成刚，何少红，赵永喆，杨尚琦，刘海金
(西安建筑科技大学冶金工程学院， 陕西 西安 710055)

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摘 要  

为对高温基础特性有一个更好了解以便指导烧结配矿、提高烧结矿质量，通过试验研究并测定了包括低硅矿在内的10种铁矿粉的同化性、液相流动性、黏结相强度和铁酸钙生成量等高温烧结特性，在此基础上，分析探讨了铁矿粉化学成分对烧结高温基础特性的影响。研究表明，烧损(LOI)值越高，同化温度越低，但LOI值过高会使得液相流动性和黏结相强度降低； Al 2 O 3 质量分数的增加会使同化温度下降、黏结相强度和铁酸钙生成量增加，而液相流动性随着 Al 2 O 3 质量分数的增加先升高后降低， Al 2 O 3 质量分数位于1.0%～1.5%范围内液相流动性指数较高；黏结相强度和铁酸钙生成量随着铁矿粉中SiO 2 质量分数的增加呈现先增加后降低的趋势，SiO 2 质量分数低于6.0%时，随着SiO 2 质量分数增加，同化温度下降。研究结果对探究铁矿粉高温基础特性的影响因素具有一定的参考意义。

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关 键 词  

铁矿粉；同化性；液相流动性；黏结相强度；铁酸钙生成量

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引 言 

近年来，随着冶炼水平的提升以及进口铁矿石价格的变化，国内各企业逐渐主动降低烧结矿中的SiO 2 含量，以此达到提升烧结矿品位的目的。但随着SiO 2 含量的降低，烧结过程中硅酸盐液相量降低，矿相中生成的液相组分减少，造成烧结矿冷态强度下降、成品率降低等问题。因此，探寻改善烧结矿质量的方法显得尤为重要。
优化配矿是有效改善烧结矿质量的一个重要措施。目前，优化配矿的相关研究主要是对铁矿石的高温基础特性进行研究。WU Sheng-li等通过微型烧结装置对12种铁矿石烧结过程中同化性的影响因素进行了研究，研究结果表明，SiO 2 含量和LOI值对铁矿石同化性有积极影响，但MgO含量增加会使铁矿石同化性能变差。伊凤永等研究了混合铁矿粉主要化学成分对烧结基础特性的影响，研究结果表明，TFe、CaO、MgO、SiO 2 和 Al 2 O 3 等化学成分含量的高低对烧结矿的同化性、液相流动性以及黏结相强度均有显著影响。李和平等通过FactSage软件分析讨论在固定 Al 2 O 3 质量分数(2%)的情况下SiO 2 质量分数对液相流动性的影响，研究结果表明，铁矿粉液相流动性随SiO 2 质量分数的增加先升高后降低，在SiO 2 质量分数为4%时液相流动性最好。向家发等研究铁矿粉中SiO 2 含量对烧结基础特性的影响，研究结果表明，适量的SiO 2 能促进铁酸钙的生成，但其含量过高则会降低液相流动性。王建芳等研究w( Al 2 O 3 )/w(SiO 2 ) 对铁酸钙生成能力的影响时，发现铁酸钙生成量随着w( Al 2 O 3 )/w(SiO 2 )的升高先增多而后减少，当该比值为0.35~0.40时，铁酸钙生成量最多。谢路奔通过对4种铁矿粉的试验分析发现，铁矿粉结晶水含量越高，则烧结后矿石孔洞越多，而过多的疏松微孔导致液相更容易进入孔洞，液相生成量减少、黏结相强度降低。杨楠等通过改变SiO 2 含量研究SiO 2 对CaO-Fe 2 O 3 熔体的影响，研究结果表明，随着SiO 2 含量的增加，熔体产物中CaFe 2 O 4 含量逐渐减少，富铁铁酸钙的生成量逐渐增加，当SiO 2 质量分数超过5%时，熔体黏度增加，铁酸钙晶体生长受到抑制。ZHU De-qing等通过烧结试验研究了氧化铝对烧结矿质量的作用机理，研究结果表明，随着 Al 2 O 3 含量的增加，形成的复合铁酸钙(SFCA)的数量和烧结体孔隙率增大，烧结基体强度趋于减弱。
本文探讨了低硅矿及其他铁矿粉的高温基础特性，在此基础上分析了铁矿粉化学成分对烧结高温基础特性的影响，既扩大了烧结矿优化配矿中铁矿粉的可选种类，使低硅矿成为一种可选方案，又为低硅矿的烧结配矿以及工业化高效利用提供了一定的理论依据。

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精 选 图 表  

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结  论 

(1)随着LOI值、SiO 2 质量分数、Al 2 O 3 质量分数的增加，在一定范围内铁矿粉的同化温度下降，同化性能增强。
(2)液相流动性指数随 Al 2 O 3 质量分数、LOI值的增加呈现先上升后下降的趋势。其中 Al 2 O 3 质量分数为1.0%～1.5%时液相流动性指数较高，而LOI值在1.0%以内时，适量增大烧损可增加液相流动性。
(3)随着铁矿粉中 Al 2 O 3 质量分数增加，黏结相强度逐渐增强，而SiO 2 质量分数和LOI值增加时，黏结相强度则呈现出先增加后减小的趋势。当SiO 2 质量分数为5%、LOI值为1.5%时，黏结相强度最优。
(4) Al 2 O 3 质量分数在一定范围内增加可稳固复合铁酸钙的结构，增加其生成量。随SiO 2 质量分数的增加，铁酸钙的生成量表现出先增加后减小的规律。当SiO 2 质量分数为5%时，铁酸钙的生成量最高。

来源：《中国冶金》2023年第2期

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