低硅條件下堿度對燒結(jié)礦強(qiáng)度的影響_圖文

1、收稿日期:2003-04-09聯(lián)系人:馮向鵬(063009河北唐山市河北理工學(xué)院煉鐵教研室低硅條件下堿度對燒結(jié)礦強(qiáng)度的影響馮向鵬張玉柱李振國尹海生(河北理工學(xué)院摘要在采用低硅燒結(jié)技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)時(shí),由于粘結(jié)相總量的減少導(dǎo)致燒結(jié)礦強(qiáng)度下降,嚴(yán)重時(shí)不能直接入爐冶煉,大大限制了低硅燒結(jié)技術(shù)的發(fā)展。本研究從低硅燒結(jié)礦的顯微結(jié)構(gòu)及礦物組成出發(fā),研究堿度對燒結(jié)礦強(qiáng)度的影響。最后確定出硅含量為410的燒結(jié)礦的最佳堿度值應(yīng)為214。關(guān)鍵詞低硅燒結(jié)礦堿度強(qiáng)度礦物組成顯微結(jié)構(gòu)1前言眾所周知,低硅燒結(jié)可明顯提高成品礦的含鐵品位、顯著改善燒結(jié)礦的冶金性能、降低噸鐵渣量,從而降低產(chǎn)品成本,提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。但是,由于低硅

2、燒結(jié)時(shí)SiO 2含量較低,燒結(jié)過程產(chǎn)生的粘結(jié)相量少,造成燒結(jié)礦強(qiáng)度變差、成品率下降、低溫還原粉化加重等諸多問題,嚴(yán)重阻礙了低硅燒結(jié)技術(shù)的發(fā)展。因此,必須探索改善低硅燒結(jié)礦質(zhì)量的新途徑。本研究通過大量的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn),揭示了導(dǎo)致低硅燒結(jié)礦強(qiáng)度變差的根本原因,并提出了具體的應(yīng)對措施。本文主要從低硅燒結(jié)礦礦物組成及微觀結(jié)構(gòu)出發(fā),探索堿度對低硅燒結(jié)礦強(qiáng)度的影響機(jī)理,為提高低硅燒結(jié)礦的強(qiáng)度提供理論基礎(chǔ),以促進(jìn)低硅燒結(jié)技術(shù)的發(fā)展。2試驗(yàn)內(nèi)容為了研究堿度對低硅燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量的影響,并探究SiO 2含量為410%時(shí)燒結(jié)礦的適宜堿度值,采用宣鋼原、燃料,在實(shí)驗(yàn)室 200mm 的燒結(jié)杯中,模擬現(xiàn)場生產(chǎn)進(jìn)行了抽風(fēng)燒結(jié),料

3、層高度為550mm 。按G B 標(biāo)準(zhǔn)檢測燒結(jié)礦的轉(zhuǎn)鼓指數(shù)及落下強(qiáng)度,并用光學(xué)及電子顯微鏡和圖像分析系統(tǒng)對不同堿度條件下低硅燒結(jié)礦的礦物組成和顯微結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。本研究擬定燒結(jié)礦堿度為118、210、212、214、216、310、315七個(gè)梯度水平。在堿度變化的過程中其他各參數(shù)均保持不變,即燒結(jié)礦SiO 2含量為410%、配碳410%、MgO210%,其中配碳量系指混合料中的固定碳含量。3試驗(yàn)結(jié)果及分析311試驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)結(jié)果列于表1。由表1可知,當(dāng)SiO 2=410%時(shí),隨堿度增加,燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度呈先升后降的趨勢,在堿度為214附近,強(qiáng)度達(dá)到最大值6617%,在混合料配比不變的條件下,較堿度為1

4、18時(shí)(轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度為5417%提高12個(gè)百分點(diǎn)。LABORAT OR Y STU DY OF FL UXED PE LL ET PR OD UCTION FOR SH OUG ANGW ang X uefeng et al 1Abstract In order to supply technical data of fluxed pellets production for SHOU G AN G ,the influences of tem perature ,time and basicity on characteristics of preheated and indurated pel

5、let have been studied in laboratory 1K ey w ords fluxed pellets ,laboratory study ,temperature ,time ,basicity ,pellet characteristics9第29卷第2期2004年3月燒結(jié)球團(tuán)Sintering and Pelletizing表1堿度與燒結(jié)礦冷態(tài)性能的關(guān)系試樣號成品率/%轉(zhuǎn)鼓指數(shù)/%抗磨指數(shù)/%燒結(jié)速度/mm min -11-R1187310781 621361017150312試驗(yàn)結(jié)果分析為了揭示堿度對低硅燒結(jié)礦強(qiáng)度影響的實(shí)質(zhì),在實(shí)驗(yàn)室借助光學(xué)顯微鏡對堿度為118

6、、210 、214、310四個(gè)水平的燒結(jié)礦內(nèi)部顯微結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。圖1圖4分別為SiO 2含量為410%的燒結(jié)礦在各個(gè)堿度時(shí)的典型的微觀結(jié)構(gòu)照片。圖1燒結(jié)礦R =118時(shí)的礦相結(jié)構(gòu)照片(反射光×90斑狀結(jié)構(gòu)灰白色磁鐵礦;白色赤鐵礦;灰色玻璃質(zhì)圖2燒結(jié)礦R =210時(shí)的礦相結(jié)構(gòu)照片(反射光×90交織溶蝕結(jié)構(gòu)灰白色磁鐵礦;藍(lán)灰色鐵酸鈣;黑色硅酸二鈣由圖1可見,當(dāng)燒結(jié)礦堿度為118時(shí),礦相結(jié)構(gòu)不均勻,以斑狀結(jié)構(gòu)為主,另見交織溶蝕結(jié)構(gòu)。礦塊中連通氣孔的微裂紋發(fā)育。磁鐵礦多呈半自形晶,與半自形的赤鐵礦被玻璃質(zhì)膠結(jié)呈斑狀結(jié)構(gòu);他形磁鐵礦被鐵酸鈣、硅酸二鈣和少量玻璃質(zhì)膠結(jié),呈交織溶蝕結(jié)構(gòu)

7、。赤鐵礦含量較多,多呈菱形定向排列,局部呈他形晶粒狀連接成片。粘結(jié)相主要以鐵酸鈣和硅酸二鈣為主,其中鐵酸鈣多呈針狀,硅酸二鈣分布不均勻,多呈粒狀,部分為柳葉狀。由以上分析可知,在此堿度條件下,燒結(jié)礦礦相結(jié)構(gòu)分布不均勻,并以斑狀結(jié)構(gòu)為主 ,鐵氧化物多以強(qiáng)度較差的自形半自形狀態(tài)存在,粘結(jié)相總量較少,致使堿度為118的低硅燒結(jié)礦強(qiáng)度較差。因此,為了提高低硅燒結(jié)礦的強(qiáng)度,堿度應(yīng)有所提高。由圖2可知,當(dāng)燒結(jié)礦堿度為210 時(shí),礦相結(jié)構(gòu)較均勻,主要為交織溶蝕結(jié)構(gòu)。磁鐵礦多呈他形,部分呈半自形,主要被鐵酸鈣、硅酸二鈣、少量玻璃質(zhì)膠結(jié)呈交織溶蝕結(jié)構(gòu)。赤鐵礦分布不均勻,多呈他形,局部集中成片,圖3燒結(jié)礦R =2

8、14時(shí)的礦相結(jié)構(gòu)照片(反射光×90交織溶蝕結(jié)構(gòu)白色磁鐵礦;暗灰色玻璃質(zhì);黑色線條微裂紋圖4燒結(jié)礦R =310時(shí)的礦相結(jié)構(gòu)照片(反射光×90交織溶蝕結(jié)構(gòu)藍(lán)灰色鐵酸鈣;黑色硅酸二鈣;深灰色條狀裂隙部分呈菱形定向排列。粘結(jié)相主要為鐵酸鈣、硅酸二鈣和少量玻璃質(zhì)。鐵酸鈣多呈針狀、樹枝狀,部分呈板柱狀和他形;硅酸二鈣結(jié)晶細(xì)小,多呈他形粒狀和細(xì)小柳葉狀。此堿度條件下,礦相結(jié)構(gòu)以交織溶蝕結(jié)構(gòu)為主,他形鐵氧化物明顯增多。因此,堿度為210的低硅燒結(jié)礦強(qiáng)度有所升高。由圖3可見,當(dāng)燒結(jié)礦堿度增至214后,1燒結(jié)球團(tuán)第29卷第2期礦相結(jié)構(gòu)的均勻性大幅度提高,且以交織溶蝕結(jié)構(gòu)為主。礦塊中微裂隙、微裂

9、紋發(fā)育。磁鐵礦粒度不均勻,多呈他形,部分為半自形晶,他形細(xì)小磁鐵礦被針狀鐵酸鈣和硅酸二鈣膠結(jié)呈交織溶蝕結(jié)構(gòu);半自形鐵酸鈣被玻璃質(zhì)膠結(jié)呈斑狀結(jié)構(gòu)。赤鐵礦多呈他形,局部集中成片分布。鐵酸鈣為主要粘結(jié)相,多呈細(xì)小針狀或他形板柱狀;硅酸二鈣粒度不均勻,粒度較粗者呈柳葉狀,較細(xì)者呈梳狀和他形粒狀。雖然此堿度條件下燒結(jié)礦裂紋、裂隙發(fā)育,但均為微細(xì)發(fā)育,所以對燒結(jié)礦的冷強(qiáng)度影響不大;同時(shí),由于燒結(jié)礦礦相結(jié)構(gòu)的均勻性得到提高,針狀鐵酸鈣含量較多,且為主要粘結(jié)相,最終使堿度為214的低硅燒結(jié)礦強(qiáng)度較好。由圖4可見,當(dāng)燒結(jié)礦堿度增加到310后,礦相結(jié)構(gòu)雖然仍較均勻,且以交織溶蝕結(jié)構(gòu)為主,但局部赤鐵礦集中分布,其間

10、被玻璃質(zhì)膠結(jié)成斑狀結(jié)構(gòu),且強(qiáng)度較差的玻璃質(zhì)含量有所增加,礦塊中裂紋較多,且發(fā)育較完全。磁鐵礦多呈他形晶,結(jié)晶細(xì)小。赤鐵礦多呈自形-半自形粒狀,分布不均勻,局部集中成片。粘結(jié)相主要為鐵酸鈣、硅酸二鈣和少量玻璃質(zhì)。鐵酸鈣多呈針狀、部分為板柱狀。針狀鐵酸鈣多與結(jié)晶細(xì)小的柳葉狀或梳狀硅酸二鈣共同膠結(jié)他形細(xì)粒磁鐵礦呈交織結(jié)構(gòu);板狀鐵酸鈣與玻璃質(zhì)共同膠結(jié)磁鐵礦和赤鐵礦呈溶蝕結(jié)構(gòu)。因此,當(dāng)燒結(jié)礦堿度增加到310后,雖然粘結(jié)相仍以針狀鐵酸鈣為主,不過強(qiáng)度較差的玻璃質(zhì)有所增加,且燒結(jié)礦中裂紋較多、發(fā)育較完全。這是堿度為310的低硅燒結(jié)礦較堿度為214時(shí)強(qiáng)度變差的根本原因。綜上分析,低硅燒結(jié)礦的轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度隨堿度增高

11、而明顯提高的原因,可歸納如下:1從礦物組成來看,隨堿度提高,低硅燒結(jié)礦中強(qiáng)度高的鐵酸一鈣(363N/cm 2大幅度增加,強(qiáng)度低的玻璃質(zhì)(363N/cm 2明顯減少。當(dāng)堿度增至一定程度時(shí),過多的CaO 與鐵酸一鈣反應(yīng)生成強(qiáng)度較差的鐵酸二鈣,導(dǎo)致燒結(jié)礦強(qiáng)度又有所下降。2從燒結(jié)礦微觀結(jié)構(gòu)來看,高堿度燒結(jié)礦中,大量的磁鐵礦受鐵酸一鈣熔蝕,以熔蝕狀和鐵酸一鈣交織在一起,呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),這和自熔性燒結(jié)礦中磁鐵礦被粘結(jié)相膠結(jié)的形式大不相同。這種熔蝕結(jié)構(gòu)使常溫強(qiáng)度進(jìn)一步提高。3從燒結(jié)礦的宏觀結(jié)構(gòu)來看,高堿度燒結(jié)礦熔融充分,氣孔分布均勻,這也有利于燒結(jié)礦常溫強(qiáng)度的提高。4隨著堿度提高,雖然硅酸二鈣有所增加,但在高堿

12、度燒結(jié)礦中,硅酸二鈣均勻分布在鐵酸一鈣粘結(jié)相中,因而2C 2S 比較穩(wěn)定,不易轉(zhuǎn)變成2C 2S 。4結(jié)論1當(dāng)SiO 2含量為410%時(shí),隨堿度升高,燒結(jié)礦的轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度呈先升后降的趨勢,并在堿度為214時(shí),達(dá)到最大值。2隨燒結(jié)礦堿度提高,礦相結(jié)構(gòu)的均勻性得到改善、自形半自形晶體減少、他形晶體增多、鐵酸鈣含量增多,在堿度為214時(shí),達(dá)到各自的峰值。3提高堿度能顯著改善低硅燒結(jié)礦的強(qiáng)度。因此,在進(jìn)行低硅燒結(jié)礦生產(chǎn)時(shí),堿度應(yīng)有所提高。在本試驗(yàn)原料條件下,堿度以214為宜。INFL UENCE OF BASICIT Y ON THE LOW SI L ICON SINTER STRENGTHFeng Xi

13、angpeng et al 1Abstract As the silicon content in sinter is lower ,leading to the lower binding phase ,so the sinter strength was weak 2ened and the production of low silicon sinter was restricted 1In order to improved the low silicon sinter quality ,the microscopic structure and mineralogical constituent of different basicity sinters were studied and the optimal