mgo對以細(xì)磁鐵精礦為主的低硅燒結(jié)的影響

mgo對以細(xì)磁鐵精礦為主的低硅燒結(jié)的影響

目前，高鎂o燃燒劑對防止燃燒劑的自然粉碎，降低低溫還原粉化率，提高燃燒劑的溫度還原性，對提高燒灼劑的溫度和軟化率都有顯著影響。在高爐冶煉生產(chǎn)過程中,爐渣含有一定量的MgO可以使?fàn)t渣具有良好的流動(dòng)性和脫硫性能。但是,MgO對燒結(jié)礦的作用機(jī)理,特別是對低硅燒結(jié)礦的影響還不清楚。有研究認(rèn)為隨著MgO含量增加,燒結(jié)礦常溫強(qiáng)度提高;但在堿度較高時(shí),隨著MgO含量增加,常溫強(qiáng)度有下降趨勢。也有研究表明,MgO對燒結(jié)礦常溫強(qiáng)度的影響隨堿度的不同而不同,并且加入MgO使燒結(jié)礦的軟熔性能、抗低溫還原粉化性能提高,還原性變差。O.A.Mahomed在用酸性燒結(jié)礦做試驗(yàn)時(shí)得到垂直燒結(jié)速度和燒結(jié)礦產(chǎn)量隨料層中白云石的增加而增加的結(jié)果,其結(jié)果歸因于在燒結(jié)過程中除形成鐵酸鈣外還形成鐵酸鎂。但也有研究證實(shí):白云石分解吸熱過程對MgO礦化不利。燒結(jié)礦樣中有不少未發(fā)生反應(yīng)的圓粒狀MgO被方鎂石周圍生成的鐵酸鎂(MgO·Fe2O3)液相所膠結(jié)。說明白云石粒度過粗不利于MgO礦化,并且影響燒結(jié)礦的產(chǎn)品質(zhì)量。為此,本文作者采用微型燒結(jié)試驗(yàn)和燒結(jié)杯試驗(yàn)相結(jié)合的方法對以我國北方地區(qū)代表性的磁鐵精礦為主配加澳礦的燒結(jié)原料進(jìn)行燒結(jié)試驗(yàn)研究,并運(yùn)用LaborLux12POL型偏反兩用顯微鏡、JSM-5600LV型掃描電鏡對燒結(jié)礦進(jìn)行顯微結(jié)構(gòu)分析。1鐵原料配比試驗(yàn)結(jié)果鐵原料的化學(xué)成分、配比和粒度組成以及燒結(jié)礦化學(xué)成分計(jì)算值如表1～4所示。其中弓浮精礦、齊大山精礦、弓三精礦為細(xì)粒磁鐵精礦,3種精礦中粒徑小于0.074mm的粒子比例大于73%,弓浮精礦達(dá)到85.70%。3種磁鐵精礦在鐵原料的配比中占64%。試驗(yàn)中通過增加或減少白云石的用量來調(diào)節(jié)燒結(jié)礦中MgO含量,分別為1.4%,1.7%,2.0%和2.3%。燒結(jié)杯試驗(yàn)在直徑為150mm的燒結(jié)杯中進(jìn)行,燒結(jié)工藝參數(shù)如下:混合料制粒時(shí)間為3min,料層高為600mm,點(diǎn)火溫度為(1100±50)℃,點(diǎn)火時(shí)間為1min,點(diǎn)火負(fù)壓為5kPa,燒結(jié)負(fù)壓為10kPa。2結(jié)果與討論2.1go含量變化對燒結(jié)礦MgO含量進(jìn)行燒結(jié)杯試驗(yàn)研究,結(jié)果如表5和圖1所示。從表5可以看出,隨著燒結(jié)礦MgO含量從1.4%增加到2.3%,垂直燒結(jié)速度和利用系數(shù)明顯降低,垂直燒結(jié)速度從22.61mm/min降低到19.48mm/min,利用系數(shù)從2.031t/(m2·h)降低到1.629t/(m2·h);而隨著MgO含量的增加,轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度有所提高,但影響不明顯。2.2白云石與混合料的作用采用微型燒結(jié)方法研究MgO對燒結(jié)礦化過程的影響。將燒結(jié)杯試驗(yàn)的各種原料分別破碎至粒徑小于0.2mm,并按各原料配比配制成細(xì)?；旌狭稀榱搜芯堪自剖w粒與周圍燒結(jié)混合料之間的反應(yīng)特性,在上述混合料中配入50%、粒徑為3～1mm的白云石,混勻后,在1.2kN/cm2的壓強(qiáng)下將混合料壓成10mm×8mm的團(tuán)塊,然后分5段模擬燒結(jié)溫度制度進(jìn)行焙燒,焙燒制度為:a.干燥(200℃)5min;b.預(yù)熱(800℃)2min;c.焙燒(1220℃～1310℃)2～5min;d.冷卻(800℃)2min;e.在200℃停留5min。焙燒溫度和焙燒時(shí)間對白云石團(tuán)塊高溫礦化反應(yīng)的影響如圖1和圖2所示。從圖1可以看出:白云石團(tuán)塊經(jīng)過高溫焙燒后,團(tuán)塊沒有強(qiáng)度,明顯有白云石焙燒后形成的“白點(diǎn)”。從團(tuán)塊外觀來看,當(dāng)焙燒溫度高于1280℃時(shí),白云石的分解反應(yīng)更劇烈,團(tuán)塊甚至變成碎塊;在1280℃和1310℃時(shí)焙燒后,白云石“白點(diǎn)”有所減少。溫度越高,“白點(diǎn)”越少,表明MgO與周圍混合料進(jìn)行了礦化反應(yīng),MgO快速反應(yīng)的溫度較高。當(dāng)燒結(jié)混合料中加入白云石時(shí),燒結(jié)礦中將生成一些含鎂高熔點(diǎn)礦物,如:鎂橄欖石(熔點(diǎn)為1890℃)、鈣鎂橄欖石(熔點(diǎn)為1454℃)、鎂薔薇輝石(熔點(diǎn)為1570℃)、鎂黃長石(熔點(diǎn)為1454℃)等。從圖2可以看出,在1280℃時(shí)焙燒隨著焙燒時(shí)間的延長,團(tuán)塊能保持良好的形狀,并且有一定的強(qiáng)度,團(tuán)塊中“白點(diǎn)”減少,表明MgO礦化需要較長的高溫保持時(shí)間。這表明,當(dāng)燒結(jié)礦中MgO含量較高時(shí),可以采取高料層降低燒結(jié)速度的方法來提高燒結(jié)礦強(qiáng)度。有研究證實(shí),隨著MgO的增加,燒結(jié)速度減慢,燃耗增加。另外,白云石中CaO成分在這一過程中與MgO分離,并與Fe2O3在一定條件下生成低熔點(diǎn)物。選取MgO含量為1.4%和2.3%的燒結(jié)杯試驗(yàn)的燒結(jié)礦樣進(jìn)行光學(xué)顯微鏡和掃描電鏡能譜分析,對燒結(jié)礦顯微結(jié)構(gòu)和礦物組成進(jìn)行鑒定,其礦物組成如表6所示。從燒結(jié)礦的礦物組成來看(見表6),MgO含量的增加對燒結(jié)礦的礦物組成影響不大,僅對磁鐵礦、赤鐵礦、鐵酸鈣、鐵酸鎂和鎂鐵橄欖石的含量稍有影響。結(jié)合表5可以看出:當(dāng)MgO含量為1.4%時(shí),燒結(jié)速度快,達(dá)到22.61mm/min,利用系數(shù)為2.031t/(m2·h)。而當(dāng)MgO含量為2.3%時(shí),燒結(jié)速度變慢,為19.48mm/min,降低了13.84%,利用系數(shù)為1.629t/(m2·h),降低了19.79%。表明加入白云石,對混合料的制粒效果和燒結(jié)過程有明顯的影響,白云石在燒結(jié)過程中首先進(jìn)行分解:CaMg(CO3)2?→???730~765℃MgO+CaCO3+CO2(g)CaΜg(CΟ3)2→730~765℃ΜgΟ+CaCΟ3+CΟ2(g)MgO+CaO+CO2(g)。這一反應(yīng)過程是吸熱過程,需要消耗部分熱量,因此,對MgO的礦化不利。在碳量相同的條件下,由于提高了白云石的配比而導(dǎo)致分解吸熱量增加,對燒結(jié)溫度和高溫保持時(shí)間都有影響。晶粒細(xì)小的鐵酸鎂形貌如圖3所示。2.3顯微結(jié)構(gòu)及顯微構(gòu)造當(dāng)MgO含量為1.4%時(shí),由于磁鐵礦粒度較小,反應(yīng)活性較高,磁鐵礦普遍被熔蝕,在燒結(jié)過程中磁鐵礦發(fā)生氧化反應(yīng),因此,隱晶質(zhì)—微晶質(zhì)和圓粒狀赤鐵礦占赤鐵礦總量的30%～35%。熔蝕狀的鐵酸鈣增多,條狀、針狀鐵酸鈣減少,鐵酸鈣結(jié)晶粒度變細(xì)小,但分布均勻,且很少構(gòu)成大的集合體(見圖4)。燒結(jié)礦中鐵酸鎂含量少,晶粒細(xì),一般呈圓顆粒狀,直徑為0.05mm,嵌布在鐵礦物中,與其他礦物結(jié)合良好(見圖3)。在很多微區(qū)中,Fe2O3和Fe3O4再結(jié)晶交織在一起,晶粒緊密互連,從晶形和顏色上難以辨認(rèn)。這2種固相交織在一起增強(qiáng)了燒結(jié)礦的微觀結(jié)構(gòu)強(qiáng)度(見圖5)。圖4和圖5也說明此燒結(jié)礦在燒結(jié)過程中燒結(jié)溫度較高,這與白云石用量的較少有關(guān)。白云石的減少降低了局部熱量的消耗,促進(jìn)了局部溫度升高,使鐵酸鈣和Fe3O4較好地熔蝕,提高了燒結(jié)礦的強(qiáng)度。圖6～9所示為MgO含量為2.3%的燒結(jié)礦樣的顯微結(jié)構(gòu)。MgO增加,Fe2O3氧化再結(jié)晶減少,Fe2O3和Fe3O4常呈粒狀,并摻和在一起,部分有晶橋互連。大顆粒的Fe2O3的尺寸一般為0.151mm×0.173mm,小顆粒的尺寸一般為0.045mm×0.067mm(見圖8)。燒結(jié)礦中鐵、鈣反應(yīng)良好,形成大量的鐵酸鈣,達(dá)25%左右,大部分為條狀鐵酸鈣(見圖6)。這種鐵酸鈣具有高強(qiáng)度和優(yōu)良的還原性。其次還有部分熔蝕狀的鐵酸鈣,與Fe3O4緊密膠結(jié),相互熔蝕,強(qiáng)度高。鐵酸鹽將周圍礦物膠結(jié)在一起,形成燒結(jié)礦良好的整體骨架。燒結(jié)礦中鎂與鐵的反應(yīng)較好,形成了大塊彩色的鐵酸鎂,與其他礦物膠結(jié)良好(見圖9和圖10),一般晶粒尺寸為0.55mm×0.12mm。MgO含量越多,鐵酸鎂晶粒越粗大。燒結(jié)礦中形成較多的橄欖石礦物,以鈣鐵橄欖石為主,其次有少量的鐵橄欖石及鎂鐵橄欖石(見圖10和圖11),多為塊狀晶體,與其他礦物緊密膠結(jié),增強(qiáng)了燒結(jié)礦整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。含鎂礦物電子探針分析結(jié)果見表7。3降低利用系數(shù)a.MgO對以細(xì)磁鐵精礦為主的低硅燒結(jié)的產(chǎn)品質(zhì)量有明顯影響,尤其是對燒結(jié)速度和利用系數(shù)的影響更加明顯。當(dāng)燒結(jié)礦中MgO含量從1.4%增加到2.3%時(shí),燒結(jié)速度從22.61mm/min降低到19.48mm/min,利用系數(shù)從2.031t/(m2·h)降低到1.629t/(m2·h)。b.當(dāng)燒結(jié)混合料中加入白云石時(shí),燒結(jié)礦中將生成一些高熔點(diǎn)礦物,MgO快速礦化反應(yīng)的溫度升高。由于白云石配比提高而導(dǎo)致分解吸熱量增加,MgO礦化需要較高的燒結(jié)溫度和較長的高溫保持時(shí)間。c.當(dāng)燒結(jié)礦中MgO