安鋼燒結礦礦相研究與分析

秦華偉　黎應君　劉　琪

(安陽鋼鐵股份有限公司)

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安鋼燒結礦礦相研究與分析

秦華偉黎應君劉琪

(安陽鋼鐵股份有限公司)

對安鋼三個燒結機燒結礦采用光學顯微鏡進行了礦物組成、礦相結構的分析與研究，結果表明三個燒結機燒結礦礦物組成與組織結構的差異與其化學成分的差異吻合，主要礦物為磁鐵礦、鐵酸鈣和赤鐵礦，其次為硅酸二鈣和玻璃相，主要粘結相為鐵酸鈣。

燒結礦礦物組成礦相結構

0　引言

燒結過程是一個復雜多變的物理、化學反應過程， 而燒結礦是多種礦物組成的復合體，不同的原料、不同的配礦方案及生產工藝制度燒結礦的礦物組成也不一樣[1]，燒結生產過程的差異也必然影響燒結礦的礦物組成及微觀結構,而燒結礦的礦物組成及微觀結構[2]又決定了它的性能。為科學評價三個機組的燒結礦質量，了解其礦物組成及顯微結構與宏觀性能的相互關系，掌握其變化特征與燒結礦的性能和質量的內在關系,因此進行燒結礦礦物組成及顯微結構研究。

通過顯微鏡的觀察，掌握安鋼三個燒結機燒結礦的礦物組成和微觀結構，旨在找出三個機組燒結礦的礦物組成和結構差異，為優化配料結構提供技術支持。

1　礦相樣品的制備

本實驗燒結礦均為工業生產轉鼓樣，分別取自安陽鋼鐵1#燒結機、2#燒結機和3#燒結機，每個燒結機取5～6塊燒結礦作為礦相分析試樣。所取樣品經粗磨至細磨4道磨制，磨制后拋光，在顯微鏡下進行礦相觀察分析。三個燒結機的燒結礦化學成分和部分性能見表1。

2　礦物組成

由于燒結礦礦物分布極不均勻，各礦物之間交織緊密，較為復雜，礦相分析需考慮到礦物組成和礦物之間顯微組織結構，所以多采用目估分析法[3]，礦物含量可能會有一定誤差，但能夠反映變化趨勢，可清晰觀察各礦物之間的顯微組織結構關系。礦物組成為面積百分比，各燒結機結礦礦物組成見表2。

表1　燒結礦化學成分和部分指標

表2　燒結礦礦物組成 　/ %

由燒結礦的礦物組成可以看出：燒結礦中主要礦物為磁鐵礦、鐵酸鈣和赤鐵礦，其次是硅酸二鈣和玻璃相[4-5]。

燒結礦中主要粘結相為鐵酸鈣，玻璃相起輔助粘結作用。

2#燒結機燒結礦中鐵酸鈣含量偏低，玻璃相和硅酸二鈣含量較高，與燒結礦中FeO含量較高有關。燒結礦中礦物含量不均勻，少數燒結礦中鐵酸鈣含量只有10%～15%，玻璃相含量多達15%～20%，硅酸二鈣含量達到10%左右。

3　燒結礦的礦相結構

3.11#燒結機燒結礦礦相結構

1#燒結機燒結礦多數為磁鐵礦與針狀、少數柱狀鐵酸鈣形成交織熔蝕結構(如圖1所示)，一些細小針狀和粒狀鐵酸鈣與小粒狀硅酸二鈣形成共晶組織，分布在磁鐵礦晶粒之間(如圖2所示)。少數的磁鐵礦與柱狀和片狀鐵酸鈣形成熔蝕結構，極少數的磁鐵礦與玻璃相形成粒狀結構。鐵酸鈣為主要粘結相，玻璃相含量較少。硅酸二鈣含量較多，以共晶形式存在，或小粒狀和細小針狀分布在交織熔蝕結構中間(如圖1所示)。

赤鐵礦含量較少，部分大粒原生赤鐵礦，部分再生赤鐵礦，大粒原生赤鐵礦外部多發生再結晶，骸晶菱形化(如圖3所示)。總量約10%左右，少數礦塊含量只有3%～5%，主要為再生赤鐵礦。

礦相觀察分析：燒結礦組織結構以交織熔蝕結構為主，鐵酸鈣為主要粘結相(如圖1所示)。因為燒結礦中赤鐵礦含量較少，磁鐵礦含量較多，這與表1中1#燒結機燒結礦FeO含量相對偏高(達8.87%)相吻合，燒結礦中硅酸二鈣含量偏多，一些細小鐵酸鈣與硅酸二鈣形成的共晶組織存在(如圖2所示)；骸晶化赤鐵礦存在會對其低溫還原粉化性能改善不利[6]。

3.22#燒結機燒結礦礦相結構

2#燒結機燒結礦多數為磁鐵礦與針狀、少數柱狀鐵酸鈣形成交織熔蝕結構(如圖4所示)，少部分的磁鐵礦與柱狀和片狀鐵酸鈣形成熔蝕結構(如圖5所示)，一些磁鐵礦與玻璃相形成粒狀結構(如圖6所示)，少數細小針狀和粒狀鐵酸鈣與小粒狀硅酸二鈣形成共晶組織，分布在磁鐵礦晶粒之間。鐵酸鈣為主要粘結相，玻璃相也起一定輔助粘結作用。玻璃相相對含量增多，部分存在于熔蝕結構和粒狀結構之間為粘結相(如圖5、圖6所示)，部分存在于大粒疏松原生赤鐵礦之間(如圖7所示)。.

1-磁鐵礦；2-鐵酸鈣；3-硅酸二鈣

1-磁鐵礦；2-鐵酸鈣；3-硅酸二鈣

1-赤鐵礦；2-磁鐵礦；3-鐵酸鈣

赤鐵礦含量較1#燒結礦增多，達到15%～20%。多數大粒原生赤鐵礦，少部分再生赤鐵礦。原生赤鐵礦一部分較為致密，一部分較為疏松，疏松赤鐵礦一些被鐵酸鈣和硅酸二鈣填充，一些被玻璃相填充(如圖7所示)。

礦相觀察分析：燒結礦中赤鐵礦含量較高有利于改善燒結礦的強度和還原度，但鐵酸鈣含量的減少和玻璃相含量的增多會使其降低；可能是燒結過程溫度偏高，燒結礦出現部分高溫區域，還原氣氛強，FeO含量升高，達到了9.72%。

1-磁鐵礦；2-鐵酸鈣；3-硅酸二鈣

1-磁鐵礦；2-鐵酸鈣；3-玻璃相

1-赤鐵礦；2-磁鐵礦；3-玻璃相

1-赤鐵礦；2-磁鐵礦；3-玻璃相

3.33#燒結機燒結礦礦相結構

3#燒結機燒結礦多數磁鐵礦與針狀、少數柱狀鐵酸鈣形成交織熔蝕結構(如圖8所示)，少數磁鐵礦與柱狀和片狀磁鐵礦形成熔蝕結構；少數燒結礦塊中一些磁鐵礦與玻璃相形成粒狀結構，極少數細小針狀和粒狀鐵酸鈣與小粒狀硅酸二鈣形成共晶組織，分布在磁鐵礦晶粒之間。鐵酸鈣為主要粘結相，玻璃相較少。

赤鐵礦含量較多，達到20%左右。赤鐵礦多數為大粒原生赤鐵礦。大粒原生赤鐵礦中多數較為致密(如圖9所示)；部分疏松多孔，為褐鐵礦燒結后形成的褐變赤鐵礦；疏松赤鐵礦內部一些被玻璃相填充(如圖10所示)，少數被鐵酸鈣或硅酸二鈣填充。燒結礦中存在少數散粒狀赤鐵礦，極少數骸晶化再生磁鐵礦被交織熔蝕結構粘結(如圖11所示)。

礦相觀察分析：3#燒結機燒結礦組織結構較1#燒結機和2#燒結機相對均勻；赤鐵礦和鐵酸鈣含量相對較高，FeO含量相對降低，硅酸二鈣和玻璃相含量較少。綜合比較，3#燒結機燒結礦強度和還原度指標都會較好[7]。

1-赤鐵礦；2-磁鐵礦；3-玻璃相

1-赤鐵礦；2-磁鐵礦；3-鐵酸鈣

1-赤鐵礦；2-磁鐵礦；3-鐵酸鈣；4-玻璃相；5-硅酸二鈣；6-黑色孔洞

1-赤鐵礦；2-磁鐵礦；3-鐵酸鈣；4-硅酸二鈣

4　結論

1)安陽鋼鐵三個燒結機的燒結礦為高堿度燒結礦礦物組成和組織結構。

磁鐵礦、鐵酸鈣和赤鐵礦為燒結礦主要礦物，其次為硅酸二鈣和玻璃相，基本很少見到熔劑殘余，有少數的脈石殘余存在于大粒原生赤鐵礦之間。部分區域可見少量黃長石從玻璃相中析出。

2)燒結礦組織結構多數為交織熔蝕結構，少數熔蝕結構，很少數粒狀結構和共晶組織，赤鐵礦多數為大粒原生，少部分再生，多被交織熔蝕結構粘結起來。鐵酸鈣多為柱狀、針狀、細針狀結構，與磁鐵礦形成交織熔蝕結構或熔蝕結構。

3)三個燒結機的燒結礦中的 FeO都有所偏高，2#燒結機燒結礦FeO含量更高，建議2#燒結機降低配炭量；燒結礦不均勻，這可能是在混料過程中偏析現象嚴重的結果，建議加強混料。同時，在生產中注意源頭控制。

4)1#燒結機和2#燒結機燒結礦轉鼓強度達到80%左右，3#燒結機燒結礦轉鼓強度達到82%，指標較好；依據赤鐵礦和鐵酸鈣的含量來看，3#燒結機燒結礦的還原性應為最好，1#燒結機燒結礦的還原性次之，2#燒結機燒結礦的還原性最差，三種燒結礦都屬于優質燒結礦，能夠滿足高爐入料條件，為高爐順行提供良好的原料支撐。

5　參文考獻

[1]陳耀銘，陳銳．燒結球團礦微觀結構[M]．長沙：中南大學出版社，2011：77-80.

[2]任允芙．鋼鐵冶金巖相礦相學[M]．北京：冶金工業出版社，1981：179-180.

[3]馬學剛，張維，高曉琴，等.燒結礦礦物組成及結構的測定與分析[J].山東冶金，2003(3)：32-34.

[4]劉杰，周明順，翟立委，等. 鞍鋼燒結礦的礦物組成和礦相結構研究[J].燒結球團，2012(6):1-4.

[5]龐建明，汪志全. SiO2對燒結礦礦相組成的影響[J].安徽工業大學學報，2005(10)：338-340.

[6]趙種花．鐵礦燒結礦礦相顯微圖像識別機的研究與開發[D].長沙：中南工業大學，2010．

[7]李騫，黃柱成，姜濤，等. 白云石和蛇紋石對燒結礦質量及顯微結構的影響[J].鋼鐵，2006(12)：10-14.

RESEARCH AND ANALYSIS OF SINTER MINERALOGICAL IN ANYANG STEEL

Qin HuaweiLi YingjunLiu Qi

(Anyang Iron and Steel Stock Co., Ltd)

The mineral composition and structure of sinter used in three sintering machines of Anyang Steel are analyzed and studied by using optical microscope. The result shows that the difference of mineral composition and microstructure of sinter is in agreement with the difference of chemical composition. The main minerals are magnetite, calcium ferrite and hematite, followed by calcium silicate and glass and the main binding phase is calcium ferrite.

sintermineralogical compositionmicrostructure

聯系人：秦華偉，碩士研究生，河南.安陽(455004)，安陽鋼鐵股份有限公司技術中心；2016—3—21