燒結礦礦物組成、結構與冶金性能的關系

陳連偉

摘要：本文以改善燒結礦的性能為目的，對燒結礦的礦物組成、結構與冶金性能之間的關系進行了研究。其中和燒結礦還原性有關的因素主要有礦物的組成和孔隙率;和燒結礦低溫還原粉化性能有關的因素是燒結礦中次生Fe2O3。要想讓燒結礦的軟熔性能得到改善，就要生產那種堿度高并且有微孔的燒結礦，除此之外，還要在燒結混合料中加入適量的MgO。

關鏈詞：礦物組成;結構;冶金性能

1試驗原料

本次試驗采用的原料是某鋼廠110m2和? 265m2燒結機各個時期燒結的燒結礦產成品，它的顆粒度是5-40mm。

本次燒結礦礦物組成和結構試驗是在光學顯微鏡下完成的。第一步就是要把燒結礦做成多個光片和薄片，第二步就是對其透、反光進行觀測，各個礦物材料的空隙量百分率是利用自動求積儀器來計數和計算得到的，除此之外，需要在顯微鏡下對燒結礦的結構進行觀察，然后將觀察到的比較有代表性的結構拍下來，通過照片來進行分析和對比。燒結礦的還原性和低溫粉化性能的標準采用的是JIS標準。燒結礦的軟熔試驗運用的是荷重軟化的方法。試樣的長度為9-11mm，試樣的舟內高度是70mm（單次試樣的量在250g左右），荷重是9.8N/cm2。用N2來說升溫過程的保護氣，N2氣的流量大約為3.1L/min，升溫的時間定在4-5小時。軟化開始的溫度定在試驗收縮率為3%時的溫度。軟化結束的溫度定在收縮率為30%時的溫度。在實驗的過程中，運用X一Y函數儀來對荷重數據進行自動記錄，并自動形成荷重軟化曲線圖。

3試驗的結果以及分析

3.1試驗的結果

對這五種燒結礦試驗材料進行觀察，我們發現他們都具有密度高、氣孔呈中和微孔厚壁的結構，并且孔隙分布比較均勻。除此之外，也沒有較大的裂痕，液相分布也比較均勻，粘結的相對比較緊密[3]。

在顯微鏡下，燒結礦的鑒定結果是：

編號為1的燒結礦的礦物組成包括Fe2O3、Fe3O4、CF-Fe3O4、CF以及硅鹽酸和玻璃質。有一些和CaO與SiO2接觸相對較多的位置有少許的C2S。CxFy大部分都是毛發狀或者樹枝狀，并且和Fe3O4一起形成了固溶體。而Fe2O3和Fe3O4的形狀呈海綿狀，只有一些Fe2O3的形狀是骸晶狀。

編號為2的燒結礦中，CF和Fe2O3在一起形成了交織結構的CF-Fe3O4。其中有一小部分CF呈樹枝狀。有一些骸晶狀的Fe2O3。它形晶粒狀結構的Fe3O4和硅酸鹽以及橄欖石形成了一個粒狀的結構。

編號為3的燒結礦的組成包括CxFy、Fe2O3、Fe3O4和硅酸鹽。其中CxFy有四種形狀，大部分呈毛發狀、樹枝狀和針狀，有很少的一部分呈樁狀，還有相當小的一部分和Fe3O4形成了固溶體。還有那種原礦中殘存的大片的Fe3O4。Fe2O3的形狀是它形晶狀。并且在很多的Fe3O4的晶體表面上生產了條形的Fe2O3，在顯微鏡下，有一部分Fe2O3的形狀是骸晶狀，還有一部分是海綿狀。

編號為4的燒結礦的組成包括Fe2O3、Fe3O4、CF以及硅鹽酸。有那種結晶不完全的大片的Fe2O3、Fe3O4，還有很少的一部分Fe2O3和Fe3O4呈骸晶狀，還能看見有形狀為浸染狀的Fe2O3。CxFy以毛發狀為主，也能看見柱狀的。

編號為5的燒結礦的組成包括CxFy、Fe2O3、Fe3O4和硅酸鹽等，Fe3O4的形狀以片狀為主，并且它的表面有條形的Fe2O3。還有少量的與Fe2O3和硅酸鹽共存的Fe3O4呈粒狀，Fe2O3的形狀主要為它形晶大片狀結構。CxFy的形狀主要是樹枝狀，還要一部分是柱狀和針狀的。

4.2試驗結果分析

4.2.1 燒結礦的礦物組成、結構、還原性關系

燒結礦還原性和燒結礦當中，三氧化二鐵、氧化鐵含量和結構、燒結礦孔隙率大小存在一定的關系。由于上面積累礦物質晶格含有的差異比較大。所以，它們的還原性存在不同。我們從結果當中可以看到，三氧化二鐵比較容易還原，然而鐵橄欖石還原起來較為困難，其已經被實踐所證明。

在1號的燒結礦樣當中，三氧化鐵的含量是18.21%，CxFy和其他的礦共溶體量到了41%。另外，5號燒結礦以及3號燒結礦。這些燒結礦還原率先后順序分別是1號、5號、3號、4號、2號。經過試驗結果顯示：燒結礦還原性和三氧化二鐵、氧化鐵、CxFy存在比較大的關系。

除此之外，燒結礦還原性以及孔隙率大小存在直接的聯系。孔隙最高的是1號燒結礦，然后就是5號燒結礦。它們的孔隙率分別是20.59%、18.52%。因此，這類燒結礦還原性比較好。

4.2.2 燒結礦的礦物組成和結構、低溫還原粉化率關系

通過此次研究之后發現，這幾類燒結礦低溫還原粉化率會隨著氧化鐵的含量提升而降低。當燒結礦內氧化鐵含量比較小的時候，燒結礦內赤鐵礦存在比較多的含量。在還原的時候，赤鐵礦的晶體轉化增加了粉化率。目前，冶金工作人員通常以為次生的赤鐵礦結構為造成低溫還原粉化主要因素。

為了能夠提升燒結礦還原性，減小氧化鐵含量，另外減小低溫的還原分化率，就需要應用高堿度、高氧位的燒結，進一步推動著更多的CxFy的生成，而不會造成次生的三氧化二鐵。此次研究的結果顯示：1號的燒結礦粉化率達到了35.01%，然后是3號燒結礦32.70%以及5號的燒結礦為20.64%。造成這種現象的主要因素為這幾類燒結礦當中氧化鐵存在比較低的含量。除此之外，在鏡下我們可以看到，這幾類燒結礦存在比較高的三氧化二鐵。在生產過程當中，應用的手段是減小次生的三氧化二鐵，進而讓其產生CxFy，進而更好的減小粉化率的指標。

結束語

此次研究使用了五類燒結礦作為堿度比較高的燒結礦。這幾類燒結整體來分析，存在比較強的冶金性能。燒結礦還原性和礦物組成、孔隙率相關。孔隙率越大，燒結礦自身氧位也就越強，其就會存在比較好的還原性。在燒結的時候，需要盡量預防出現三氧化二鐵，其需要應用手段讓其生產CxFy，反之低溫的還原粉化率將會變高。除此之外，為了大大提升軟熔溫度以及減小軟熔的區間，需要制作堿度比較高的燒結礦，另外在燒結料內合理加入到氧化鎂。

參考文獻

[1]唐賢容，張清岑.燒結理論與工藝.長沙：中南工業大學出版社，1992.10：235。