mgo对以细磁铁精矿为主的低硅烧结的影响

mgo对以细磁铁精矿为主的低硅烧结的影响

目前，高镁o燃烧剂对防止燃烧剂的自然粉碎，降低低温还原粉化率，提高燃烧剂的温度还原性，对提高烧灼剂的温度和软化率都有显著影响。在高炉冶炼生产过程中,炉渣含有一定量的MgO可以使炉渣具有良好的流动性和脱硫性能。但是,MgO对烧结矿的作用机理,特别是对低硅烧结矿的影响还不清楚。有研究认为随着MgO含量增加,烧结矿常温强度提高;但在碱度较高时,随着MgO含量增加,常温强度有下降趋势。也有研究表明,MgO对烧结矿常温强度的影响随碱度的不同而不同,并且加入MgO使烧结矿的软熔性能、抗低温还原粉化性能提高,还原性变差。O.A.Mahomed在用酸性烧结矿做试验时得到垂直烧结速度和烧结矿产量随料层中白云石的增加而增加的结果,其结果归因于在烧结过程中除形成铁酸钙外还形成铁酸镁。但也有研究证实:白云石分解吸热过程对MgO矿化不利。烧结矿样中有不少未发生反应的圆粒状MgO被方镁石周围生成的铁酸镁(MgO·Fe2O3)液相所胶结。说明白云石粒度过粗不利于MgO矿化,并且影响烧结矿的产品质量。为此,本文作者采用微型烧结试验和烧结杯试验相结合的方法对以我国北方地区代表性的磁铁精矿为主配加澳矿的烧结原料进行烧结试验研究,并运用LaborLux12POL型偏反两用显微镜、JSM-5600LV型扫描电镜对烧结矿进行显微结构分析。1铁原料配比试验结果铁原料的化学成分、配比和粒度组成以及烧结矿化学成分计算值如表1～4所示。其中弓浮精矿、齐大山精矿、弓三精矿为细粒磁铁精矿,3种精矿中粒径小于0.074mm的粒子比例大于73%,弓浮精矿达到85.70%。3种磁铁精矿在铁原料的配比中占64%。试验中通过增加或减少白云石的用量来调节烧结矿中MgO含量,分别为1.4%,1.7%,2.0%和2.3%。烧结杯试验在直径为150mm的烧结杯中进行,烧结工艺参数如下:混合料制粒时间为3min,料层高为600mm,点火温度为(1100±50)℃,点火时间为1min,点火负压为5kPa,烧结负压为10kPa。2结果与讨论2.1go含量变化对烧结矿MgO含量进行烧结杯试验研究,结果如表5和图1所示。从表5可以看出,随着烧结矿MgO含量从1.4%增加到2.3%,垂直烧结速度和利用系数明显降低,垂直烧结速度从22.61mm/min降低到19.48mm/min,利用系数从2.031t/(m2·h)降低到1.629t/(m2·h);而随着MgO含量的增加,转鼓强度有所提高,但影响不明显。2.2白云石与混合料的作用采用微型烧结方法研究MgO对烧结矿化过程的影响。将烧结杯试验的各种原料分别破碎至粒径小于0.2mm,并按各原料配比配制成细粒混合料。为了研究白云石颗粒与周围烧结混合料之间的反应特性,在上述混合料中配入50%、粒径为3～1mm的白云石,混匀后,在1.2kN/cm2的压强下将混合料压成10mm×8mm的团块,然后分5段模拟烧结温度制度进行焙烧,焙烧制度为:a.干燥(200℃)5min;b.预热(800℃)2min;c.焙烧(1220℃～1310℃)2～5min;d.冷却(800℃)2min;e.在200℃停留5min。焙烧温度和焙烧时间对白云石团块高温矿化反应的影响如图1和图2所示。从图1可以看出:白云石团块经过高温焙烧后,团块没有强度,明显有白云石焙烧后形成的“白点”。从团块外观来看,当焙烧温度高于1280℃时,白云石的分解反应更剧烈,团块甚至变成碎块;在1280℃和1310℃时焙烧后,白云石“白点”有所减少。温度越高,“白点”越少,表明MgO与周围混合料进行了矿化反应,MgO快速反应的温度较高。当烧结混合料中加入白云石时,烧结矿中将生成一些含镁高熔点矿物,如:镁橄榄石(熔点为1890℃)、钙镁橄榄石(熔点为1454℃)、镁蔷薇辉石(熔点为1570℃)、镁黄长石(熔点为1454℃)等。从图2可以看出,在1280℃时焙烧随着焙烧时间的延长,团块能保持良好的形状,并且有一定的强度,团块中“白点”减少,表明MgO矿化需要较长的高温保持时间。这表明,当烧结矿中MgO含量较高时,可以采取高料层降低烧结速度的方法来提高烧结矿强度。有研究证实,随着MgO的增加,烧结速度减慢,燃耗增加。另外,白云石中CaO成分在这一过程中与MgO分离,并与Fe2O3在一定条件下生成低熔点物。选取MgO含量为1.4%和2.3%的烧结杯试验的烧结矿样进行光学显微镜和扫描电镜能谱分析,对烧结矿显微结构和矿物组成进行鉴定,其矿物组成如表6所示。从烧结矿的矿物组成来看(见表6),MgO含量的增加对烧结矿的矿物组成影响不大,仅对磁铁矿、赤铁矿、铁酸钙、铁酸镁和镁铁橄榄石的含量稍有影响。结合表5可以看出:当MgO含量为1.4%时,烧结速度快,达到22.61mm/min,利用系数为2.031t/(m2·h)。而当MgO含量为2.3%时,烧结速度变慢,为19.48mm/min,降低了13.84%,利用系数为1.629t/(m2·h),降低了19.79%。表明加入白云石,对混合料的制粒效果和烧结过程有明显的影响,白云石在烧结过程中首先进行分解:CaMg(CO3)2−→−−−730~765℃MgO+CaCO3+CO2(g)CaΜg(CΟ3)2→730~765℃ΜgΟ+CaCΟ3+CΟ2(g)MgO+CaO+CO2(g)。这一反应过程是吸热过程,需要消耗部分热量,因此,对MgO的矿化不利。在碳量相同的条件下,由于提高了白云石的配比而导致分解吸热量增加,对烧结温度和高温保持时间都有影响。晶粒细小的铁酸镁形貌如图3所示。2.3显微结构及显微构造当MgO含量为1.4%时,由于磁铁矿粒度较小,反应活性较高,磁铁矿普遍被熔蚀,在烧结过程中磁铁矿发生氧化反应,因此,隐晶质—微晶质和圆粒状赤铁矿占赤铁矿总量的30%～35%。熔蚀状的铁酸钙增多,条状、针状铁酸钙减少,铁酸钙结晶粒度变细小,但分布均匀,且很少构成大的集合体(见图4)。烧结矿中铁酸镁含量少,晶粒细,一般呈圆颗粒状,直径为0.05mm,嵌布在铁矿物中,与其他矿物结合良好(见图3)。在很多微区中,Fe2O3和Fe3O4再结晶交织在一起,晶粒紧密互连,从晶形和颜色上难以辨认。这2种固相交织在一起增强了烧结矿的微观结构强度(见图5)。图4和图5也说明此烧结矿在烧结过程中烧结温度较高,这与白云石用量的较少有关。白云石的减少降低了局部热量的消耗,促进了局部温度升高,使铁酸钙和Fe3O4较好地熔蚀,提高了烧结矿的强度。图6～9所示为MgO含量为2.3%的烧结矿样的显微结构。MgO增加,Fe2O3氧化再结晶减少,Fe2O3和Fe3O4常呈粒状,并掺和在一起,部分有晶桥互连。大颗粒的Fe2O3的尺寸一般为0.151mm×0.173mm,小颗粒的尺寸一般为0.045mm×0.067mm(见图8)。烧结矿中铁、钙反应良好,形成大量的铁酸钙,达25%左右,大部分为条状铁酸钙(见图6)。这种铁酸钙具有高强度和优良的还原性。其次还有部分熔蚀状的铁酸钙,与Fe3O4紧密胶结,相互熔蚀,强度高。铁酸盐将周围矿物胶结在一起,形成烧结矿良好的整体骨架。烧结矿中镁与铁的反应较好,形成了大块彩色的铁酸镁,与其他矿物胶结良好(见图9和图10),一般晶粒尺寸为0.55mm×0.12mm。MgO含量越多,铁酸镁晶粒越粗大。烧结矿中形成较多的橄榄石矿物,以钙铁橄榄石为主,其次有少量的铁橄榄石及镁铁橄榄石(见图10和图11),多为块状晶体,与其他矿物紧密胶结,增强了烧结矿整体结构强度。含镁矿物电子探针分析结果见表7。3降低利用系数a.MgO对以细磁铁精矿为主的低硅烧结的产品质量有明显影响,尤其是对烧结速度和利用系数的影响更加明显。当烧结矿中MgO含量从1.4%增加到2.3%时,烧结速度从22.61mm/min降低到19.48mm/min,利用系数从2.031t/(m2·h)降低到1.629t/(m2·h)。b.当烧结混合料中加入白云石时,烧结矿中将生成一些高熔点矿物,MgO快速矿化反应的温度升高。由于白云石配比提高而导致分解吸热量增加,MgO矿化需要较高的烧结温度和较长的高温保持时间。c.当烧结矿中MgO