含硼添加剂对磁铁矿烧结过程中正硅酸钙生成的影响

含硼添加剂对磁铁矿烧结过程中正硅酸钙生成的影响

1粉化的抑制机理在制备过程中，添加含硼添加剂可以显著抑制自然冷却过程和储存过程中蒸发的矿粉。这在现有的文献中有得到报道。但对于其抑制粉化的机理尚未见文献报道。本文研究含硼添加剂对正硅酸钙(C2S)生成量的影响,为阐明含硼添加剂抑制烧结矿自然粉化机理提供了试验依据。2c2s的形成机理分析采用与文献相同的方法进行烧结杯解剖实验,由各烧结带的矿相组成分析C2S的形成机理。用常规烧结方法,进行加硼混合料及不加硼混合料对比烧结实验。用光学显微镜进行矿相分析,由矿相组成判断含硼添加剂对C2S形成的影响。3结果与讨论3.1民间湿料带feo含量的变化对于沿料柱高度分层所取样品(各标号样品在料柱中的位置见文献),经化学分析,其FeO含量示于表1。通过分析表1中沿料柱高度的FeO含量变化可知:在磁铁矿烧结过程中,3号预热带与湿料带FeO含量基本相同,也与初始混合料的FeO含量相同,说明预热带气氛近于中性。4号燃烧带的FeO含量较预热带略有提高,且高于初始混合料的FeO含量,说明燃烧带为弱还原性气氛。6号以后FeO含量明显下降,8—10号样品中FeO含量达到8.0%左右,说明冷却带为强氧化性气氛。对于11号样品,FeO含量很高,达到15.8%,这是由于11号样品处于料柱表层,燃烧前沿一过,烧结矿即被冷却,没有经历热风氧化过程。当然,停止抽风,通氮气后,整个料柱各部位均处于中性气氛之下。其变化过程为中性气氛下的冷却过程。3.2形成cs的csi3.2.1每个精炼带的矿相由经氮气冷却后,按文献图3取样分析测定各烧结带的矿相组成,其结果见表2。3.2.2cao-sio-feon三元系相图及等温截面图表2结果表明:在预热带,只有极少量C2S生成,在燃烧带C2S的含量高达20%—25%;在冷却带,沿料柱高度,由燃烧带边沿开始,C2S的含量逐渐减少,其成品矿中C2S的含量只有5%—6%。燃烧带大量C2S的存在,只能是两种原因产生的:一是由SiO2与CaO直接反应形成;二是由于在燃烧带产生大量的液相,CaO首先溶入液相,当液相中C2S达到饱和时,则析出C2S。第一种情况几乎是不可能出现的。因为在烧结过程中,燃烧带的停留时间不到1min。而由SiO2与CaO通过固相反应生成C2S,在烧结所能达到的最高温度(约1400℃)下,需几十小时才能反应完全。对于第二种情况,结合CaO-SiO2-FeOn三元系相图则很容易给出合理解释。附图为CaO-SiO2-FeOn三元系相图在1400℃时的等温截面图。设最早出现的液相成分为相图中的L点,石灰成分用S点表示。根据杠杆规则,当石灰溶入液相时,随着石灰的不断溶解,液相总成分将沿着LS直线由L点向S点改变。如果石灰全部溶解后,其液相总成分位于LM段,则不会有C2S产生。如果石灰溶解后,液相的总成分位于MO段,这时石灰与初期液相反应就会析出C2S。当被少量C2S饱和的液相在氮气气氛下冷却时,则会随着温度的降低C2S的析出量增多。当上述液相被空气冷却时,由于较强的氧化气氛,使得FeO及Fe3O4被热风氧化为Fe2O3。这时,一方面液相由CaO-SiO2-FeO系向CaO-SiO2-Fe2O3系转化,从而在冷却过程中析出铁酸钙;另一方面,由于与液相接触的磁铁矿在热风的作用下被氧化为Fe2O3,从而与液相中的CaO反应析出铁酸钙。在烧结过程的冷却带,其氧化与降温过程同时发生,因此,在析出铁酸钙的同时,会伴随着C2S的析出。其析出的铁酸钙及硅酸钙的相对量,决定于燃烧带气氛还原性及冷却气体氧化性的强弱。燃烧带的还原性越强,冷却气体的氧化性越弱,析出的C2S量越多,铁酸钙越少;反之,析出的铁酸钙量多,C2S量少。为了进一步证实上述观点的正确性,我们还进行了下述两种实验:一是通过采取保温措施,配碳3.5%进行烧结,使之达到与配碳4%烧结时相近的温度,结果前者铁酸钙增加约20%,C2S量下降约15%。二是在配碳4%的条件下进行富氧2%及不富氧的对比烧结实验,结果看到在富氧条件下烧结,其矿相组成中赤铁矿和铁酸钙增多,C2S和富氏体减少。3.3硼对燃烧矿山中b2s生成量的影响3.3.1加硼抑制粉化烧结矿加硼后,可使烧结矿自然冷却过程及存储过程的粉化率明显降低。表3为实验室烧结杯试验中粉化率与硼添加量的关系。显然,以硼酸为添加剂时,当硼添加量(以B计)达到0.006%以上时,粉化被完全抑制。加硼抑制粉化的原因可归纳为三个方面:1.硼进入C2S的晶格,抑制了C2S由β向γ晶型转变;2.硼进入玻璃相,改善了玻璃相的力学性能;3.硼进入烧结矿的液相,改善了液相的性质;使C2S生成量降低。关于硼对C2S晶格及玻璃相力学性能的影响我们正在进行研究。本文只报道硼对C2S生成量影响的实验结果。3.3.2惩氧体按ph值的存在机理分析表4为加硼烧结矿与未加硼烧结矿中矿相组成的测定结果。由表4可知,烧结矿加硼后,使C2S的生成量降低。由前面C2S的形成机理研究结果可知,在冷却带烧结矿被空气冷却的过程中,同时产生铁酸钙和析出C2S。当产生的液相由于B2O3的存在粘度降低时,一方面由于透气性变好使氧化性增强;另一方面又有利于液相中的Ca2+向Fe2O3表面的扩散,使得铁酸钙易于形成。因此,加硼烧结矿与不加硼烧结矿相比较,铁酸钙增多,C2S减少。4燃烧带的还原性1.在磁铁矿烧结过程中,初期液相被惰性气体冷却时,析出C2S,被空气冷却时,同时析出C2S及铁酸钙。2.在烧结矿的冷却带,析出