SiO2对CaO-Fe2O3熔体结晶矿物组成及显微结构的影响

摘要：由于近年来低品位铁矿石的使用量增加，导致烧结过程中SiO2含量升高。SiO2是烧结矿中主要的脉石成分，其含量的变化与烧结矿最终质量密切相关。运用X射线衍射、光学显微镜和SEM-EDS方法研究了SiO2对CaO-Fe2O3熔体结晶矿物组成及显微结构的影响。研究结果表明，随着SiO2含量的增加，CaO-Fe2O3-SiO2熔体结晶产物中CaFe2O4(CF)含量减少而富铁铁酸钙(SFC)含量增加，CaFe2O4和SFC分别以块状和板条状析出，SFC的晶体结构随着SiO2含量的增加从Ca36Fe144O25-2向SFCA-I转变；当SiO2的质量分数超过3.0%时，椭圆状的Ca2SiO4（C2S）从熔体中结晶，其含量随SiO2含量的增加而增加，另有大量圆点状玻璃相分布于铁酸钙基体表面。     

准化学平衡条件下MgO对多元铁酸钙生成的影响

 研究了不同碱度、不同SiO2与Al2O3含量条件下MgO对铁酸钙生成的影响以及Fe2O3 SiO2 CaO Al2O3 MgO系内烧结矿的成矿过程,通过模拟高碱度烧结矿配料在空气气氛、1220 ℃准化学平衡条件下进行烧结实验,利用XRD QAMS法进行矿物定量、显微镜下观察矿相结构等方法进行分析。实验结果表明：R=2.0、不含Al2O3时增加MgO含量铁酸钙生成量明显增多,加入质量分数为25%的Al2O3后,MgO促进铁酸钙生成的作用减弱,Al2O3改变了MgO对铁酸钙生成的影响规律;随着碱度从1.8增加到2.3,铁酸钙生成量呈上升趋势,但是MgO对铁酸钙生成的促进作用减弱;实验还发现,随着MgO含量增加,不含Al2O3时铁酸钙晶形有“柱状”向“针状”变化趋势;加入质量分数为2.5%的Al2O3后,MgO含量增加对铁酸钙晶形影响减小。     

铁酸盐粘结相熔化速率及对烧结强度的影响

 考察了添加SiO2和Al2O3对铁酸钙（铁酸一钙CaO·Fe2O3和二铁酸钙CaO·2Fe2O3）熔化速率的影响。同时考察了铁酸盐添加SiO2和Al2O3对以其为粘结相的烧结试样强度的影响。试验结果表明：铁酸一钙中添加SiO2和Al2O3促进了熔体的形成;而二铁酸钙添加SiO2和Al2O3则抑制了其熔体的形成。在CF中添加SiO2和Al2O3对烧结试样强度的影响中,当添加w(SiO2)=2%和w(Al2O3)=4%时获得相对较大的烧结强度;而在CF2中添加SiO2和Al2O3则对烧结试样强度有不利影响。     

高炉使用高碱度烧结矿冶炼试验总结

1前言高碱度烧结矿具有良好的冶金性能，包括还原粉化率，中、高温还原性能，软烙滴落性能等。随着烧结矿碱度的提高，烧结矿的矿物结构发生了变化：强度好和还原性高的铁酸钙增加；强度差的玻璃质和还原性差的铁橄榄石减少。使其在质量上得以改善。高碱度烧结矿主要有Fe3O4、CaO．Fe2O3、2CaO·SiO2等矿物组成，其中2CaO·SiO2熔点很高（2131℃），在碱度大于1．8的烧结矿中，2CaO·SiO2增加，且因其均匀分布在CaO·Fe2O3的粘结相中使β－2CaO·SiO2比较稳定，不易转变成为γ－2CaO·SiO2。因而高碱度烧结矿具有软熔温度高、强…     

Al_2O_3对铁酸钙生成机理影响

在生产熔剂性烧结矿过程中,铁酸钙作为低熔点化合物,它的出现构成了液相形成的起点,铁矿石烧结过程中铁酸钙直接作为反应物参与烧结矿中复合铁酸钙的形成,其生成量的多少和分布影响着烧结矿的矿相结构,采用XRD和SEM等现代分析测试技术,研究了Al2O3对铁酸钙生成机理影响,850~900℃时,Al2O3与铁酸二钙(C2F)发生反应生成铝酸半钙(CA2)和铁酸一钙(CF),随着温度的升高,当温度超过900℃时,铁酸二钙开始反应生成铁酸一钙,当矿相配比中Al2O3的含量较低时,固态下Al2O3颗粒几乎与C2F完全反应生成CA2,并且矿相中仍有部分C2F剩余,最终一起参与反应形成复合铁酸钙。     

砷酸钙与碳粉混合共热解过程解析

研究了砷酸钙与碳粉体系共热解反应过程。利用热重分析仪监测不同升温速率下,砷酸钙与碳粉质量比为4∶1混合物在氩气气氛、加热区间温度30～1 200℃过程中的失重情况,并采用XRD表征各失重阶段残余物。结果表明,混合体系失重过程分为三个阶段:第一失重阶段,温度240～325℃,Ca_2As_2O_7·H_2O脱水生成Ca_2As_2O_7;第二失重阶段,温度560～668℃,Ca_2As_5O_7到Ca_3(AsO_4)_2的晶型转变及Ca_5(AsO_4)_3OH和Ca(OH)_2失水生成Ca_5(AsO_4)_3和CaO;第三失重阶段,温度904～1 120℃,碳还原砷酸钙反应生成CaO和砷蒸气。动力学模型拟合结果表明:相边界反应动力学模型能较好地解释砷酸钙与碳粉共热解第三个失重阶段的反应机制。     

氧化钙强化鲕状赤铁矿H_2还原

高磷鲕状赤铁矿的还原对磁选分离起着重要作用,为鲕状赤铁矿合理利用开发提供理论依据。以高磷鲕状赤铁矿为原料、H2为还原剂,研究添加CaO对高磷鲕状赤铁矿还原的影响。研究结果表明,温度为1 100℃、碱度为1.0时,金属化率达到92.05%。XRD、SEM-EDS分析表明,添加CaO使绝大部分铁氧化物被还原为金属铁,有效促进铁橄榄石(Fe2SiO4)、铁尖晶石(FeAl2O4)还原成铁,金属铁颗粒中的杂质组分降低。动力学结果表明,原矿温度为800～1 100℃时符合未反应核模型,未添加CaO原矿表观活化能为49.16 kJ/mol,添加CaO原矿表观活化能为56.46 kJ/mol。两还原过程都受气体扩散控制。     

中钛型钒钛烧结矿液相量的研究

通过烧结杯试验结合热力学计算,分析烧结矿显微结构,研究承德中钛型钒钛烧结矿液相生成量的影响因素。结果表明,碱度提高促进Fe2O3与Ca O发生反应形成铁酸钙,液相量增多,改善烧结矿的质量;随着配碳量的增加,烧结过程中产生的热量增加,有利于硅酸盐类高温液相的生成;Ti O2含量增加,Ti O2会优先与Ca O反应生成钙钛矿,抑制性能较好的铁酸钙的生成,生成的钙钛矿分散在渣相与铁矿物之间,削弱了硅酸盐的黏结作用以及钛赤铁矿与钛磁铁矿的连晶作用,导致烧结矿的液相量随之减少。     

钢渣成分变化对其矿物相及易磨性影响的研究

使用分析纯试剂配制CaO-SiO 2 -MgO-Fe 2 O 3 四元基础渣系,调节渣中各成分质量分数,分析矿物相变化规 律。将不同成分质量分数的渣样粉磨后进行粒度测试,结果表明:CaO和SiO 2 的加入使易磨的硅酸盐相所占比例 增大,且随着CaO质量分数的增加,2CaO·SiO 2 （C 2 S）相边缘整齐,易于破碎;Fe 2 O 3 的加入使铁钙相及难磨的 MgO· n FeO相增多,降低了钢渣的易磨性。     

二氧化硅质量分数对烧结矿多重分形参数的影响

从不同二氧化硅烧结矿的表观形貌出发,对表征烧结矿的分形参数进行解析,发现Δα及f（α）max值的大小表征Fe3O4和CaO·Fe2O3数量的多少及其分布的均匀程度。且随着SiO2质量分数的升高,低硅烧结矿其还原性逐渐变差而其抗压强度呈现出逐渐变好的趋势;而当wSiO2=4.8%时,多重分形谱谱宽Δα达到最小值,多重分形谱最大值f（α）max达到最大值,这就表明,此时不仅低硅烧结矿中的铁酸钙分布较均匀而且生成量最大。所以,随着低硅烧结矿SiO2质量分数的增大,其还原性逐渐变差,抗压强度逐渐变好。     

Effect of change of slag phase on dephosphorization of ��double- slag+slag- remaining�� steelmaking technology

The microstructure and phase constituent of dephosphorization slag of ??double- slag+slag- remaining?? steelmaking technology were observed and analyzed by SEM, part of the slag were heat treatment, and the effect of the change of slag phase on dephosphorization was studied. The research results show that the phase of dephosphorization slag A1-A3 with high dephosphorization rate are composed of calcium ferrite, complex liquid silicate phase (Ca3TiFeSi3O12, Ca54MgAl2Si16O9) and 2CaO??SiO2(C2S) solid phase solution with calcium phosphate (2Ca2SiO4??Ca3(PO4)2, Ca7(PO)4(SiO4)2), the main phase of dephosphorization slag A4 with low dephosphorization rate is liquid phase, the main phases of dephosphorization slag A5 are MnFe2O4, MnV2O4, Ca12Al14O33, little phosphorus rich calcium silicate solid phase is found in both dephosphorization slag A4 and A5; the phase of dephosphorization slag A3 changes little before and after heat treatment, but the phase of dephosphorization slag A4 changes greatly after heat treatment, which changing to liquid phase and white branches like RO phase; the dephosphorization slag of ??double- slag+slag- remaining?? steelmaking technology contain many un- dissolved CaO, but little is found in decarburization slag, the formation of C2S solid phase in dephosphorization slag plays an important role to accelerate the dephosphorization reaction.     

MgO对烧结矿CaO-Fe2O3系初期液相生成的影响

为了研究MgO对烧结过程中CaO Fe2O3系初期液相生成的影响及作用机理，通过DSC研究了不同MgO含量试样在升温过程中液相生成的变化，并通过XRD确定液相生成前MgO对矿物组成的影响。结果表明，试样中MgO含量的增加使得升温过程中初期液相生成量减少，但是初期液相的生成温度没有明显变化。MgO对初期液相的抑制分为两种方式，一种为MgO与Fe2O3反应生成含镁磁铁矿，另一种为MgO添加导致CaFe2O4分解。这两种方式都使CaO含量升高，促进了高熔点矿物Ca2Fe2O5和含镁磁铁矿的生成，导致液相量降低。通过研究MgO对初期液相生成的影响，为烧结矿中合理添加含镁熔剂提供理论基础。     

化学成分对铁酸盐烧结液相流动性的影响

铁酸盐液相是高碱度烧结矿固结的基础,适宜的流动性有利于烧结液相有效黏结和保证料层透气性。为了明晰化学成分对其液相流动性的影响,采用微型烧结法研究了Fe2O3与CaO的摩尔比为1.0、1.5和2.0时铁酸盐的液相流动特征,以及SiO2对这3类铁酸盐液相流动性的影响规律,在此基础上,探讨了促使高流动性铁酸盐生成条件下烧结原料中黏附粉化学成分的选取原则。结果表明,铁酸盐液相流动性随其中CaO量的增加而升高;随着SiO2含量的增加,摩尔比为1.0的铁酸盐液相流动性呈现先增加后降低的趋势,且在高硅低碱度下仍具有较高的流动性;摩尔比为1.5的铁酸盐液相流动性变化规律与高钙铁酸盐相似,但SiO2的质量分数大于5.5%、二元碱度低于3.26时,液相流动性则降低;摩尔比为2.0的铁酸盐液相流动性随SiO2含量的增加呈单调降低趋势。     

低氧分压条件下CaO-SiO_2-P_2O_5(10%)-FeO体系热力学性质的研究

以促进2CaO·SiO_2-3CaO·P_2O_5固溶体生成的非均相脱磷工艺被视为未来实现转炉少渣冶炼的重要手段,但目前相关渣系热力学性质的研究较少,不能为合理解释非均相渣脱磷的机理提供理论依据.为此,本文利用FactSage热力学软件绘制了低氧分压(1mPa)条件下CaO-SiO_2-P_2O_5(10%)-FeO体系及其子体系的热力学相图,分析了不同温度下相平衡关系及液相线的变化规律.研究结果表明:升高温度可使体系中液相区及Ca_3(PO_4)_2初晶区的范围扩大,但会导致α'-Ca_2SiO_4的初晶区缩小以及Ca_2Fe_2O_5等物相的消失;降低氧分压可使体系的液相区缩小,并向高FeO的方向收缩;CaO-SiO_2-P_2O_5(10%)-FeO体系中存在较大的α'-Ca_2SiO_4与Ca_3(PO_4)_2共存区,尤其是α'-Ca_2SiO_4,Ca_3(PO_4)_2与Ca_2Fe_2O_5的三相共存区可极大地促进2CaO·SiO_2-3CaO·P_2O_5固溶体的生成.     

Effects of Temperature and Atmosphere on Sintering Process of Iron Ores

 The relationship of time to minerals composition in sinters is investigated by mineragraphy are claritied observation and component analysis, and the effects of temperature and atmosphere on mineralization process. Results are obtained as follows. The initial melt forms below the eutectic temperature of CaO·Fe2O3 and CaO·2Fe2O3, which is complex substance containing Ca, Fe, Si and Al, rather than the binary calcium ferrite melt. Minerals composition of binding phase is related to local content of silica in melt, which is influenced by temperature. Appearance of the melt promotes the transition from hematite to magnetite, which then alters the mechanism of calcium ferrite formation. Before the formation of magnetite, the contents of Fe and Ca within the multiple calcium ferrite decrease with temperature, but in the case of magnetite presence, the content of Fe increases solely with increase of temperature and decrease of oxygen potential. Temperature and atmosphere determine minerals composition together, and bring influence on sintering process in different ways. It can be deduced that temperature affects kinetics of the mineralization process, but atmosphere just plays a role in thermodynamics.     

钒页岩氯化挥发富集过程的热力学分析

对钒页岩与氯化钠、氯化钙和氯化铁三种固体氯化剂氯化挥发富集过程进行热力学分析。结果表明,以氯化铁作为固体氯化剂效果较好,可以利用氯化铁对V_2O_4、V_2O_5的直接氯化和氯化铁离解产生的氯气对V_2O_3、V_2O_4、V_2O_5的间接氯化反应,有效地将钒氧化物氯化挥发富集,且反应程度随温度的升高而增大。在高温焙烧过程中,Fe_2O_3、Al_2O_3和SiO_2不能被氯化,钒页岩中氧化物氯化反应自发进行的难易程度由易到难分别为K_2O、Na_2O、CaO、V_2O_3、V_2O_4、V_2O_5、MgO。通过焙烧温度的控制可以将V与Fe、Al、K、Na、Ca和Mg等金属杂质有效分离。