硫含量对白云鄂博铁精矿预热压团显微结构及抗压强度的影响

就硫氧化反应对白云鄂博铁精矿预热压团显微结构的影响进行了研究,利用差热和热重分析了含硫矿物在氧化焙烧过程中的矿相转变规律,同时通过改变压团中的硫含量,研究了硫氧化对预热压团矿相显微结构和抗压强度的影响。结果表明:铁矿物中硫元素的主要存在形式为黄铁矿和磁黄铁矿,各占34.48%和64.23%;随着温度的升高,黄铁矿发生氧化分解反应生成硫化亚铁和单质硫,硫化亚铁和空气中的氧结合生成硫酸铁,高温下硫酸铁发生分解反应,生成铁氧化物和二氧化硫;随着硫含量从1.8%增加到3.9%,预热压团中磁铁矿氧化生成的赤铁矿减少,孔隙率随着硫含量增加呈升高趋势,压团抗压强度由1.18 kN/cm~2降低到0.84 kN/cm~2,开裂温度由780℃降低为640℃。     

硫含量对白云鄂博铁精矿球团显微结构及抗压强度的影响

氧化焙烧工艺可以有效脱除白云鄂博铁精矿中的有害元素硫,满足成品球团对硫含量的要求,但同时对其冶金性能造成不利影响,限制了球团矿在高炉原料中的配加比例。本文在热力学分析的基础上,研究了硫含量对焙烧后压团矿显微结构和抗压强度的影响规律。结果表明:矿物中硫元素的主要存在形式为黄铁矿和磁黄铁矿,各占34.48%、64.23%;当硫含量由1.8%增加到3.9%时,成品压团中磁铁矿含量由8.94%增加到24.85%,赤铁矿含量由44.48%降低到17.09%,液相量由9.64%增加到13.85%,孔隙率由36.94%增加到44.21%,压团强度由18.66 k N降低为12.47 k N,并解释了压团抗压强度随硫含量增加而降低的微观机理,为实际生产改善球团矿的显微结构、抗压强度提供了必要的理论依据。     

熔剂性球团成矿过程抗压强度及微观结构分析

球团抗压强度是衡量球团能否进入高炉冶炼的主要指标之一,球团抗压强度取决于球团矿物组成及微观结构。以中关铁矿为基础造球原料,通过内配钙、镁添加剂制备低硅熔剂性球团矿。通过系统研究不同MgO含量、碱度及SiO₂含量时球团微观结构及矿物分布形态,揭示低硅熔剂性球团抗压强度的变化规律。研究结果表明,提高焙烧温度和碱度可有效提高球团抗压强度;在SiO₂含量较低时,球团矿主要靠赤铁矿连晶固结,强度变化并不明显;SiO₂质量分数升高至3.5%和4.0%时,赤铁矿结晶逐渐互联成片,连晶逐渐变得粗大且紧密,结构力较强,球团抗压强度提高。随着碱度的提高,赤铁矿再结晶较好,单独颗粒状少并且结晶互联成块状,磁铁矿减少,低硅熔剂性球团在焙烧过程中液相量增加,出现铁酸钙体系液相使球团强度提高;随着MgO含量的提高,更多的Mg²⁺进入磁铁矿相,弥补了晶格缺陷,铁酸镁含量升高并呈现针状或片状分布在赤铁矿中,抑制了焙烧过程中液相生成,在冷却过程中使得球团矿内部的气孔变小从而提升球团致密度,增强球团强度。MgO含量继续增加,磁铁矿、玻...     

MgO对赤铁矿压团还原膨胀性能的影响

为探究MgO对球团还原膨胀性能的影响机理,分阶段还原了添加不同MgO纯试剂的赤铁矿压团(Fe_2O_3→Fe_3O_4、Fe_3O_4→FeO和FeO→Fe三个阶段),同时利用扫描电镜对还原产物进行表征。结果表明,当压团添加MgO含量分别为0%、2%和4%时,在还原第一阶段压团还原膨胀率分别为11.06%、5.63%、3.85%,随着MgO含量的增加压团还原膨胀率逐渐降低。还原第二阶段加入MgO的压团还原膨胀率依然随MgO含量的增加而降低。在还原第三阶段,MgO的添加抑制了铁晶须的生长,添加MgO含量分别为0%、2%和4%时,压团还原膨胀率分别为28.33%、15.21%和10.91%。     

赤铁矿组织的显微力学性能及对球团强度的影响

球团矿的固结方式主要是赤铁矿的固相固结,即通过赤铁矿的再结晶互相连接,使球团具有一定的强度。为了研究赤铁矿形态对球团强度的影响,将球团矿内的赤铁矿按形态分为:大颗粒赤铁矿、互联状小颗粒赤铁矿和赤铁矿与磁铁矿交织结构。研究了2种球团中不同形态赤铁矿的显微硬度和断裂韧性,分析了不同形态赤铁矿的显微力学性能,进而探讨了赤铁矿形态对球团矿强度影响的机理。实验结果表明,大颗粒赤铁矿和赤铁矿与磁铁矿交织结构具有很好的综合显微力学性能。在球团氧化焙烧过程中,应适当增加残存磁铁矿的比例,以增加交织结构在球团矿内的含量;同时尽可能增加赤铁矿再结晶互联时间,以改善赤铁矿的互联状况,促进大颗粒赤铁矿的形成,从而提高球团矿的抗压强度。     

MgO含量对高铝铁矿球团强度的影响

以高铝赤铁矿为主原料、菱镁矿为含镁添加剂制备镁质球团，探究MgO含量对高铝铁矿球团强度的影响。结果表明，生球落下强度随着MgO含量的增加会小幅下降，但仍然可以满足生产要求；焙烧球抗压强度随着MgO含量的增加呈现先降低再增高后又降低的趋势，当MgO质量分数约为1.80%时有助于降低MgO对焙烧球强度的不利影响；菱镁矿直接进入球团会大幅降低焙烧球抗压强度，需要经煅烧处理后才能用于镁质球团生产。采用FactSage热力学软件计算了MgO含量在不同焙烧温度下对球团液相生成量的影响规律，结合球团微观结构观察、孔隙度检测等多种手段，探究了MgO含量影响球团强度的作用机理。通过球团焙烧热力学、微观结构分析结果可知，焙烧球强度与焙烧时液相生成量密切相关，液相生成量在MgO质量分数为1.80%附近达到峰值，适量的液相加快了结晶质点的扩散，填充了球团中的孔隙，有利于焙烧球强度的提升。在适量的范围内添加镁质熔剂有助于降低其对高铝铁矿球团焙烧球强度的不利影响，该结论可为高铝镁质球团研究提供重要参考。     

MgO对碱金属球团还原膨胀性能的影响

采用压团、焙烧、分步还原(Fe_2O_3→Fe_3O_4,Fe_3O_4→Fe_xO,Fe_xO→Fe)及测定各还原阶段的还原膨胀率的方法来揭示MgO抑制含K、Na碱金属球团还原膨胀的机理。结果表明,随着MgO含量的增加,试样焙烧后磁铁矿或铁酸镁相增加,降低了第一还原阶段的还原膨胀率;含MgO试样焙烧时会生成高熔点渣相,从而抑制第二还原阶段的还原膨胀;MgO的添加抑制了铁晶须的生长,使得第三还原阶段的还原膨胀率降低。     

MgO对生球质量和球团矿抗压强度的影响

通过采用A精粉、B精粉和轻烧白云石改变球团矿中MgO含量来研究MgO对生球质量和酸性球团矿抗压强度的影响。研究发现:生球的抗压强度和落下强度随着MgO含量的增大先降低后升高,热爆裂温度先升高后降低,生球质量的变化主要与矿粉的比表面积等基础性能相关;经过焙烧的球团矿抗压强度随着MgO含量的增加而降低,一分部Mg原子进入到赤铁矿晶体中并替代了Fe原子,Mg-O键键强低于Fe-O键键强,同时一少部分MgO进入到渣相中破坏了硅酸盐网络结构,改善了渣相的流动性,其中一部分渣相分散到赤铁矿晶粒之间,其它渣相互聚集一起,冷却后渣相和赤铁矿晶粒间空隙增大,导致球团矿抗压强度降低。     

MgO含量和来源对球团焙烧特性及冶金性能的影响

分别以5种不同的含镁添加剂（高镁磁铁矿、镁橄榄石、白云石、菱镁石和氧化镁粉）制备镁质球团,阐述MgO含量和来源对磁铁矿球团焙烧特性及冶金性能的影响。研究结果表明:不同的含镁添加剂对于生球的落下强度有着一定影响,其中氧化镁粉与高镁磁铁矿均能够提高球团的落下强度。相同的预热焙烧制度下,提高MgO含量会增加球团孔隙率,降低预热和焙烧球团的抗压强度,其中白云石对焙烧球团强度的不利影响最小。增加预热球团的氧化度有利于促进镁质焙烧球团固结,提高其抗压强度。在MgO来源相同的情况下,MgO含量的增加会导致球团孔隙的增减,降低了球团强度,而配加不同种类的含镁添加剂,均能不同程度改善球团的还原膨胀性、低温还原粉化性和还原性,其中配加高镁磁铁矿的球团的还原膨胀性和低温还原粉化性均优于于其他含镁球团。      

白云石强化含氟铁精矿球团的研究

 研究了配加白云石粉提高MgO含量对含氟铁精矿球团质量的影响。试验结果表明：提高球团矿中MgO含量对生球质量的影响不大。当球团MgO含量从0.83%增加到2.0%时,成品球抗压强度显著提高,强度从3555 N/个提高到了5050 N/个。但由于白云石的分解产生CO2增加了球团的孔隙率,使得提高球团矿中MgO含量会降低预热球抗压强度,通过延长预热时间来完成Fe3O4的氧化即可以提高预热球抗压强度也可以提高成品球抗压强度。在较高的焙烧温度下,MgO大多赋存于铁相中稳定了磁铁矿和含镁矿物的晶格,这些矿物与Fe2O3、铁酸钙等互连和紧密胶结,相互熔蚀,有利于球团抗压强度的提高。     

优化配矿强化西澳超细粒磁铁精矿球团焙烧研究

进行了西澳超细粒磁铁精矿分别配加国产磁铁精矿和巴西赤铁精矿制备氧化球团矿的实验研究.结果表明,以100%西澳超细磁铁精矿为原料制备氧化球团矿时,球团预热及焙烧性能较差,在预热温度为1050℃、预热时间20 min及焙烧温度1300℃、焙烧时间40 min的条件下,预热球团和焙烧球团矿抗压强度分别为每个502和2313 N.西澳超细粒磁铁精矿配加40%国产磁铁精矿或20%巴西赤铁精矿时,球团适宜预热温度由1050℃分别降低到950和975℃,适宜的焙烧温度由1300℃分别降低到1250和1280℃;而且焙烧球团矿的抗压强度分别提高到每个2746 N和每个2630 N.焙烧球团矿的微观结构研究表明:配加国产磁铁精矿后,焙烧球团矿中Fe₂O₃晶粒发育优良,晶粒间互联程度提高,晶粒粗大,孔隙率低,固结更加紧密.配加20%巴西赤铁精矿时,焙烧球团矿中Fe₂O₃晶粒基本连接成片,Fe₂O₃晶体发育良好.优化配矿是改善西澳超细粒磁铁精矿球团矿预热及焙烧性能的有效途径.      

赤铁矿内配兰炭生产球团矿固结机制研究

摘要：通过对不同温度、不同兰炭配入量的内配兰炭赤铁矿球团进行FeO含量检测和矿相结构分析,得出兰炭在赤铁矿球团焙烧过程中的作用机制。结果表明：兰炭含量较低时,主要发生燃烧反应,不利于赤铁矿向磁铁矿转变,且气孔率增大使球团抗压强度降低;兰炭含量过高,还原反应占主导,大量Fe2O3被还原为Fe3O4,甚至被还原为FeO,随之形成铁橄榄石;兰炭燃烧放热过多使球团内部熔化,导致球团抗压强度大幅降低。最终选择适宜的兰炭配比为1.5%,焙烧温度为1300℃,焙烧时间为18.5min,空气流量为3.2L/min, 抗压强度为2708.8N。     

MgO、F、碱金属对球团矿相组织的影响

因为白云鄂博铁精矿球团含有较多的碱金属和氟,从而产生异常还原膨胀,而添加MgO可以有效抑制其还原膨胀,但是MgO的添加势必影响球团的矿相组成.目前研究多注重MgO、F、碱金属中某一单因素对球团物相的影响,而对3者共同作用于球团物相的影响还缺乏深入研究.采用正交试验的方法研究了(K2O+Na2O)、CaF2和MgO对赤铁...     

低铁高硅赤铁精矿对氧化球团性能的影响

为合理利用国内低铁高硅铁精矿、降低球团生产成本,研究了低铁高硅赤铁精矿对生球、预热球和焙烧球团性能的影响。结果表明,典型的低铁高硅赤铁精矿A较磁铁精矿有更好的润磨性能。赤铁精矿A的亲水性较磁铁精矿强,在保持生球水分不变且赤铁精矿配比较高的条件下(>10%),生球水分不足,生球质量随着赤铁矿配比的提高而变差。随着赤铁精矿A的配比由0提高到50%,预热球强度由588降低到196 N/个,焙烧球团抗压强度由3 425降低到1 368 N/个,赤铁精矿A配比不宜高于30%,适当提高焙烧温度有利于球团抗压强度的提高。配加低铁高硅赤铁精矿A的球团还原膨胀性能和还原性能均有一定程度改善。     

碱度对白云鄂博铁精矿压团矿抗压强度的影响

发展熔剂球团矿是当前炼铁原料工艺技术发展的方向和热点之一,球团矿的碱度不同,其理化性质及冶金性能也不同。通过分析不同碱度的白云鄂博铁精矿压团矿矿相结构的变化规律,探究碱度对白云鄂博铁精矿压团矿抗压强度的影响规律。结果表明,随着碱度的升高,压团矿的抗压强度先增加后降低,液相量的增加使得孔隙率降低,压团强度升高,但过多的液相会破坏赤铁矿的整体性结构,渣相强度低于赤铁矿强度,压团的强度逐渐降低。     

w(MgO)对本地高硅铁精粉球团强度影响

采用铁矿粉基础特性测定系统和偏光显微镜,对本地高硅铁精粉M、Y以及低硅精粉进行基础特性实验并通过矿相分析研究了w(MgO)对球团强度的影响。铁矿粉基础特性实验结果表明：M粉同化性温度较高且连晶强度较高,适宜用作造球的主要原料;混合料的合理配比为M粉∶Y粉∶低硅精粉=5∶3∶2,在此配比下的w(SiO2）约为55%~56%。然后进行压块焙烧实验,研究结果表明：随着w(MgO)的提高,压块抗压强度呈先升高后降低的趋势,在w(MgO)=18%时达到最高,为3531N/个;当w(MgO)=18%时,矿相主要为赤铁矿相,赤铁矿结晶最好并连接成片,硅酸钙相较少,粘结相和铁酸钙相一定程度上稳定了整体的结构,强度达到最高;而随着w(MgO)继续增多,铁酸镁相增多,抑制了赤铁矿的结晶,连接晶发育差,晶粒细小分散,强度降低。     

巴润精矿配比对球团矿强度的影响

 为了充分发挥巴润铁精矿(白云鄂博西矿)含铁品位高、粒度分布集中、成球性能优异的特点,同时抑制其K₂O、Na₂O和F含量较高的弱点,研究了如何通过其与有害元素含量较低的区内矿合理搭配,在保证氧化球团成品矿强度的基础上,提高巴润矿的利用率。研究过程中,采用FactSage7.3热力学软件计算、氧化焙烧、抗压强度检测、化学成分检测、矿相分析、SEM-EDS分析等试验研究手段,对不同巴润铁精矿配比下成品球强度的影响因素进行了分析。研究结果表明,区内铁精矿比巴润铁精矿的粒度范围宽,两者平均粒度分别为53.21 μm和32.01 μm;区内矿铁精矿小于0.043 mm(<300目)的矿粉颗粒比例为78.65%,而巴润铁精矿粉所占比例为84.70%。巴润矿配比为40%的成品球的强度最高,为4 602.2 N/P。热力学计算表明,随着巴润矿配比增加,成品球中渣相量增加;氧化焙烧冷却过程中,40%巴润矿配比的成品球渣相析出物以辉石和石英为主,而100%巴润铁精矿成品球渣相析出物则以钙铁橄榄石为主。矿相结构上,随着巴润铁精矿配比增加,赤铁矿连晶效果下降,但40%配比时渣相分布均匀,起到了较好的黏结相的作用。100%巴润矿成品球中由于MgO质量分数达到1.05%,所形成的含镁磁铁矿颗粒连晶作用较差,这是造成其抗压强度较低的原因之一。     

含硼磁铁矿对超细粒级磁铁矿球团性能的影响

 超细粒级精矿球团化对中国贫矿资源应用有着特殊意义,但存在成球困难、生球质量差、成品球团强度低等问题,硼铁矿中硼和铁嵌布密切,应用难度大,然而其配加对提高球团性能有益。采用气体吸附法(BET法)测量比表面积并用扫描电镜(JSM6490)评价铁精矿粉和焙烧球团矿的微观结构,研究了添加含硼磁铁矿对超细精矿的成球性能、生球质量、预热焙烧强度的影响。结果表明,超细精矿中配加30%硼铁矿后,混合精矿成球性得到改善,达到中等成球性指标,生球落下强度从2.4 次/(0.5 m)升高到4.0 次/(0.5 m)、抗压强度从15.38 N/个增加到19.08 N/个、爆裂温度从340 ℃升高到410 ℃,优化配矿下可提高爆裂温度至460 ℃,球团的预热与焙烧时间缩短、温度降低,在预热时间与温度不变、焙烧时间相同、焙烧温度为1 175 ℃条件下,球团强度(与100%超细精矿相比)提高900 N/个左右,达到了3 500 N/个以上,在相同强度下,可降低焙烧温度近100 ℃。加入含硼磁铁矿可改善球团性能的原因为,含硼磁铁矿颗粒形貌复杂、碱性物质含量多、粒度粗,从而能有效帮助颗粒间嵌合,增加粉料分子水含量,改善成球性,提高生球强度与爆裂温度。MgO和B₂O₃会在球团内部生成低熔点液相,填充孔隙,促进焙烧温度降低,增强颗粒间网格状的均匀连结,提高焙烧球团的强度。