包钢低硅烧结矿铁酸钙生成特性的影响因素

 为了探明白云鄂博低硅烧结矿中铁酸钙生成特性的影响因素，在红外烧结炉中，通过改变最高烧结温度、烧结配料的碱度、MgO含量、CaF2含量、SiO2含量、铝硅比，对以自产精矿为主要含铁原料的烧结试样，进行了单因素多水平正交微型烧结试验。研究结果表明，不同因素对烧结试样粘结相强度的影响存在不同趋势：随着最高烧结温度、碱度、wSiO2的提高，烧结试样的粘结相强度呈现增加趋势；随着wMgO、wCaF2、wAl2O3/wSiO2的降低，烧结试样的粘结相强度呈现出开始变化不明显，之后又下降的趋势。当最高烧结温度为1280℃、碱度为28、MgO含量(质量分数，下同)为10%、CaF2含量为08%、SiO2含量为44%及铝硅比为015时，微型烧结试样的粘结相强度最高。各影响因素中粘结相强度最佳的烧结矿矿相组成中赤铁矿和复合铁酸钙(SFCA)所占比例不完全一致，但二者之和均较高；SFCA通常为针柱状、片状或颗粒状，并与赤铁矿、玻璃相或磁铁矿交织成网络结构。     

烧结矿中复合铁酸钙形成影响因素

以现场烧结矿成分为基础,在实验室条件下,应用干粉压块、焙烧方法,并结合X射线衍射、光学显微镜和扫描电子显微镜来分析烧结温度、二元碱度及Al_2O_3质量分数对铁酸钙组成和结构的影响。结果表明,烧结矿中铁酸钙组成多为多元系复合形式。烧结温度升高,复合铁酸钙结构由板片状逐渐向针状发展,在1 260℃时,针状复合铁酸钙及总铁酸钙质量分数最高,分别达到24.15%、44.21%,烧结矿矿相结构呈明显熔蚀状。二元碱度主要决定了针状复合铁酸钙的生成量,其质量分数随着碱度的升高而增大,高碱度下硅酸盐相增多。Al_2O_3主要影响板状复合铁酸钙的生成量,适当提高Al_2O_3的配比有利于形成针状复合铁酸钙。w(Al_2O_3)为3%和4%条件下,复合铁酸钙呈现板片状,强度降低。最佳烧结温度为1 260℃,二元碱度为2.0,w(Al_2O_3)为2%。     

MgO和Al_2O_3含量对铁酸钙生成的影响

铁酸钙作为高碱度烧结矿的黏结相,对烧结矿冶金性能的影响极其重要。研究了其生成过程受MgO、Al_2O_3的影响。根据铁酸钙研究基础在CaO、Fe_2O_3固定配比原料中加入不同量的MgO和Al_2O_3,烧结后进行X射线衍射分析,并结合金相显微镜的观察,分析MgO、Al_2O_3的对铁酸钙生成的影响。研究表明:在0.5%～2.5%范围内,随MgO含量的增多,铁酸钙先增多后减少,在1.5%～2.0%取得最大值,且MgO含量为2.0%时,矿相结构较为理想;Al_2O_3可以促进铁酸钙中Fe_2O_3的固溶和二元铁酸钙中的液相生成,从而促进铁酸钙向复合铁酸钙转化。     

MgO/Al2O3对烧结矿冶金性能的影响

采用实验室烧结杯试验装置,研究MgO/Al_2O_3在0.8～1.2时,MgO/Al_2O_3对烧结矿强度、粒度组成、RDI和RI的影响,采用金相显微镜和X-射线衍射仪对烧结矿微观结构和矿物组成进行分析。表明:随着MgO/Al_2O_3的增加,烧结矿强度呈先升高后降低的趋势,且当MgO/Al_2O_3为1.0时,强度最好,10～40 mm粒度所占比例为58.85%。随着MgO/Al_2O_3由0.8增加到1.2的过程中,烧结矿RDI得到改善,还原性变差。当MgO/Al_2O_3在0.9～1.0时,球团矿微观形貌和矿物组成较好,在此范围内,赤铁矿和复合铁酸钙数量较多,强度较好。在用进口矿和本地磁铁矿搭配烧结时,MgO/Al_2O_3控制在0.9～1.0范围内,微观形貌和冶金性能较好。     

MgO对含钛烧结矿矿相结构及软熔滴落性能的影响

为了深入探究MgO对烧结矿矿物组成及冶金性能的影响,采用扫描电子显微镜和荷重软化熔滴设备研究了MgO对含钛烧结矿矿相结构与软熔滴落性能影响.实验结果表明,随着烧结料中MgO质量分数从2.04%增加到3.96%,烧结过程液相生成量逐渐减少,烧结矿中的赤铁矿和铁酸钙等含量都有不同程度的降低,赤铁矿质量分数从13.57%降低到9.99%,铁酸钙的质量分数由38.7%降低到30.17%,磁铁矿、硅酸盐和烧结矿中的孔洞逐步增加.因此,增加烧结矿中MgO会降低烧结矿中液相生成量,不利于烧结矿转鼓强度和还原性的提高.高碱度含钛烧结矿中的镁主要分布于烧结矿中复合铁酸钙相中,进一步提高烧结矿中镁的质量分数,烧结矿的磁铁矿相比例将增加,有一部分镁固溶于磁铁矿中;在高镁烧结矿中,也会形成一定量的橄榄石,其中固溶有少量镁、钛等元素.随着烧结矿中MgO质量分数的增加,开始软化温度逐渐升高,试样软化开始温度均在1120℃以上,软化温度区间Δt_A随着MgO含量的升高而逐渐变宽.      

复合添加剂对高MgO烧结矿铁酸钙生成的影响

针对高炉炉料中Al_2O_3质量分数过高会造成高炉炉渣粘度过大、脱硫能力降低,严重制约高铝矿在高炉中使用的问题,采用向烧结矿原料中加入少量低熔点复合添加剂BC或BN,以促进烧结过程中铁酸钙的生成,从而改善烧结矿强度。试验结果表明,加入这两种添加剂后,烧结试样中铁酸钙质量分数均有增多,并且BC添加剂对铁酸钙生成的促进作用较BN添加剂明显; BC添加剂加入量的多少对铁酸钙的生成量影响不大,在加入0. 094%BC后,烧结试样中铁酸钙呈现出良好的针状; BN添加剂加入量为0. 235%时,铁酸钙生成量最多,但其对铁酸钙形态无明显影响。另外,添加剂的加入有助于抑制磁铁矿的氧化。     

MgO对以细磁铁精矿为主的烧结矿微观结构的影响

研究了MgO对以细磁铁精矿为主的烧结矿显微结构的影响。显微结构分析表明：烧结矿MgO的质量分数从1．4%提高到2．3％时,MgO对烧结矿微观结构具有明显的影响。低MgO时,未氧化的Fe3O4及其部分氧化生成的Fe2O3与铁酸钙粘结相形成了烧结矿良好的显微结构,其烧结矿强度良好。高MgO时,烧结矿生成了大块再结晶磁铁矿,同时生成了铁酸镁和镁铁橄榄石等一系列含镁矿物,MgO稳定了磁铁矿和含镁矿物的晶格,这些矿物与赤铁矿、铁酸钙等共存和互连。但MgO矿化需要较高的烧结温度和较长的高温保持时间,垂直烧结速度和利用系数有明显的降低。     

MgO/Al_2O_3对复合铁酸钙润湿性和黏度的影响

本文以烧结矿最主要粘结相复合铁酸钙为研究对象,探究了复合铁酸钙物性随MgO/Al_2O_3比值的变化规律。通过改变复合铁酸钙的MgO、Al_2O_3含量研究了不同配比组成的复合铁酸钙的黏度特性和其溶化后与Fe_2O_3间的润湿性。结果表明:同一温度下,复合铁酸钙的黏度随MgO/Al_2O_3比值的增大而减小;随MgO/Al_2O_3比值的增大,润湿角整体呈现先减小后增大的趋势,在MgO/Al_2O_3=0.66附近取得最小值。     

烧结矿矿相特性研究

以现场烧结矿为研究对象,在实验室中采用XRD分析、光学显微镜定量观测、EPMA分析和纳米力学测试等方法,研究烧结矿矿相特性,并从烧结微区成分、烧结温度和褐铁矿反应行为等方面,探讨返矿形成机理。试验研究表明:(1)烧结矿矿物主要包括赤铁矿、磁铁矿、铁酸钙和玻璃相,成品矿中矿物组成以铁酸钙和熔蚀形磁铁矿为主,并伴有大量的二次赤铁矿,原生矿比例较低;而返矿矿物组成含有较多的自形晶磁铁矿和二次赤铁矿,铁酸钙含量较低,且部分铁酸钙呈细密针状结构与原生赤铁矿共生,细粒级中含有较多的原生褐铁矿。(2)不同形貌的复合铁酸钙中,枝晶状铁酸钙Si O_2和Al_2O_3含量较低、二元碱度和Fe_2O_3与Ca O的摩尔比较高;而板、块状铁酸钙Si O_2和Al_2O_3含量较高、二元碱度和Fe_2O_3与Ca O的摩尔比较低。(3)烧结矿矿相中,赤铁矿硬度较高,硬度值为18~22 GPa;铁酸钙、磁铁矿硬度次之;而玻璃相硬度最低。返矿形成机理方面,分析认为:低碱度微区形成的自形晶磁铁矿和玻璃相的矿相组织、烧结温度偏低区域形成的SFCA-I和原生赤铁矿的矿相组织、原生褐铁矿本体及其周边反应区域的矿相组织,上述矿相组织抵御外力冲击能力较弱,易于形成返矿。     

SUS436L超纯铁素体不锈钢夹杂物的形成机理

采用金相显微镜、扫描电子显微镜和能谱面扫描等仪器设备研究了钛稳定化SUS436L超纯铁素体不锈钢板材的夹杂物类型,结合热力学计算分析各类夹杂物的生成机理。结果表明,SUS436L不锈钢的夹杂物主要包括纯TiN颗粒、TiN包裹MgO·Al_2O_3尖晶石的复合夹杂以及Al_2O_3-CaO-TiO_2复合氧化物;当w([N])为0.007 0%、钢液温度为1 600~1 650℃时,平衡钛质量分数为0.23%~0.38%;当钢液温度为1 600℃、w([Al])为0.02%时,w([Mg])大于0.000 8%时生成MgO·Al_2O_3,w([Mg])大于0.004 4%则生成MgO;当钢液温度为1 600℃、w([Al])为0.02%时,钙处理后w([Ca])为0.000 14%~0.000 36%、大于0.000 36%时分别生成低熔点的12CaO·7Al_2O_3及3CaO·Al_2O_3,且在钛合金化后易生成低熔点的Al_2O_3-CaO-TiO_2复合氧化物。     

MgO对烧结矿液相形成性能和微观结构特性的影响

为了探究MgO对烧结矿液相形成性能和微观结构特性的影响,采用Factsage 7.1热力学软件模拟分析了MgO对烧结矿液相形成性能的影响,并且开展了不同MgO含量的烧结杯试验研究。研究表明,随着MgO含量增加,烧结矿理论液相生成量减少,液相黏度降低,液相中w(Fe₂O₃)/w(CaO)增加,使得混合料中CaO的活度提高,铁酸钙相形成的热力学条件改善;当MgO质量分数由1.60%提高至1.90%,一方面,烧结矿矿相组成中枝晶状铁酸钙相含量增加,针状及板柱状铁酸钙相发展受到抑制,铁酸钙黏结相总量降低,硅酸盐相含量增加,导致液相黏结包裹矿粉颗粒能力变差,固结强度性能受到不利影响;另一方面,由于MgO是高熔点物质,矿化反应过程中,MgO易固溶进入磁铁矿晶格,并在高温固相反应中形成难熔物相,使得烧结矿磁铁矿相含量增加,赤铁矿相含量减少,从而降低烧结矿低温还原反应过程中产生的晶格结构畸变应力,改善低温还原粉化性能。     

Effect of Nickel on Formation Mechanisms of Silico-ferrite of Calcium and Aluminum (SFCA)

Under the pressures of both the decrease of high-grade high-quality iron ore resources and the increase of raw material costs,the iron and steel enterprises in China turn to adopt iron ores which contain special elements such as nickel,manganese,etc.in the sintering blend.Analytical reagents were used for sintering experiments,and the sinters were analyzed with X-ray diffraction,scanning electron microscopy and mineralogical microscopy to study the effect of nickel on the silico-ferrite of calcium and aluminum(SFCA)bonding phase formation during sintering.The results indicated that SFCA was divided into nickel-containing and nickel-free areas due to the presence of nickel.The increasing content of nickel would greatly reduce the content of SFCA and promote the formation of calcium aluminum silicate.A great deal of Fe2O3 participated in the crystal transition to Fe3O4,reducing the amount of Fe2O3 involved in the formation of calcium ferrite.When the blending ratio of NiO,which is used to provide the nickel in the sintering process,is less than 3%,the calcium ferrite is in substantially interleaving corrosion with hematite and magnetite.Both the porosity and silicate glass phase content are low,which contributes to the sintering production.     

高钛型高炉渣熔化性温度影响因素

针对增加钒钛磁铁矿使用比例渣中TiO2质量分数提高后,对二元碱度以及MgO、TiO2和Al2O3质量分数等对高钛型高炉渣熔化性温度的影响进行了分析。结果表明,在二元碱度为0.9~1.3、MgO质量分数为7.00%~13.00%、TiO2质量分数为21.00%~25.00%、Al2O3质量分数为13.00%~16.00%、其他组? 槐涞奶跫拢孀哦疃取gO质量分数升高,熔化性温度升高;随着TiO2质量分数升高,熔化性温度先升高后降低;随着Al2O3质量分数升高,炉渣熔化性温度降低。二元碱度可以在较大范围内变化,对炉渣熔化性温度的调控作用最明显;MgO、TiO2和Al2O3的质量分数只能在较小的范围内变化,对炉渣熔化性影响不显著。在渣中TiO2质量分数为21.00%~25.00%的条件下,炉渣二元碱度不宜超过1.15,三元碱度不宜超过1.60,否则炉渣熔化性温度将显著升高。     

FeO、Al2O3和MgO质量分数对高炉初渣黏度的影响

以涟钢7号高炉软熔带炉料滴落形成的初渣为研究对象进行化学成分分析,采用分析纯试剂制备高炉炉渣渣样,探究CaO SiO2 MgO Al2O3 FeO五元渣系中,w(FeO)为3%～8%、w(Al2O3)为9%～13%及w(MgO)为2%～6%对涟钢7号高炉初渣黏度和熔化性温度的影响规律。结果表明,在碱度为1.373时,炉渣黏度随FeO质量分数的增加而减小,且FeO质量分数越大,炉渣的熔化性温度越低;当w(MgO)为7.38%、w(FeO)为5%时,炉渣黏度和熔化性温度都随着Al2O3质量分数的增加而减小;当w(Al2O3)为10.95%、w(FeO)为5%时,随着MgO质量分数的增加,炉渣黏度和熔化性温度都呈现降低趋势。     

钙处理对430不锈钢板坯夹杂物的影响

通过热力学计算分析了430铁素体不锈钢钙处理后在生成液态夹杂物区间内钢中钙质量分数和铝质量分数的关系,并对430铁素体不锈钢未采用钙处理和采用钙处理板坯中夹杂物类型、数量进行了对比,分析了钙处理夹杂物变性过程。结果表明,精炼过程喂入硅钙线可以得到理想的钙处理效果。钙处理后430钢水中高熔点的Al_2O_3和低变性的CaO-SiO_2-Al_2O_3-MgO夹杂物得到良好变性,夹杂物数量比未采用钙处理时明显减少,夹杂物尺寸都小于15μm。CaO和Al_2O_3两者通过发生化学反应变性为低熔点的液态夹杂物。     

Effect of Basicity and Alumina-Silica Ratio on Formation of Silico-Ferrite of Calcium and Aluminum

 Abstract： Baivumebo iron ore is special magnetite containing fluorine, kalium and sodium elements, and the main raw material for ironmaking of Baotou Iron and Steel (Group) Co. The effects of basicity and ratio of Al2O3 to SiO2 (A/S) on the formation of silico-ferrite of calcium and aluminium (SFCA) in Baivumebo low silica sinters were studied by means of mini-sintering, XPF-500 optical mineralogical microscope and CSS-88000 electronic universal testing machine. The results show that it is beneficial to the formation of complex calcium ferrite to enhance the basicity of Baivumebo low silica sinters. The acicular SFCA-I was increased with the enhancing basicity and reached the peak at basicity 28, then the columnar or platy SFCA formed and the bonding strength decreased. Alumina is beneficial to the formation of acicular complex calcium ferrite in Baivumebo low silica sinters. But the residual unfused Al2O3 reagent came into being when A/S was 035, while complex calcium ferrite still remained to be acicular. There is a common rule about mineralogy components affected by basicity and ratio of A/S, that is, SFCA is increasing accompanied with hematite and porosity reduced, but the content of glass phase is stable.     

Effects of Compound Silicate Gangue on Formation of Complex Calcium Ferrite During Sintering Process

 In order to improve the quality of sinter produced by Baiyunebo iron ore concentrate, the effects of compound silicate gangue containing kalium and natrium on formation of complex calcium ferrite were studied using mini-sintering test device, optical microscope (OM) analysis and scanning electron microscope (SEM)/energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) analysis. The results show that with the increasing of K2O and Na2O content in sintering samples, K2O and Na2O highly enriched in the glassy phases, the contents of complex calcium ferrite and hematite in sinter decreased and the porosity increased; the mineral microstructure exhibited large cavities and thin framework and became inhomogeneous. The compound silicate gangue containing kalium and natrium significantly inhibited the generation of complex calcium ferrite (SFCA). When the content of K2O and Na2O was higher in samples, a part of K2O and Na2O entered into complex calcium ferrite, which caused the fine grains of SFCA with acicular and columnar to agglomerate into coarse grains, and its bonding effect to iron oxides reduced. The content of K2O and Na2O in sinter had effects on quantity, composition and morphology of complex calcium ferrite.     

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。