烧结矿粉化的原因..pdf

烧结矿粉化的原因及措施烧结矿粉化是多种因素、复杂的综合原因一、 烧结矿 SiO2含量高，SiO2大于 7%以上， 已形成正硅酸钙 2Ca0.SiO2, 正硅酸钙存在相变（ β到γ的相变） ，造成烧结矿的粉化硅酸钙体系（CaO-SiO2）生产熔剂性烧结矿时产生CaO-SiO2体系的粘结相该体系的化合物有：硅灰石（CaO·SiO2）熔点为 1540℃，硅钙石（ 3CaO·2SiO2）熔点1478℃，正硅酸钙（ 2CaO·SiO2）熔点 2130℃，硅酸三钙（ 3 CaO·SiO2）熔点 1900℃；共晶体有： SiO2+ CaO·SiO2熔点 1438℃，CaO·SiO2+3CaO·2SiO2熔点 1457℃，2CaO·SiO2+ CaO 熔点 2065℃可见，这个体系的融化温度都很高，烧结温度下产生的液相数量不会多但其中的正硅酸钙2 CaO·SiO2是固相反应的最初产物，熔点又很高，因此烧结矿中可能有这种矿物正硅酸钙的存在对烧结矿的强度起破坏作用 这是因为正硅酸钙在冷却过程中发生一系列的晶形转变，体积膨胀，产生内应力，导致烧结矿粉碎在 850℃时， α丿-C 2S 转变成 γ-C2S，体积膨胀 12％，当温度降至525℃—20℃之间， β-C2S 转变成 γ-C2S，体积膨胀 10%。

β对γ来说是单变关系的介稳型，即降温到525℃—20℃之间时，有 β向γ转变，而升温过程中却没有γ向β的转变烧结过程中应采取措施， 防止 C2S 晶型转变的破坏作用 如生产高碱度或超高碱度（ 2.5—5.0）烧结矿，促进生成3 CaO·SiO2及铁酸钙，防止生成 C2S；或加入某些添加剂，如MgO、Al2O3等，稳定 β-C2S 防止其晶型转变，加P2O5、Cr2O3、B2O3等可以和 C2S 形成固熔体，对 C2S晶型转变起抑制作用； 另外在为防止或减少它在烧结过程中的形成可降低燃料消耗，采用小粒度的石灰石、焦粉和矿粉，加强烧结料的混匀等二、 烧结矿的 FeO含量也影响烧结矿强度，造成烧结矿的粉化燃料用量烧结料中的配碳量决定烧结温度、烧结速度和气氛条件，它对烧结速度和气氛条件，对烧结矿物组成影响很大烧结非熔剂性赤铁矿时， 烧结矿的矿物组成与含碳量关系当配碳量过少（ 3%—4%） ，不能保证赤铁矿充分还原或分解，磁铁矿结晶程度差燃料层液相数量少， 只有少量铁橄榄石和钙铁橄榄石不均匀的分布在磁铁矿和石英接触处，不起粘结作用， 粘结相主要是玻璃质，孔洞多，强度差，但还原性好在正常燃料用料下，烧结矿矿物主要是磁铁矿和铁橄榄石，还有少量浮士体，磁铁矿结晶程度提高，粘结相主要是铁橄榄石，孔洞少，烧结矿强度提高。

当燃料消耗过多时（>7%）,烧结温度升高， 还原气氛增加，生成大量的浮士体和铁橄榄石，磁铁矿减少，可能出现金属铁，烧结矿因过熔，造成大孔薄壁或气孔度少的烧结矿，使强度和还原性都变坏生成熔性烧结矿时，随着含碳量增加，磁铁矿结晶程度提高，生成大粒结晶，粘结相主要是钙铁橄榄石，孔洞少，烧结矿强度提高，但用碳量过多时，浮士体和钙铁橄榄石增加，磁铁矿减少，易生成过熔烧结矿同时，高温下易生成正硅酸钙，在冷却时发生晶型转变，使烧结矿粉化，强度和还原性都变坏三、烧结矿 R2, 烧结矿 R2低于 1.7 以下，烧结矿液相中的玻璃质增加，造成烧结矿的粉化烧结矿碱度在燃料用料一定的条件下，烧结矿的最终矿物组成主要取决于烧结矿碱度 小于 1 的低碱度烧结矿， 主要矿物为磁铁矿及少量浮士体和赤铁矿， 主要胶结相为铁橄榄石及少量玻璃体，磁铁矿结晶程度较完全， 多为自行晶及半自行晶， 并与胶结相形成均匀的粒状结构，烧结矿强度好，无粉化现象碱度1—1.5 时，烧结矿胶结相主要为钙铁橄榄石及玻璃体，将磁铁矿晶粒粘结起来碱度为 1.5—2.5 的熔剂性烧结矿，含铁矿物与上面基本相同，粘结相主要为钙铁橄榄石、 铁酸钙、硅酸钙及玻璃贴等。

随着碱度升高，钙铁橄榄石和玻璃铁含量急剧下降，铁酸钙和硅酸钙含量明显增加由于粘结相矿物的强度较差， 并且冷却时发生正硅酸钙由β向γ晶型转变，造成烧结矿严重粉化，烧结矿质量下降碱度在 2.5 以上的高碱度烧结矿，几乎不含钙铁橄榄石和玻璃体，只有铁酸钙、磁铁矿和硅酸钙三种矿物随着碱度升高，铁酸钙和硅酸三钙明显增加， 磁铁矿减少，矿物组成基本不变由于作为主要矿物组成的磁铁矿和铁酸钙， 强度和和还原性均较好 并且随着硅酸三钙量的增加，正硅酸钙明显减少，同时过量的CaO 起了稳定β-2CaO·SiO2的作用，所以此类烧结矿不发生粉化现象，强度和还原性均好高碱度烧结矿具有上述特点，是由于燃料用量一定时，随着碱度的提高，熔剂量逐渐增多，放出的CO2，降低了烧结料层温度和还原气氛，有利于提高烧结矿的氧化度，所以磁铁矿减少，铁橄榄石减少以至消失，而过量的CaO有利于生成 CaO·Fe2O3和 CaO—SiO2体系矿物四、 烧结原料中使用的褐铁矿大于20%，易造成烧结矿的粉化褐铁矿理论含铁 48—66%，亲水性好，实际含铁37—55%镍矿粉属于褐铁矿Fe2O3.nH 2O）是一种含结晶水的三氧化二铁褐铁矿冶炼性能：有害杂质高（P） ，易还原，可烧性差。

五、烧结矿的快速冷却也影响烧结矿强度，造成烧结矿的粉化冷却过程中对烧结矿的质量有以下影响：（1）影响矿物成分在冷却过程中，烧结矿中气孔边沿部分的矿物会发生再氧化， Fe3O4氧化成 Fe2O3，引起体积膨胀， 造成烧结矿强度变坏2）影响晶体结构高温的液相冷却速度太快， 会使液相中析出的矿物来不及结晶或者来不及长大，生成没有结晶或结晶不完全的脆性的玻璃质同时，在冷却过程中，正硅酸钙（2CaO·SiO2）的晶型转变还会引起体积膨胀，使烧结矿自动粉化3）冷却过急会产生内应力因此，控制烧结矿的冷却速度对提高烧结矿的强度是很重要的六、烧结操作对烧结矿质量的影响烧结过程的温度和气氛除了与燃料用量有关外、还与点火温度、冷却速度和料层厚度等操作条件有关因此，操作制度亦支接影响烧结矿矿物组成如烧结料表层温度低，冷却快，化合反应不充分，矿物与赤铁矿为主，主要胶结物为玻璃质，强度差，在往下的料层中，温度升高，还原气氛增强，玻璃质逐渐减小，橄榄石、铁酸钙等胶结物增多，浮士铁广泛出现，磁铁矿逐渐增加，赤铁矿逐渐减少，强度提高由此可见， 不同深度料层中烧结矿矿物组成有很大差异上层强度差，中下层强度好为了保证上下层质量均匀， 可采用热风烧结。

脉石成分及添加物脉石中的 SiO2是影响烧结矿矿物组成的重要因素只有一定数量的 SiO2，才能形成足够数量的铁橄榄石或钙铁橄榄石等粘结相，将分散的磁铁矿晶粒粘结起来， 保证烧结矿的强度如果烧结料中的SiO2数量太少，则烧结矿矿物只有磁铁矿、赤铁矿和少量玻璃体，烧结矿由大量磁铁矿集合而成，粘结相数量少，只有少量玻璃体充填于磁铁矿晶粒之间，起不到连接作用， 烧结矿强度不好脉石中含有一定量的Al2O3，烧结过程中进入熔体中， 使烧结矿矿物结构大大复杂化 Al2O3含量大于 7%时，形成多种铝铁酸盐和硅铝酸盐，减少以至消除2CaO·SiO2的形成，有利于提高烧结矿强度同时形成铝酸钙和铁酸钙固熔体（CaO·Al2O3+CaO·Fe2O3） ，降低烧结料的熔化温度，促进液相生成烧结料中增加 MgO 含量，烧结矿粉化虑明显下降， 提高烧结矿强度其原因是形成了一系列新的含MgO 矿物，如钙镁橄榄石、铁蔷薇灰石、镁橄榄石、 黄长石等，从而起到稳定 β-2CaO·SiO2的作用此外加入一定量的MgO 能改善烧结矿还原性，这是因为镁橄榄石能形成阻止了难还原的铁橄榄石和钙镁橄榄石的形成烧结料中加入一定量的磷灰石，也可防止烧结矿粉化。

实践表明，烧结料中含 P 达 0.04 时，烧结矿不再粉化这是因为P 能与烧结料中β-2CaO·SiO2形成固熔体，从而稳定 β-2CaO·SiO2不发生相变，防止烧结矿粉化此外，B2O3、Cr2O3、V2O5等也能起稳定 β-2CaO·SiO2的作用2011-10-14 。