聶麗霞，蔣武鋒，郝素菊，張玉柱

(河北聯(lián)合大學(xué)冶金與能源學(xué)院，河北唐山 063009)

許多的冶金工作者對鐵礦粉的礦化性進行了細致的研究工作。鐵礦粉的礦化性的研究對合理利用鐵礦石資源及優(yōu)化配礦提供技術(shù)基礎(chǔ)。為此，吳勝利等對鐵礦粉的礦化性進行了較多研究，并給出了對礦化性差異進行評價指標(biāo)的定量研究，且相應(yīng)提出了基于礦化性互補配礦原理。上述研究主要集中在鐵礦粉的礦化性能差異研究，較少涉及石灰的微觀結(jié)構(gòu)對礦化性能的影響規(guī)律研究。該研究在總結(jié)前人研究的基礎(chǔ)上，將對石灰的微觀結(jié)構(gòu)對鐵礦物礦化過程的影響進行實驗考察。

根據(jù)鐵礦粉燒結(jié)的基礎(chǔ)理論可知:在燒結(jié)過程中，高堿度燒結(jié)礦的粘結(jié)相的形成，始于CaO和Fe2O3的固相反應(yīng)，而最終得到以鐵酸鈣為主的礦物組成。因此，鐵礦粉的礦化性［1-4］，即鐵礦粉中鐵氧化物與石灰中CaO的反應(yīng)能力成為考察鐵礦粉的燒結(jié)基礎(chǔ)特性［5］的一個重要指標(biāo)。

鐵礦粉的礦化是指在燒結(jié)過程中鐵礦粉與石灰發(fā)生反應(yīng)而生成低熔點液相的現(xiàn)象［6］。一般而言，鐵礦粉與石灰中CaO礦化的溫度，可以反映鐵礦粉在燒結(jié)過程中產(chǎn)生液相的能力。鐵礦粉的礦化溫度越低，則其在燒結(jié)時越容易生成液相，礦化性能越好。因此，通過測定鐵礦粉與石灰接觸面發(fā)生反應(yīng)(產(chǎn)生熔化特征)的溫度來確定各種鐵礦粉礦化能力的強弱。

1 試驗方法

試驗所用的原料為在不同條件下煅燒的石灰(以下稱為石灰-1、石灰-2、石灰-3)、精粉。試驗設(shè)備為微型燒結(jié)設(shè)備。

具體試驗方法為:1)煅燒不同溫度的石灰石。2)采取“四分選取法”對精粉取樣，以保證試樣的代表性。3)將精粉在110℃烘箱內(nèi)干燥3小時，冷卻后放入干燥皿中保存。4)將干燥后的精粉磨制成小于100目(﹤0.15 mm)的粉末，并放入干燥皿中保存。5)將石灰磨制成小于100目(﹤0.15 mm)的粉末，并放入干燥皿中保存。6)分別壓制成直徑8 mm的精粉小餅試樣和直徑20～22 mm的石灰小餅試樣。7)實驗用的試樣以質(zhì)量為基準(zhǔn)，每個精粉試樣高度為5±0.1 mm，重量為0.8 g，石灰試樣為2.0 g。8)小餅試樣的稱重采用精確到萬分之一的電子天平。9)試樣的壓制過程不加水，采取干粉壓制法。10)試樣的壓力為15 MPa，并在此壓力下保持兩分鐘。11)小餅試樣應(yīng)現(xiàn)作現(xiàn)用，不宜久存。12)在一定的壓力下，將精粉小餅試樣置于石灰小餅試樣之上按一定的燒結(jié)制度進行焙燒。

2 試驗結(jié)果及分析

2.1 石灰活性度

表1 三種石灰活性

表1是用酸堿滴定法測得的石灰活性，可以看出石灰-3的活性最好，其次是石灰-2，石灰-1活性最差。

2.2 石灰的微觀結(jié)構(gòu)

為更直觀的對不同煅燒條件下所得石灰的微觀結(jié)構(gòu)進行分析研究，借助掃描電子顯微鏡(SEM)進行了觀察，煅燒的石灰樣品的SEM照片如圖1～3:

圖1～3是石灰石的三種不同燒制方法的石灰在放大相同倍數(shù)時的微觀情況。通過圖可以發(fā)現(xiàn)石灰-1粒度約為10 um～20 um，粒度較粗大且不均勻;石灰-2粒度約為5 um～10 um，粒度細小、均勻，排列較整齊，氣孔較短小;石灰-3沒有形成晶粒，其結(jié)構(gòu)疏松，氣孔較大、較長，且互相連通，表面比較光滑。

2.3 礦化溫度

將三種石灰與精粉分別制作成小餅試樣，在微型燒結(jié)中進行反應(yīng)，反應(yīng)后的試樣如圖:

圖4 不同石灰與精粉的礦化溫度

試驗得出石灰-1與精粉的礦化溫度為1274℃，石灰-2與精粉的礦化溫度為1260，石灰-3與精粉的礦化溫度為1220，可以看出石灰-2與精粉的礦化溫度低于石灰-1，而石灰-3與精粉的礦化溫度低于前兩者，因此得出沒有形成晶粒、結(jié)構(gòu)疏松、氣孔較大較長互相連通，且表面比較光滑的石灰活性度高，與精粉的礦化性能最好。而粒度細小均勻、排列較整齊且氣孔較短小的石灰活性度次之，與精粉的礦化性能較好。

由試驗可見，石灰活性對鐵礦物的礦化性能有很大影響。提高石灰活性，由石灰?guī)氲腃aO量增加，經(jīng)消化的生石灰中高含量、高活性的Ca2+，使液相的氧位得到提高，有利于Fe2+氧化成Fe3+，促使高強度鐵酸鈣組分增多，而石灰活性度越高，CaO晶粒越細小，分散性越好，彌散作用越強，可以與鐵礦粉充分反映。

3 結(jié)論

1)石灰的微觀結(jié)構(gòu)對鐵礦物的礦化過程影響很大，石灰內(nèi)部如果沒有形成晶粒，結(jié)構(gòu)疏松，氣孔較大較長且互相連通，表面比較光滑，則其活性度就高，與鐵礦物的礦化溫度低，礦化性能較好。

2)石灰內(nèi)部如果形成顆粒，則粒度細小均勻，排列整齊，且氣孔短小的石灰活性度較高，與鐵礦物的礦化溫度低，礦化性能較好。

［1］Wu Shengli，Eiki Kasai，Yasuo Omod.Effect of The Constitution of Granules oa Coalescing Phenomenon and sucngm a Sinl～ ring［C］.［in:］Pmceedings ofthe 6th Interaational Iron and Steel Congress Nagoya:［S］J，1990.15.

［2］Yukihiro Hida，Jun Okazaki，Kaorll Ito.Shtmichi Hirakawa.Effect of Mineralogical Properties ofIron 0re on Its Assimilation with lime［J］.Tetsu-to-Hagane，1992，78(7):1013.

［3］Wu Shengli.Study on Ore-proportioning Design and Reduction of Nitrogen Oxides in Iron Ore Sintering Process［D］:(Doctor Degree Paper)SENDAJ:Japan Tohoku University，1991.

［4］Caporali L，Oliveira D，Ottoni R.鐵礦石燒結(jié)反應(yīng)性的概念［J］.鋼鐵，1999，34(增刊):111.

［5］米坤燒結(jié)用鐵礦石微觀特性及粉，棱高溫結(jié)合性的研究［D］.北京:北京科技大學(xué)，2001.

［6］王筱留.鋼鐵冶金學(xué)(煉鐵部分)(第2版)［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，2000.