【摘要】：目前,高爐工藝在我國鋼鐵生產(chǎn)過程中占據(jù)著絕對的主導(dǎo)地位,并且大多數(shù)高爐采用的是燒結(jié)礦配加少量球團(tuán)礦的爐料結(jié)構(gòu)。因此,保證燒結(jié)礦的質(zhì)量是保證高爐順利運(yùn)行,生產(chǎn)高質(zhì)量鐵水的重要基礎(chǔ)。自上世紀(jì)60年代興起后,鐵酸鈣系燒結(jié)理論逐漸成為燒結(jié)工藝的主流理論,對燒結(jié)工藝的發(fā)展起到了重要推動作用。作為熔劑性結(jié)礦的主要粘結(jié)相,鐵酸鈣系熔體的結(jié)構(gòu)和性能對燒結(jié)礦的質(zhì)量有著決定性的作用。近年來,我國鋼鐵企業(yè)普遍面臨著產(chǎn)能過剩導(dǎo)致的產(chǎn)品利潤下跌、環(huán)境保護(hù)和污染物排放政策的不斷嚴(yán)厲、國內(nèi)外企業(yè)的殘酷競爭等方面的壓力。使得鋼鐵企業(yè)積極利用低品位的原料進(jìn)行生產(chǎn),同時各種含鐵的工業(yè)物料也被廣泛利用。復(fù)雜的原料結(jié)構(gòu)使得燒結(jié)混合料的化學(xué)成分、粒度組成等波動頻繁,從而影響到燒結(jié)過程中鐵酸鈣液相的形成、同化、結(jié)晶過程,進(jìn)而影響燒結(jié)礦的質(zhì)量。因此,保證燒結(jié)礦質(zhì)量成為目前復(fù)雜原料條件下燒結(jié)的一大難點(diǎn)。本課題源于國家自然科學(xué)青年基金項(xiàng)目——“復(fù)雜原料對燒結(jié)過程中鐵酸鈣熔體的生成與結(jié)晶行為影響研究”(No.51104192)和優(yōu)秀青年基金項(xiàng)目“礦物加工與提取冶金”(No.51522403)。旨在探索燒結(jié)過程中鐵酸鈣粘結(jié)相與脈石和熔劑成分間的潤濕行為,加深對燒結(jié)過程液相同化和結(jié)晶行為的理解。潤濕實(shí)驗(yàn)采用通管滴落法(改進(jìn)的座滴法)測量渣液在鋪展過程中表觀接觸角隨時間的變化,同時對潤濕過程中的界面微觀結(jié)構(gòu)和鋪展機(jī)制進(jìn)行了討論。得到的主要結(jié)論如下:1)鐵酸一鈣系渣、鐵酸二鈣、鐵酸半鈣渣與Al_2O_3潤濕時,平衡表觀接觸角均介于10~30o,即各渣樣與Al_2O_3間的潤濕性都很好。溶解是鐵酸一鈣系渣、鐵酸二鈣、鐵酸半鈣渣與Al_2O_3間潤濕的驅(qū)動力。添加一定量的MgO或SiO_2或TiO_2可以提高鐵酸一鈣渣與Al_2O_3間的潤濕性。2)鐵酸一鈣系渣與Al_2O_3潤濕后,除CFM體系外,渣相可以分為三層:靠近渣基界面的是塊狀的Fe2O3固溶體層,并且其間生成了含F(xiàn)e2O3的鋁酸鈣晶體;渣表面是不連續(xù)的板條狀CaAl2O4晶體層;兩層之間的是含Al_2O_3的鐵酸鈣固溶體層。CFM渣與Al_2O_3潤濕后,渣的主體是含Al_2O_3、MgO的鐵酸一鈣固溶體。同時含F(xiàn)e2O3的塊狀的鋁酸鈣(CaAl2O4)和含Al_2O_3的Fe2O3固溶體較為均勻的分布在主體相中。3)鐵酸半鈣與Al_2O_3潤濕后,渣分為三層:表面由交錯分布的塊狀CaAl2O4晶體、層片狀Fe2O3固溶體以及棒狀的Ca2(Fe,Al)2O5晶體組成;渣-基片界面處是Al_2O_3的溶解過渡層;兩者之間的是大塊狀的Fe2O3固溶體。4)鐵酸二鈣與Al_2O_3潤濕后,在界面處結(jié)晶形成了Al_2O_3的溶解過渡層。渣液形成了一個均勻相,渣的主體是Ca2(Fe,Al)2O5和塊狀Fe2O3固溶體,同時在主體相中還分布著一列列小塊狀或長條狀的CaO·Al_2O_3晶體。5)鐵酸一鈣系渣與MgO潤濕時,平衡表觀接觸角均介于4~11o,即各渣樣與MgO間的潤濕性都很好。鐵酸半鈣與MgO潤濕時,表觀接觸角快速由14.5o減小到8.6o后持續(xù)緩慢的減小,體系最終沒有達(dá)到潤濕平衡。鐵酸二鈣與MgO潤濕時,渣熔化后迅速擴(kuò)散進(jìn)入基片中以至于整個過程中都沒有形成渣滴。6)鐵酸一鈣系渣與MgO潤濕時,除CFM外,鋪展過程分為四個階段:溶解驅(qū)動潤濕階段、過渡階段、化學(xué)反應(yīng)驅(qū)動潤濕階段、平衡階段。潤濕后渣相可以根據(jù)產(chǎn)物組成分成兩層:靠近渣基界面的層I富含MgO和鐵氧化物;層I外側(cè)是由鐵酸一鈣和鐵酸二鈣交錯分布組成的層II。7)鐵酸半鈣與MgO潤濕時,大部分渣液擴(kuò)散進(jìn)入基片,形成一個很厚的擴(kuò)散層。渣的主體由鐵酸鈣晶體組成,鐵酸鈣晶體間還有少量鐵酸二鈣;擴(kuò)散進(jìn)入基片內(nèi)的鐵氧化物與MgO反應(yīng)生成鐵鎂尖晶石和一氧化物(MgO·FeO)。8)鐵酸二鈣與MgO潤濕時,所有渣液擴(kuò)散進(jìn)入基片,形成一個很厚的擴(kuò)散層。濃度相對較高的擴(kuò)散層是以含有少量鐵氧化物的MgO為基底,并有許多不規(guī)則狀的鐵氧化物、氧化鎂、氧化鈣組成的化合物嵌布其中。9)鐵酸一鈣系渣與SiO_2潤濕時,整個過程渣與SiO_2間的表觀接觸角都小于40o,即渣與SiO_2的潤濕性非常好。渣熔化后首先在溶解為驅(qū)動力的條件下進(jìn)行鋪展;接著渣液鋪展寬度保持不變,渣液不斷向基片內(nèi)擴(kuò)散導(dǎo)致表觀接觸角不斷減小;最后渣液全部擴(kuò)散進(jìn)入基片內(nèi),潤濕過程轉(zhuǎn)變?yōu)樵撼煞衷诨瑑?nèi)的擴(kuò)散過程。潤濕后,在基片內(nèi)形成了前沿呈放射狀的擴(kuò)散層。該擴(kuò)散層的主體部分為黑色硬脆相,前沿部分為很薄的灰白色的CaO·SiO_2層。10)鐵酸半鈣與SiO_2潤濕時,渣與SiO_2基片間的表觀接觸角小于20o,即鐵酸半鈣與SiO_2間的潤濕性很好。潤濕過程中SiO_2是一小塊一小塊的溶解進(jìn)入渣中。潤濕后,渣表層形成一層較薄的純SiO_2層;渣主體成分為Fe2O3、2CaO·SiO_2及SFC固溶體,同時有很多細(xì)小塊狀Fe2O3固溶體和塊狀或棒狀SiO_2塊分布在渣中。11)鐵酸二鈣與SiO_2潤濕時,渣與SiO_2基片間的表觀接觸角小于25o,即鐵酸二鈣與SiO_2間的潤濕性非常好。溶解是鋪展過程的驅(qū)動力。潤濕后,渣相表層形成了一層很薄的SiO_2層。渣的主體成分為Fe2O3、2CaO·SiO_2以及SFC固溶體。同時,渣中相對較為均勻地分布著許多“十”字形的SiO_2小塊,部分SiO_2小塊整齊地排成一列,部分SiO_2小塊隨機(jī)地分散在渣中。
【圖文】：

圖 1.1 鑲嵌式燒結(jié)技術(shù)示意圖[3]Figure 1.1 Bed structure of the inlaying sinter technology[3]目的和內(nèi)容國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“復(fù)雜原料對燒結(jié)過程中影響研究”（No. 51104192）和“礦物加工與提目的在于通過鐵酸鈣系熔體（鐵酸半鈣、鐵酸一鈣脈石成分以及 MgO 等熔劑成分間的潤濕行為測量鈣系熔體的潤濕特性進(jìn)行表征，并進(jìn)而研究鐵礦石酸鈣為主的熔體與 Al2O3、MgO、SiO2等物質(zhì)的潤轉(zhuǎn)變?yōu)閺?fù)合鐵酸鈣過程的機(jī)理及影響因素，改善為在復(fù)雜原料條件燒結(jié)下，提高燒結(jié)鐵礦石質(zhì)量（CaO Fe2O3、2CaO Fe2O3、CaO 2Fe2O3）熔體與

一方面，，鋼鐵行業(yè)對鐵礦石的的儲量和年生產(chǎn)量在不斷減少。天然富礦礦石資源的需求。與此同時，天然富礦的礦富選后得到的精礦粉都不能直接加入高爐好的塊狀，則能加入高爐生產(chǎn)鐵水，從而造塊技術(shù)就是在這樣的背景下應(yīng)運(yùn)而生的力，到目前為止，已經(jīng)形成了多種鐵礦粉最為廣泛。粉等含鐵物料中配加一定比例的燃料、熔上點(diǎn)火燒結(jié)。在燒結(jié)過程中，燃料燃燒產(chǎn)體發(fā)生軟化、熔化，從而產(chǎn)生一定量的液相。冷卻后形成質(zhì)量和性能良好的塊狀礦。結(jié)晶來實(shí)現(xiàn)顆粒粘結(jié)的高溫物理化學(xué)過程圖。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TF046.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2614618