铁矿粉烧结液相流动特性

D0I:10.13374/i.issn1001053x.2005.03.009 第27卷第3期 北京科技大学学报 Vol.27 No.3 2005年6月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jun.2005 铁矿粉烧结液相流动特性 吴胜利杜建新马洪斌田筠清 许海发 北京科技大学治金与生态工程学院，北京100083 摘要在铁矿粉烧结过程中，铁矿粉与CO反应生成的液相的流动特性，是衡量烧结混合 料能否有效粘结的重要指标之一，采用微型烧结法和基于流动面积的粘度测量法，以10种常 用进口铁矿粉为对象，研究其液相流动特性及其影响因素，分析了铁矿粉的液相流动特性对 实际烧结过程的影响.结果表明：不同种类的铁矿粉由于其自身特性的不同，所生成的液相 的流动能力及其随温度、碱度的变化规律有很大差异， 关键词铁矿粉；烧结；液相流动特性；优化配 分类号T℉046.4 “铁矿粉烧结基础特性”新概念中指出：铁 后根据实际烧结过程的升温曲线，将试样小饼放 矿粉液相流动特性是其“烧结基础特性”中的重 入微型烧结实验装置中焙烧：实验结束后取出烧 要指标之一.铁矿粉的同化性虽然表征了铁矿 结小饼，测定其垂直投影面积，并根据下式计算 粉在烧结过程中生成低熔点液相的能力，但并没 出试样的液相流动性指数，以此确定铁矿粉液相 有完全反映出生成液相的流动特性.因此，仅仅 流动 依靠铁矿粉的同化性还无法全面判断铁矿粉在 流动性指煮-个-1. 烧结过程中的固结行为和作用. 液相流动性指数描述的是试样因液相流动 烧结矿的固结主要是通过生成的液相对周 而呈现出的面积增长率，其数值越大，则流动性 围未熔物料浸润、反应、粘结而完成的.研究表 越强.若烧结后试样未出现熔化流动，即试样面 明：烧结矿的结构强度不仅决定于残留原矿和粘 积仍为原始面积，则其流动性指数为零. 结相的自身强度，还取决于两者之间的接触程 主要的实验设备是微型烧结装置，它由红外 度，合适的烧结液相流动性，可确保固液接触面 线快速高温护以及温控仪等设备组成.实验所使 积，从而有利于获得足够的固结强度， 用的铁矿粉的化学成分列于表1.本实验以非均 铁矿粉液相流动特性是指在烧结过程中铁 质烧结矿为研究对象，考虑到存在一定数量的残 矿粉与CaO反应生成的液相的流动能力，它表征 留原矿及烧结原料的偏析，故选取烧结液相的二 的是粘结相的“有效粘结范围”，不同种类的铁矿 元碱度为3.54.5. 粉由于自身特性的不同，在烧结过程中生成的液 相的流动特性也各不相同.因此，可以通过配矿 表1实验用铁矿粉的化学成分（质量分数） 设计来控制烧结液相的流动性，掌握各铁矿粉的 Table 1 Chemical composition of iron ores for experiment 液相流动特性对提高烧结矿的产量、质量具有重 矿粉TFe SiO,Ca0A,O,Mg0TiO,SFe0烧损 要的意义. A65.703.970.030.900.030.0400.0040.200.92 B67.501.370.100.940.100.0600.0080.370.92 1实验方法 C65.613.470.091.580.030.0580.3000.392.22 D 66.354.400.300.200.260.0200.0056.920.26 本实验采用了“基于流动面积的粘度测定E62.603.780.052.150.080.1100.0130.142.10 法"0.其要点是：将要考查的试样压制成小饼，然F58574610.0412600700600010020866 G57.395.080.372.580.200.1200.0090.078.66 收稿日期：20040426修回日期：200408-31 H63.574.030.042.350.100.0660.0090.252.34 基金项目：国家自然科学基金资助项目N0.50074005) 165.403.760.041.230.090.0350.0050.410.33 作者简介：吴胜利(1956一)，男，教授，博士生导师 J58.684.370.031.380.080.0520.0050.179.89

第 2 7 卷 第 3 期 2 0 0 5 年 6 月 北 京 科 技 大 学 学 报 OJ u ur a l o f U n iv e sr i yt o f S e i e n e e a n d l ’e c h n o lo gy B e ij i n g V b】 一 2 7 N 0 . 3 J u n 。 2 0 0 5 铁矿粉烧结液相流动特性 吴 胜 利 杜 建新 马 洪 斌 田 药清 许 海发 北京 科技 大学冶 金与 生态工程 学 院 , 北 京 10 0 0 83 摘 要 在铁矿 粉烧 结过程 中 , 铁 矿粉 与 C aO 反应 生成 的液相 的流 动特性 , 是衡 量烧 结混 合 料 能否有 效粘 结的重要 指标之 一 采 用微型烧 结法 和基 于流动 面积 的粘 度测 量法 , 以 10 种 常 用进 口 铁 矿粉 为对 象 , 研究 其液 相流动特 性及 其 影响 因素 . 分 析 了铁 矿粉 的液相 流动特性对 实 际烧 结 过程 的影 响 . 结 果表 明 : 不 同种类 的铁 矿粉 由于其 自身特 性 的不 同 , 所 生成 的液相 的流 动 能力及 其随温 度 、 碱 度的 变化规 律有 很大 差异 . 关键 词 铁 矿粉 ; 烧 结 ; 液 相流动 特性 ; 优 化配矿 分类号 钾 04 .6 4 后根 据 实际烧 结过 程 的升温 曲线 , 将试 样 小饼 放 入微 型烧 结实验 装 置 中焙 烧 ; 实验 结束 后取 出烧 结小 饼 , 测 定 其垂 直投 影 面积 , 并根据 下式计 算 出试 样的液 相流 动性 指数 , 以此确 定铁矿 粉液 相 流动 性 . 流动 性 指数 = 小饼 原始 面 积 液 相流 动性 指 数 描 述 的是 试 样 因 液 相 流动 而 呈现 出的面 积增长 率 , 其数 值 越大 , 则流 动性 越 强 . 若烧 结 后试 样 未 出现熔 化 流动 , 即试 样面 积仍 为 原始 面积 , 则其 流动 性 指数 为零 . 主 要 的实验 设 备是 微型烧 结 装置 , 它 由红外 线快速 高温 炉 以及温 控仪 等设 备组 成 . 实验所 使 用 的铁矿 粉 的化 学成 分列 于 表 1 . 本实 验 以非 均 质 烧结矿 为 研究对 象 , 考虑 到存 在一 定数 量 的残 留原矿及 烧 结原料 的偏 析 , 故选 取烧 结液 相 的二 元 碱度 为 3 . 5码 . 5 . 表 1 实验用铁 矿粉 的化 学成 分 (质 , 分 数 ) aT b le 1 C h e m iaC l e o m P o ,泊。 n o f ior n o溉 fo r ex p e ir m e n t 矿 粉 5 10 : C a 0 A 儿0 , M g o 0 . 0 3 5 8 0 % 烧 损 0 . 9 2 0 . 9 2 2 2 2 一1nU, 刀 到9 一乙凡, 不几一n 汽j Un甘nU 0 , J , . 盆 O ù ; 940 八“n 03l0 n ù 0 `Unlj `气, ù了O 且. U 恤 : 20 0 “34 丘.0 07254192147 0520612063510 nn ù 0 0 . 2 0 2 . 15 0 . 2 6 0 . 0 8 iT 0 2 0 . 0 4 0 0 . 0 6 0 0 . 0 5 8 0 . 0 2 0 0 . 00 4 0 . 0 0 8 0 . 3 0 0 0 . 0 0 5 0 . 0 13 0 . 0 10 0 . 0 0 9 0 . 0 0 9 0 . 0 0 5 0 . 0 0 5 9 、ùnUù n ù内乡nU , : 0n U O ō了 八U n 匕. 、乙 9R n材甘 : 0 , J 内 0 `凡ù、 : 0437 ǐ” ó 00 0803376973470861 内J I 凡J J 络伟峥、ùōJ J 伟任凡J BACDEGHFIJ “ 铁矿 粉烧 结基础 特 性 ” 新概 念 `I] 中指 出 : 铁 矿 粉 液相 流 动特 性是 其 “ 烧 结基 础特 性 ” 中 的重 要指标 之 一 铁 矿粉 的 同化 性倒 虽 然表 征 了铁 矿 粉 在烧 结过程 中生成低 熔 点液相 的 能力 , 但并 没 有 完全 反 映 出生成 液 相 的流动 特性 . 因此 , 仅仅 依 靠铁 矿 粉 的 同化 性 还 无 法全 面判 断铁 矿 粉在 烧 结过 程 中的 固结 行 为和 作用 . 烧 结 矿 的固 结 主 要 是通 过 生 成 的液 相 对 周 围未 熔物 料 浸润 、 反应 、 粘 结而 完 成 的 . 研 究表 明 : 烧 结矿 的结构 强度不 仅决 定于残 留原矿和 粘 结相 的 自身强 度 , 还取 决 于 两者 之 间 的接 触 程 度 . 合适 的烧 结 液相 流 动性 , 可确保 固液接 触 面 积 , 从 而 有利 于获得 足够 的 固结 强度 . 铁矿 粉 液 相 流 动 特 性 是指 在 烧 结 过 程 中铁 矿粉 与 C ao 反应 生成 的液相 的流动 能力 , 它 表征 的是 粘结相 的 “ 有 效粘结 范 围 ” . 不 同种 类 的铁矿 粉 由于 自身特性 的不 同 , 在烧 结过 程 中生成 的液 相 的流 动特 性也 各 不相 同 . 因 此 , 可 以通 过配 矿 设计 来控制 烧 结液相 的流 动性 , 掌握各铁 矿粉 的 液 相流 动特 性对 提 高烧 结矿 的产量 、 质量 具有 重 要 的 意义 . 1 实验 方 法 本 实验 采 用 了 “ 基 于流 动 面 积 的 粘度 测 定 法 ” 13J . 其要 点是 : 将要考 查 的试样压制成 小饼 , 然 收稿 日期 : 2 0 4 -() 4 - 2 6 修 回 日期 : 20 0 4-() 8一 l 基金项 目 : 国家 自然科 学基金 资助项 目N( 以 50 74 0 5) 作 者简 介 : 吴胜利 ( 195 6一 ~ ) , 男 , 教授 , 博 士 生 导师 T F e 65 . 7 0 6 7 . 5 0 6 5 . 6 1 6 6 . 3 5 6 2 . 6 0 5 8 . 5 7 5 7 3 9 6 3 5 7 6 5 . 4 0 5 8 . 6 8 2 6 0 2 . 5 8 2 3 5 0 . 10 0 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2005. 03. 009

·292· 北京科技大学学报 2005年第3期 2实验结果 32碱度的影响 图3给出了4种铁矿粉在烧结温度为1280℃ 在烧结温度为1280℃，二元碱度为4.0的实 时的液相流动性随二元碱度的变化特征.理论分 验条件下，分别测定了10种进口铁矿粉的液相 析和实验结果均表明：铁矿粉烧结时，随着CaO 流动特性.图1给出了相应的实验结果.根据液 的配入，可逐渐形成低熔点化合物，在同一烧结 相流动性指数的大小，可以获得实验所用10种 温度条件下，铁矿粉生成的液相的过热度增大， 铁矿粉的液相流动性从强到弱的排列顺序为： 液相的粘度降低.因此，随着二元碱度的增大，铁 D>F>G>A>J>I>C>H>E>B. 矿粉的液相流动性变大， 由实验结果可知，各种铁矿粉的烧结液相流 动特性存在明显差异.在此实验条件下D,F,G矿 ◆A 二元碱度4.0 的流动性较大：C,H,E矿流动性较小：B矿的流 D 动性指数为零，即在此实验条件下它没有产生流 G -J 动现象 3.5 1280℃，一元碱度4.0 3.0 2.5 2.0 1270 1280 12901300 13101320 .5 温度/℃ 图2铁矿粉的液相流动性随温度的变化特征 .0 Fig.2 Change of the fluidity of liquid phase in iron ores with tem- 0.5 perature 0.0 A B C D G 矿粉 A 图1各种铁矿粉试样液相流动性指数的比较 D Fig.I Comparison of the fluidity index of liquid phase in iron ores G J 3影响铁矿粉烧结液相流动性的 1280℃ 因素 烧结过程粘结相的产生主要取决于粘附粉 3.0 3.50 4.0 4.5 的物理化学变化.含有一定量CaO的铁矿石粘附 二元碱度 粉经历了加热、固相反应、液相生成等过程，最终 图3铁矿粉的液相流动性随碱度的变化特征 Fig.3 Change of the fluidity of liquid phase in iron ores with basi 形成固结其他烧结原料的粘结相.因此，粘附粉 city 的液相流动性实际上包括两个方面：一方面是低 熔点液相的生成能力：另一方面是生成的液相的 33铁矿粉自身特性的影响 流动能力、因此，影响烧结液相流动性的因素可 (1)SiO2含量.一方面，SiO2是烧结液相生成 作如下解析 的基础，高SiO含量的矿粉有利于烧结液相的形 31温度的影响 成，从而增大液相的流动性.另一方面，由于SO, 烧结温度的作用可概括为两个方面：其一是 是硅酸盐网络的形成物，其含量的增加有可能伴 确保粘附粉内进行物理化学反应的条件，同时 随液相粘度的升高，从而降低了铁矿粉的液相流 也有加快低熔点化合物生成速度的效应；其二 动性.但是，对低$02矿粉而言，前者占主导地 是提高液相的过热度，使液相的粘度降低.因此， 位，例如，A矿和B矿在其他性质上基本相同，但 一般情况下，随着烧结温度的升高，铁矿粉的 由于B矿的SO,含量低，因此B矿的液相流动性 液相流动性相应地增大.图2给出了4种铁矿粉 相比A矿要小， 在二元碱度为4.0时的液相流动性随温度的变化 (2)A0,含量.Al0属于高熔点物质，且它对 特征， 硅酸盐网络的形成有促进作用，导致液相的粘度

北 京 科 技 大 学 学 报 2 0 0 5 年 第 3期 2 实 验结 果 在烧 结 温度 为 1 2 80 ℃ , 二 元碱 度 为 .4 0 的实 验 条件下 , 分 别测 定 了 10 种 进 口 铁 矿粉 的液 相 流动 特性 . 图 1 给 出 了相 应 的实 验结果 . 根据 液 相 流动性 指数 的大 小 , 可 以获得 实验 所用 10 种 铁矿 粉 的液相 流动 性从 强 到弱 的排 列顺 序 为 : D > F > G > A > >J I> C > H> E> B . 由实验 结果 可知 , 各 种铁矿 粉 的烧 结液相 流 动特 性存在 明显 差异 . 在此 实验 条件 下 D , F , G 矿 的流 动性 较大 ; C , H , E 矿 流 动性较 小 ; B 矿 的流 动性 指数 为零 , 即在此 实验 条件 下它 没有产 生流 动现 象 . .3 2 碱度 的 影响 图 3 给 出 了 4 种 铁矿粉 在烧 结温度 为 1 2 8 0 ℃ 时的液 相流动 性 随二 元碱 度 的变化特 征 . 理论 分 析和 实验 结果 均表 明 : 铁 矿粉 烧 结时 , 随着 C a O 的配 入 , 可 逐渐 形成低 熔 点化 合物 . 在 同一烧 结 温 度 条件 下 , 铁矿 粉 生成 的液 相 的过热 度增 大 , 液相 的粘度 降低 . 因此 , 随着 二 元碱度 的增 大 , 铁 矿粉 的液 相流 动性 变 大 . 甲.`O笋 元一 碱尸\/ 度尸\/ DAGJ \ --。 1 ù+十 .胜`L,es we 卜胜., I 眨.esJ 4 内、,` 氟积划尽暇 1 28 0 ℃ , 丁 元 碱度 4 刀 ù、ànU`Jn ù 、 óO 月, j ,二勺一 1 象积群尽嚏 0 5 0 . 0 1 ` - - ~ - ~ ~ - - ` ~ - - - ~ - ~ ~ ` - 1 27 0 1 2 8 0 1 2 9 0 1 3 0 0 1 3 10 1 3 20 温度 /℃ 图 2 铁 矿粉 的液相流 动性随 温度 的变化特征 F ig . 2 C h a n 罗 o f 比 e n u id iyt o f l iq u id P加a , e i n i份n o 代, 戒比 et m - P e ar t ” 作 十ù+ A B C D E F G H I J 矿 粉 图 1 各种铁 矿粉试 样液相 流动性 指数 的比 较 F ig . l C o m P a ir s o n o f th e fl u id iyt i n d e x o f liq u i d P b a s e i n i or n o 代s 3 影 响铁 矿 粉烧 结 液相 流 动性 的 因 素 烧 结 过 程粘 结相 的 产 生 主 要 取 决 于粘 附粉 的物 理化 学变 化 . 含有 一定 量 C a O 的铁矿 石粘 附 粉经 历 了加 热 、 固相反应 、 液相生 成等过 程 , 最 终 形 成 固结其他 烧 结原料 的粘 结 相 . 因此 , 粘 附粉 的液 相流动 性 实际 上包 括两 个方 面 : 一 方面 是低 熔 点液相 的生成 能 力 ; 另 一方面 是生成 的液 相的 流 动能 力 . 因此 , 影响烧 结 液相 流动 性 的因素 可 作 如下 解 析 . 1 1 温度 的影 响 烧 结温 度 的作用 可概 括 为两个 方面 : 其 一 是 确 保粘 附粉 内进 行物 理 化 学反 应 的条 件 , 同时 也 有加 快低 熔 点 化合 物 生成 速 度 的效 应 ; 其 二 是提 高液相 的过 热度 , 使液 相的粘度 降低 . 因 此 , 一 般 情 况 下 , 随着 烧 结 温度 的升 高 , 铁矿 粉 的 液相 流动 性相 应地 增 大 . 图 2 给 出 了 4 种 铁矿 粉 在二 元碱度 为 .4 0 时的液 相流 动性 随温度 的变 化 特征 . 戴耙到 ō 拐缭 3 0 3 , 50 4 刀 4 万 二 元碱度 图 3 铁 矿粉 的液 相流 动性随碱 度的变 化特征 F i g. 3 C h a n gc o f t b e fl u id i yt Of li q u id P h a s e i . i or . o 代s w i th b a , i - c iyt .3 3 铁矿粉 自身特 性 的影 响 ( 1) 51 0 2 含量 一方面 , iS q 是烧 结 液相 生成 的基 础 , 高 iS q 含 量 的矿粉 有利 于烧 结液相 的形 成 , 从 而增大液 相 的流动 性 . 另一 方面 , 由于 iS q 是硅酸 盐 网络的形 成物 , 其含 量 的增 加有 可能伴 随液相 粘度 的升 高 , 从 而降低 了铁矿 粉的液 相流 动性 . 但 是 , 对 低 51 0 2矿 粉 而言 , 前 者 占主 导地 位 . 例 如 , A 矿 和 B 矿 在 其他 性质 上基 本相 同 , 但 由于 B 矿 的 51 0 2 含 量低 , 因此 B 矿 的液 相流 动性 相 比 A 矿 要小 . (2 ) A 1 2 0 3含 量 . A 1 2 0 3属 于 高熔 点物质 , 且它对 硅酸 盐 网络 的形成 有促进 作用 , 导致 液相 的粘度

VoL.27 No.3 吴胜利等：铁矿粉烧结液相流动特性 ·293· 增大.故高AO含量的矿粉一般具有较低液相 料的粘结层厚度会变薄，烧结矿易形成薄壁大孔 流动性的倾向.例如F矿和G矿，由于F矿的AlO 结构，使烧结矿整体变脆，强度降低，也使烧结矿 含量较G矿为低，故F矿的液相流动性相比G矿 的强度变差.由此可见，适宜的液相流动性是烧 稍高. 结矿有效固结的基础， (3)Mg0及FeO含量.Mg0及FeO能形成Fe2 在实际烧结生产过程中，若出现由于产生的 和Mg,而Fe2和Mg是碱性物质，是硅酸盐网络 液相量不足而导致烧结矿强度降低的情况时（例 的抑制物，因而能降低液相的粘度，使液相流动 如生产高铁分、低iO2烧结矿)，可适当配加一些 性增大.例如D矿，其Fe0含量高达6.92%，Mg0 流动性较高的铁矿粉来增加烧结的液相量，从而 含量为0.26%，在实验所用的10种矿粉中是最高 改善烧结矿的固结强度，反之，若烧结过程中产 的，并且其AlO含量在实验所用的10种矿粉中 生的液相量过多（例如应用褐铁矿的低成本烧结 最低，因此D矿表现出很高的液相流动性， 时)，则可适当配加流动性较弱的铁矿粉，以改普 (4)铁矿粉的同化性.低熔点液相的生成是烧 烧结矿的固结强度和烧结生产率 结液相流动的基础，故铁矿粉的同化性对其液相 综上所述，通过对铁矿粉液相流动性的测定 流动性也有重要影响.例如，I矿的最低同化温度 和评价，有利于实际烧结生产中合理地选择铁矿 为1190℃，流动性指数为1.53：J矿的最低同化温 粉的种类，特别是对解决高铁分、低SiO2烧结矿 度为1305℃，流动性指数为1.15.可见铁矿粉的 的粘结相不足问题以及高褐铁矿配比的烧结矿 同化性强，则意味着其与CaO的反应能力强，这 的过度熔化问题均具有重要的现实意义， 就为低熔点液相的生成创造了条件，确保了液相 的数量；另外，在烧结温度一定的情况下，随着液 5结论 相熔化温度的降低，液相过热度增大，有利于降 (1)铁矿粉的液相流动特性表征了烧结粘结 低液相的粘度.因此，一般认为同化性较强的铁 相的“有效粘结范围”.各种铁矿粉在烧结条件下 矿粉，其液相流动性亦较大.例如I矿和J矿，由 形成的液相流动特性各不相同.可以通过测定铁 于J矿的同化性强于I矿，所以J矿的液相流动性 矿粉的流动性指数予以评价. 高于I矿， (2)各种铁矿粉液相流动特性差异的存在，除 应当指出：铁矿粉的各项自身特性对其液相 与烧结温度和二元碱度有关外，还与铁矿粉的自 流动性产生综合影响，目前还无法根据铁矿粉的 身特性密切相关.铁矿粉的化学成分(SiO2,Al2O, 各项自身特性定量计算得出它的液相流动性.因 FeO,MgO)以及铁矿粉的同化性是主要的影响 此，通过实验方法测定铁矿粉的烧结液相流动性 因素. 是必需的 (③)把握并合理运用铁矿粉的烧结液相流动 4铁矿粉液相流动性对烧结过程 特性，有助于实现真正意义的烧结优化配矿以及 提高烧结矿的产量与质量， 的影响 参考文献 一般而言，烧结液相流动性较高时，其粘结 [1]吴胜利，刘宇，杜建新，等.铁矿石的烧结基础特性之新概 周围物料的范围较大，更多的未熔散料因此可以 念.北京科技大学学报，2002,243：254 得到粘结，从而提高烧结矿的固结强度.如果烧 [2]吴胜利，刘宇，杜建新，等.铁矿粉与C0同化能力的实骏 研究.北京科技大学学报，2002,24(3)：258 结液相的流动性过低，烧结液相粘结周围物料的 [3]Wu SL,Kasai E,Omori Y.Influence of property of adhering lay- 能力就会下降，易导致烧结过程中部分散料得不 ers on bonding strength of granules after sintering,CAMP- 到有效粘结，从而使烧结矿的成品率下降 ISIJ,19892961 [4]Kasai E,Wu S L,Omori Y.Influence of property of lon ores on 应当指出：铁矿粉的烧结液相流动性也不宜 the coalescing phenomenon of granules during sintering.Tetsu- 过大，否则会产生不利的影响，一方面，在烧结过 to-Hagane,1991,77(1):56 程中，若铁矿粉的液相流动性过大，则可能影响 [5]Dawson P R.铁矿石烧结技术的最新发展.周取定，等译. 烧结过程的透气性，从而降低烧结生产率：另一 国外钢铁，19947) 方面，若铁矿粉的液相流动性过大，则对周围物 (下转第320页)

V b l . 2 7 N 0 3 吴胜 利等 : 铁矿 粉烧 结液相 流 动特性 . 2 9 3 - 增 大`3 , . 故高 A LO , 含 量 的矿 粉 一般 具有 较低 液相 流 动性 的倾 向 . 例如 F 矿和 G 矿 , 由于 F 矿 的 1A 2O , 含 量较 G 矿 为低 , 故 F 矿 的液相 流 动性 相 比 G 矿 稍 高 . ( 3 ) M g O 及 F e O 含 量 . M g O 及 F e O 能形 成 F e , + 和 M才 + , 而 eF +2 和 M才 + 是碱 性物 质 , 是 硅酸 盐 网 络 的抑 制物 , 因而 能降低 液相 的粘 度 , 使液 相流 动 性增 大 . 例 如 D 矿 , 其 eF o 含 量 高达 .6 92 % , gM o 含 量 为 .0 26 % , 在实验 所 用 的 10 种 矿粉 中是最 高 的 , 并 且其 1A 2 O , 含 量在 实 验所 用 的 10 种矿 粉 中 最 低 , 因此 D 矿 表 现 出很 高 的液相 流动 性 . (4 )铁矿 粉 的 同化 性 . 低熔 点液相 的 生成是烧 结液相 流动 的基础 , 故铁矿 粉 的同化 性对其 液 相 流 动性 也有 重要 影 响 . 例 如 , I矿 的最低 同化温 度 为 1 19 0 ℃ , 流动 性 指数 为 1 . 53 ; J 矿 的最低 同化温 度 为 1 3 0 5 ℃ , 流 动性 指 数 为 1 . 15 . 可 见铁 矿粉 的 同化性 强 , 则意 味着 其 与 C a O 的反应 能 力强 , 这 就 为低熔 点液 相 的生成 创造 了条件 , 确 保 了液相 的数 量 ; 另外 , 在烧 结温 度一 定的情 况下 , 随着 液 相熔 化温 度 的 降低 , 液 相过 热 度增 大 , 有 利于 降 低液 相 的粘 度 . 因此 , 一般 认 为 同化性 较 强 的铁 矿粉 , 其 液 相流 动性 亦较 大 . 例 如 I 矿 和 J 矿 , 由 于 J 矿 的 同化性 强于 I 矿 , 所 以 J矿 的液相 流动 性 高于 I 矿 . 应 当指 出 : 铁矿 粉 的各项 自身特 性对其 液 相 流 动 性产 生综 合 影响 , 目前 还 无法 根据 铁矿 粉 的 各 项 自身特 性定 量计 算得 出它 的液相 流动性 . 因 此 , 通 过 实验方 法测 定铁矿 粉 的烧 结液相 流动 性 是 必 需 的 . 料 的粘 结层 厚度 会变 薄 , 烧 结矿 易 形成 薄壁 大孔 结构 , 使烧 结矿 整体 变脆 , 强度 降低 , 也 使烧 结矿 的强度 变 差 . 由此 可见 , 适 宜 的液 相流 动性 是烧 结矿 有 效 固结 的基 础 . 在 实际烧 结 生产 过程 中 , 若 出现 由于产 生 的 液相 量不 足 而导致 烧 结矿强 度 降低 的情 况 时 (例 如 生产 高铁 分 、 低 51 0 2 烧 结矿 ) , 可适 当配加 一些 流动 性较 高 的铁矿 粉来 增加烧 结 的液相 量 , 从而 改善 烧 结矿 的 固结 强度 . 反之 , 若烧 结过 程 中产 生 的液 相 量过 多 ( 例 如应 用褐 铁矿 的低 成本烧 结 时 ) , 则 可适 当配加 流动 性较 弱 的铁 矿粉 , 以改善 烧 结 矿 的 固结 强度和 烧 结 生产 率 . 综 上所 述 , 通 过对 铁矿 粉液 相流 动性 的测 定 和 评价 , 有 利于 实 际烧 结 生产 中合 理地选 择铁 矿 粉 的种 类 , 特 别 是对 解 决 高铁分 、 低 5 10 2 烧 结 矿 的粘 结相 不足 问题 以及 高 褐铁 矿 配 比 的烧 结矿 的过度 熔 化 问题均 具 有重 要 的现 实 意义 . 4 铁矿 粉 液 相 流 动 性对 烧 结 过 程 的影 响 一般 而 言 , 烧 结液 相流 动性 较 高时 , 其 粘 结 周 围物料 的范围较 大 , 更 多的未熔 散料 因此 可 以 得 到粘 结 , 从 而提 高烧 结矿 的 固结强度 . 如 果烧 结液 相 的流动 性过低 , 烧 结 液相粘 结 周 围物 料 的 能 力就会 下 降 , 易导致 烧结 过程 中部 分散料 得不 到 有效粘 结 , 从而 使烧 结 矿 的成 品率 下 降 . 应 当指 出 : 铁 矿粉 的烧 结液 相流 动性 也 不宜 过大 , 否 则会产 生不 利 的影响 一 方面 , 在烧 结过 程 中 , 若铁 矿 粉 的液相 流动 性 过大 , 则可 能 影 响 烧 结过程 的透气 性 , 从 而 降低 烧 结生产 率 ; 另一 方面 , 若铁 矿 粉 的液相 流动 性 过大 , 则对 周 围物 5 结论 ( l) 铁矿 粉 的液 相 流动 特 性 表 征 了烧 结 粘 结 相 的 “ 有 效粘 结范 围 ” . 各种 铁矿 粉在烧 结 条件下 形成 的液 相流 动特 性各 不相 同 . 可 以通 过测 定铁 矿粉 的流动 性 指数 予 以评 价 . (2 ) 各种铁矿 粉 液相 流动特 性 差异 的存在 , 除 与烧 结温 度和 二元 碱度有 关外 , 还 与铁 矿粉 的 自 身特 性 密切 相关 . 铁 矿粉 的化学 成 分 ( is q , 1A 2 q , eF O , M g O) 以及铁 矿 粉 的 同化 性 是主 要 的 影响 因素 . (3 )把 握 并 合 理运 用 铁 矿粉 的烧 结 液相 流 动 特 性 , 有 助于 实现真 正 意义 的烧 结优 化 配矿 以及 提 高 烧 结矿 的产 量与 质 量 . 参 考 文 献 【l] 吴胜利 , 刘宇 , 杜建 新 , 等 . 铁矿石 的烧 结基础特 性之 新概 念 . 北京科 技大 学学报 , 2 0 0 2 , 2 4 ( 3) : 2 5 4 2[ ] 吴胜 利 , 刘 宇 , 杜建新 , 等 . 铁矿粉 与 C a O 同化 能力的 实验 研究 . 北 京科技 大学学 报 , 2 0 0 2 , 24 ( 3 ) : 2 5 8 [3 ] w u s L , K as a i E , o m o ir 丫 Infl u e n c e o f p r o p e rty o f a hd e ir ng l叮 - e r s o n b o n di n g s t r e n g th o f g r an u l e s a fl e r s int e irn g , C A M P - I S IJ , 19 8 9 ( 2 ) : 9 6 1 [ 4 」 K as ia E , W u S L , o m o ir Y I n fl u e n e e o f rP o P e ’Ity o f l o n ore s on ht e e o a l e s e i n g P h e n om e n o n o f g r an u l e s d u r ign s int e r l n g , eT t s u - t o 一 H a g a n e , 19 9 1 , 7 7 ( l ) : 5 6 15 ] D aw os n P R . 铁矿 石烧 结技术 的最新 发展 . 周 取 定 , 等译 . 国外钢 铁 , 19 9 4 ( 7) (下转第 3 2 0 页)

·320· 北京科技大学学报 2005年第3期 Morphology of silicon in corundum silicon-nitride composites after nitridation TU Junbo,SUN Jialin",HONG Yanruo 1)Materials Science and Engineering School,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)College of Materials,Hebei Polytechnic University,Tangshan 063009,China ABSTRACT The morphology of silicon was studied in corundum silicon-nitride composites after nitridation at different temperatures.The results showed that silicon was wrapped by flocculant O'-Sialon at 1 300C.Silicon gra- ins were broken and silicon nitride formed inside the grains at 1 400C.All silcon was nitrided into O'-Sialon or sili- con nitride without any silicon left at 1 500C.Impurities from silicon such as Cao,Fe2O,were aggregated at 1600℃. KEY WORDS silicon;corundum-silicon nitride;nitridation;morphology (上接第23页) Fluidity of liquid phase in iron ores during sintering WU Shengli,DU Jiancin,MA Hongbin,TIAN Yunging,XU Haifa Metallurgical and Ecological Engineering School,University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083,China ABSTRACT In the sintering process of iron ores,the fluidity of sintering liquid phase created by iron ores reacting with CaO is one of the important indexes that evaluate whether the sintering mixture can consolidate effectively. 10 kinds of imported iron ore fines were used to investigate the fluidity of liquid phase in iron ores and analyze its influential factors by the minitype sintering method and the viscosity evaluation method based on flow area.The ef- fect of the fluidity of liquid phase in iron ores on the realistic sintering process was discussed.The results indicate that different iron ores have different fluidities of liquid phase in sintering conditions due to their inherent charac- teristics. KEY WORDS iron ore;sintering;liquid phase;ore-blending

一 3 20 - 北 京 科 技 大 学 学 报 20 5 年 第 3 期 M o rp h o l o g y o f s ili e on in e o mn d切 m s ili c o n 一 n iitr d e e o m P o s iet s a ft e r n iitr d iat on 了乙 了 J扮刀 b ol, )z, S UN涌沁 l iln 毛刀口刀 G aY n r ou , , l ) M at e r ial s S c i e n c e an d E n g in e e ir n g S e h o l , U n lv e 口 iyt o f s e i enc e an d eT c bn o 1 0罗 B e ij in g , B e ij ign l 0 0 0 8 3 , C h in a 2 ) C o ll e g e o f M a et ir als , H e be i P o lyt e e ho i c U O l v e sr iyt, 毛 m g s加也 0 6 3 0() 9 , C h ir 以 A B S T R A C T T h e nI o pr h o lo gy of isl ic on ~ s ot d ied in c o 几 nI 山口 is ll e o n . n iitr de c o m Po s iet s 吐e r 川itr d at ion at id 月免r e nt et m pe r a 奴rI e s . hT e er sul st s ho we d ht a t s il con was w n 甲Ped 妙 月加c ul ant o -,S i a】o n at 13 0 ℃ , is icl 叻 g r a - ins w e re b r o ke n an d s ili e on 苗itr de fo n n e d ins id e ht e gr 田n s at 1 4 0 0 oC . lA l s il e on w a s ul itr de d int o 0 ,一 i al on or s ili - c on in itr de w lth o ut an y isl ic on le ft at 1 5 0 ℃ . 加甲诵t i e s fr o m isl c on suc h as C aO , F` q , v e r e a 因歹e g at e d at 1 6 0 0℃ . K E Y W O RD S s ili e on ; e o rL m山 nU 一 s ili e on n iitr de ; n iitr d时ion ; m o pr h o l o gy (上接 第 2 9 3 页 ) F l u idiyt o f liqu i d P h as e i n ior n o er s d u ir gn s in et ir gn 邵U hS e喇1, D U iJ a xn in, 九区 oH妙 i,n 乃叼 N uY qn ign, X U aH扣 M e at l钊l gr l c ia an d玫 o l o gi c al E n g in e血 9 S c h o o ,l U n i v ser iyt o f s e l e n c e an d eT c bn o l o gy B e ij in g , B iej ign l 0 00 83 , C h i n a A B S T R A C T ih hte s in te 山19 P r o e e ss o f 甘 o n o re s , het fl u l d iyt o f s int e irn g 1i qul d Pha s e cer at ed by ir o n oer s er a e t in g iw ht C aO 1 5 oen o f het 加P o rt aJ 吐 i n d e x e s ht at ve a luat e 场七e ht e r het s int e irn g m i x ot er e an c o 幻` o lidat e e fe e it v e .ly 10 ik n ds of im P 0 rt e d i r o n oer 五n e s w er us ed ot ivn e s ti g aet het fl ul d iyt of h qul d hP aS e in ir o n oer s an d an a 1y z e ist in n ue int al fac ostr by het m in i ytP e s int e it n g m e t h o d an d het vi sc o s i yt ve a 地iat on m het od b as ed on ifo w aer a . Th e -ef fe ct of ht e fl u iid yt of il qul d 如as e in ir o n oer s on het er ial ist o s int 留in g P r o ce s w a s id sc us se d . T五e er s ul t s in d i c aet 小a t id fe r e n t ir on oer s h va e d ifl 七r e in fl u iid it es of h俩d P h as e in s in t e irn g 。曲d iit osn du e ot het ir 汕由e r e n t c h田甩 c - t e ir s it e s . K E Y W O RD S i orn oer ; s in et ir n g ; il q ul d 户as ;e oer 一 bl e n d i n g