铁矿粉烧结粘结相自身强度特性

D0I:10.13374/i.issn1001053x.2005.02.042 第27卷第2期 北京科技大学学报 Vol.27 No.2 2005年4月 Journal of University of Science and Technology Beijing Apr.2005 铁矿粉烧结粘结相自身强度特性 吴胜利杜建新马洪斌张作程陈辉 北京科技大学冶金与生态工程学院，北京100083 摘要在铁矿粉烧结过程中，熔化的矿粉在冷却过程中起着粘结周围未熔矿粉的作用，因 此这一粘结相的自身强度是衡量烧结矿固结状况的重要指标之一.运用这一新概念，以八种 常用的铁矿粉为对象，在固定温度、改变碱度的条件下进行了粘结相自身强度特性的实验研 究，并对影响铁矿粉粘结相自身强度的因素进行了理论分析，结果表明：不同种类的铁矿粉 由于其自身特性的不同，所生成的烧结粘结相的强度以及随二元碱度的变化规律有明显差 异.以此可以作为烧结优化配矿的重要技术依据， 关键词铁矿粉；烧结；粘结相自身强度特性；配矿 分类号TF046.4 “铁矿粉烧结基础特性”新概念中的同化性 粉，按照不同的烧结二元碱度，与CaO混合后压 描述了铁矿粉在烧结过程中生成低熔点液相的 制成小饼试样：然后根据微型烧结法设定的升温 能力；液相流动特性描述了铁矿粉在烧结过程 曲线和烧结气氛，将小饼试样放入微型烧结实验 中生成的液相的有效粘结范围).这两项指标的 装置中焙烧：实验结束后取出烧结小饼，使用抗 结合，可以全面、真切地反映出铁矿粉在烧结过 压强度测定仪检测其抗压强度，本研究中试样的 程中对粘结相数量的贡献程度.足够的粘结相数 抗压强度定义为单个烧成后试样小饼压溃时所 量是烧结矿固结的基础，但是，粘结相自身质量 承受的压力， 亦是非常重要因素.如何评价铁矿粉在烧结过 主要的实验设备是微型烧结装置，它由红外 程中对粘结相质量的影响，是本文深入研究的问 线快速高温炉以及温控仪等设备组成，实验装置 题.本文研究的铁矿粉粘结相自身强度特性，表 与文献[2]相同，用于测量试样小饼抗压强度的 征了铁矿粉在烧结过程中形成的液相在冷却过 测定仪如图1所示.实验所使用的铁矿粉的化学 程中生成的粘结相对其周围的核矿石进行有效 成分列于表l.实验所用的CaO为分析纯试剂，根 固结的能力，它对烧结矿固结强度有着非常重要 -1 抗压强度测试仪 的影响.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粘结相的自身强度特性 8.8.g 也会有很大差异.可以通过配矿设计来把握烧结 单位：N 粘结相的自身强度.因此，掌握各种铁矿粉的粘 结相自身强度特性，对实施烧结优化配刊矿旷以及提 高烧结生产各项技术经济指标具有重要的意义. 1实验方法 本实验采用微型烧结法，测定粘附粉试样小 加压 卸压 6 饼烧结后的抗压强度，以此评价铁矿粉粘结相自 身强度，实验方法要点是：针对需要考察的铁矿 1一数字显示面板；2一锁定/释放按钮：3一压力传感器； 收稿日期：20040426修回日期：200408-31 4试样台；5一加压按钮；6一卸压按细 基金项目：国家自然科学基金资助课题No.50074005) 图1抗压强度检测装置图 作者简介：吴胜利(1955一，男，教授，博士 Fig.1 Compressive strength measure instrument

第 7卷 第2 期 2 年2 0 0 5月 4 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u r n a l o f U n i v e r s i ty o f s e i e n c e a n d Te o e h n o l g y B e ji g in 心 V 1 . 7 o 2 N 一 2 A P r. 20 0 5 铁矿粉烧结粘结相 自身强度特性 吴 胜 利 杜 建新 马 洪 斌 张作程 陈 辉 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 , 熔 化 的矿粉 在冷 却过 程 中起着粘 结 周围 未熔矿 粉 的作用 , 因 此 这一 粘结 相 的 自身 强度 是衡量 烧结 矿 固结状 况 的重要 指标 之一 运 用 这一新 概念 , 以 八种 常 用 的铁矿粉 为对 象 , 在 固定温度 、 改变 碱度 的 条件 下进行 了粘 结相 自身 强度特 性 的实验 研 究 , 并 对影 响铁矿 粉粘 结 相 自身强度 的 因 素进 行 了理论 分析 . 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 的烧 结 粘结相 的强度 以及 随二元 碱度 的变 化 规律有 明显 差 异 . 以此 可 以作 为烧 结优 化 配矿 的重 要技 术依 据 . 关 键词 铁矿 粉 ; 烧 结 ; 粘 结相 自身 强度 特性 ; 配 矿 分 类号 T F 0 4 6 、 4 “ 铁矿 粉烧 结基 础特 性 ” 新 概念 ,日中 的 同化 性 描 述 了铁矿 粉 在 烧 结 过程 中生 成 低熔 点液 相 的 能力 `2 , ; 液相 流动 特 性描 述 了铁 矿 粉在 烧 结过 程 中生 成 的液相 的有 效粘 结 范 围 `3 , . 这两 项 指标 的 结合 , 可 以全 面 、 真切 地 反 映 出铁 矿粉 在烧 结过 程 中对 粘结 相数 量 的贡献 程 度 . 足够 的粘 结相 数 量是烧 结矿 固 结 的基础 . 但 是 , 粘 结相 自身质 量 亦是 非常 重 要 因素 `4] . 如 何评 价 铁 矿粉 在烧 结 过 程 中对 粘 结相质 量 的影 响 , 是本 文深 入研 究 的 问 题 . 本 文研 究 的铁 矿 粉粘 结 相 自身 强度 特 性 , 表 征 了铁 矿 粉在 烧 结 过 程 中形 成 的液 相 在冷 却 过 程 中 生成 的粘 结相 对 其 周 围 的核 矿 石 进 行有 效 固结 的能 力 , 它对 烧结 矿 固结 强度有 着 非常 重要 的 影 响 . 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 的粘 结相 的 自身 强度特 性 也会 有很 大差 异 . 可 以通过 配矿 设 计来 把握烧 结 粘 结相 的 自身强度 . 因 此 , 掌握 各 种铁 矿 粉 的粘 结相 自身 强度 特性 , 对 实施 烧 结优 化配 矿 以及提 高烧 结 生产各 项技 术经 济 指标 具有重 要 的意 义 . 粉 , 按照 不 同的 烧 结二 元碱 度 , 与 C a O 混合 后压 制 成小 饼试 样 ; 然后 根据 微 型烧 结法 设定 的升温 曲线和 烧 结气氛 , 将 小饼 试 样放 入微 型烧 结实验 装 置 中焙 烧 ; 实 验 结束 后 取 出烧 结小 饼 , 使 用抗 压 强度 测 定仪检 测其 抗压 强度 . 本研 究 中试 样 的 抗 压 强 度 定义 为单 个烧 成后 试 样 小饼 压 溃 时所 承 受 的压 力 . 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 装置 与文 献 2[ 1 相 同 , 用 于测 量 试样 小饼 抗 压强 度 的 测 定 仪如 图 1 所 示 . 实验 所 使用 的铁 矿 粉 的化 学 成分 列于 表 1 . 实验 所用 的 C a O 为 分析 纯试 剂 . 根 1 实验 方 法 本实 验采 用微 型 烧结 法 , 测 定粘 附 粉试 样 小 饼烧 结后 的抗 压 强度 , 以此评 价铁 矿粉 粘 结相 自 身 强度 . 实验 方 法要 点是 : 针 对 需要 考 察 的铁矿 收稿 日期 : 2 0 4 -0 4 一 2 6 修 回 日期 : 2 0 4刊 )8刁 1 基 金项 目 : 国家 自然 科学 基金 资助课 题困 。 . 5 0 74 0 5) 作者 简介 : 吴 胜利 ( 19 5 5一) , 男 , 教授 , 博士 ~ ~ 逾断 ~ 日 . 日 . 日 . 日 . 单位 : N 甘 、 / 产 - 画 画回一一 1一数字显 示面 板; 2一锁 定 /释放 按钮 ; 3一压 力传感 器; 礴一试 样 台; 5一加 压按钮 ; 6 一 - 卸压 按钮 图 1 抗压 强度检测装 i 图 F ig . 1 C o m P re s , 钾 e s t比 n gt b m e a s u 比 i n s tr u ln e n t DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2005. 02. 042

·170. 北京科技大学学报 2005年第2期 表1实验用铁矿粉的化学成分表（质量分数） Table 1 Chemical composition of iron ores for experiment 矿粉 TFe FeO SiO Cao ALO, Mgo 烧损 A 63.69 0.38 3.16 0.05 2.28 0.24 3.16 B 63.87 0.98 2.38 0.03 1.25 0.04 5.15 C 67.46 1.52 1.12 0.04 0.75 0.05 1.06 D 67.66 0.60 1.32 0.06 0.68 0.05 0.87 E 65.96 0.92 2.24 0.03 1.83 0.04 1.53 F 62.46 1.80 2.93 0.05 2.14 0.09 1.80 G 65.50 0.59 3.32 0.09 1.60 0.03 1.10 H 67.19 8.35 3.62 0.16 0.18 0.15 0.42 据低温烧结工艺的要求，实验温度设为1280℃ 由实验结果可知，各种铁矿粉的烧结粘结相 自身强度特性存在明显差异，在此实验条件下， 2实验结果及优化配矿原则 C,H,G矿的粘结相自身强度较高，A,D,B矿的粘 结相自身强度中等，E,F的粘结相自身强度较低. 在烧结矿二元碱度为1.8,2.0,22的实验条件 以上实验结果为烧结优化配矿提供了技术 下，分别测定了八种常用铁矿粉的粘结相自身强 依据.与要求铁矿粉的同化性、液相流动性有适 度特性，见表2. 宜范围不同，铁矿粉的粘结相自身强度是越高对 表2八种铁矿粉粘结相强度实验结果 Table2 Experimental results of the self-intensity of binding phase in iron ores N 矿粉 碱度1.8 碱度2.0 碱度2.2 矿粉 碱度1.8 碱度2.0 碱度2.2 A 770 869 762 E 572 506 458 B 694 744 879 F 497 388 531 C 1117 1145 1249 G 1537 1100 1163 D 924 846 690 H 1056 1115 1020 提高烧结矿旷强度越有利.因此，烧结配矿中，在铁 响：另外，前者更适合生产碱度相对高的烧结矿， 矿粉的同化性、液相流动性适宜的情况下，应当 后者则更适合在生产碱度相对低的烧结矿时使 尽可能选择使用粘结相自身强度高的铁矿粉. 用.对于铁矿粉A,H,F而言，由于其粘结相自身 图2给出了各种铁矿粉的粘结相自身强度随 强度受烧结矿二元碱度变化的影响较小，故它们 烧结矿二元碱度的变化情况.由图可见，不同种 适合用于生产不同碱度的高碱度烧结矿，其中A, 类的铁矿粉的粘结相自身强度随其二元碱度的 H在烧结优化配刊矿中的适应性更强. 变化特征也是各不相同的.八种铁矿粉的粘结相 强度随碱度的变化特征可归纳为如下三种情 3影响铁矿粉粘结相自身强度的 况：①铁矿粉的粘结相自身强度随二元碱度的 因素分析 升高呈明显上升趋势，属于这一类特征的铁刊矿粉 有B,C:②铁矿粉的粘结相自身强度随二元碱度 铁矿粉烧结粘结相自身强度的影响因素主 的升高呈明显下降趋势，属于这一类特征的铁矿 要可分为两个方面，其一属于外因，其二是内因， 粉有D,E,G:③铁矿粉的粘结相自身强度随二元 前者有烧结温度、气氛、烧结矿二元碱度等：后者 碱度变化的幅度较小，属于这一类特征的铁矿粉 是生成粘结相的铁矿粉的自身特性，如铁矿粉的 有A,H,F 熔融特性、矿物学特性. 这一实验结果对不同碱度烧结矿条件下选 在先进的低温烧结工艺原则下，烧结温度和 择铁矿粉的种类提供了技术依据.铁矿粉B,C以 气氛应属于不能任意改变的因素.烧结矿二元碱 及D,E,G对烧结矿二元碱度的敏感性较强，使用 度受高炉炉料结构的制约，但是在一定范围内可 它们时应注意碱度变化对烧结矿强度波动的影 以调整.提高碱度可使CaO与铁氧化物的接触面

0 0 北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 5 2 2 表 实验 用铁 矿粉 的化学 成分 表 质 量分数 1 ( ) 介 l b e 1 C h m e c i a l o m e P o s i U n o o r o i f 比 n o 5 o f r e P 1 e r n i m e t 0 矿粉 5 1 2 烧 损 `乙` n J U ù口且, O卫 3 . 5 . 8 7…5 3 ,.孟 n ` , i 0 ù, 0 .且 4 : , J . 1nU 4 气J哎49 八曰 气ó、亡 0 ù 奋 . Uz … 0 ln0U `JO八内、 `络n石n , 口 6R1 … n021 、一内ù、 46 内ù叹曰Q ù n00 6 ù1ln l . 1 … 0 八nU0C 6R O ,山气乙4 内乙、,` l , j气乙尹、Q, jU , . … 卜 : 凡J乙, ,.1ù, ó傀气J ù、 、一八托JO 叫一冷jg ù F 一八曰八曰 20 , 矛 ùOQ ù ùùI 、 ó乙八O,八O`内J` ; 尸卜 . 亩 1 盈. 0 八目OR- 6 3 . 69 6 3 . 8 7 6 7 . 46 6 7 . 6 6 6 5 . 96 6 2 4 6 6 5 一 50 6 7 . 19 ABDCEGHF 据低 温烧 结 工 艺 的要 求 , 实验 温 度 设 为 1 2 80 ℃ . 2 实验 结 果 及 优 化 配矿 原 则 在 烧 结矿 二元 碱度 为 1 . 8 , .2 0 , .2 2 的实验 条件 下 , 分别 测定 了 八种常 用铁 矿粉 的粘 结相 自身强 度 特 性 , 见 表 2 . 由 实验 结 果 可知 , 各种 铁矿 粉 的烧 结粘 结相 自身强 度特 性 存在 明显 差异 . 在 此 实验 条 件 下 , C , H , G 矿 的粘 结相 自身 强度 较 高 , A , D , B 矿 的粘 结相 自身 强度 中等 , E , F 的粘 结相 自身强度 较 低 . 以 上 实验 结 果 为烧 结优 化 配 矿 提 供 了技 术 依 据 . 与 要求 铁矿 粉 的同 化性 、 液 相流 动 性 有适 宜 范围不 同 , 铁矿 粉 的粘 结相 自身 强度是 越 高对 1’a b卜 2 碱 度 1 . 8 7 7 0 表 2 八种 铁矿粉 粘结 相强 度实 验结 果 E x p e r iln e n at l er s u l t s o f t h e s e -lf i o t e n s i yt o f b i n d i n g P h a s e i . ior n o 比s 碱度 2 . 。 碱 度 2 . : } 矿 粉 碱 度 1 . : 碱度 2 .0 1 14 5 8 4 6 碱度 2 2 4 5 8 53 1 1 16 3 1 0 2 0 068 57249705637 1015 HGEF 762879 ō 690 417 八, .盆 DBC 169 2 提 高烧 结矿强 度越 有利 . 因 此 , 烧 结配矿 中 , 在铁 矿粉 的同 化性 、 液相 流动 性 适 宜 的情 况 下 , 应 当 尽可 能选择 使 用粘 结 相 自身 强度 高 的铁 矿 粉 . 图 2 给 出了各种 铁矿 粉 的粘 结相 自身 强度 随 烧 结矿 二元 碱度 的变 化情 况 . 由图可 见 , 不 同种 类 的铁 矿 粉 的粘 结相 自身 强 度 随其 二 元碱 度 的 变化 特征 也是 各 不相 同 的 . 八种 铁矿 粉 的粘 结相 强 度 随 碱 度 的 变 化 特 征 可 归 纳 为 如 下 三 种 情 况 : ① 铁 矿 粉 的 粘 结 相 自身 强度 随 二 元碱 度 的 升 高呈 明显上 升趋 势 , 属于 这一 类特 征 的铁矿粉 有 B , C ; ② 铁矿 粉 的粘 结相 自身 强度 随二 元 碱度 的升 高呈 明显 下 降趋势 , 属 于这 一类 特征 的铁矿 粉 有 D , E , G ; ③ 铁矿 粉 的粘 结相 自身 强度 随 二元 碱 度 变化 的幅 度较 小 , 属 于这一 类特 征 的铁 矿粉 有 A , H , F . 这 一 实 验 结 果 对 不 同 碱度 烧 结 矿 条 件 下 选 择 铁 矿粉 的种 类 提 供 了技术 依据 . 铁矿 粉 B , C 以 及 D , E , G 对 烧 结矿 二元 碱 度 的敏感 性较 强 , 使 用 它们 时应 注 意碱 度 变 化 对烧 结矿 强度 波动 的影 响 ; 另外 , 前者 更适 合 生产 碱度 相对 高 的烧 结矿 , 后 者 则 更 适 合在 生 产 碱 度 相 对 低 的烧 结 矿 时 使 用 . 对 于铁 矿粉 A , H , F 而 言 , 由于其 粘 结相 自身 强 度 受烧 结矿 二元 碱度 变化 的影 响较 小 , 故它 们 适 合用 于 生产 不 同碱度 的 高碱度 烧 结矿 , 其 中 A, H 在烧 结 优 化配 矿 中 的适 应 性 更强 . 3 影 响 铁 矿 粉 粘 结 相 自身 强 度 的 因 素分 析 铁矿 粉烧 结粘 结 相 自身 强度 的 影 响 因 素 主 要 可分 为两个 方 面 , 其一 属于 外 因 , 其二 是 内 因 . 前 者有烧 结温 度 、 气 氛 、 烧 结矿 二元 碱度 等 ; 后 者 是 生成粘 结 相 的铁矿 粉 的 自身特 性 , 如 铁矿 粉 的 熔 融特 性 、 矿 物 学特 性 . 在先 进 的低 温烧 结 工 艺原 则 下 , 烧 结温 度和 气氛 应属 于 不 能任意 改变 的因素 . 烧 结矿 二 元碱 度 受高炉 炉料 结 构 的制约 , 但 是 在 一定 范 围 内可 以调整 . 提 高碱 度 可使 C aO 与 铁氧 化 物的接 触面

Vol.27 No.2 吴胜利等：铁矿粉烧结粘结相自身强度特性 ·171 1400r 1400 (a) C (b) 1200 1200 B 800 800 D 400 400 1.7 1.8 1.9 2.0 2.12.2 2.3 1.7 1.8 1.9 2.0 71 2.2 2.3 碱度 碱度 1600 1600 (c) (d) 1200 1200- H 800 800 400 400 0 .71.81.92.02.12.22.3 1.71.81.92.02.1 2.22.3 碱度 碱度 图2(a)B矿和C矿，(b)D矿和E矿，(c)F矿和G矿，()A矿和H矿的粘结相自身强度随碱度的变化特征 Fig.2 Change in self-intensity of binding phase in (a)iron ores B C,(b)iron ores D E,(c)iron ores F&G,and (d)iron ores A &H at different basicities 积增大，有利于改善生成低熔点液相的反应热力 高的自身强度.铁矿粉类型对烧结粘结相矿物组 学、动力学条件，Ca0的介入还能够削弱硅氧复 成有重要影响.由于FeO,本身不能与CaO反应 合阴离子组成的网状结构，有助于降低液相的粘 生成铁酸钙，故磁铁矿烧结时铁酸钙的产生是建 度，改善粘结相的结构：另外，烧结矿二元碱度的 立在大量的磁铁矿被氧化的基础上的，因此相对 提高，有助于增加粘结相中复合铁酸钙矿物.这 于赤铁矿而言，磁铁矿烧结时产生铁酸钙物相要 些因素均对粘结相强度的提高有积极作用. 困难得多，从而影响粘结相的自身强度 但是，碱度升高后若出现过度熔化或者液相 3.2铁矿粉的液相生成能力 粘度过低，会使烧结体形成薄壁大孔的脆弱结 烧结过程的粘结相主要是粘附粉熔化后形 构，影响粘结相的自身强度.另外，CaO的加入量 成的.因此，在烧结配矿中选择能够获得低熔点 过多，容易生成高熔化温度，且粉化倾向严重的 液相，且液相粘度适宜的铁矿粉，可以为生成自 硅酸二钙(CS),导致粘结相的自身强度下降. 身强度高的粘结相奠定基础.低熔点液相的生成 由此可见，二元碱度对铁矿粉粘结相自身强 与铁矿粉的同化特性有关：液相粘度则受铁矿粉 度的影响很复杂，它与铁矿粉的自身特性发生综 液相流动特性的影响，一般而言，同化能力以及 合作用，故应该根据具体情况统筹考虑， 液相流动能力适宜的铁矿粉，其在烧结过程中易 分析认为：烧结粘结相的数量主要受铁矿粉 于生成高强度的粘结相， 的熔融特性影响，而铁矿粉的矿物学特性决定粘 33铁矿粉的复合铁酸钙相生成能力 结相的矿物组成、结构等粘结相质量.在本实验 烧结粘结相中的主要矿物组成有两大类型： 中，实验温度和气氛都已确定，从铁矿粉的自身 复合铁酸钙相(SFCA)和硅酸盐相.与后者相比， 特性出发，可对影响烧结粘结相自身强度的具体 由于前者有较好的抗断裂韧性，故粘结相矿物组 因素进行分析， 成中SFCA相较多、硅酸盐相较少时，有利于粘结 3.1铁矿粉自身的矿物组成 相自身强度的提高.因此，SFCA生成能力小的铁 低温烧结的优质粘结相矿物组成主要为复 矿粉，不利于获得高强度的粘结相，如本实验中 合铁酸钙，它不仅具有良好的还原性，而且有较 的E,F矿粉

V b l 一 2 7 N 0 . 2 吴胜 利等 : 铁矿 粉烧 结粘 结相 自身 强度特 性 ` 0。 1 2 00 瓜 卜 1 4 0 0 入八 八曰八曰 侧年票日冬 1 . 7 1 . 8 . 9 2 . 0 碱度 2 2 2 3 1 7 1 . 8 1 . 9 2 . 0 碱度 2 , 1 2 2 2 3 1 6 0 0 0 0 0 4 h `我ù了,n 4 冬侧燃国塌 0 ` es 一一司- - - - - - 曰 - - - - - - - 习 - 曰一一一 一曰一- 一一一曰 0 Le e - - - - - J - 一一 一占- - - - ` - - - ~ ` 一一 叫 - 一习 一 一」 1 . 7 1 . 8 1 . 9 2 刀 2 . 1 2 .2 2 3 1 . 7 1 . 8 1 . 9 2 0 2 . 1 2 2 2 3 碱度 碱度 图 2 ( a) B 矿 和 C 矿 , ( b) D 矿和 E 矿 , c( ) F 矿和 G 矿 , (d) A 矿 和 H 矿 的 粘结相 自身 强度随 碱度 的变 化特征 F ig . 2 C h a n g e i n s e l-f i n et n s iyt o f b i n d i n g P h a s e i n ( a ) i m n o er s B & C , 伪) i or n o er s D & E , ( e ) i or n o溉 F & G , a n d ( d ) i or n o er s A & H a t d ilfc 代n t b 自S I C iit e S 积 增 大 , 有利 于改 善生 成低熔 点液相 的反 应热 力 学 、 动力 学 条件 , C aO 的介入 还 能 够削 弱 硅氧 复 合 阴离子 组成 的 网状 结 构 , 有助 于 降低液 相 的粘 度 , 改善粘 结相 的 结构 ; 另外 , 烧 结矿 二元 碱度 的 提 高 , 有助 于 增加 粘 结相 中 复合 铁酸 钙 矿物 . 这 些 因素均 对粘 结 相 强度 的提 高 有积 极 作 用 . 但 是 , 碱度 升 高后 若 出现 过度 熔 化或 者液 相 粘 度 过 低 , 会 使 烧 结 体 形成 薄 壁 大 孔 的脆 弱 结 构 , 影 响粘 结相 的 自身 强度 . 另外 , C aO 的加入 量 过多 , 容 易生成 高 熔化 温 度 , 且 粉 化倾 向严重 的 硅 酸 二钙 ( C Z s) , 导 致粘 结 相 的 自身 强度 下 降 . 由此可 见 , 二 元碱 度对 铁 矿粉 粘 结相 自身强 度 的影 响很复 杂 , 它 与铁矿 粉 的 自身特性 发 生综 合作 用 , 故 应 该根 据 具体 情 况统 筹 考虑 . 分析认 为 : 烧 结粘 结 相 的数 量主 要受 铁矿 粉 的熔 融特 性影 响 , 而铁 矿粉 的矿 物 学特 性决 定粘 结相 的矿物 组成 、 结 构 等粘 结相 质 量 . 在 本 实验 中 , 实验 温 度和 气 氛 都 已 确 定 . 从 铁矿 粉 的 自身 特 性 出发 , 可对 影 响烧 结粘 结相 自身强度 的具 体 因素 进 行分 析 . .3 1 铁 矿粉 自身 的矿 物组 成 低 温 烧 结 的优 质 粘 结 相矿 物 组 成 主 要 为 复 合铁 酸 钙 , 它 不仅 具 有 良好 的还 原 性 , 而 且有 较 高的 自身 强度 . 铁矿 粉类 型对 烧 结粘 结相矿 物 组 成 有 重要 影 响 . 由于 F e 3 O 4 本 身不 能与 C a O 反 应 生 成铁 酸钙 , 故磁 铁矿烧 结 时铁 酸钙 的产 生是 建 立 在 大量 的磁铁 矿 被氧 化 的基础 上 的 . 因此 相对 于 赤铁 矿 而言 , 磁 铁矿烧 结 时产 生铁 酸钙物 相 要 困难 得 多 , 从而 影 响粘 结 相 的 自身 强度 . .3 2 铁矿 粉 的液 相 生 成能 力 烧 结 过 程 的 粘 结 相 主要 是粘 附粉 熔 化 后 形 成 的 . 因此 , 在 烧 结 配矿 中选择 能够 获 得低 熔 点 液 相 , 且液 相粘 度 适 宜 的铁矿 粉 , 可 以为生 成 自 身强度 高 的粘 结相 奠定基 础 . 低 熔 点液相 的生 成 与铁矿 粉 的 同化 特 性有 关 ; 液相 粘度 则受铁 矿 粉 液 相 流 动特 性 的影 响 . 一 般 而言 , 同化 能力 以 及 液 相 流动 能力适 宜 的铁矿 粉 , 其 在烧 结过 程 中易 于生 成 高强 度 的粘 结相 . .3 3 铁 矿粉 的 复合 铁 酸钙 相生 成 能 力 烧 结粘 结 相 中 的主要矿 物 组成 有两 大类 型 : 复 合 铁 酸钙相 (s F C A ) 和硅 酸 盐相 . 与 后 者相 比 , 由于前 者有 较好 的抗断裂 韧 性 , 故粘 结相矿 物 组 成 中 S F C A 相较 多 、 硅酸 盐相 较少 时 , 有利 于粘 结 相 自身强度 的提 高 . 因此 , S F C A 生成 能力 小 的铁 矿 粉 , 不利 于 获得 高 强度 的粘 结 相 , 如 本实 验 中 的 E , F 矿 粉

·172◆ 北京科技大学学报 2005年第2期 3.4铁矿粉的水化程度 核矿石进行有效固结的能力，对烧结的产量及质 铁矿粉的水化程度是指其结晶水含量及热 量有重要影响. 分解特征.一般而言，高结晶水含量的矿粉（如褐 (2)不同种类的铁矿粉，在烧结条件下形成的 铁矿)以及热分解偏向较高温度区域的矿粉（如 粘结相自身强度特性各不相同.这种差异除了受 含三水铝矿物、致密结构的矿粉)，容易使粘结相 烧结二元碱度的影响之外，主要与铁矿粉的化学 形成裂纹和内部残留气孔，这一脆弱的粘结相结 成分、矿物组成、同化能力、液相流动能力、SFCA 构必然会导致其自身强度的降低，本实验中的B 生成能力以及水化程度等自身特性密切相关. 矿粉，由于结晶水含量较高，影响了其粘结相自 (3)通过实验研究可以掌握铁矿粉的粘结相 身强度的提高， 自身强度特性，这有助于实现真正意义的烧结优 应当指出：铁矿粉粘结相自身强度的影响因 化配矿，为进一步改善烧结矿的产量及质量指标 素是错综复杂的，既包含铁矿粉的常温特性（如 提供技术依据 化学成分、矿物组成)，又涉及铁矿粉的高温特性 (如同化性、液相流动性、SFCA生成能力).因此， 参考文献 目前还无法通过已知的参数定量获得铁矿粉的 [1)吴胜利，刘宇，杜建新，等，铁矿石的烧结基础特性之新 粘结相自身强度，必需通过实验的方法予以测 概念.北京科技大学学报，2002,24(3)：254 [2)]吴胜利，刘字，杜建新，等。铁矿粉与Ca0同化能力的实 定 验研究.北京科技大学学报，2002,243)：258 [3)]林鸿，宝钢低成本烧结配矿新技术的基础研究：[学位论 4结论 文].北京：北京科技大学，2000 [4]WuSL,Kasai E,Omori Y.Influence of property of coarse ores (1)铁矿粉的粘结相自身强度特性表征的是 on bonding strength of granules after sintering.CAMP-ISIJ, 铁矿粉在烧结过程中形成的粘结相对其周围的 1990(3):62 Self-intensity of binding phase in iron ores during sintering WU Shengli,DU Jianxin,MA Hongbin,ZHANG Zuocheng,CHEN Hui Metallurgical and Ecological Engineering School,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China ABSTRACT In sintering process,for melted mineral fines bind unmelted core ores when cooled,the self-intensity of binding phase in iron ores is one of the basic indexes to estimate sintered binding status.With eight kinds of iron ores,the self-intensity characteristic of binding phase was studied at the same temperature and different basicities and their influence factors were theoretically discussed.It is indicated that since different kinds of iron ores have different self-characteristics,the sintering intensity of binding phase and its dependence on basicity have obvious difference.As a result,the sintering intensity of binding phase can be considered as an important technical criterion for optimizing the sintering blending. KEY WORDS iron ore;sintering;self-intensity of binding phase phase;ore-bending

一 1 7 2 - 北 京 科 技 大 学 学 报 0 0 5年2 第 期 2 3 铁.4矿 粉 的 水化 程度 铁 矿 粉 的 水 化 程 度 是指 其 结 晶水 含 量 及 热 分解特 征 一 般 而言 , 高结 晶水 含量 的矿 粉 ( 如褐 铁 矿 ) 以及 热 分解 偏 向较 高温 度 区 域 的矿粉 (如 含 三 水铝 矿物 、 致 密结 构 的矿 粉 ) , 容 易使 粘 结相 形成裂 纹和 内部残 留气 孔 , 这一 脆弱 的粘 结相 结 构必 然会 导致 其 自身 强度 的 降低 . 本 实 验 中 的 B 矿粉 , 由于结 晶水 含 量较 高 , 影响 了 其粘 结 相 自 身 强度 的提 高 . 应 当指 出 : 铁 矿 粉粘 结 相 自身强 度 的影 响 因 素是 错 综 复杂 的 , 既包 含 铁 矿粉 的常温 特 性 (如 化学 成分 、 矿 物 组 成 ) , 又 涉及 铁矿 粉 的 高温特 性 ( 如 同化 性 、 液 相流 动 性 、 S F C A 生 成 能力 ) . 因此 , 目前 还 无 法 通过 已 知 的参 数 定量 获 得 铁矿 粉 的 粘 结相 自身 强度 , 必 需 通 过 实验 的方 法 予 以测 定 . 核 矿石 进行 有 效 固结 的能 力 , 对烧 结 的产 量及 质 量 有 重要 影 响 . (2 )不 同种 类 的铁矿 粉 , 在烧 结条件 下 形成 的 粘 结相 自身 强度特 性各 不相 同 . 这种 差异 除 了受 烧 结 二元碱 度 的 影响之 外 , 主 要 与铁矿 粉 的化 学 成 分 、 矿 物组 成 、 同化 能力 、 液 相 流动 能 力 、 S F C A 生成 能 力 以及水 化 程 度等 自身特 性 密 切相 关 . (3 ) 通 过实 验研 究 可 以 掌握 铁矿 粉 的 粘 结相 自身强度 特 性 . 这有 助 于实 现真 正意 义 的烧 结优 化配 矿 , 为进 一 步 改善烧 结矿 的产量 及质 量 指标 提供 技 术依 据 . 参l23[]4 考 文 献 4 结 论 ( 1) 铁矿 粉 的粘 结 相 自身 强度 特 性表 征 的 是 铁矿 粉 在 烧 结 过程 中形 成 的粘 结相 对 其 周 围 的 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 00 2 , 2 4 ( 3 ) : 2 54 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 , 2 4 (3 ) : 2 5 5 林鸿 . 宝钢 低成 本烧结配矿 新技 术 的基 础研 究 : [学 位论 文 ] . 北 京 : 北京科 技大 学 , 2 00 W l l S L , K as a i E , 0 m o ir Y hi fl u e n e e o f rP op e rt y o f e o ars e o re s o n b o n d in g s tr e n g th o f g r an u l e s aft e r s int e r in g . C A M P 一 I S I J , 19 9 0( 3 ) : 62 S e l-f i n t e n s ity o f b i n d i n g P h a s e i n i r o n o r e s d u r i n g s int e r i n g 邢U hS e 州1, D U Ji a xn in, 人侧 刀 d n g b in , Z月叼刃G uZ oc he ng, C H万 N H扮i M e at ll u gr i e a l an d E e o l o g i e a l E雌 i n e e r l n g S e h o o l , U n i v e r s ity o f s e ien e e an d 介 e hn o l o gy B e ij ign , B e ij in g l 0 0 0 8 3 , C h in a A B S T R A C T nI s iin e ir n g P or e e s s , 场r m e lt e d m in e r al if n e s b i n d u n r n e it e d e o r e o r e s w h e n e o o l e d , ht e s e l-f iin e n s i yt o f b i n d i n g Ph a s e i n ior n o er s 1 5 o n e o f ht e b a s i e idn e x e s t o e s t面at e s i in e er d b i n d i n g s t a ut s . iWht e ig h t ki n d s o f i or n o r e s , ht e s e l-f i n t e n s i yt e h ar e t ier s t i e o f b in d i n g P h a s e aw s sut d i e d at th e s am e t e m P e r a tL ir e an d d i fe er in b a s i e i t i e s an d ht e i r i n fl u e n e e af e t o r s w e r e t h e o r e t i e a ll y d i s e u s s e d . It 1 5 i n d i e at e d t h at s in e e d i fe er nt k in d s o f i r o n o er s h va e di fe er in s e l-f e h ar ac te ir s ti e s , ht e s int e n n g int e n s iyt o f b i n d i n g P h as e an d it s d e P e n d e n e e o n b a s i e i yt hva e o b v i o u s di fe r e n c e . A s a er s u lt , ht e s iin ier n g int e n s i yt o f bin d in g P h a s e e an b e e o n s i d e r e d a s an ha P o rt a n t t e e hn i e a l e ir et ir o n fo r o P t im i z i n g ht e s i in e ir n g b l e n d i n g . K E Y WO R D S i or n o r e ; s i nt e n n g ; s e l-f int e n s i yt o f b i n din g Ph as e P h a s e ; or e 一 b e n d in g