1118 工程科学学报，第43卷，第8期 表2原料的物理性能 抗压强度大于15N,爆裂温度均在440℃以上，影 Table 2 Physical properties of raw materials 响不明显 Ratio for different particle 11 Magnesia powder Raw materials Specific surface area/ sizes/% (cm2g) -0.074mm-0.043mm 9 Ordinary magnetite 1061 89.94 69.13 High magnesium 669 69.92 64.29 magnetite Forsterite 2836 88 74.9 Dolomite 2282 94.8 81.8 5 Magnesite 3068 86.5 67.8 Magnesia powder 4826 99.5 97.2 0.5 1.01.52.0 2.5 MgO mass fraction/% 表3膨润土物理性能 图1MgO质量分数及来源对高品位磁铁矿球团生球落下强度的影响 Table 3 Physical properties of bentonite Fig.1 Effect of MgO mass fraction and source on the drop numbers of Colloid Swelling Water Ethylene Montmorill Size green balls index/ coefficient/absorption blue onite (<0.074mm)/ (mL'g)(mL.g)(2 h)/%adsorbed/g content/% % 2.2Mg0含量及来源对球团预热与焙烧行为的 10.45 25.25 605.33 39.0980.42 99.73 影响 2.2.1MgO含量及来源对预热球团抗压强度影响 中进行，固定预热温度950℃，预热时间12min,焙 MgO含量及来源对预热球团抗压强度的影响 烧温度1240℃，焙烧时间15min,得到的焙烧球团 如图2所示.预热制度为预热温度950℃，预热时 用于抗压强度和后续治金性能检测.焙烧球团抗 间12min.由此可知，镁质熔剂的添加均会降低磁 压强度测定设备为ZQYC一智能抗压测量仪.成 铁矿预热球团的抗压强度，且随着球团MgO含量 品球团矿显微结构的鉴定和分析采用Leica DMRXE 的增加，预热球团抗压强度下降越明显，这是因为 光学显微镜.球团还原膨胀性能、还原度和还原 预热球团中MgO会减缓磁铁矿的氧化及FezO3初 粉化性能的测定分别按照GB/T13240一2018、 晶键连接，使颗粒间固相固结程度减弱，导致预热 GB/T24189-2009和GB/T24204-2009中8-20的 球团强度变差.对于配加不同镁添加剂的镁质球 方法测定 团，随着MgO含量的增长，高镁磁铁矿对预热球 2结果与分析 团抗压强度的影响最小，而氧化镁粉对预热球团 抗压强度降低的程度最大，其影响程度由高到低 2.1Mg0含量和来源对生球性能的影响 的顺序为：氧化镁粉、菱镁石、镁橄榄石、白云 本实验通过5种不同的含镁添加剂调节球团 石、高镁磁铁矿.这是由于白云石和菱镁石中的 氧化镁含量，研究MgO含量及来源对磁铁矿球团 碳酸盐会在低温分解出CO2,导致球团孔隙增加， 生球落下强度的影响（见图1）.取30个直径12mm 抗压降低；氧化镁粉与镁橄榄石的烧损低，在预热 生球，将生球从0.5m处自由落体到5mm厚的钢 阶段氧化不充分，必然存在大量未矿化MgO和镁 板上，反复进行，直到生球产生裂缝为止，记录此 橄榄石，这些颗粒残留在新生的FezO3颗粒之间， 时落下次数作为落下强度表征.由图1可知，氧化 遏制晶体互联及晶粒生长，从而导致其预热球强 镁粉与高镁磁铁矿均能够提高球团的落下强度， 度较低3-：而高镁磁铁矿由于本身属于磁铁矿， 且氧化镁粉作用效果更加明显，原因为氧化镁粉 在预热阶段FeO氧化成Fe2O,各个颗粒之间形成 的粒度最细，比表面积最大，有极高的物理吸附性 微晶键连接，提高了球团的抗压强度 能与水化活性，能够改善生球性能2-；而高镁磁 2.2.2Mg0含量及来源对焙烧球团抗压强度影响 铁矿由于通过高压辊磨预处理后，产生的大量裂 MgO含量及来源对磁铁矿焙烧球团抗压强度 痕和孔隙有利于在颗粒间呈齿合态连接微细颗 的影响如图3所示.由图3知，对于配加不同镁添 粒，从而改善了其成球性能：而其他3种含镁熔剂 加剂的焙烧球团，其焙烧球团抗压强度均随着 由于其亲水性较差，配入后生球的落下强度随着 MgO的增加而降低.原因为随着镁质熔剂的添 MgO含量的增加而呈降低趋势.其中每个生球的 加，一方面球团的孔隙率会逐渐增加，另一方面中进行，固定预热温度 950 ℃，预热时间 12 min，焙 烧温度 1240 ℃，焙烧时间 15 min，得到的焙烧球团 用于抗压强度和后续冶金性能检测. 焙烧球团抗 压强度测定设备为 ZQYC—智能抗压测量仪. 成 品球团矿显微结构的鉴定和分析采用 Leica DMRXE 光学显微镜. 球团还原膨胀性能、还原度和还原 粉化性能的测定分别按 照 GB/T 13240—2018、 GB/T 24189—2009 和 GB/T 24204—2009 中[18−20] 的 方法测定. 2    结果与分析 2.1    MgO 含量和来源对生球性能的影响 本实验通过 5 种不同的含镁添加剂调节球团 氧化镁含量，研究 MgO 含量及来源对磁铁矿球团 生球落下强度的影响（见图 1）. 取 30 个直径 12 mm 生球，将生球从 0.5 m 处自由落体到 5 mm 厚的钢 板上，反复进行，直到生球产生裂缝为止，记录此 时落下次数作为落下强度表征. 由图 1 可知，氧化 镁粉与高镁磁铁矿均能够提高球团的落下强度， 且氧化镁粉作用效果更加明显，原因为氧化镁粉 的粒度最细，比表面积最大，有极高的物理吸附性 能与水化活性，能够改善生球性能[21−22] ；而高镁磁 铁矿由于通过高压辊磨预处理后，产生的大量裂 痕和孔隙有利于在颗粒间呈齿合态连接微细颗 粒，从而改善了其成球性能；而其他 3 种含镁熔剂 由于其亲水性较差，配入后生球的落下强度随着 MgO 含量的增加而呈降低趋势. 其中每个生球的 抗压强度大于 15 N，爆裂温度均在 440 ℃ 以上，影 响不明显. 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Dorp numbers of green balls Magnesia powder Magnesite Dolomite Forsterite High magnesium magnetite MgO mass fraction/% 图 1    MgO 质量分数及来源对高品位磁铁矿球团生球落下强度的影响 Fig.1    Effect of MgO mass fraction and source on the drop numbers of green balls 2.2    MgO 含量及来源对球团预热与焙烧行为的 影响 2.2.1    MgO 含量及来源对预热球团抗压强度影响 MgO 含量及来源对预热球团抗压强度的影响 如图 2 所示. 预热制度为预热温度 950 ℃，预热时 间 12 min. 由此可知，镁质熔剂的添加均会降低磁 铁矿预热球团的抗压强度，且随着球团 MgO 含量 的增加，预热球团抗压强度下降越明显. 这是因为 预热球团中 MgO 会减缓磁铁矿的氧化及 Fe2O3 初 晶键连接，使颗粒间固相固结程度减弱，导致预热 球团强度变差. 对于配加不同镁添加剂的镁质球 团，随着 MgO 含量的增长，高镁磁铁矿对预热球 团抗压强度的影响最小，而氧化镁粉对预热球团 抗压强度降低的程度最大，其影响程度由高到低 的顺序为：氧化镁粉、菱镁石、镁橄榄石、白云 石、高镁磁铁矿. 这是由于白云石和菱镁石中的 碳酸盐会在低温分解出 CO2，导致球团孔隙增加， 抗压降低；氧化镁粉与镁橄榄石的烧损低，在预热 阶段氧化不充分，必然存在大量未矿化 MgO 和镁 橄榄石，这些颗粒残留在新生的 Fe2O3 颗粒之间， 遏制晶体互联及晶粒生长，从而导致其预热球强 度较低[23−24] ；而高镁磁铁矿由于本身属于磁铁矿， 在预热阶段 FeO 氧化成 Fe2O3，各个颗粒之间形成 微晶键连接，提高了球团的抗压强度. 2.2.2    MgO 含量及来源对焙烧球团抗压强度影响 MgO 含量及来源对磁铁矿焙烧球团抗压强度 的影响如图 3 所示. 由图 3 知，对于配加不同镁添 加剂的焙烧球团 ，其焙烧球团抗压强度均随着 MgO 的增加而降低. 原因为随着镁质熔剂的添 加，一方面球团的孔隙率会逐渐增加，另一方面 表 2    原料的物理性能 Table 2    Physical properties of raw materials Raw materials Specific surface area/ (cm2 ·g−1) Ratio for different particle sizes/% −0.074 mm −0.043 mm Ordinary magnetite 1061 89.94 69.13 High magnesium magnetite 669 69.92 64.29 Forsterite 2836 88 74.9 Dolomite 2282 94.8 81.8 Magnesite 3068 86.5 67.8 Magnesia powder 4826 99.5 97.2 表 3    膨润土物理性能 Table 3    Physical properties of bentonite Colloid index/ (mL·g−1) Swelling coefficient/ (mL·g−1) Water absorption (2 h)/% Ethylene blue adsorbed/g Montmorill onite content/% Size (<0.074 mm)/ % 10.45 25.25 605.33 39.09 80.42 99.73 · 1118 · 工程科学学报，第 43 卷，第 8 期