郑安阳等：M0对含钛烧结矿旷矿相结构及软熔滴落性能的影响 ·187· 1800 1500 铁矿晶格，因此在烧结矿中会有一部分磁铁矿因为 升温制度 Mg2+的存在而难以转换为赤铁矿，使得烧结矿中铁 1500 CO N 1200 酸钙和赤铁矿的含量有所降低1).值得注意的是， 1200 900 当Mg0质量分数增加到2.49%时，烧结矿中的液相 900 量明显减少，也就是说增加一定的Mg0可以提高烧 600 600 结矿液相线温度，这使得烧结矿中液相量降低，不利 于烧结矿强度的提高，同时烧结矿中磁铁矿质量分 300 300 数的升高对烧结矿的还原性的改善也是不利的 0306090120150180210240 当进一步提高烧结矿中Mg0质量分数到 时间/min 3.53%~3.96%时，烧结矿微观结构如图2(d)和 图1荷重软化熔滴试验升温制度和气体组分 (e)所示，铁酸钙质量分数减少到30.17%~ Fig.I Temperature schedule and atmospheric conditions to perform 31.98%,不规则孔洞进一步增加，值得注意的是，烧 softening-melting test under load 结矿中含磁铁矿质量分数进一步升高到26.05%~ 交织状，这使得烧结矿具有很好的转鼓强度和还原 26.75%,硅酸盐聚集区域增加，磁铁矿将硅酸盐矿 性，而计算结果表明低Mg0条件下烧结过程会产 物包裹.同时，通过热力学计算发现烧结矿的液相 生更多的液相，而铁酸盐液相的生成和流动有助 量进一步降低，这主要是因为，在高碱度烧结矿中的 于扩大反应物界面，从而增加烧结过程中黏结相 Mg0质量分数增加到一定程度时，会增加烧结矿中 的质量分数，加速烧结矿化反应的进行，改善烧结 钙镁橄榄石体系的生成，钙镁橄榄石是橄榄石类中 矿质量 的钙和镁的硅酸盐矿物，其相对于硅酸盐是一种高 当Mg0质量分数增加到2.49%~3.08%时，烧 熔点物质，在一定程度上阻碍了液相的生成，因此高 结矿微观结构如图2(b)和(c)所示，从扫描电镜图 碱度烧结矿中Mg0质量分数的升高，烧结过程液相 中可以看出，烧结矿中不规则的孔洞有所增加，硅酸 量降低，烧结矿转鼓强度降低 盐液相也开始有明显的聚集，烧结矿中的赤铁矿和 2.2镁在烧结矿的分布 复合铁酸钙的含量有所降低，这主要是因为Mg2+和 通过矿相结构分析与Factsage热力学计算可 F2+离子半径相近，价位相同，因此很容易发生置换 知，Mg0对铁矿石烧结过程液相生成和矿相结构有 反应形成(Mg,Fe)0.Fe203,由于Mg2+半径较小， 着十分显著的影响，诸多文献报道Mg0含量提高 且Mg一0键比Fe一0键长短、键能大，能够稳定磁 后，Mg0将固溶于磁铁矿，从而使得难还原的磁铁 a (b) (c) 50m 50m 50m 图2不同Mg0质量分数烧结矿矿相扫描电镜图.(a)2.04%:(b)2.49%:(c)3.08%:(d)3.53%;(e)3.96% Fig.2 Microstructure of sinters with different Mg0 contents:(a)2.04%:(b)2.49%:(c)3.08%:(d)3.53%:(e)3.96%郑安阳等: MgO 对含钛烧结矿矿相结构及软熔滴落性能的影响 图 1 荷重软化熔滴试验升温制度和气体组分 Fig. 1 Temperature schedule and atmospheric conditions to perform softening鄄melting test under load 交织状,这使得烧结矿具有很好的转鼓强度和还原 性,而计算结果表明低 MgO 条件下烧结过程会产 生更多的液相,而铁酸盐液相的生成和流动有助 于扩大反应物界面,从而增加烧结过程中黏结相 的质量分数,加速烧结矿化反应的进行,改善烧结 矿质量. 图 2 不同 MgO 质量分数烧结矿矿相扫描电镜图 郾 (a) 2郾 04% ; (b) 2郾 49% ; (c) 3郾 08% ; (d) 3郾 53% ; (e) 3郾 96% Fig. 2 Microstructure of sinters with different MgO contents: (a) 2郾 04% ; (b) 2郾 49% ; (c) 3郾 08% ; (d) 3郾 53% ; (e) 3郾 96% 当 MgO 质量分数增加到 2郾 49% ~ 3郾 08% 时,烧 结矿微观结构如图 2(b)和( c)所示,从扫描电镜图 中可以看出,烧结矿中不规则的孔洞有所增加,硅酸 盐液相也开始有明显的聚集,烧结矿中的赤铁矿和 复合铁酸钙的含量有所降低,这主要是因为 Mg 2 + 和 Fe 2 + 离子半径相近,价位相同,因此很容易发生置换 反应形成(Mg, Fe)O·Fe2O3 ,由于 Mg 2 + 半径较小, 且 Mg—O 键比 Fe—O 键长短、键能大,能够稳定磁 铁矿晶格,因此在烧结矿中会有一部分磁铁矿因为 Mg 2 + 的存在而难以转换为赤铁矿,使得烧结矿中铁 酸钙和赤铁矿的含量有所降低[15] . 值得注意的是, 当 MgO 质量分数增加到 2郾 49% 时,烧结矿中的液相 量明显减少,也就是说增加一定的 MgO 可以提高烧 结矿液相线温度,这使得烧结矿中液相量降低,不利 于烧结矿强度的提高,同时烧结矿中磁铁矿质量分 数的升高对烧结矿的还原性的改善也是不利的. 当进一 步 提 高 烧 结 矿 中 MgO 质 量 分 数 到 3郾 53% ~ 3郾 96% 时,烧结矿微观结构如图 2 ( d) 和 ( e ) 所 示, 铁 酸 钙 质 量 分 数 减 少 到 30郾 17% ~ 31郾 98% ,不规则孔洞进一步增加,值得注意的是,烧 结矿中含磁铁矿质量分数进一步升高到 26郾 05% ~ 26郾 75% ,硅酸盐聚集区域增加,磁铁矿将硅酸盐矿 物包裹. 同时,通过热力学计算发现烧结矿的液相 量进一步降低,这主要是因为,在高碱度烧结矿中的 MgO 质量分数增加到一定程度时,会增加烧结矿中 钙镁橄榄石体系的生成,钙镁橄榄石是橄榄石类中 的钙和镁的硅酸盐矿物,其相对于硅酸盐是一种高 熔点物质,在一定程度上阻碍了液相的生成,因此高 碱度烧结矿中 MgO 质量分数的升高,烧结过程液相 量降低,烧结矿转鼓强度降低. 2郾 2 镁在烧结矿的分布 通过矿相结构分析与 Factsage 热力学计算可 知,MgO 对铁矿石烧结过程液相生成和矿相结构有 着十分显著的影响,诸多文献报道 MgO 含量提高 后,MgO 将固溶于磁铁矿,从而使得难还原的磁铁 ·187·