·322· 工程科学学报，第40卷，第3期 formed melt content.Furthermore,the content of gangue minerals affects the liquid phase fluidity of iron ore to some extent.The liquid fluidity index decreases greatly with increased SiO content,leading to lower formed melt content,while the liquid fluidity index slightly increases with increased Al,O:content KEY WORDS iron ore sintering;adhering fines:liquid phase fluidity:thermodynamic calculation:melt formation characteristics 烧结矿是我国高炉炼铁的主要原料，烧结矿质 铁矿粉的液相生成行为及化学成分对于液相生成温 量将直接影响高炉操作的稳定顺行及炼铁工序的经 度区间的影响，并与测定的液相生成行为试验结果 济技术指标.因此，改善烧结矿的质量对于炼铁工 进行对比分析，其研究表明虽然FactSage软件不能 序节能增效具有十分重要的现实意义).在烧结 准确的定量化表征液相的融化行为，但对于烧结过 过程中，随着料层温度的升高烧结混合料部分熔化 程的液相生成能力具有较好的定性指导作用.此 并产生液相，液相铺展并流动黏接周围未熔粗颗粒 外，热力学计算可以给出关于烧结过程中液相生成 和黏附粉，并最终冷却固结成为烧结矿.因此， 量的相对准确信息.Peg等结合吴胜利等铁矿 对烧结工艺而言，铁矿粉的液相流动性能是非常重 粉液相流动性指数的试验结果，采用Factsage理论 要的烧结高温特性指标.吴胜利等)率先提出了 计算分析研究铁矿粉的液相生成量与其液相流动性 铁矿粉烧结液相流动性的概念及测试方法.液相流 指数的关系，并采用热力学分析探讨了SiO2、A山03 动性反应了黏结相的有效黏结范围，适宜的液相流 等成分对于铁矿粉液相流动性的影响规律，其研究 动性可以确保充足的固液连接面积，因此可以获得 表明铁矿粉的液相流动性与低温液相量（生成温度 较高的固结强度.对于实际烧结生产而言，一些研 约为1100℃)具有较好的相关性，而高温液相量（生 究者利用液相流动性指数进行烧结优化配矿研究， 成温度约为1250℃)对于液相流动性的影响很小. 并取得了良好的应用效果6 对于铁矿粉的脉石成分而言，SO2对于液相流动性 以往对于铁矿粉液相流动性的研究多以固定试 的影响最大，铁矿粉的液相流动性随着SiO2含量的 样碱度(R=4.0)的方式进行，这将导致Si02含量高 升高而增大.A山，0，对于液相流动性的影响较小，随 的铁矿粉将被人为分配以更多的Ca0试剂，而差异 着A山，O3含量的升高液相流动性略有增加.需要说 巨大的钙质熔剂配比量将会在一定程度上影响对铁 明的是，以上研究工作均是以固定黏附粉碱度的方 矿粉自身液相生成及流动特性的评价9.而对于 式进行的，而在固定Ca0配比条件下不同铁矿粉的 实际生产过程而言，烧结企业往往需要多种铁矿粉 液相流动性指数及其影响因素的研究工作尚未见报 配合使用以使混匀矿的S02质量分数保持在一定 道.尤其是基于热力学分析的烧结过程黏附粉液相 范围(4.5%~5.5%)从而保持较好的烧结技术和 生成条件，如液相生成温度，液相生成量对于铁矿粉液 经济指标.因此，烧结矿的SO,的含量基本可以视 相流动性的影响规律研究相对较少.此外，虽然利用液 为一个定值.此外，由于高炉对烧结矿的碱度具有 相流动性的优化配矿实践已取得不错的效果，但关于 一定要求，故在一般情况下钙质熔剂的配比基本也 铁矿粉流动特性的配合性机制解析尚未明晰 是恒定的.若假设黏附粉中各细粒级物料（细矿粉、 因此，本论文采用可视化微型烧结试验装置测 熔剂、燃料)是混合均匀的，则各种铁矿粉所接触到 定固定Ca0条件下铁矿粉黏附粉的液相生成温度 熔剂的概率是相同的，从而可以将烧结准颗粒模型 及液相流动性指数.并通过FactSage7.0热力学软 中黏附粉部分抽象成各种铁矿粉配加相同比例钙质 件计算铁矿粉黏附粉的液相生成温度及不同温度条 熔剂的试样模型.因此，对于评价烧结混匀矿黏附 件下的液相生成量，系统分析影响铁矿粉黏附粉液 粉中各铁矿粉的液相生成能力和流动性而言，采用 相流动特性的主要影响因素，明确不同铁矿粉液相 固定Ca0配比的方式可以更好的模拟黏附粉中铁 流动特性的配合机制.并进一步探讨脉石矿物（如 矿粉与熔剂的接触状态和初始液相的生成条件，从 SO,或A山，O,)含量对于铁矿粉液相流动性的作用规 而更为准确的得出混匀矿中不同矿粉的自身特性对 律.为基于铁矿粉烧结高温特性的优化配矿技术提 于其液相流动性的影响. 供理论基础及技术依据. 虽然研究者们对于铁矿粉的液相流动性进行了 较多试验研究工作-).但采用热力学理论计算分 1试验原料及方法 析铁矿粉液相流动性及其影响因素的研究工作则相 1.1试验原料 对较少.Li等o采用Factsage软件计算分析不同 在烧结制粒过程中，小粒级（-0.5mm粒级)铁工程科学学报，第 40 卷，第 3 期 formed melt content． Furthermore，the content of gangue minerals affects the liquid phase fluidity of iron ore to some extent． The liquid fluidity index decreases greatly with increased SiO2 content，leading to lower formed melt content，while the liquid fluidity index slightly increases with increased Al2O3 content． KEY WOＲDS iron ore sintering; adhering fines; liquid phase fluidity; thermodynamic calculation; melt formation characteristics 烧结矿是我国高炉炼铁的主要原料，烧结矿质 量将直接影响高炉操作的稳定顺行及炼铁工序的经 济技术指标． 因此，改善烧结矿的质量对于炼铁工 序节能增效具有十分重要的现实意义［1--3］． 在烧结 过程中，随着料层温度的升高烧结混合料部分熔化 并产生液相，液相铺展并流动黏接周围未熔粗颗粒 和黏附粉，并最终冷却固结成为烧结矿［4--5］． 因此， 对烧结工艺而言，铁矿粉的液相流动性能是非常重 要的烧结高温特性指标． 吴胜利等［2--3］率先提出了 铁矿粉烧结液相流动性的概念及测试方法． 液相流 动性反应了黏结相的有效黏结范围，适宜的液相流 动性可以确保充足的固液连接面积，因此可以获得 较高的固结强度． 对于实际烧结生产而言，一些研 究者利用液相流动性指数进行烧结优化配矿研究， 并取得了良好的应用效果［6--8］． 以往对于铁矿粉液相流动性的研究多以固定试 样碱度( Ｒ = 4. 0) 的方式进行，这将导致 SiO2含量高 的铁矿粉将被人为分配以更多的 CaO 试剂，而差异 巨大的钙质熔剂配比量将会在一定程度上影响对铁 矿粉自身液相生成及流动特性的评价［2，9］． 而对于 实际生产过程而言，烧结企业往往需要多种铁矿粉 配合使用以使混匀矿的 SiO2 质量分数保持在一定 范围( 4. 5% ～ 5. 5% ) 从而保持较好的烧结技术和 经济指标． 因此，烧结矿的 SiO2的含量基本可以视 为一个定值． 此外，由于高炉对烧结矿的碱度具有 一定要求，故在一般情况下钙质熔剂的配比基本也 是恒定的． 若假设黏附粉中各细粒级物料( 细矿粉、 熔剂、燃料) 是混合均匀的，则各种铁矿粉所接触到 熔剂的概率是相同的，从而可以将烧结准颗粒模型 中黏附粉部分抽象成各种铁矿粉配加相同比例钙质 熔剂的试样模型． 因此，对于评价烧结混匀矿黏附 粉中各铁矿粉的液相生成能力和流动性而言，采用 固定 CaO 配比的方式可以更好的模拟黏附粉中铁 矿粉与熔剂的接触状态和初始液相的生成条件，从 而更为准确的得出混匀矿中不同矿粉的自身特性对 于其液相流动性的影响． 虽然研究者们对于铁矿粉的液相流动性进行了 较多试验研究工作［1--9］． 但采用热力学理论计算分 析铁矿粉液相流动性及其影响因素的研究工作则相 对较少． Lü 等［10］采用 Factsage 软件计算分析不同 铁矿粉的液相生成行为及化学成分对于液相生成温 度区间的影响，并与测定的液相生成行为试验结果 进行对比分析，其研究表明虽然 FactSage 软件不能 准确的定量化表征液相的融化行为，但对于烧结过 程的液相生成能力具有较好的定性指导作用． 此 外，热力学计算可以给出关于烧结过程中液相生成 量的相对准确信息． Peng 等［11］结合吴胜利等铁矿 粉液相流动性指数的试验结果，采用 Factsage 理论 计算分析研究铁矿粉的液相生成量与其液相流动性 指数的关系，并采用热力学分析探讨了 SiO2、Al2O3 等成分对于铁矿粉液相流动性的影响规律，其研究 表明铁矿粉的液相流动性与低温液相量( 生成温度 约为 1100 ℃ ) 具有较好的相关性，而高温液相量( 生 成温度约为 1250 ℃ ) 对于液相流动性的影响很小． 对于铁矿粉的脉石成分而言，SiO2对于液相流动性 的影响最大，铁矿粉的液相流动性随着 SiO2含量的 升高而增大． Al2O3对于液相流动性的影响较小，随 着 Al2O3含量的升高液相流动性略有增加． 需要说 明的是，以上研究工作均是以固定黏附粉碱度的方 式进行的，而在固定 CaO 配比条件下不同铁矿粉的 液相流动性指数及其影响因素的研究工作尚未见报 道． 尤其是基于热力学分析的烧结过程黏附粉液相 生成条件，如液相生成温度，液相生成量对于铁矿粉液 相流动性的影响规律研究相对较少． 此外，虽然利用液 相流动性的优化配矿实践已取得不错的效果，但关于 铁矿粉流动特性的配合性机制解析尚未明晰． 因此，本论文采用可视化微型烧结试验装置测 定固定 CaO 条件下铁矿粉黏附粉的液相生成温度 及液相流动性指数． 并通过 FactSage 7. 0 热力学软 件计算铁矿粉黏附粉的液相生成温度及不同温度条 件下的液相生成量，系统分析影响铁矿粉黏附粉液 相流动特性的主要影响因素，明确不同铁矿粉液相 流动特性的配合机制． 并进一步探讨脉石矿物( 如 SiO2或 Al2O3 ) 含量对于铁矿粉液相流动性的作用规 律． 为基于铁矿粉烧结高温特性的优化配矿技术提 供理论基础及技术依据． 1 试验原料及方法 1. 1 试验原料 在烧结制粒过程中，小粒级( － 0. 5 mm 粒级) 铁 · 223 ·