朱德庆等：MO含量和来源对球团焙烧特性及冶金性能的影响 .1119. 650 powder 全氧化，存在未矿化的MgO颗粒，阻碍了Fe2O3的 600 Forsterite 再结晶连接，导致球团强度降低. Dolomite H gh magnes um magne 2.3,Mg0含量及来源对焙烧球团微观结构的影响 配加不同含镁熔剂的培烧球团微观结构如 400 图4所示.可见，不同含镁熔剂的焙烧球团中均出 350 现不同程度的含镁固溶体嵌布，但其存在形式具 300 有差异，具体为配加高镁磁铁矿球团内的含镁固 250 溶体在球团固结过程中大部分存在于铁相之中； 200 0 配加镁橄榄石和白云石焙烧球团的含镁固溶体含 0.5 1.01.52.0 2.5 MgO mass fraction/ 量较少，而配加氧化镁粉和菱镁石焙烧球团的含 图2MgO质量分数及来源对磁铁矿预热球团抗压强度的影响（预热 镁固溶体量多，均分布在赤铁矿晶粒周围 温度950℃，预热时间12min) 配加白云石的焙烧球团中以FezO3晶粒为主， Fig.2 Mgo mass fraction and source on compressive strength of 由于白云石中富含CaO,促进FeO3晶粒间铁酸钙 preheated pellets (preheating at 950 C for 12 min) 粘结相的生成，使得晶粒间固结更加紧密，所以其焙 MgO与FezO3会生成铁酸镁等含镁固溶体，含镁 烧球团强度最高：配加镁橄榄石和高镁磁铁矿的焙 固溶体和一些未被矿化的MgO分散在Fe2O3晶粒 烧球团中Fe2O3晶粒粗大且互连成片，但是由于渣 周围，阻碍了F2O3再结晶和晶品粒的长大，阻碍球 相量较多，且配加镁橄榄石的焙烧球团中存在未被 团致密化（而对于配入不同镁添加剂的焙烧球 矿化的镁橄榄石，所以球团强度次之；而配加氧化镁 团，对焙烧球团抗压强度影响最小的添加剂是白 粉和菱镁石焙烧球团的渣相量最多，存在未矿化的 云石，焙烧球团一直保持很高的抗压强度(>3300 Mg0颗粒与渣相填充于FezO3晶粒间，阻碍了Fe2O3 N);其次是镁橄榄石、高镁磁铁矿和菱镁石，而氧 再结晶和晶粒进一步在长大，导致球团强度降低. 化镁粉对焙烧球团强度的影响最大，当MgO质量 2.4不同镁质添加剂和预热球团氧化度对焙烧球 分数为2.45%时，焙烧球团抗压强度急剧下降至 团抗压强度的影响 2622N.由表1可知，白云石的Ca0含量高，在高 对于配加不同含镁添加剂的球团，通过调节预 温下形成大量的铁酸钙粘结相，品粒间固结增强， 热时间获得一系列不同氧化度的预热球团，研究 球团抗压增加；镁橄榄石中含有较多的SO2成分， MgO来源和预热球团氧化度对焙烧球团抗压强度 焙烧时会生成低熔点硅酸盐填充在Fe2O,颗粒间 的影响，实验结果如图5所示.由图5知，配加不同 的缝隙中产生连接作用，部分抵消了球团中铁酸 镁添加剂的焙烧球团抗压强度均随着预热球团氧 镁的生成对F©zO3再结晶的抑制作用；高镁磁铁矿 化度的增加而升高，这是因为磁铁矿如果氧化不充 产生的铁酸镁大多存在于铁相中，对球团固结能 分，会与SiO2生成低熔点SiO2-Fe共晶体，在球团 力的不利影响小；菱镁石，氧化镁粉则是由于未完 内部形成液态渣相，冷却时收缩，内部出现裂纹，强 度降低.预热球团氧化度低于75%时，不同含镁添 3600 加剂的焙烧球团抗压强度大小依次为：白云石、镁 橄榄石、菱镁石、氧化镁粉和高镁磁铁矿，表明此 3400 时外加熔剂的含镁球团抗压强度普遍高于高镁磁 3200 铁矿球团，这是因为氧化程度低，预热时间短，外加 3000 熔剂的中的Mg2+大部分没与磁铁矿发生反应，而高 镁磁铁矿原矿中存在大量的Mg以类质同象的形 式赋存于磁铁矿晶格中，这种晶体比单纯的磁铁矿 2600 更难氧化，FezO,微晶连接减弱.当磁铁矿预热球 0.4 0.8 1.21.62.0 2.4 MgO mass fraction/% 团的氧化度大于80%以后，不同含镁添加剂的焙烧 图3MgO质量分数及来源对磁铁矿培烧球团抗压强度的影响（预热 球团抗压强度的大小依次为：白云石、高镁磁铁 温度950℃.预热时间12min.培烧温度1240℃.焙烧时间15min) 矿、镁橄榄石、菱镁石和氧化镁粉，高镁磁铁矿焙 Fig.3 MgO mass fraction and source on compressive strength of fired 烧球团强度提升幅度最大，这是因为配加其他四种 pellets (preheating at 950Cfor 12 min,roasting at 1240C for 15 min) 添加剂的球团中的镁固溶体进入渣相，阻碍了MgO 与 Fe2O3 会生成铁酸镁等含镁固溶体，含镁 固溶体和一些未被矿化的 MgO 分散在 Fe2O3 晶粒 周围，阻碍了 Fe2O3 再结晶和晶粒的长大，阻碍球 团致密化[16] . 而对于配入不同镁添加剂的焙烧球 团，对焙烧球团抗压强度影响最小的添加剂是白 云石，焙烧球团一直保持很高的抗压强度（>3300 N）；其次是镁橄榄石、高镁磁铁矿和菱镁石，而氧 化镁粉对焙烧球团强度的影响最大，当 MgO 质量 分数为 2.45% 时，焙烧球团抗压强度急剧下降至 2622 N. 由表 1 可知，白云石的 CaO 含量高，在高 温下形成大量的铁酸钙粘结相，晶粒间固结增强， 球团抗压增加；镁橄榄石中含有较多的 SiO2 成分， 焙烧时会生成低熔点硅酸盐填充在 Fe2O3 颗粒间 的缝隙中产生连接作用，部分抵消了球团中铁酸 镁的生成对 Fe2O3 再结晶的抑制作用；高镁磁铁矿 产生的铁酸镁大多存在于铁相中，对球团固结能 力的不利影响小；菱镁石，氧化镁粉则是由于未完 全氧化，存在未矿化的 MgO 颗粒，阻碍了 Fe2O3 的 再结晶连接，导致球团强度降低. 2.3    MgO 含量及来源对焙烧球团微观结构的影响 配加不同含镁熔剂的焙烧球团微观结构如 图 4 所示. 可见，不同含镁熔剂的焙烧球团中均出 现不同程度的含镁固溶体嵌布，但其存在形式具 有差异，具体为配加高镁磁铁矿球团内的含镁固 溶体在球团固结过程中大部分存在于铁相之中； 配加镁橄榄石和白云石焙烧球团的含镁固溶体含 量较少，而配加氧化镁粉和菱镁石焙烧球团的含 镁固溶体量多，均分布在赤铁矿晶粒周围. 配加白云石的焙烧球团中以 Fe2O3 晶粒为主， 由于白云石中富含 CaO，促进 Fe2O3 晶粒间铁酸钙 粘结相的生成，使得晶粒间固结更加紧密，所以其焙 烧球团强度最高；配加镁橄榄石和高镁磁铁矿的焙 烧球团中 Fe2O3 晶粒粗大且互连成片，但是由于渣 相量较多，且配加镁橄榄石的焙烧球团中存在未被 矿化的镁橄榄石，所以球团强度次之；而配加氧化镁 粉和菱镁石焙烧球团的渣相量最多，存在未矿化的 MgO 颗粒与渣相填充于 Fe2O3 晶粒间，阻碍了 Fe2O3 再结晶和晶粒进一步在长大，导致球团强度降低. 2.4    不同镁质添加剂和预热球团氧化度对焙烧球 团抗压强度的影响 对于配加不同含镁添加剂的球团，通过调节预 热时间获得一系列不同氧化度的预热球团，研究 MgO 来源和预热球团氧化度对焙烧球团抗压强度 的影响，实验结果如图 5 所示. 由图 5 知，配加不同 镁添加剂的焙烧球团抗压强度均随着预热球团氧 化度的增加而升高，这是因为磁铁矿如果氧化不充 分，会与 SiO2 生成低熔点 SiO2−Fe 共晶体，在球团 内部形成液态渣相，冷却时收缩，内部出现裂纹，强 度降低. 预热球团氧化度低于 75% 时，不同含镁添 加剂的焙烧球团抗压强度大小依次为：白云石、镁 橄榄石、菱镁石、氧化镁粉和高镁磁铁矿，表明此 时外加熔剂的含镁球团抗压强度普遍高于高镁磁 铁矿球团，这是因为氧化程度低，预热时间短，外加 熔剂的中的 Mg2+大部分没与磁铁矿发生反应，而高 镁磁铁矿原矿中存在大量的 Mg2+以类质同象的形 式赋存于磁铁矿晶格中，这种晶体比单纯的磁铁矿 更难氧化，Fe2O3 微晶连接减弱. 当磁铁矿预热球 团的氧化度大于 80% 以后，不同含镁添加剂的焙烧 球团抗压强度的大小依次为：白云石、高镁磁铁 矿、镁橄榄石、菱镁石和氧化镁粉，高镁磁铁矿焙 烧球团强度提升幅度最大，这是因为配加其他四种 添加剂的球团中的镁固溶体进入渣相 ，阻碍了 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 Compressive strength/N MgO mass fraction/% Magnesia powder Magnesite Forsterite Dolomite High magnesium magnetite 图 2    MgO 质量分数及来源对磁铁矿预热球团抗压强度的影响（预热 温度 950 ℃，预热时间 12 min） Fig.2     MgO  mass  fraction  and  source  on  compressive  strength  of preheated pellets (preheating at 950 ℃ for 12 min) 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 2.4 2600 2800 3000 3200 3400 3600 Compressive strength/N MgO mass fraction/% Magnesia powder Magnesite Forsterite Dolomite High magnesium magnetite 图 3    MgO 质量分数及来源对磁铁矿焙烧球团抗压强度的影响（预热 温度 950 ℃，预热时间 12 min，焙烧温度 1240 ℃，焙烧时间 15 min） Fig.3    MgO mass fraction and source on compressive strength of fired pellets (preheating at 950 ℃ for 12 min, roasting at 1240 ℃ for 15 min) 朱德庆等： MgO 含量和来源对球团焙烧特性及冶金性能的影响 · 1119 ·