吴胜利等：铁矿粉液相流动性的主要液相生成特征因素解析 ·323· 矿粉与熔剂等作为黏附粉包裹于大颗粒原料外层， 工艺制度，如图2所示，试样的升温速率由载样平台 形成烧结准颗粒结构.有研究表明烧结液相主要是 的进出速度自动调节.在试验过程中，空气的流量 在黏附粉层中产生的☒，因此本论文对烧结准颗粒 控制为3L·min-1,在烧结高温段(1000~1300℃) 黏附粉条件进行模拟研究.首先采用X射线荧光分 内将空气转换为N,气氛以模拟烧结料层内高温区 析及化学分析法测定9种铁矿粉-0.5mm粒级（黏 的弱还原气氛.在之后的冷却降温过程中，将气氛 附粉)的化学成分，如表1所示.其中OA、OB、OC 切换回空气.试验过程中的试样温度由热电偶2测 和OD矿是澳洲铁矿粉，OE和OF是巴西赤铁矿， 得，连接电脑的CCD摄像头在800℃后每隔1℃采 0G、OH和OI是三种铁精粉. 集一张炉内试样的状态图片. 表1-0.5mm粒级铁矿粉的化学成分（质量分数） 烧结温度 Table 1 Chemical composition of-0.5 mm iron ore fines% 1300 1150 矿粉TFe Fe(0Ca0Si02A山，03Mg0L0I 1000 0A51.260.130.116.21 1.79 0.35 10.72 0B52.030.110.104.601.530.31 10.97 600 0C58.320.270.115.77 3.18 0.33 5.69 0D58.690.220.065.135.820.35 4.80 3 4 152 2.5 自然冷知 0E64.140.180.113.083.12 0.12 3.05 空气 空气 0f63.620.260.107.51 3.430.792.19 时间/min 0G65.644.450.024.48 0.170.020.30 图2微型烧结试验温度及气氛制度 0H68.5929.020.42.17 0.720.77 1.05 Fig.2 Scheme of temperature and atmosphere of micro-sintering test 0157.5118.383.425.17 0.98 1175.31 铁矿粉的液相流动性指数(FLP)的测试方法如 1.2试验方法 图3所示，采用图像分析法测定试样熔化前后的面 1.2.1测定方法 积，计算公式如式(1)所示. 采用可视化微型烧结试验装置测定不同铁矿粉 试样小饼，中8mm,A 试样的有效液相生成温度和液相流动性指数，试验 合金垫片，◆25mm 装置如图1所示.将筛出的小粒级铁矿粉破碎至 -0.15mm粒级，根据国内某企业实际生产报表和 各原料的粒度组成，统计得出黏附粉中CaO质量分 数约为15%，故向不同铁矿粉中配加15%的Ca0 烧结前 烧结后 试剂，在摇杯中混匀.取0.8g混合料在8mm圆柱 图3铁矿粉液相流动性指数测量示意图 型磨具中以20MPa压力压制成小饼试样，以模拟黏 Fig.3 Schematic diagram of liquid phase fluidity index test 附粉.将小饼试样置于25mm×0.2mm的表面整 FLP=(A.-Ap)/Ap (1) 洁光滑的惰性合金垫片上，这样既可以避免试样与 式中，A,和A.分别为试验前和试验后试样的垂直投 刚玉载样平台接触发生反应，同时可减少平台表面 影面积，mm2. 粗糙度对黏附粉液相流动性的影响. 参考之前的研究)，定义铁矿粉黏附粉试样 气体出口冷却水出口 硅碳棒加热体 的有效液相生成温度(T。)为1000℃后（排除碳酸 石英玻璃 进气口 盐和结晶水分解的影响)试样高度方向收缩率达到 CCD摄像机 试样 热电偶」 10%时的试样温度.其代表了试样开始生成液相并 准备开始流动的最低温度.由于载样平台在移动进 热电偶2 密封装置 入炉体高温区的过程中（即试样升温过程），载样平 电脑 刚玉管 冷却水进口 台相对于CCD摄像头的位置会发生变化.因此，图 像中试样的大小也相对改变.为此，采用试样底座 图1可视化微型烧结试验装置 刚玉片作为参照物，采用图像分析法计算试样在不 Fig.1 Visible micro-sintering test device 同温度下的收缩率(S).试样收缩率的测定方法示 微型烧结试验的温度和气氛制度模拟实际烧结 意图如图4所示，其计算公式如公式(2)所示.吴胜利等: 铁矿粉液相流动性的主要液相生成特征因素解析 矿粉与熔剂等作为黏附粉包裹于大颗粒原料外层， 形成烧结准颗粒结构． 有研究表明烧结液相主要是 在黏附粉层中产生的［12］，因此本论文对烧结准颗粒 黏附粉条件进行模拟研究． 首先采用 X 射线荧光分 析及化学分析法测定 9 种铁矿粉 － 0. 5 mm 粒级( 黏 附粉) 的化学成分，如表 1 所示． 其中 OA、OB、OC 和 OD 矿是澳洲铁矿粉，OE 和 OF 是巴西赤铁矿， OG、OH 和 OI 是三种铁精粉． 表 1 － 0. 5 mm 粒级铁矿粉的化学成分( 质量分数) Table 1 Chemical composition of － 0. 5 mm iron ore fines % 矿粉 TFe FeO CaO SiO2 Al2O3 MgO LOI OA 51. 26 0. 13 0. 11 6. 21 1. 79 0. 35 10. 72 OB 52. 03 0. 11 0. 10 4. 60 1. 53 0. 31 10. 97 OC 58. 32 0. 27 0. 11 5. 77 3. 18 0. 33 5. 69 OD 58. 69 0. 22 0. 06 5. 13 5. 82 0. 35 4. 80 OE 64. 14 0. 18 0. 11 3. 08 3. 12 0. 12 3. 05 OF 63. 62 0. 26 0. 10 7. 51 3. 43 0. 79 2. 19 OG 65. 64 4. 45 0. 02 4. 48 0. 17 0. 02 0. 30 OH 68. 59 29. 02 0. 4 2. 17 0. 72 0. 77 1. 05 OI 57. 51 18. 38 3. 42 5. 17 0. 98 1. 17 5. 31 1. 2 试验方法 1. 2. 1 测定方法 采用可视化微型烧结试验装置测定不同铁矿粉 试样的有效液相生成温度和液相流动性指数，试验 装置如图 1 所示． 将筛出的小粒级铁矿粉破碎至 － 0. 15 mm 粒级，根据国内某企业实际生产报表和 各原料的粒度组成，统计得出黏附粉中 CaO 质量分 数约为 15% ，故向不同铁矿粉中配加 15% 的 CaO 试剂，在摇杯中混匀． 取 0. 8 g 混合料在 8 mm 圆柱 型磨具中以 20 MPa 压力压制成小饼试样，以模拟黏 附粉． 将小饼试样置于 25 mm × 0. 2 mm 的表面整 洁光滑的惰性合金垫片上，这样既可以避免试样与 刚玉载样平台接触发生反应，同时可减少平台表面 粗糙度对黏附粉液相流动性的影响． 图 1 可视化微型烧结试验装置 Fig． 1 Visible micro-sintering test device 微型烧结试验的温度和气氛制度模拟实际烧结 工艺制度，如图 2 所示，试样的升温速率由载样平台 的进出速度自动调节． 在试验过程中，空气的流量 控制为 3 L·min － 1，在烧结高温段( 1000 ～ 1300 ℃ ) 内将空气转换为 N2气氛以模拟烧结料层内高温区 的弱还原气氛． 在之后的冷却降温过程中，将气氛 切换回空气． 试验过程中的试样温度由热电偶 2 测 得，连接电脑的 CCD 摄像头在 800 ℃ 后每隔 1 ℃ 采 集一张炉内试样的状态图片． 图 2 微型烧结试验温度及气氛制度 Fig． 2 Scheme of temperature and atmosphere of micro-sintering test 铁矿粉的液相流动性指数( FLP) 的测试方法如 图 3 所示，采用图像分析法测定试样熔化前后的面 积，计算公式如式( 1) 所示． 图 3 铁矿粉液相流动性指数测量示意图 Fig． 3 Schematic diagram of liquid phase fluidity index test FLP = ( Aa － Ab ) /Ab ( 1) 式中，Ab和 Aa分别为试验前和试验后试样的垂直投 影面积，mm2 ． 参考之前的研究［13--15］，定义铁矿粉黏附粉试样 的有效液相生成温度( T10 ) 为 1000 ℃ 后( 排除碳酸 盐和结晶水分解的影响) 试样高度方向收缩率达到 10% 时的试样温度． 其代表了试样开始生成液相并 准备开始流动的最低温度． 由于载样平台在移动进 入炉体高温区的过程中( 即试样升温过程) ，载样平 台相对于 CCD 摄像头的位置会发生变化． 因此，图 像中试样的大小也相对改变． 为此，采用试样底座 刚玉片作为参照物，采用图像分析法计算试样在不 同温度下的收缩率( S) ． 试样收缩率的测定方法示 意图如图 4 所示，其计算公式如公式( 2) 所示． · 323 ·