闫志武等：S02对烧结矿治金性能及微观结构的影响 *917· 而当Si02质量分数在5.4%~5.7%范围内增加时， SiO2+Fe0一→CSF,从而导致T。降低，烧结矿Si02在 T。呈现降低趋势，碱度越高，降低趋势越平缓：Si02质 此范围内增加时其还原性的急剧下降也是T。降低的 量分数为5.4%时，To达到最大值，将近1100℃.To 一个原因，即在相同的还原条件下，高硅烧结矿中F,0 越高意味着软熔带的位置越靠高炉下部，铁矿石的间 将更少地被还原为金属铁，使进入渣中的Fe,0相应增 接还原发展更充分的 加，因而使此时的烧结矿具有较低的软熔温度☑ 对上述现象的机理进行分析：首先T。的升高是由 对于软化温度区间△T,在三个碱度水平下，随 于碱度不变时，随烧结矿SiO2含量的增加，Ca0也相 Si02含量的增加，AT整体上逐渐升高，升高趋势较为 应增加，由烧结矿液相CaO-FeO-SiO2体系平衡相图 平缓，最大的变化幅度大约在10℃左右，影响程度较 可知在Si0,含量增加过程中，易形成且先形成正硅酸 弱，软化温度区间的升高对于高炉治炼是不利的，恶化 钙(2Ca0Si02)这一稳定化合物，2Ca0·Si02熔点很高 透气性的同时甚至会对高炉的顺行造成阻碍 (2130℃)，故烧结矿随Si02含量的增加，其软化开始 2.5Si0,含量对烧结矿微观结构的影响 温度升高：其次Si02含量在5.4%~5.7%范围内， 在此项研究中，用扫描电子显微镜探究碱度R= T。出现降低趋势可能是由于烧结矿SiO2含量处于很 2.0时Si0,含量对烧结矿微观结构的影响，以解释 高水平时，由相图可知，会形成熔点相比较低的偏硅酸 SO2对烧结矿强度、还原性以及低温还原粉化性的影 钙(Ca0·Si02)稳定化合物，而且偏硅酸钙易与Fe0反 响规律.SO,含量对烧结矿微观结构的影响见图5和 应形成钙铁橄榄石(CSF,熔点1230℃)，反应为Ca0· 图6. 200μm 200um 200um 200m 1一赤铁矿：2一铁酸钙：3一硅酸盐类渣相：4一孔洞 图5Si02含量对烧结矿微观结构的影响.(a)e(Si02)=4.83%:(b)n(Si02)=5.02%:(c)w(Si02)=5.51%;(d)w(Si02)=5.77% Fig.5 Effect of Si0,content on the microstructure of sinter:(a)i (Si0,)=4.83%:(b)(Si0,)=5.02%:(c)(Si0,)=5.51% (d)地(Si02)=5.77% 由图5(a)可知，Si02含量为4.83%时，显微结构 随Si02含量的增加，结构均匀性逐渐改善，完全变为 较为不均匀，黏结相主要为片状赤铁矿，零星分布着一 熔蚀状与针状均匀交织的结构，针状铁酸钙比例大大 点熔蚀状与条状铁酸钙，针状铁酸钙很少：而到图5 增加，赤铁矿存在的比例下降，区域中看到的赤铁矿很 (b)中Si0,含量为5.02%时，可明显看到铁酸钙与赤 少，而且硅酸盐也开始明显增加.因此总的来看，碱度 铁矿的交织熔蚀结构，结构均匀性有所改善，铁酸钙比 R=2.0,Si0,质量分数在4.83%~5.77%增加时，烧结矿 例增加且针状铁酸钙明显开始发展：在图5（©，d)中， 微观结构的均匀性逐渐改善，主要黏结相由赤铁矿向铁闫志武等: SiO2 对烧结矿冶金性能及微观结构的影响 而当 SiO2 质量分数在 5. 4% ～ 5. 7% 范围内增加时， T10呈现降低趋势，碱度越高，降低趋势越平缓; SiO2 质 量分数为 5. 4% 时，T10 达到最大值，将近 1100 ℃ ． T10 越高意味着软熔带的位置越靠高炉下部，铁矿石的间 接还原发展更充分［15］． 对上述现象的机理进行分析: 首先 T10的升高是由 于碱度不变时，随烧结矿 SiO2 含量的增加，CaO 也相 应增加，由烧结矿液相 CaO--FeO--SiO2 体系平衡相图 可知在 SiO2 含量增加过程中，易形成且先形成正硅酸 钙( 2CaO·SiO2 ) 这一稳定化合物，2CaO·SiO2熔点很高 ( 2130 ℃ ) ，故烧结矿随 SiO2 含量的增加，其软化开始 温度升高［16］; 其次 SiO2 含量在 5. 4% ～ 5. 7% 范围内， T10出现降低趋势可能是由于烧结矿 SiO2 含量处于很 高水平时，由相图可知，会形成熔点相比较低的偏硅酸 钙( CaO·SiO2 ) 稳定化合物，而且偏硅酸钙易与 FeO 反 应形成钙铁橄榄石( CSF，熔点 1230 ℃ ) ，反应为 CaO· SiO2 + FeO CSF → ，从而导致 T10降低，烧结矿 SiO2 在 此范围内增加时其还原性的急剧下降也是 T10降低的 一个原因，即在相同的还原条件下，高硅烧结矿中 FexO 将更少地被还原为金属铁，使进入渣中的 FexO 相应增 加，因而使此时的烧结矿具有较低的软熔温度［17］． 对于软化温度区间 ΔTA，在三个碱度水平下，随 SiO2 含量的增加，ΔTA整体上逐渐升高，升高趋势较为 平缓，最大的变化幅度大约在 10 ℃ 左右，影响程度较 弱，软化温度区间的升高对于高炉冶炼是不利的，恶化 透气性的同时甚至会对高炉的顺行造成阻碍． 2. 5 SiO2 含量对烧结矿微观结构的影响 在此项研究中，用扫描电子显微镜探究碱度 Ｒ = 2. 0 时 SiO2 含量对烧结矿微观结构的影响，以 解 释 SiO2 对烧结矿强度、还原性以及低温还原粉化性的影 响规律． SiO2 含量对烧结矿微观结构的影响见图 5 和 图 6． 1—赤铁矿; 2—铁酸钙; 3—硅酸盐类渣相; 4—孔洞 图 5 SiO2 含量对烧结矿微观结构的影响． ( a) w( SiO2 ) = 4. 83% ; ( b) w( SiO2 ) = 5. 02% ; ( c) w( SiO2 ) = 5. 51% ; ( d) w( SiO2 ) = 5. 77% Fig． 5 Effect of SiO2 content on the microstructure of sinter: ( a) w( SiO2 ) = 4. 83% ; ( b) w( SiO2 ) = 5. 02% ; ( c) w ( SiO2 ) = 5. 51% ; ( d) w( SiO2 ) = 5. 77% 由图 5( a) 可知，SiO2 含量为 4. 83% 时，显微结构 较为不均匀，黏结相主要为片状赤铁矿，零星分布着一 点熔蚀状与条状铁酸钙，针状铁酸钙很少; 而到图 5 ( b) 中 SiO2 含量为 5. 02% 时，可明显看到铁酸钙与赤 铁矿的交织熔蚀结构，结构均匀性有所改善，铁酸钙比 例增加且针状铁酸钙明显开始发展; 在图 5( c，d) 中， 随 SiO2 含量的增加，结构均匀性逐渐改善，完全变为 熔蚀状与针状均匀交织的结构，针状铁酸钙比例大大 增加，赤铁矿存在的比例下降，区域中看到的赤铁矿很 少，而且硅酸盐也开始明显增加． 因此总的来看，碱度 Ｒ = 2. 0，SiO2 质量分数在 4. 83% ～ 5. 77% 增加时，烧结矿 微观结构的均匀性逐渐改善，主要黏结相由赤铁矿向铁 · 719 ·