郑安阳等：M0对含钛烧结矿矿相结构及软熔滴落性能的影响 ·185· An olivine solid solution,which contains a minor amount of Mg and Ti,can be observed in high-Mg sinter.Finally,by increasing the concentration of Mgo in the sinter,the softening temperature can increase,which is observed to be greater than 1120 C.Further,the softening interval (At)of the sinter is observed to increase gradually with an increasing Mgo content. KEY WORDS sinter magnesium oxide:mineral structure:Ti-containing sinter:liquid phase mass:softening-melting property 高炉冶炼对炉渣化学成分有一定的要求，特别 子显微镜研究了不同MgO含量烧结矿的微观结构 是炉渣中镁铝比的平衡，对于保证炉渣的流动性及 及矿物组成变化，进一步总结了烧结矿中Mg的分 脱硫能力等冶金性能，甚至于高炉炉况的稳定都具 布规律，采用Factsage6.4热力学软件计算1150~ 有十分重要的影响-】.然而，矿石本身中所含 1450℃下烧结过程的液相生成量，利用荷重软化装 Mg0量不能够满足高炉炉渣冶炼所需，因此通常需 置研究了烧结矿荷重软化熔滴性能，揭示了Mg0质 要在高炉炉料中添加镁质熔剂.含镁熔剂白云石、 量分数对烧结矿矿相及软化熔滴性能的影响机理， 菱镁石属于碳酸盐矿物，直接向高炉内添加白云石、 为优化含镁熔剂在烧结中的使用提供了理论基础和 菱镁石后，碳酸盐分解吸热，会使高炉燃料比大幅上 实践经验 升.因此，烧结生产工艺中通常在烧结原料中添加 1试验条件与方案 白云石、蛇纹石等含Mg0量较多的物质来提高高炉 炉渣中的Mg0含量，以改善高炉炉渣的流动性和脱 1.1试验原料与方案 硫能力，适应高炉炉渣中的高A山，03含量).因此， 烧结杯试验所用原、燃料化学成分见表1，表2 研究Mg0含量对烧结矿质量的影响具有极为重要 为试验配矿方案，混合料的Mg0质量分数主要通过 的意义. 菱镁石粉配比来调节，焦粉配比控制在4.0%.从方 目前，关于MgO含量对烧结矿性能影响的研究 案1至方案5，Mg0质量分数选取5个水平，分别为 已有大量的报道.吴胜利等采用微型烧结装置研 2.04%,2.49%,3.08%,3.53%和3.96%，烧结矿 究了烧结矿中Mg0对烧结液相生成温度、液相流动 二元碱度为2.30.烧结杯试验过程中，点火负压和 性及黏结相强度的影响机理，并在此基础上通过烧 烧结负压分别控制在6和12kPa,通过废气温度来 结杯试验进行验证.姜鑫)、Yadav等16]和Panigra- 判断烧结终点.荷重软化熔滴试验所使用的不同 y等[]研究了Mg0对烧结矿矿相、还原性及还原 Mg0质量分数的烧结矿取自5组平行的烧结杯试 粉化性能的影响规律，对综合炉料的软熔性能也进 验.烧结所用取烧结矿的粒度为10.0~12.5mm,其 行了试验研究，为优化Mg0在综合炉料中的添加方 主要的化学成分见表3 式提供了依据.甘勤等-]、周密等o]、刘然等山 1.2试验设备及检测 及李志民等[]研究了含钛矿烧结过程中Mg0对矿 荷重软化熔滴试验采用北京科技大学自制的炉 相结构及冶金性能的影响机制，通过烧结杯实验获 料软熔滴落试验测定装置.试验工艺参数见表4，试 得了适宜的MgO含量，为进一步提高含钛烧结矿 验采用内径为75mm的石墨坩埚，试验过程烧结可矿 产、质量，改善高炉冶炼的技术经济指标提供依据. 的装样高度为60mm,并在烧结矿上下层均铺有10g 吕庆等]和陈立杰[]则重点研究了Mg0含量对含 焦炭，焦炭粒度为8~10mm.试验过程中，荷重为1 钛炉料熔滴性能影响，探讨了炉料中不同Mg0含量 kg·cm2,升温速度、煤气成分均模拟高炉实际生产 对含钛高炉炉料软化温度、熔化温度、最大压差、荷 情况，如图1所示.10~12.5mm的烧结矿试样灌入 重软化融滴综合指标等高温物理性能的影响规律. 环氧树脂后，先经砂纸磨平抛光后，通过扫描电子显 综合以往的研究成果发现，对于Mg0对烧结矿各项 微镜表征烧结矿的微观结构 性能影响的研究主要集中在烧结矿相结构和矿冶金 2结果与讨论 性能的影响，而关于Mg0含量对钒钛磁铁矿烧结质 量的影响的研究比较少见，特别是涉及MgO质量分 2.1Mg0质量分数对烧结矿矿相结构的影响 数对含钛烧结矿矿相结构、镁元素在含钛烧结矿中 为了研究Mg0质量分数对烧结矿矿相结构的 的赋存状态以及单矿荷重还原软化熔滴性能的影响 影响，通过扫描电子显微镜观察烧结矿微观结构，如 的研究相对较少 图2所示.其中，M为磁铁矿，H为赤铁矿，SFCA为 本文通过调整含镁熔剂的配比，使烧结混合料 复合铁酸钙，P为孔洞，S为硅酸盐相.不同烧结矿 中Mg0质量分数为2.04%~3.96%，并通过扫描电 的矿物组成通过图像处理软件计算扫描电镜中不同郑安阳等: MgO 对含钛烧结矿矿相结构及软熔滴落性能的影响 An olivine solid solution, which contains a minor amount of Mg and Ti, can be observed in high鄄Mg sinter. Finally, by increasing the concentration of MgO in the sinter, the softening temperature can increase, which is observed to be greater than 1120 益 . Further, the softening interval (驻tA ) of the sinter is observed to increase gradually with an increasing MgO content. KEY WORDS sinter magnesium oxide; mineral structure; Ti鄄containing sinter; liquid phase mass; softening鄄melting property 高炉冶炼对炉渣化学成分有一定的要求,特别 是炉渣中镁铝比的平衡,对于保证炉渣的流动性及 脱硫能力等冶金性能,甚至于高炉炉况的稳定都具 有十分重要的影响[1鄄鄄2] . 然而,矿石本 身 中 所 含 MgO 量不能够满足高炉炉渣冶炼所需,因此通常需 要在高炉炉料中添加镁质熔剂. 含镁熔剂白云石、 菱镁石属于碳酸盐矿物,直接向高炉内添加白云石、 菱镁石后,碳酸盐分解吸热,会使高炉燃料比大幅上 升. 因此,烧结生产工艺中通常在烧结原料中添加 白云石、蛇纹石等含 MgO 量较多的物质来提高高炉 炉渣中的 MgO 含量,以改善高炉炉渣的流动性和脱 硫能力,适应高炉炉渣中的高 Al 2O3含量[3] . 因此, 研究 MgO 含量对烧结矿质量的影响具有极为重要 的意义. 目前,关于 MgO 含量对烧结矿性能影响的研究 已有大量的报道. 吴胜利等[4]采用微型烧结装置研 究了烧结矿中 MgO 对烧结液相生成温度、液相流动 性及黏结相强度的影响机理,并在此基础上通过烧 结杯试验进行验证. 姜鑫[5] 、Yadav 等[6] 和 Panigra鄄 hy 等[7]研究了 MgO 对烧结矿矿相、还原性及还原 粉化性能的影响规律,对综合炉料的软熔性能也进 行了试验研究,为优化 MgO 在综合炉料中的添加方 式提供了依据. 甘勤等[8鄄鄄9] 、周密等[10] 、刘然等[11] 及李志民等[12]研究了含钛矿烧结过程中 MgO 对矿 相结构及冶金性能的影响机制,通过烧结杯实验获 得了适宜的 MgO 含量,为进一步提高含钛烧结矿 产、质量,改善高炉冶炼的技术经济指标提供依据. 吕庆等[13]和陈立杰[14]则重点研究了 MgO 含量对含 钛炉料熔滴性能影响,探讨了炉料中不同 MgO 含量 对含钛高炉炉料软化温度、熔化温度、最大压差、荷 重软化融滴综合指标等高温物理性能的影响规律. 综合以往的研究成果发现,对于 MgO 对烧结矿各项 性能影响的研究主要集中在烧结矿相结构和矿冶金 性能的影响,而关于 MgO 含量对钒钛磁铁矿烧结质 量的影响的研究比较少见,特别是涉及 MgO 质量分 数对含钛烧结矿矿相结构、镁元素在含钛烧结矿中 的赋存状态以及单矿荷重还原软化熔滴性能的影响 的研究相对较少. 本文通过调整含镁熔剂的配比,使烧结混合料 中 MgO 质量分数为 2郾 04% ~ 3郾 96% ,并通过扫描电 子显微镜研究了不同 MgO 含量烧结矿的微观结构 及矿物组成变化,进一步总结了烧结矿中 Mg 的分 布规律,采用 Factsage 6郾 4 热力学软件计算 1150 ~ 1450 益下烧结过程的液相生成量,利用荷重软化装 置研究了烧结矿荷重软化熔滴性能,揭示了 MgO 质 量分数对烧结矿矿相及软化熔滴性能的影响机理, 为优化含镁熔剂在烧结中的使用提供了理论基础和 实践经验. 1 试验条件与方案 1郾 1 试验原料与方案 烧结杯试验所用原、燃料化学成分见表 1,表 2 为试验配矿方案,混合料的 MgO 质量分数主要通过 菱镁石粉配比来调节,焦粉配比控制在 4郾 0% . 从方 案 1 至方案 5,MgO 质量分数选取 5 个水平,分别为 2郾 04% ,2郾 49% ,3郾 08% ,3郾 53% 和 3郾 96% ,烧结矿 二元碱度为 2郾 30. 烧结杯试验过程中,点火负压和 烧结负压分别控制在 6 和 12 kPa,通过废气温度来 判断烧结终点. 荷重软化熔滴试验所使用的不同 MgO 质量分数的烧结矿取自 5 组平行的烧结杯试 验. 烧结所用取烧结矿的粒度为 10郾 0 ~ 12郾 5 mm,其 主要的化学成分见表 3. 1郾 2 试验设备及检测 荷重软化熔滴试验采用北京科技大学自制的炉 料软熔滴落试验测定装置. 试验工艺参数见表 4,试 验采用内径为 75 mm 的石墨坩埚,试验过程烧结矿 的装样高度为60 mm,并在烧结矿上下层均铺有10 g 焦炭,焦炭粒度为 8 ~ 10 mm. 试验过程中,荷重为 1 kg·cm - 2 ,升温速度、煤气成分均模拟高炉实际生产 情况,如图 1 所示. 10 ~ 12郾 5 mm 的烧结矿试样灌入 环氧树脂后,先经砂纸磨平抛光后,通过扫描电子显 微镜表征烧结矿的微观结构. 2 结果与讨论 2郾 1 MgO 质量分数对烧结矿矿相结构的影响 为了研究 MgO 质量分数对烧结矿矿相结构的 影响,通过扫描电子显微镜观察烧结矿微观结构,如 图 2 所示. 其中,M 为磁铁矿,H 为赤铁矿,SFCA 为 复合铁酸钙,P 为孔洞,S 为硅酸盐相. 不同烧结矿 的矿物组成通过图像处理软件计算扫描电镜中不同 ·185·