·186· 工程科学学报，第41卷，第2期 量有效液相、凝块收缩，气孔壁呈弧状.气孔两侧壁 烧结矿的结构和冶金性能产生大的影响 凹凸不平，最终导致了内部带内的气孔发育不规则. 对于过渡带、外部带内的气孔来讲（图5(e)、(f)), 3互嵌状矿相结构分布模式及形成机理 气孔形状多发育呈圆状、气孔直径相较内部带内气 3.1第3类烧结矿的互嵌状矿相结构分布模式及 孔小了很多，这些气孔的形成过程是[]：在抽风过 矿物组成 程中气流的作用下，气体呈气泡状浮入熔体或形成 互嵌状矿相结构分布模式见图6，矿物组成和 气流，形成了贯穿熔体的孔洞，在光薄片上呈现为微 气孔含量见表4. 小圆形或椭圆状.综上，内部带由于混料不均和不 规则大气孔的存在，抽风形成的强氧化气氛导致了 赤铁矿粒状结构的生成：外部带均是封闭小气孔，不 会对矿相结构产生大的影响，最终形成典型的交织 熔蚀结构，仅在带边缘见到微量赤铁矿（图5(h)); 过渡带则介于内部带、外部带之间，受到内部带大气 孔中强氧化氛围的影响，形成了含赤铁矿较多的熔 蚀结构.同心环状矿相结构是一种相对独立的单 元，不仅代表了其所在区域的结构独立于总体，也表 明这一区域的工艺条件独立于总体，也就是同心环 图6互嵌状分布模式 状矿相结构所在区域工艺条件的恶化并不会对整个 Fig.6 Intercalated distribution pattem 表4互嵌状烧结矿矿物组成及气孔率 Table 4 Mineral composition and porosity of intercalated sinter 各区域体 各分带结构中矿物体积分数/% 气孔率/ 显微结构 积占比/% 磁铁矿 赤铁矿 铁酸钙 硅酸二钙 残余Ca0 玻璃质 % 交织熔蚀结构(A区域) 70-80 40~45 微量 45~50 5~10 微量 2~3 20-30 粒状结构(B区域) 15~20 少量 85-90 510 少量 2-3 1~2 3035 铁酸钙聚集区(B区域) 5-10 90~95 5~10 结合图表可以看出，整个烧结矿试样以红线为 域矿相结构的形成机理分别相似于外部带、内部带 界分为两个区域，各区域中矿物组成存在显著差别. 的形成机理.存在较大差别的是B区域存在有数个 A区域中的矿物主要是磁铁矿、铁酸钙和硅酸二钙： 黏结相的聚集区，其形成过程如图8 B区域的矿物主要是赤铁矿和铁酸钙，分别存在于 如上图所示，铁酸钙聚集区的形成经历了三个 粒状结构和铁酸钙聚集区，且存在残余CaO 阶段.第一阶段（图8-I):碳粉颗粒燃烧，液相初步 3.2互嵌状烧结矿显微结构 生成并向内部收缩，矿粉和熔剂颗粒在初熔液相的 互嵌状矿相结构显微结构见图7，交织熔蚀结 包裹下进一步熔化：第二阶段（图8-Ⅱ）：随着燃料 构(A区域)（图7(a)、(b))体现为磁铁矿与黏结相 颗粒的燃烧结束，液相完全生成，磁铁矿从周边向内 矿物铁酸钙和少量硅酸二钙、玻璃质一起固结，气孔 部开始结品.随着磁铁矿的结品及抽风作用，液相 呈浑圆状，仅见微量赤铁矿分布于气孔边缘：粒状结 收缩形成不规则气孔：第三阶段（图8-Ⅲ）：结晶结 构(B区域)（图7(d))体现为粒状赤铁矿与少量铁 束，收缩在中心区内的液相结晶生成铁酸钙，形成 酸钙一起固结，而大量铁酸钙则集中出现于数个黏 铁酸钙聚集区.同时周边区内结晶成的磁铁矿在 结相聚集区（图7(e)、(f)),气孔多呈凹凸状不均匀 抽风作用下氧化变成赤铁矿，最终形成赤铁矿粒 分布，部分残余Ca0出现于赤铁矿颗粒间：两区域 状结构.相较于同心环状矿相结构是一个独立单 间界线清晰（图7（©）)，界线两侧气孔形态相差较 元来讲，互嵌状矿相结构易成片出现，互嵌状矿相 大且分布有少量残余Ca0. 结构的出现表明烧结矿局部工艺条件存在恶化， 3.3互嵌状矿相结构形成机理 这种恶化可能是温度较低、气流不稳定和混料不 互嵌状矿相结构中的A、B区域分别类似于同 均匀，由此可能会导致烧结矿整个矿相结构和冶 心环状矿相结构中的外部带、内部带，因此，A、B区 金性能发生恶化.工程科学学报,第 41 卷,第 2 期 量有效液相、凝块收缩,气孔壁呈弧状. 气孔两侧壁 凹凸不平,最终导致了内部带内的气孔发育不规则. 对于过渡带、外部带内的气孔来讲(图 5(e)、( f)), 气孔形状多发育呈圆状、气孔直径相较内部带内气 孔小了很多,这些气孔的形成过程是[12] :在抽风过 程中气流的作用下,气体呈气泡状浮入熔体或形成 气流,形成了贯穿熔体的孔洞,在光薄片上呈现为微 小圆形或椭圆状. 综上,内部带由于混料不均和不 规则大气孔的存在,抽风形成的强氧化气氛导致了 赤铁矿粒状结构的生成;外部带均是封闭小气孔,不 会对矿相结构产生大的影响,最终形成典型的交织 熔蚀结构,仅在带边缘见到微量赤铁矿(图 5( h)); 过渡带则介于内部带、外部带之间,受到内部带大气 孔中强氧化氛围的影响,形成了含赤铁矿较多的熔 蚀结构. 同心环状矿相结构是一种相对独立的单 元,不仅代表了其所在区域的结构独立于总体,也表 明这一区域的工艺条件独立于总体,也就是同心环 状矿相结构所在区域工艺条件的恶化并不会对整个 烧结矿的结构和冶金性能产生大的影响. 3 互嵌状矿相结构分布模式及形成机理 3郾 1 第 3 类烧结矿的互嵌状矿相结构分布模式及 矿物组成 互嵌状矿相结构分布模式见图 6,矿物组成和 气孔含量见表 4. 图 6 互嵌状分布模式 Fig. 6 Intercalated distribution pattern 表 4 互嵌状烧结矿矿物组成及气孔率 Table 4 Mineral composition and porosity of intercalated sinter 显微结构 各区域体 积占比/ % 各分带结构中矿物体积分数/ % 磁铁矿 赤铁矿 铁酸钙 硅酸二钙 残余 CaO 玻璃质 气孔率/ % 交织熔蚀结构(A 区域) 70 ~ 80 40 ~ 45 微量 45 ~ 50 5 ~ 10 微量 2 ~ 3 20 ~ 30 粒状结构(B 区域) 15 ~ 20 少量 85 ~ 90 5 ~ 10 少量 2 ~ 3 1 ~ 2 30 ~ 35 铁酸钙聚集区(B 区域) 5 ~ 10 90 ~ 95 5 ~ 10 结合图表可以看出,整个烧结矿试样以红线为 界分为两个区域,各区域中矿物组成存在显著差别. A 区域中的矿物主要是磁铁矿、铁酸钙和硅酸二钙; B 区域的矿物主要是赤铁矿和铁酸钙,分别存在于 粒状结构和铁酸钙聚集区,且存在残余 CaO. 3郾 2 互嵌状烧结矿显微结构 互嵌状矿相结构显微结构见图 7,交织熔蚀结 构(A 区域)(图 7(a)、(b))体现为磁铁矿与黏结相 矿物铁酸钙和少量硅酸二钙、玻璃质一起固结,气孔 呈浑圆状,仅见微量赤铁矿分布于气孔边缘;粒状结 构(B 区域)(图 7(d))体现为粒状赤铁矿与少量铁 酸钙一起固结,而大量铁酸钙则集中出现于数个黏 结相聚集区(图7(e)、(f)),气孔多呈凹凸状不均匀 分布,部分残余 CaO 出现于赤铁矿颗粒间;两区域 间界线清晰(图 7 ( c)),界线两侧气孔形态相差较 大且分布有少量残余 CaO. 3郾 3 互嵌状矿相结构形成机理 互嵌状矿相结构中的 A、B 区域分别类似于同 心环状矿相结构中的外部带、内部带,因此,A、B 区 域矿相结构的形成机理分别相似于外部带、内部带 的形成机理. 存在较大差别的是 B 区域存在有数个 黏结相的聚集区,其形成过程如图 8. 如上图所示,铁酸钙聚集区的形成经历了三个 阶段. 第一阶段(图 8鄄玉):碳粉颗粒燃烧,液相初步 生成并向内部收缩,矿粉和熔剂颗粒在初熔液相的 包裹下进一步熔化;第二阶段(图 8鄄域):随着燃料 颗粒的燃烧结束,液相完全生成,磁铁矿从周边向内 部开始结晶. 随着磁铁矿的结晶及抽风作用,液相 收缩形成不规则气孔;第三阶段(图 8鄄芋):结晶结 束,收缩在中心区内的液相结晶生成铁酸钙,形成 铁酸钙聚集区. 同时周边区内结晶成的磁铁矿在 抽风作用下氧化变成赤铁矿,最终形成赤铁矿粒 状结构. 相较于同心环状矿相结构是一个独立单 元来讲,互嵌状矿相结构易成片出现,互嵌状矿相 结构的出现表明烧结矿局部工艺条件存在恶化, 这种恶化可能是温度较低、气流不稳定和混料不 均匀,由此可能会导致烧结矿整个矿相结构和冶 金性能发生恶化. ·186·