低硅燒結(jié)技術(shù)的發(fā)展

低硅燒結(jié)技術(shù)的發(fā)展

3.2堿度對低硅燒結(jié)礦強度的影響為了闡明堿度對低硅燃燒強度的影響，我們在實驗室使用光學顯微鏡對1.8、2.0、2.4和3.0級氧化鋯的內(nèi)部形態(tài)進行了研究。圖1～圖4分別為SiO2含量為4.0%的燒結(jié)礦在各個堿度時的典型的微觀結(jié)構(gòu)照片。由圖1可見,當燒結(jié)礦堿度為1.8時,礦相結(jié)構(gòu)不均勻,以斑狀結(jié)構(gòu)為主,另見交織溶蝕結(jié)構(gòu)。礦塊中連通氣孔的微裂紋發(fā)育。磁鐵礦多呈半自形晶,與半自形的赤鐵礦被玻璃質(zhì)膠結(jié)呈斑狀結(jié)構(gòu);他形磁鐵礦被鐵酸鈣、硅酸二鈣和少量玻璃質(zhì)膠結(jié),呈交織溶蝕結(jié)構(gòu)。赤鐵礦含量較多,多呈菱形定向排列,局部呈他形晶粒狀連接成片。粘結(jié)相主要以鐵酸鈣和硅酸二鈣為主,其中鐵酸鈣多呈針狀,硅酸二鈣分布不均勻,多呈粒狀,部分為柳葉狀。由以上分析可知,在此堿度條件下,燒結(jié)礦礦相結(jié)構(gòu)分布不均勻,并以斑狀結(jié)構(gòu)為主,鐵氧化物多以強度較差的自形半自形狀態(tài)存在,粘結(jié)相總量較少,致使堿度為1.8的低硅燒結(jié)礦強度較差。因此,為了提高低硅燒結(jié)礦的強度,堿度應(yīng)有所提高。由圖2可知,當燒結(jié)礦堿度為2.0時,礦相結(jié)構(gòu)較均勻,主要為交織溶蝕結(jié)構(gòu)。磁鐵礦多呈他形,部分呈半自形,主要被鐵酸鈣、硅酸二鈣、少量玻璃質(zhì)膠結(jié)呈交織溶蝕結(jié)構(gòu)。赤鐵礦分布不均勻,多呈他形,局部集中成片,部分呈菱形定向排列。粘結(jié)相主要為鐵酸鈣、硅酸二鈣和少量玻璃質(zhì)。鐵酸鈣多呈針狀、樹枝狀,部分呈板柱狀和他形;硅酸二鈣結(jié)晶細小,多呈他形粒狀和細小柳葉狀。此堿度條件下,礦相結(jié)構(gòu)以交織溶蝕結(jié)構(gòu)為主,他形鐵氧化物明顯增多。因此,堿度為2.0的低硅燒結(jié)礦強度有所升高。由圖3可見,當燒結(jié)礦堿度增至2.4后,礦相結(jié)構(gòu)的均勻性大幅度提高,且以交織溶蝕結(jié)構(gòu)為主。礦塊中微裂隙、微裂紋發(fā)育。磁鐵礦粒度不均勻,多呈他形,部分為半自形晶,他形細小磁鐵礦被針狀鐵酸鈣和硅酸二鈣膠結(jié)呈交織溶蝕結(jié)構(gòu);半自形鐵酸鈣被玻璃質(zhì)膠結(jié)呈斑狀結(jié)構(gòu)。赤鐵礦多呈他形,局部集中成片分布。鐵酸鈣為主要粘結(jié)相,多呈細小針狀或他形板柱狀;硅酸二鈣粒度不均勻,粒度較粗者呈柳葉狀,較細者呈梳狀和他形粒狀。雖然此堿度條件下燒結(jié)礦裂紋、裂隙發(fā)育,但均為微細發(fā)育,所以對燒結(jié)礦的冷強度影響不大;同時,由于燒結(jié)礦礦相結(jié)構(gòu)的均勻性得到提高,針狀鐵酸鈣含量較多,且為主要粘結(jié)相,最終使堿度為2.4的低硅燒結(jié)礦強度較好。由圖4可見,當燒結(jié)礦堿度增加到3.0后,礦相結(jié)構(gòu)雖然仍較均勻,且以交織溶蝕結(jié)構(gòu)為主,但局部赤鐵礦集中分布,其間被玻璃質(zhì)膠結(jié)成斑狀結(jié)構(gòu),且強度較差的玻璃質(zhì)含量有所增加,礦塊中裂紋較多,且發(fā)育較完全。磁鐵礦多呈他形晶,結(jié)晶細小。赤鐵礦多呈自形-半自形粒狀,分布不均勻,局部集中成片。粘結(jié)相主要為鐵酸鈣、硅酸二鈣和少量玻璃質(zhì)。鐵酸鈣多呈針狀、部分為板柱狀。針狀鐵酸鈣多與結(jié)晶細小的柳葉狀或梳狀硅酸二鈣共同膠結(jié)他形細粒磁鐵礦呈交織結(jié)構(gòu);板狀鐵酸鈣與玻璃質(zhì)共同膠結(jié)磁鐵礦和赤鐵礦呈溶蝕結(jié)構(gòu)。因此,當燒結(jié)礦堿度增加到3.0后,雖然粘結(jié)相仍以針狀鐵酸鈣為主,不過強度較差的玻璃質(zhì)有所增加,且燒結(jié)礦中裂紋較多、發(fā)育較完全。這是堿度為3.0的低硅燒結(jié)礦較堿度為2.4時強度變差的根本原因。綜上分析,低硅燒結(jié)礦的轉(zhuǎn)鼓強度隨堿度增高而明顯提高的原因,可歸納如下:1)從礦物組成來看,隨堿度提高,低硅燒結(jié)礦中強度高的鐵酸一鈣(363N/cm2)大幅度增加,強度低的玻璃質(zhì)(363N/cm2)明顯減少。當堿度增至一定程度時,過多的CaO與鐵酸一鈣反應(yīng)生成強度較差的鐵酸二鈣,導致燒結(jié)礦強度又有所下降。2)從燒結(jié)礦微觀結(jié)構(gòu)來看,高堿度燒結(jié)礦中,大量的磁鐵礦受鐵酸一鈣熔蝕,以熔蝕狀和鐵酸一鈣交織在一起,呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),這和自熔性燒結(jié)礦中磁鐵礦被粘結(jié)相膠結(jié)的形式大不相同。這種熔蝕結(jié)構(gòu)使常溫強度進一步提高。3)從燒結(jié)礦的宏觀結(jié)構(gòu)來看,高堿度燒結(jié)礦熔融充分,氣孔分布均勻,這也有利于燒結(jié)礦常溫強度的提高。4)隨著堿度提高,雖然硅酸二鈣有所增加,但在高堿度燒結(jié)礦中,硅酸二鈣均勻分布在鐵酸一鈣粘結(jié)相中,因而β-C2S比較穩(wěn)定,不易轉(zhuǎn)變成γ-C2S。4堿度對低硅燒結(jié)礦質(zhì)量的影響1)當SiO2含量為4.0%時,隨堿度升高,燒結(jié)礦的轉(zhuǎn)鼓強度呈先升后降的趨勢,并在堿度為2.4時,達到最大值。2)隨燒結(jié)礦堿度提高,礦相結(jié)構(gòu)的均勻性得到改善、自形半自形晶體減少、他形晶體增多、鐵酸鈣含量增多,在堿度為2.4時,達到各自的峰值。3)提高堿度能顯著改善低硅燒結(jié)礦的強度。因此,在進行低硅燒結(jié)礦生產(chǎn)時,堿度應(yīng)有所提高。在本試驗原料條件下,堿度以2.4為宜。1改善低硅燒結(jié)礦質(zhì)量的途徑眾所周知,低硅燒結(jié)可明顯提高成品礦的含鐵品位、顯著改善燒結(jié)礦的冶金性能、降低噸鐵渣量,從而降低產(chǎn)品成本,提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。但是,由于低硅燒結(jié)時SiO2含量較低,燒結(jié)過程產(chǎn)生的粘結(jié)相量少,造成燒結(jié)礦強度變差、成品率下降、低溫還原粉化加重等諸多問題,嚴重阻礙了低硅燒結(jié)技術(shù)的發(fā)展。因此,必須探索改善低硅燒結(jié)礦質(zhì)量的新途徑。本研究通過大量的實驗室試驗,揭示了導致低硅燒結(jié)礦強度變差的根本原因,并提出了具體的應(yīng)對措施。本文主要從低硅燒結(jié)礦礦物組成及微觀結(jié)構(gòu)出發(fā),探索堿度對低硅燒結(jié)礦強度的影響機理,為提高低硅燒結(jié)礦的強度提供理論基礎(chǔ),以促進低硅燒結(jié)技術(shù)的發(fā)展。2燒結(jié)礦堿度管理為了研究堿度對低硅燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量的影響,并探究SiO2含量為4.0%時燒結(jié)礦的適宜堿度值,采用宣鋼原、燃料,在實驗室200mm的燒結(jié)杯中,模擬現(xiàn)場生產(chǎn)進行了抽風燒結(jié),料層高度為550mm。按GB標準檢測燒結(jié)礦的轉(zhuǎn)鼓指數(shù)及落下強度,并用光學及電子顯微鏡和圖像分析系統(tǒng)對不同堿度條件下低硅燒結(jié)礦的礦物組成和顯微結(jié)構(gòu)進行分析。本研究擬定燒結(jié)礦堿度為1.8、2.0、2.2、2.4、2.6、3.0、3.5七個梯度水平。在堿度變化的過程中其他各參數(shù)均保持不變,即燒結(jié)礦SiO2含量為4.0%、配碳4.0%、MgO2.0%,其中配碳量系指混合料中的固定碳含量。3試驗結(jié)果及分析3.