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    球團礦品質的控制

    2016/8/9

      主要從兩個方面評價球團礦的品質:一是它的強度,二是它的還原性。

      一般要求球團礦的抗壓強度不應小于200千克力/個(1961.33牛/個),轉鼓指數(+6.3厘米)在93%以上,磨損指數(-0.6厘米)在7%以下。其實,高爐冶煉并不一定需要球團礦的強度如此高,因為高爐內部爐料承受的壓強并不大,國外球團礦多在礦山生產,要經過水、陸長途運輸,長期貯存,故對其強度要求甚高。

      再者,球團礦的強度也是焙燒固結的標志。過低的強度指標,表明焙燒固結不好。球團礦的平均強度,不如其強度分布意義重要。平均強度相近的兩種球團礦,分布寬者的冶金性質較差,因為寬者必有一部分燒不透,另一部分過燒。前者強度低,易成粉末,后者強度雖高,但還原性必差。

      球團礦的氣孔度一般在20~30%之間。它與球團礦的低溫、中溫還原性有直接的線性關系。見圖1.

      球團礦的低溫、中溫還涼性一般較好,因為它的主要礦物為易還原的赤鐵礦。而且氣孔率較高,微氣孔多。有利于還原。

      酸性球團礦的高溫還原性不好,因為在1200℃以上的高溫下,FeO與SiO2反應很快,而且熔化,使還原條件惡化。實驗證明,1250℃下還原酸性球團礦,只在表面形成一層金屬殼,球團礦內部多為FeO和熔融了的硅酸鹽渣相。

      球團礦中配加氧化鎂,可以改善它的高溫還原性,因為MgO能提高渣相的熔化溫度。加氧化鎂的方法有兩種,其一為配加白云石,但白云石會帶來CaO.為了改善高爐原料的冶金性質,以高堿度燒結礦,配加含MgO的酸性球團礦,較為理想。若球團礦中含CaO高,必將影響燒結礦的堿度。此外白云石會使球團礦中液相增多,影響其抗壓強度。再者,配加白云石會使較多的MgO與Fe2O3結合形成鎂鐵礦,它與赤鐵礦晶粒連在一起,在低溫下還原時,赤鐵礦先還原為磁鐵礦發生晶變,產生應力,使晶粒內出現裂紋,造成球團礦低溫粉化。為了解決這個問題,瑞典LKAB使用鎂橄欖石代替白云石。

      鎂橄欖石為硅酸鹽,具有較高的熔點,在球團礦中只有固相擴散不會熔化,可以減少進入赤鐵礦的MgO,而又能改善球團礦的高溫還原性。其缺點是帶來一部分SiO2,使球團礦中SiO2增高。

      球團礦還原膨脹問題,在七十年代曾引起許多冶金工作者的關注。大多數球團礦在還原時都發生膨脹,某些則膨脹異常。一般認為膨脹率在20%以下,為高爐所允許,稱做正常膨脹;超過這個界線者,叫做異常膨脹。個別球團礦膨脹可達使高爐透氣性惡化。赤鐵礦擴散固結的球團礦,從500℃到1000℃還原過程中膨脹率變化如下:見圖2.由曲線1可以看出,正常膨脹主要發生于從Fe2O3到Fe3O4的轉變,因為過程中發生晶形變化,從六方晶系變為立方晶系,晶格常數由5.42埃變為8.38埃。曲線2為異常膨脹,主要發生于從FeO到金屬鐵的轉變,過程中產生鐵晶須是異常膨脹的基本原因。

      FeO還原到金屬鐵,如果表面生成均勻的金屬鐵殼,則不會發生異常膨脹。在某種情況下,FeO表面局部被渣相覆蓋或被CaO污染,還原將在未被覆蓋的部分進行,FeO內的鐵離子迅速擴散,移至開始還原的那一點,象破土而出的幼苗一樣,長出鐵晶須,產生異常膨脹。浮士體吸收CaO的能力很強,CaO在浮士體中不均勻分布,是造成異常膨脹的原因.Na2O也可以導致異常膨脹。此外赤鐵礦礦物的異向性,即相鄰兩個赤鐵礦晶粒的晶軸相互垂直或者不一致,還原時發生晶變產生推力,也是膨脹的原因之一。適當增加球團礦中SiO2,多生成一些硅酸鹽液相,能降低還原膨脹率。此外縮小鐵精礦粒度,提高焙燒溫度,增加返礦配比等,都可以降低還原膨脹率。

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