白云鄂博铁精矿压团矿还原膨胀的机理与抑制研究

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由于白云鄂博铁精矿中同时含有K2O+Na2O和CaF2等物质,易造成球团矿在还原过程中异常甚至恶性膨胀,给高炉冶炼生产造成不利影响,而MgO可以很好的改善球团矿还原膨胀性能。本文首先采用低K、Na、F含量的澳矿分别配加MgO、K2CO3+Na2CO3、CaF2纯试剂,混合后进行压团,氧化焙烧,分三个阶段还原(Fe2O3→Fe3O4,Fe3O4→FeO,FeO→Fe),计算各阶段膨胀率,结合矿相显微镜和扫描电镜观察压团形貌,并进行分析,探明K2O+Na2O、CaF2及MgO分别对压团矿还原膨胀性的影响机理。再将白云鄂博铁精矿中加入MgO纯试剂调配成熔剂性压团矿,研究了白云鄂博铁精矿压团的抑制机理,为改善白云鄂博铁精矿球团还原膨胀性能提供理论依据,对开发包头自产矿和合理利用白云鄂博铁精矿球团矿具有科学的指导意义。澳矿加入0%,0.3%和0.6%的K2O+Na2O(K2O:Na2O为1:1)制备压团,进行实验分析结果表明:在焙烧过程中K2O+Na2O使渣相量增多熔点降低,渣相含量从5.41%增加到9.07%和13.88%,阻碍了赤铁矿连晶的发展,细化了焙烧压团的晶体结构,第一阶段压团还原膨胀率分别为12.36%,9.58%和8.12%,减小了此阶段还原膨胀率;第二阶段还原温度为1000℃,含K、Na的低熔点渣相产生形变,还原时FeO定向生长能力强,还原膨胀率从4.27%增大到6.03%和7.91%,促进了压团还原膨胀;随着铁氧化物的还原,K2O+Na2O固溶于FeO晶体中,导致晶体缺陷使Fe2+的扩散系数增加,促进了还原第三阶段铁晶须生长,导致压团还原膨胀率从15.61增加到25.37%和27.85%,使压团产生恶性膨胀。澳矿加入0%,0.3%和0.6%的CaF2纯试剂制备压团,进行实验分析结果表明:焙烧时CaF2与SiO2反应后生成CaO和SiF4气体,焙烧压团孔隙率从35.51%增加到37.27%和40.47%,阻碍了赤铁矿连晶的发展,第一阶段还原膨胀率分别为12.36%,9.15%和8.83%,减小了此阶段还原膨胀率;第二还原阶段,压团还原膨胀率为4.27%,5.98%和7.36%,压团孔隙率的增加,促进了浮氏体的定向生长,导致压团膨胀率增大;第三阶段还原膨胀率从15.61%增加到20.33%和24.72%,Ca2+会与FeO生成固溶体,造成晶格畸变,促进了铁晶须的生长,导致还原膨胀率明显增大。澳矿加入0%,2%和4%的MgO纯试剂制备压团,进行实验分析结果表明:在焙烧时MgO促进了压团中含镁磁铁矿的形成,稳定了磁铁矿晶格结构,第一还原阶段,澳矿压团还原膨胀率为12.36%,添加4%MgO的压团还原膨胀率仅为3.85%,MgO明显抑制了此阶段的还原膨胀率;第二还原阶段由于MgO固溶于FeO晶格,减少了晶格缺陷,还原膨胀率分别为4.27%,3.80%和2.12%;MgO稳定了FeO晶格,从而抑制了铁晶须的生长,第三还原阶段膨胀率从15.61%降低到10.91%和8.22%,使此阶段压团还原膨胀率降低。白云鄂博铁精矿中添加MgO纯试剂制备熔剂性压团,进行实验,结果表明:焙烧时加入MgO后的压团渣相熔点升高,渣相量减少,而且还会生成稳定的含镁磁铁矿,对焙烧压团三个还原阶段的膨胀率均起到了降低的作用,三个阶段的总膨胀率分别为:54.33%,28.09%和22.25%,特别是显著抑制了铁晶须的生长和压团第三还原阶段的膨胀。白云鄂博铁精矿熔剂性压团的还原膨胀性能良好。
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