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烧结矿作为高炉炼铁的主要原料,其冶金性能直接影响高炉炼铁生产的技术经济指标。近年来,在钢铁行业经济效益逐渐减少的市场条件下,各钢铁企业为了改善经济效益指标,不断压缩原料成本,使得矿石来源复杂化。改善烧结矿质量,有利于提高高炉煤气利用率,减少CO2排放量,符合当今社会的CO2减排的绿色发展方向。为此,本文研究了一定范围内的Fe2O3-CaO-SiO2铁酸钙系粘结相的流动性。以此可结合相图(熔点、液相比例)来预测铁酸钙粘结相流动性和强度,进而为不同原料(SiO2)合理制定配料参数提供理论指导。
本文首先研究了Fe2O3-CaO二元系的流动性指数与液相组成、液相线温度(即熔点)及液相比例之间的变化关系。在此基础上,针对Fe2O3-CaO-SiO2三元系流动性展开研究,检测了一定Fe2O3含量、一定CaO含量、一定碱度条件下的流动性指数,并结合三元相图的等温截面图对其进行机理分析。最后针对本文的基础理论研究结果进行了验证。采用实际的铁矿石模拟烧结过程,比较铁矿石的流动性和强度与化学试剂的试验结果,以此来验证基础理论研究的正确性。
本文的研究内容主要得到如下结论:
(1)液相组成对流动性的影响最大。当液相组成相同时,可以通过液相比例和液相线温度来判断流动性的强弱,即流动性与液相比例成正比,与液相线温度成反比。Fe2O3-CaO二元系中,随Fe2O3含量增加,液相流动性呈减弱趋势。液相中Fe2O3含量由72.4%增加到83.6%,流动性指数由7.9降低至5.9。
(2)在Fe2O3含量为70%的液相区内,随着SiO2含量由0升高到10%,Fe2O3-CaO-SiO2三元系的流动性指数由9.29降低至7.33。
(3)无论是化学试剂还是铁矿石,在CaO含量为8%,SiO2含量由0升高到10%,各试样虽经焙烧之后未熔化,但是通过显微观察能看到一定数量的液相存在,经过对能谱分析的成分点比例换算,得到的结果与通过相图绘制得到的液相成分所在区域相同。各试样焙烧后未体现出流动性(流动性指数=1)的原因是:(a)液相较少;(b)反应未达平衡。在全部液相区内,CaO含量为25%时,随SiO2含量的提高,Fe2O3-CaO-SiO2三元系的流动性表现出减弱的趋势,由7.71下降到6.21。主要是由于硅酸根离子团的数量增加,导致黏度增大,流动性减弱。
(4)无论是R=1.0还是R=4.0,随着Fe2O3含量的升高,SiO2含量的降低,Fe2O3-CaO-SiO2三元系的流动性变弱,而且差距很大。R=1.0时,流动性指数由11.97降低至1,R=4.0时,流动性指数由5.9降低至1。将铁矿石的碱度设定为4.0时,流动性指数基本随着矿石中SiO2含量的增加而增强。高硅的SiO2含量最高,流动性指数也最高,为6.55,巴卡的SiO2含量最低,流动性指数也最低,为1.86。
本文首先研究了Fe2O3-CaO二元系的流动性指数与液相组成、液相线温度(即熔点)及液相比例之间的变化关系。在此基础上,针对Fe2O3-CaO-SiO2三元系流动性展开研究,检测了一定Fe2O3含量、一定CaO含量、一定碱度条件下的流动性指数,并结合三元相图的等温截面图对其进行机理分析。最后针对本文的基础理论研究结果进行了验证。采用实际的铁矿石模拟烧结过程,比较铁矿石的流动性和强度与化学试剂的试验结果,以此来验证基础理论研究的正确性。
本文的研究内容主要得到如下结论:
(1)液相组成对流动性的影响最大。当液相组成相同时,可以通过液相比例和液相线温度来判断流动性的强弱,即流动性与液相比例成正比,与液相线温度成反比。Fe2O3-CaO二元系中,随Fe2O3含量增加,液相流动性呈减弱趋势。液相中Fe2O3含量由72.4%增加到83.6%,流动性指数由7.9降低至5.9。
(2)在Fe2O3含量为70%的液相区内,随着SiO2含量由0升高到10%,Fe2O3-CaO-SiO2三元系的流动性指数由9.29降低至7.33。
(3)无论是化学试剂还是铁矿石,在CaO含量为8%,SiO2含量由0升高到10%,各试样虽经焙烧之后未熔化,但是通过显微观察能看到一定数量的液相存在,经过对能谱分析的成分点比例换算,得到的结果与通过相图绘制得到的液相成分所在区域相同。各试样焙烧后未体现出流动性(流动性指数=1)的原因是:(a)液相较少;(b)反应未达平衡。在全部液相区内,CaO含量为25%时,随SiO2含量的提高,Fe2O3-CaO-SiO2三元系的流动性表现出减弱的趋势,由7.71下降到6.21。主要是由于硅酸根离子团的数量增加,导致黏度增大,流动性减弱。
(4)无论是R=1.0还是R=4.0,随着Fe2O3含量的升高,SiO2含量的降低,Fe2O3-CaO-SiO2三元系的流动性变弱,而且差距很大。R=1.0时,流动性指数由11.97降低至1,R=4.0时,流动性指数由5.9降低至1。将铁矿石的碱度设定为4.0时,流动性指数基本随着矿石中SiO2含量的增加而增强。高硅的SiO2含量最高,流动性指数也最高,为6.55,巴卡的SiO2含量最低,流动性指数也最低,为1.86。