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硼镁在铁矿粉造块中的行为和作用规律

张玉柱  
【摘要】: 铁前造块是钢铁企业的能耗大户,磁铁矿又是我国主要的铁矿产资源,而磁铁矿粉造块中存在着诸多问题,含铁品位低,SiO_2含量高,成球性能差,致使产品强度低,易粉化,冶金性能差。围绕这些问题,本文综合了大量文献,掌握了国内外铁矿粉造块的发展动态,尤其在铁矿粉造块中添加有关硼镁添加剂的全部情况及存在的问题,并针对这些问题进行系统的研究,以寻求新的解决方法。 本文研究的主要内容包括:硼、镁在烧结矿中的分布规律;磁铁矿粉烧结过程中铁酸钙、正硅酸钙的形成机理及硼镁对其的作用规律;硼、镁对玻璃相的形成及成分的影响规律;硼、镁对球团矿焙烧温度和氧化速率的影响机理等。本论文的研究借助了矿相显微镜、电子显微镜、X—射线衍射仪、能谱分析仪等微观测试手段。 本文在研究过程中,首先摸索出以下两个新的实验方法,一是采用间断式烧结方法,实现了用静态方法对高温反应瞬间动态过程的研究;二是采用铍试剂Ⅲ隐色分光光度法进行了烧结矿中全硼含量的测定,并对烧结矿矿相进行了逐步分离,从而解决了单纯物理方法所不能解决的难题。 通过对硼、镁在铁矿粉造块中的行为和作用规律的研究发现:硼在烧结矿中主要分布于玻璃相中,镁在烧结矿中的分布与含镁添加物的种类和烧结矿碱度有关,添加物种类和烧结矿的碱度不同,镁在烧结矿中的分布规律不同;磁铁矿粉烧结时铁酸钙和正硅酸钙的形成机理与赤铁矿粉烧结时不同,磁铁矿粉烧结过程中初期液相不是CaO-Fe_2O_3系而是FeO_n-SiO_2系;加入硼镁的作用,首先改善了原料的混匀和造球,降低了烧结料的熔点和初期液相的粘度,有利于铁酸钙的形成,并且抑制了正硅酸钙的生成,而且在烧结过程中,硼可以激活惰性状态下的镁,从而使MgO溶入正硅酸钙取代CaO发生类质同象反应,生成钙镁橄榄石,更加降低了正硅酸钙的生成量;此外,发现了烧结过程中玻璃相成分的变化规律和强度—碱度低凹区的形成机理,并且硼镁同时加入后,可以改变玻璃相的结构和物理性能,提高玻璃相的强度,从而改善了烧结矿的质量;硼镁对球团矿焙烧温度和氧化速率的作用是不同的,球团矿加镁后,强化了磁铁矿的稳定性,其氧化受阻,导致磁铁矿氧化不完全,球团矿强度下降,焙烧温度提高,而硼可以促进磁铁矿的氧化,改变磁铁矿的反应活性,使氧化速率提高,并降低了焙烧温度,所以硼镁适当复合加入,有利于改善球团矿质量。


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