Al2O3對鐵礦燒結質量的影響

郭小龍

（河鋼宣鋼煉鐵廠，河北 張家口 075100）

隨著中國經濟的快速發展，帶來的是國內鋼鐵工業狂飆式發展，相比于全球鋼鐵工業，中國鋼鐵工業流程特點是仍以高爐-轉爐為主，盡管技術上在不斷的進步，但高爐煉鐵仍是不可替代的主流工藝。燒結礦是我國高爐冶煉的重要原料，然而隨著鋼鐵產能的不斷增加，鐵礦石供應緊張的局面，迫使一些鋼鐵企業增加了高Al2O3鐵礦石的使用。然而僅僅是少量的Al2O3增加就會使燒結礦的強度，影響高爐軟熔帶液相形成的組成和性質，引起燒結和高爐冶煉的諸多問題。本文就結合實際工作，并從一些文獻理論出發，對Al2O3的存在對鐵礦燒結質量產生的影響進行分析。

1 燒結礦礦物原料組成和燒結特性

1.1 燒結礦礦物組成

燒結礦主要包括含鐵礦物及燒結過程中產生的液態粘結相。含鐵礦物主要涵蓋了磁鐵礦、赤鐵礦、浮士體，粘結相主要包括鐵橄欖石、鈣鐵橄欖石、鐵酸鈣、硅灰石、玻璃質、少量游離石英等[1]。

燒結鐵礦的礦物結構包括宏觀、微觀兩種類型的結構。宏觀結構由于受燒結平衡液相特性的作用，如粗孔蜂窩狀結構還原性和強度較差，石頭狀結構還原性差、強度好。微觀結構指的是顯微鏡下的鐵礦物和粘結相，粒狀結構和粘結相礦物晶體顆粒組合形成粒狀結構，其強度較好；骸晶結構常被硅酸鹽液相粘結相所填補；交織-熔蝕結構在高堿度燒結鐵礦中是多見的；斑狀結構強度較好。

1.2 燒結的基礎特性

燒結特性很好地反映了鐵礦石在燒結過程中的作用和行為，也是評價鐵礦石燒結質量的指標。如同化性能，同化能力好，說明在燒結過程中容易生成液相反之同化能力弱，液相不易生成將影響燒結質量。液相流動性能對于燒結礦的強度有著十分重要的影響，不能過大也不能太小，應控制在有效粘結范圍[2]。粘結相強度，對燒結礦的強度有著十分重要的影響。鐵酸鈣生成特性能是鐵礦粉生成以復合鐵酸鈣為主的粘結相能力。

2 AL2O3對燒結性能的影響和機理

2.1 對礦物組成與顯微結構的影響

燒結過程原料條件是決定燒結礦組成與結構的內在因素，決定了燒結礦質量與冶金性能。

首先是對鐵酸鈣的影響，燒結礦中以鐵酸鈣與磁鐵礦形成的交織熔蝕結構為主要礦相。燒結礦Al2O3含量提高時,鐵酸鈣中Al伴隨著燒結礦Al2O3含量的增加而提高。一些工藝實驗研究表明為Al2O3含量1.0%時，礦化作用良好，礦相結構較為均勻。含量為2.0%時，鐵酸鈣大量出現，將赤鐵礦包圍在中間，形成良好的礦相結構。含量為3.5%時，局部區域出現了較多孔洞，不利于提高燒結礦的強度。

女孩們沒一個人搭理她。說話的女孩比書娟低一年級，家在安慶鄉下，母親是個富孀，不知從哪里來的怪念頭，把女兒送到南京受洋教育。

燒結液相的流動范圍小時，不利于液相對核礦石顆粒的粘結降低強度。但如果流動性過大，較寬的液相流動范圍會使粘結液相在燒結礦表層的鋪展厚度變薄。因此合理的控制流動特性對于燒結質量影響較大。從鐵礦組成結構來看，其是由Si、O四面體與Al、O八面體形成的層狀結構，層間由氫鍵相連接，當Al2O3含量增加，氫鍵破裂，促使網絡狀結構的形成，惡化了鐵礦粉燒結的液相流動性。從工藝的生產實踐來看，2.0%的含量是一個分水嶺，在超過這個趨勢后各指標變化趨勢明顯。

三是對赤鐵礦的影響，赤鐵礦主要以大塊的板狀為主，Al2O3低含量時，硅酸鹽填充于大塊赤鐵礦和鐵酸鈣之間，形成高強度微區，增加了燒結礦的強度。隨著含量的提升，赤鐵礦、磁鐵礦、鐵酸鈣三者兩兩相互膠結作用提升，含量為3.0%、3.5%時，少量赤鐵礦與鐵酸鈣粘結在一起，出現在鐵酸鈣的表層，惡化燒結礦的強度。

1165 小成像視野薄層靶掃描胰腺動脈計算機斷層掃描增強檢查在胰腺癌診斷中的應用 朱 尋，尹 偉，陸建平

四是對硅酸鹽的影響。硅酸鹽粘結相分散填充在板狀赤鐵礦、磁鐵礦、鐵酸鈣之間，當含量升高，硅酸鹽中Mg、Al、Fe比例呈現下降趨勢，含量為3.0%時，赤鐵礦呈斑點狀嵌布于鐵酸鈣上。含量為3.5%時相結構中也出現了對燒結礦強度有巨大危害的大孔洞，影響燒結質量[4]。

2.2 對液相特性的影響

生成特性包括液相開始形成溫度、區間、時間、生成量等指標。Al2O3含量增加，使得鐵礦中莫來石（鋁硅酸鹽組成的礦物統稱）和方石英含量增加，莫來石不存在游離的Al2O3，而方石英本身熔點較高，這會在整體上使液相熔點升高。而且這也會產生更多比例的高熔點液相粘結相，燒結混合料層中液相生成的范圍變小、燒結液相生成溫度的可控性變差。

其次是對磁鐵礦的影響，磁鐵礦主要呈板狀，并存在少量的粒狀、塊狀磁鐵礦。Al2O3含量提高時磁鐵礦含量的減少,局部磁鐵礦連晶現象大量發展，這源自與鐵酸鈣交織熔蝕結構中的磁鐵礦比例的下降，尤其是Al2O3含量為3.0%時，連晶現象持續增多，并且礦相結構中出現了對燒結礦強度不利的粗長裂紋；當含量為3.5%時，礦相結構中也出現了對燒結礦強度不利的較大孔洞[3]。

從以上的工藝分析來看，Al2O3含量在1.8～2.0%之間是一個分水嶺，對于液相特性將產生極大的影響，總體來看隨著Al2O3含量的提升，生成特性、流動特性、濕潤特性都會受到一定的影響，繼而影響燒結質量。因此在工藝控制中對于Al2O3的含量控制尤為關鍵。

基于以上分析，Al2O3的存在會影響到礦物組成，同時對液相特性也將帶來顯著的影響，這些影響都會造成強度的波動。

推廣液體肥還能夠帶動很多技術的應用，同時也能帶動很多農資產品的應用。通過施液體肥可以和很多產品進行配套使用，如可與液體土壤改良劑、液體微生物肥一同配套使用，國外很多有機肥做成液體，通過灌溉設備施入土壤，非常方便。液體肥是未來中國的主流肥料，液體肥會迎來很好的一個發展空間，有廣闊的應用市場。

從工藝的生產實踐來看，1.8%的含量是一個分水嶺，在超過這個趨勢后各指標變化趨勢明顯。

疲勞載荷試驗主要是為了驗證聯軸器在正常運行情況下的疲勞載荷承載能力。聯軸器在正常運行過程中，除了受扭矩載荷作用外，還需要受齒輪箱輸出軸和發電機輸入軸的徑向位移和軸向位移載荷的作用。在聯軸器疲勞試驗時，除了施加扭矩載荷外，還需要在聯軸器試驗臺上施加徑向位移和軸向位移。聯軸器極限載荷試驗參數如表2所示。聯軸器完成極限疲勞測試后，需對聯軸器進行檢查，主要檢查項目與極限載荷試驗的檢查項目相同。

2.3 對燒結礦強度影響

流動特性表示燒結液相的有效粘結區域大小，對燒結礦的強度有重要影響。

基于客戶畫像和GBDT算法的客戶價值預測方法…………馮娟娟 辜麗川 饒海笛 史先章 焦 俊 王 超 陳 衛 (3-51)

有實驗研究表明，鋁酸鹽與鐵酸鹽可以形成固溶體,從現代熔渣結構的觀點出發,這類復雜穩定的離子團結合能較高,排列有序。當Al2O3含量增加時，液相生成溫度提高、液相生成量減少，液相中質點從一個平衡位置轉移到另一個位置時較為困難。液相粘度的提高,致使質點擴散速率下降，較小的晶體微粒因曲率較大而溶解到周圍的介質中，致使析出的鐵酸鈣向板片狀發展，晶粒發育較大。板片狀鐵酸鈣的強度和抵御裂紋擴展的能力極差,當Al2O3含量增加時，抵御裂紋擴展的能力也較差，對燒結礦強度和低溫還原粉化十分不利。

3 結語

從燒結工藝特點出發，Al2O3含量對燒結質量的影響主要是通過對礦物組成結構的影響以及對液相特性的影響，從而進一步對燒結強度產生影響。

結合工藝實踐以及理論文獻的綜述探討，本文分析的結論認為Al2O3含量的提升時，1.8%～2.0%是一個分水嶺，在超過這一數值水平時，燒結礦產量、質量明顯惡化。其原理是當Al2O3含量增加時，混合料液相生成溫度和熔化溫度區間上升,液相生成量和平均生成速度減少,連晶形式大量發展，增加的Al大部分都進入鐵酸鈣，同時也使得游離的Ca、Si匯集在鐵酸鈣中。

從理論上看，鐵酸鈣總量的增加對燒結礦質量有利，但是在液相以及熔點的變化情況下，大量的板片狀鐵酸鈣的生成也導致了燒結強度的降低，最終燒結礦強度的下降和低溫還原粉化性的惡化，形成低質量的燒結成品。當然也要注意的是，本文討論的是基于工藝實踐以及理論上的單一指標探討，實際上燒結質量過程中有大量的工藝參數的影響，所以具體的生產還是要結合不同的原材料來進行針對性的分析，確定具體的關鍵參數。