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高堿度燒結礦礦相結構分布模式及形成機理

陳前沖 韓秀麗 劉磊

陳前沖, 韓秀麗, 劉磊. 高堿度燒結礦礦相結構分布模式及形成機理[J]. 工程科學學報, 2019, 41(2): 181-189. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.02.004
引用本文: 陳前沖, 韓秀麗, 劉磊. 高堿度燒結礦礦相結構分布模式及形成機理[J]. 工程科學學報, 2019, 41(2): 181-189. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.02.004
CHEN Qian-chong, HAN Xiu-li, LIU Lei. Distribution patterns and formation mechanisms of the mineralogical structure of high basicity sinter[J]. Chinese Journal of Engineering, 2019, 41(2): 181-189. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.02.004
Citation: CHEN Qian-chong, HAN Xiu-li, LIU Lei. Distribution patterns and formation mechanisms of the mineralogical structure of high basicity sinter[J]. Chinese Journal of Engineering, 2019, 41(2): 181-189. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.02.004

高堿度燒結礦礦相結構分布模式及形成機理

doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.02.004
基金項目: 

國家自然科學基金資助項目 51574105

河北省鋼鐵聯合基金資助項目 E2016209299

詳細信息
    通訊作者:

    陳前沖, E-mail: cx20170529@126.com

  • 中圖分類號: TF046.4

Distribution patterns and formation mechanisms of the mineralogical structure of high basicity sinter

More Information
  • 摘要: 基于燒結礦的非均性, 發現了礦相結構的三種分布模式, 并對礦相結構的形成機理進行了闡述.首先, 基于燒結礦的手標本鑒定特征把某鋼廠燒結礦劃分成了三類.其次, 對礦相結構的鑒定發現, 第1類、第2類、第3類這三類燒結礦的礦相結構在空間上依次具有"均一狀、同心環狀、互嵌狀"三種分布模式.均一狀分布的礦相結構形成于溫度較高、還原性較強和混料均勻的穩定條件之中, 主要為交織熔蝕-熔蝕結構, 具有良好的冶金性能; 同心環狀分布的礦相結構從外部帶到內部帶依次為交織熔蝕結構、熔蝕結構和赤鐵礦粒狀結構, 多以獨立單元的形式出現, 其所在區域工藝條件的惡化并不會對燒結礦總體的結構和冶金性能造成太大影響; 交織熔蝕結構、赤鐵礦粒狀結構和鐵酸鈣聚集區交叉形成的互嵌狀礦相結構, 多形成于溫度較低、氣流不穩定和混料不均勻的條件之中, 易成片出現而導致燒結礦結構和冶金性能的惡化.最后, 冶金性能分析顯示, 第1、2類燒結礦各項冶金性能指標良好, 具有互嵌狀分布模式的第3類燒結礦由于礦相結構的不均勻, 冶金性能相對較差.結果表明, 這種基于礦相結構分布模式的研究方式, 有利于對礦相結構形成機理的闡述, 更助于對燒結原料、燒結氣氛等工藝條件的調控, 對燒結礦冶金性能的改善具有一定理論價值.

     

  • 圖  1  燒結礦手標本. (a) 第1類; (b) 第2類; (c) 第3類

    Figure  1.  Hand specimen of sinters: (a) Category 1; (b) Category 2; (c) Category 3

    圖  2  均一狀燒結礦顯微結構. (a) 熔蝕結構; (b) 交織熔蝕結構

    Figure  2.  Microstructure of uniform sinter: (a) erosion structure; (b) interlaced erosion structure

    圖  3  同心環狀分布模式

    Figure  3.  Concentric annular distribution pattern

    圖  4  氣孔率、氣孔直徑變化圖

    Figure  4.  Variation diagram of the content and diameter of pore

    圖  5  同心環狀燒結礦顯微結構. (a) 粒狀結構(內部帶); (b) ①號區域(內部帶); (c) ②號區域(內部帶); (d, e) 熔蝕結構(過渡帶); (f, g) 交織熔蝕結構(外部帶); (h) 氧化赤鐵礦(外部帶邊緣)

    Figure  5.  Microstructure of concentric annular sinter: (a) granular structure (inner belt); (b) area ① (inner belt); (c) area ② (inner belt); (d, e) erosion structure (transition belt); (f, g) interlaced erosion structure (outside belt); (h) oxidized hematite (the edge of outside belt)

    圖  6  互嵌狀分布模式

    Figure  6.  Intercalated distribution pattern

    圖  7  互嵌狀燒結礦顯微結構. (a, b) 交織熔蝕結構(A區域); (c) 兩區域間的交界; (d) 粒狀結構(B區域); (e, f) B區域中的黏結相聚集區

    Figure  7.  Microstructure of intercalated sinter: (a, b) interlaced erosion structure (area A); (c) the boundary between two areas; (d) granular structure (area B); (e, f) bonding phase accumulation area of area B

    圖  8  鐵酸鈣聚集區形成示意圖

    Figure  8.  Schematic diagram of the calcium ferrate accumulation areas

    表  1  燒結礦化學成分

    Table  1.   Chemical composition of sinters

    類型 質量分數/% 堿度,R
    TFe FeO SiO2 CaO Al2O3 MgO
    第1類 56.01 10.45 5.11 10.02 0.93 2.10 2.10
    第2類 56.70 8.50 4.87 10.10 1.12 1.91 2.07
    第3類 56.85 8.91 5.43 9.83 1.83 2.12 1.81
    下載: 導出CSV

    表  2  燒結礦礦相結構分布模式

    Table  2.   Distribution patterns of the mineralogical structure of sinters

    類型 分布模式(體積分數) 礦相結構
    第1類 均一狀(>95%) 交織熔蝕-熔蝕結構
    其他結構(<5%) 氣孔邊緣及樣品邊緣氧化赤鐵礦
    第2類 均一狀(<85%) 交織熔蝕-熔蝕結構
    同心環狀(<5%) 從外到內:交織熔蝕結構,熔蝕結構,赤鐵礦粒狀結構
    其他結構(>10%) 骸晶赤鐵礦、粒狀磁鐵礦、斑狀結構
    第3類 均一狀(>50%) 交織熔蝕-熔蝕結構
    互嵌狀(<30%) 交織熔蝕結構與赤鐵礦粒狀結構互嵌,赤鐵礦粒狀結構內嵌有部分鐵酸鈣聚集區
    其他結構(>20%) 骸晶赤鐵礦、粒狀磁鐵礦、斑狀結構
    下載: 導出CSV

    表  3  各分帶的顯微結構、礦物及氣孔所占體積分數

    Table  3.   Microstructure, mineral and pore content of each belt

    分帶顯微結構 各分帶體積分數/% 各分帶結構中礦物體積分數/% 氣孔率/%
    磁鐵礦 赤鐵礦 鐵酸鈣 硅酸二鈣 殘余CaO 玻璃質
    粒狀結構(內部帶) 8~10 少量 80~85 少量 10~15 5~7 60~65
    熔蝕結構(過渡帶) 20~30 45~50 8~10 30~35 5~8 2~3 1~2 40~45
    交織熔蝕結構(外部帶) 60~70 30~40 3~5 50~60 3~5 少量 1~2 25~30
    下載: 導出CSV

    表  4  互嵌狀燒結礦礦物組成及氣孔率

    Table  4.   Mineral composition and porosity of intercalated sinter

    顯微結構 各區域體積占比/% 各分帶結構中礦物體積分數/% 氣孔率/%
    磁鐵礦 赤鐵礦 鐵酸鈣 硅酸二鈣 殘余CaO 玻璃質
    交織熔蝕結構(A區域) 70~80 40~45 微量 45~50 5~10 微量 2~3 20~30
    粒狀結構(B區域) 15~20 少量 85~90 5~10 少量 2~3 1~2 30~35
    鐵酸鈣聚集區(B區域) 5~10 90~95 5~10
    下載: 導出CSV

    表  5  燒結礦冶金性能指標

    Table  5.   Metallurgical properties of sinters

    類型 分布模式 低溫粉化指數(RDI+3.15 mm)/% 轉鼓指數/% 還原指數/% 堿度,R
    第1類 均一狀分布+其他結構 85.3 79.97 64.20 2.10
    第2類 均一狀分布+同心環狀分布+其他結構 79.7 78.30 69.95 2.07
    第3類 均一狀分布+互嵌狀分布+其他結構 54.8 79.01 84.60 1.81
    下載: 導出CSV
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  • 收稿日期:  2018-01-14
  • 刊出日期:  2019-02-01

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