含硼添加劑對磁鐵礦燒結(jié)過程中正硅酸鈣生成的影響

含硼添加劑對磁鐵礦燒結(jié)過程中正硅酸鈣生成的影響

1粉化的抑制機(jī)理在制備過程中，添加含硼添加劑可以顯著抑制自然冷卻過程和儲存過程中蒸發(fā)的礦粉。這在現(xiàn)有的文獻(xiàn)中有得到報道。但對于其抑制粉化的機(jī)理尚未見文獻(xiàn)報道。本文研究含硼添加劑對正硅酸鈣(C2S)生成量的影響,為闡明含硼添加劑抑制燒結(jié)礦自然粉化機(jī)理提供了試驗(yàn)依據(jù)。2c2s的形成機(jī)理分析采用與文獻(xiàn)相同的方法進(jìn)行燒結(jié)杯解剖實(shí)驗(yàn),由各燒結(jié)帶的礦相組成分析C2S的形成機(jī)理。用常規(guī)燒結(jié)方法,進(jìn)行加硼混合料及不加硼混合料對比燒結(jié)實(shí)驗(yàn)。用光學(xué)顯微鏡進(jìn)行礦相分析,由礦相組成判斷含硼添加劑對C2S形成的影響。3結(jié)果與討論3.1民間濕料帶feo含量的變化對于沿料柱高度分層所取樣品(各標(biāo)號樣品在料柱中的位置見文獻(xiàn)),經(jīng)化學(xué)分析,其FeO含量示于表1。通過分析表1中沿料柱高度的FeO含量變化可知:在磁鐵礦燒結(jié)過程中,3號預(yù)熱帶與濕料帶FeO含量基本相同,也與初始混合料的FeO含量相同,說明預(yù)熱帶氣氛近于中性。4號燃燒帶的FeO含量較預(yù)熱帶略有提高,且高于初始混合料的FeO含量,說明燃燒帶為弱還原性氣氛。6號以后FeO含量明顯下降,8—10號樣品中FeO含量達(dá)到8.0%左右,說明冷卻帶為強(qiáng)氧化性氣氛。對于11號樣品,FeO含量很高,達(dá)到15.8%,這是由于11號樣品處于料柱表層,燃燒前沿一過,燒結(jié)礦即被冷卻,沒有經(jīng)歷熱風(fēng)氧化過程。當(dāng)然,停止抽風(fēng),通氮?dú)夂?整個料柱各部位均處于中性氣氛之下。其變化過程為中性氣氛下的冷卻過程。3.2形成cs的csi3.2.1每個精煉帶的礦相由經(jīng)氮?dú)饫鋮s后,按文獻(xiàn)圖3取樣分析測定各燒結(jié)帶的礦相組成,其結(jié)果見表2。3.2.2cao-sio-feon三元系相圖及等溫截面圖表2結(jié)果表明:在預(yù)熱帶,只有極少量C2S生成,在燃燒帶C2S的含量高達(dá)20%—25%;在冷卻帶,沿料柱高度,由燃燒帶邊沿開始,C2S的含量逐漸減少,其成品礦中C2S的含量只有5%—6%。燃燒帶大量C2S的存在,只能是兩種原因產(chǎn)生的:一是由SiO2與CaO直接反應(yīng)形成;二是由于在燃燒帶產(chǎn)生大量的液相,CaO首先溶入液相,當(dāng)液相中C2S達(dá)到飽和時,則析出C2S。第一種情況幾乎是不可能出現(xiàn)的。因?yàn)樵跓Y(jié)過程中,燃燒帶的停留時間不到1min。而由SiO2與CaO通過固相反應(yīng)生成C2S,在燒結(jié)所能達(dá)到的最高溫度(約1400℃)下,需幾十小時才能反應(yīng)完全。對于第二種情況,結(jié)合CaO-SiO2-FeOn三元系相圖則很容易給出合理解釋。附圖為CaO-SiO2-FeOn三元系相圖在1400℃時的等溫截面圖。設(shè)最早出現(xiàn)的液相成分為相圖中的L點(diǎn),石灰成分用S點(diǎn)表示。根據(jù)杠桿規(guī)則,當(dāng)石灰溶入液相時,隨著石灰的不斷溶解,液相總成分將沿著LS直線由L點(diǎn)向S點(diǎn)改變。如果石灰全部溶解后,其液相總成分位于LM段,則不會有C2S產(chǎn)生。如果石灰溶解后,液相的總成分位于MO段,這時石灰與初期液相反應(yīng)就會析出C2S。當(dāng)被少量C2S飽和的液相在氮?dú)鈿夥障吕鋮s時,則會隨著溫度的降低C2S的析出量增多。當(dāng)上述液相被空氣冷卻時,由于較強(qiáng)的氧化氣氛,使得FeO及Fe3O4被熱風(fēng)氧化為Fe2O3。這時,一方面液相由CaO-SiO2-FeO系向CaO-SiO2-Fe2O3系轉(zhuǎn)化,從而在冷卻過程中析出鐵酸鈣;另一方面,由于與液相接觸的磁鐵礦在熱風(fēng)的作用下被氧化為Fe2O3,從而與液相中的CaO反應(yīng)析出鐵酸鈣。在燒結(jié)過程的冷卻帶,其氧化與降溫過程同時發(fā)生,因此,在析出鐵酸鈣的同時,會伴隨著C2S的析出。其析出的鐵酸鈣及硅酸鈣的相對量,決定于燃燒帶氣氛還原性及冷卻氣體氧化性的強(qiáng)弱。燃燒帶的還原性越強(qiáng),冷卻氣體的氧化性越弱,析出的C2S量越多,鐵酸鈣越少;反之,析出的鐵酸鈣量多,C2S量少。為了進(jìn)一步證實(shí)上述觀點(diǎn)的正確性,我們還進(jìn)行了下述兩種實(shí)驗(yàn):一是通過采取保溫措施,配碳3.5%進(jìn)行燒結(jié),使之達(dá)到與配碳4%燒結(jié)時相近的溫度,結(jié)果前者鐵酸鈣增加約20%,C2S量下降約15%。二是在配碳4%的條件下進(jìn)行富氧2%及不富氧的對比燒結(jié)實(shí)驗(yàn),結(jié)果看到在富氧條件下燒結(jié),其礦相組成中赤鐵礦和鐵酸鈣增多,C2S和富氏體減少。3.3硼對燃燒礦山中b2s生成量的影響3.3.1加硼抑制粉化燒結(jié)礦加硼后,可使燒結(jié)礦自然冷卻過程及存儲過程的粉化率明顯降低。表3為實(shí)驗(yàn)室燒結(jié)杯試驗(yàn)中粉化率與硼添加量的關(guān)系。顯然,以硼酸為添加劑時,當(dāng)硼添加量(以B計)達(dá)到0.006%以上時,粉化被完全抑制。加硼抑制粉化的原因可歸納為三個方面:1.硼進(jìn)入C2S的晶格,抑制了C2S由β向γ晶型轉(zhuǎn)變;2.硼進(jìn)入玻璃相,改善了玻璃相的力學(xué)性能;3.硼進(jìn)入燒結(jié)礦的液相,改善了液相的性質(zhì);使C2S生成量降低。關(guān)于硼對C2S晶格及玻璃相力學(xué)性能的影響我們正在進(jìn)行研究。本文只報道硼對C2S生成量影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。3.3.2懲氧體按ph值的存在機(jī)理分析表4為加硼燒結(jié)礦與未加硼燒結(jié)礦中礦相組成的測定結(jié)果。由表4可知,燒結(jié)礦加硼后,使C2S的生成量降低。由前面C2S的形成機(jī)理研究結(jié)果可知,在冷卻帶燒結(jié)礦被空氣冷卻的過程中,同時產(chǎn)生鐵酸鈣和析出C2S。當(dāng)產(chǎn)生的液相由于B2O3的存在粘度降低時,一方面由于透氣性變好使氧化性增強(qiáng);另一方面又有利于液相中的Ca2+向Fe2O3表面的擴(kuò)散,使得鐵酸鈣易于形成。因此,加硼燒結(jié)礦與不加硼燒結(jié)礦相比較,鐵酸鈣增多,C2S減少。4燃燒帶的還原性1.在磁鐵礦燒結(jié)過程中,初期液相被惰性氣體冷卻時,析出C2S,被空氣冷卻時,同時析出C2S及鐵酸鈣。2.在燒結(jié)礦的冷卻帶,析出