复合铁酸钙（SFCA）生成与还原过程中Al 2 O 3 作用机理的研究
发布时间：2021-10-25 12:18
Fe2O3-CaO-SiO2-Al2O3系复合铁酸钙（SFCA）是高碱度烧结矿中的主要粘结相,它具有机械强度高,还原性好等特点,脉石成分中的Al2O3能够促进SFCA的形成,研究其生成机理对优化烧结生产工艺有重要的指导意义。作为一种固溶体相,SFCA化学元素组成会因天然矿石中化学组成的变化而波动,Al2O3含量势必会影响SFCA中铝元素的含量,研究不同含铝量对SFCA还原性能的影响有助于更加清晰地了解SFCA的还原机理。本文,首先对SFCA形成过程中可能出现的前驱体相Ca2.9Fe10.5Si0.6O20（SFC）和Ca3.18Fe15.48Al1.34O28（CFA）的形成过程进行研究,探究A12O3和SiO2参与SFCA形成的作用机理。然后,对不同Al2O3含量的SFCA固溶体进行还原机理的研究,通过改变还原温度与还原气氛组成,分析SFCA在还原过程中化学组成的变化,探究Al2O3对SFCA还原过程的影响机理。同时,结合Rietveld结构精修定量的方法对固相反应过程进行分析。结果表明,在相同条件下CFA比SFC更容易形成,直接影响着固相反应中SFCA形成。CaFe2O4（CF）是...
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：118 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－１烧结过程示意图??
般含有较??高的Ａ１２０３，这种烧结基质的强度比较低，主要有玻璃相出现。而ＳＦＣＡ－Ｉ??熔体一般含有较高的Ｆｅ、较低的Ａ１，没有出现玻璃质，所形成的烧结基质??强度非常高。Ｐｏｗｎｃｅｂｙ?Ｍ?Ｉ等［４９］通过分别对ＳＦＣＡ和ＳＦＣＡ－Ｉ的化学成分的??研宄，找出了一个化学成分界限来区分这两种类型复合铁酸钙。因为近几年??矿石资源的变化，铁矿石中脉石的成分不断变化，研宄表明ＭｇＯ对铁酸钙??熔体的生成及结构变化的影响越来越明显，这使复合铁酸钙变得更加复杂，??即所谓的ＳＦＣＡＭ。图２－３给出ＳＦＣＡ形成过程反应机理示意图［５（）】。??｜??Ｌ１，?ＩＫｌ＇ｓｉ（?＾１?ｇ??；?雜??．．．＼?ＳＦＣＡ??ＳＦＣＡ?ａｎｄ?ａ??ＳＦＣＡ１????Ｉｔ！?????一?ｌ—??Ａｌ＾ｘｉｄｅ?｜?ａ??ｒ＇＂＂?一?—?＊＂??ｍ?［Ｔｉｉ?辱３＂」?％??Ｓｔａｒｔｉｎｇ?ｓｉｎｔｅｒ??ｐ＊?￣￣－ｒｍ—■Ｊ?１????＾??ｍｉｘｔｕｒｅ?Ｉ?ｆＴ?｜?Ｉｒｏｎ?Ｏｒｅ?ＣａＣＸ）３?ｓ＞??Ｇａｎｇｕｅ?卜?Ｒｎｅｓ?阳入?????１１?＝??图２－３?ＳＦＣＡ形成过程反应机理示意图??到目前为止，所有的研宄都表明熔剂性烧结矿质量取决于铁酸钙的产生??量及其矿物学性质。从２０世纪７０年代开始，关于铁酸钙相联系的研究的起??始点主要是通过改变烧结原料的化学成分组成、烧结工艺过程的条件以及烧??结冷却过程的工艺三个角度达到控制铁酸钙的产生及其矿物学性质，关于这??三个方面的研宄成果奠定了生产优质烧结矿的理论基矗??１２??
?北京科技大学博士学位论文???０．００４５????＋?（２２０）??０．００４０?－?－〇－（３１１）??——?（４００）?ｚ??．?（５ｉｌ）?乂；??０．００３５?－?〇＂?（４４０）?彡??Ｗ?？?．．．．．?▽??０?００２５?－?—？??０．００２。－??０．００１５?——１?１?１?■?１???＇——??０?２?４?６??Ａｌ２〇３?Ｃｏｎｔｅｎｔ／ｍｏｌ％??图２＿４?Ａｌ２〇３的固溶量对Ｆｅ２〇３在５２５°Ｃ下还原６０ｍｉｎ晶格畸变的影响??（２）?Ａｈ〇３对烧结矿高温还原的影响。??烧结矿是高炉炼铁的主要铁源，烧结矿的还原性是影响高炉生产的主要??因素之一。由于烧结矿主要矿物是赤铁矿（Ｆｅ２０３）、磁铁矿（Ｆｅ３０４）和复合铁??酸钓（ＳＦＣＡ），其中Ｆｅ２〇３和ＳＦＣＡ占较大比例。烧结矿在高炉中进行还原，??还原过程十分复杂，特别是随着国内外铁矿石原料成分不稳定，导致不同含??量的脉石成分参与到烧结矿形成，特别是Ａ１２０３含量会直接影响到复合铁酸??钙［６９］。??可以说Ａｂ〇３是复合铁酸钙（ＳＦＣＡ和ＳＦＣＡ－１）的重要组成部分，??Ａ１２０３能够促进复合铁酸钙形成，从而影响烧结矿的矿物组成和铁酸钙含量??［７（）］。烧结之前Ａ１２０３有不同的赋存状态，而随着烧结过程的进行，Ａｂ〇３不??断在复合铁酸钙中富集，导致复合铁酸钙中Ａ１２０３含量不断增加。研究人员??关于Ａ１２０３对烧结矿高温还原的影响研究，主要集中在Ａ１２０３促进了烧结矿??中铁酸钙含量增加，而铁酸钙具有较好的还原性能。因此，Ａｈ〇３能够改善??烧结矿还原性
【参考文献】：
期刊论文
[1]SiO2对CaO-Fe2O3熔体结晶矿物组成及显微结构的影响[J]. 杨楠,郭兴敏. 钢铁研究学报. 2019(08)
[2]MgO对高碱度烧结矿强度的影响及机理[J]. 范晓慧,李文琦,甘敏,陈许玲,袁礼顺,季志云,余志元,黄晓贤,苏道. 中南大学学报(自然科学版). 2012(09)
[3]Al2O3含量对烧结矿平衡相组成及特性的影响[J]. 刘继彬,李辽沙. 安徽工业大学学报(自然科学版). 2009(04)
[4]低硅烧结矿显微结构的分形[J]. 刘丽妹,张庆军,赵二敏,张玉柱,司新国. 钢铁研究学报. 2009(09)
[5]高铁低硅烧结技术研究[J]. 王荣成,傅菊英. 钢铁. 2007(06)
[6]SiO2对烧结矿矿相组成的影响[J]. 庞建明,汪志全. 安徽工业大学学报(自然科学版). 2005(04)
[7]700 mm料高低硅全精粉烧结试验研究[J]. 冯焕林,贺淑珍,李强,范建军. 钢铁. 2005(08)
[8]硼酸添加剂改善烧结矿质量的试验及机理研究[J]. 白丽群,夏登友,李新,孙挺,李荻. 烧结球团. 2005(03)
[9]Al2O3加剧烧结矿低温还原粉化原因的研究[J]. 王树同,祈富安. 烧结球团. 1997(02)
[10]烧结矿低温还原粉化及抑制措施[J]. 谭金琨. 河北理工学院学报. 1996(03)
博士论文
[1]含铝赤铁矿烧结过程铁酸钙生成及其低温还原粉化机理研究[D]. 郭徽.北京科技大学 2019
[2]Fe2O3-CaO-SiO2系铁酸钙（SFC）生成机理研究[D]. 丁祥.北京科技大学 2015
本文编号：3457385
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
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【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－１烧结过程示意图??
般含有较??高的Ａ１２０３，这种烧结基质的强度比较低，主要有玻璃相出现。而ＳＦＣＡ－Ｉ??熔体一般含有较高的Ｆｅ、较低的Ａ１，没有出现玻璃质，所形成的烧结基质??强度非常高。Ｐｏｗｎｃｅｂｙ?Ｍ?Ｉ等［４９］通过分别对ＳＦＣＡ和ＳＦＣＡ－Ｉ的化学成分的??研宄，找出了一个化学成分界限来区分这两种类型复合铁酸钙。因为近几年??矿石资源的变化，铁矿石中脉石的成分不断变化，研宄表明ＭｇＯ对铁酸钙??熔体的生成及结构变化的影响越来越明显，这使复合铁酸钙变得更加复杂，??即所谓的ＳＦＣＡＭ。图２－３给出ＳＦＣＡ形成过程反应机理示意图［５（）】。??｜??Ｌ１，?ＩＫｌ＇ｓｉ（?＾１?ｇ??；?雜??．．．＼?ＳＦＣＡ??ＳＦＣＡ?ａｎｄ?ａ??ＳＦＣＡ１????Ｉｔ！?????一?ｌ—??Ａｌ＾ｘｉｄｅ?｜?ａ??ｒ＇＂＂?一?—?＊＂??ｍ?［Ｔｉｉ?辱３＂」?％??Ｓｔａｒｔｉｎｇ?ｓｉｎｔｅｒ??ｐ＊?￣￣－ｒｍ—■Ｊ?１????＾??ｍｉｘｔｕｒｅ?Ｉ?ｆＴ?｜?Ｉｒｏｎ?Ｏｒｅ?ＣａＣＸ）３?ｓ＞??Ｇａｎｇｕｅ?卜?Ｒｎｅｓ?阳入?????１１?＝??图２－３?ＳＦＣＡ形成过程反应机理示意图??到目前为止，所有的研宄都表明熔剂性烧结矿质量取决于铁酸钙的产生??量及其矿物学性质。从２０世纪７０年代开始，关于铁酸钙相联系的研究的起??始点主要是通过改变烧结原料的化学成分组成、烧结工艺过程的条件以及烧??结冷却过程的工艺三个角度达到控制铁酸钙的产生及其矿物学性质，关于这??三个方面的研宄成果奠定了生产优质烧结矿的理论基矗??１２??
?北京科技大学博士学位论文???０．００４５????＋?（２２０）??０．００４０?－?－〇－（３１１）??——?（４００）?ｚ??．?（５ｉｌ）?乂；??０．００３５?－?〇＂?（４４０）?彡??Ｗ?？?．．．．．?▽??０?００２５?－?—？??０．００２。－??０．００１５?——１?１?１?■?１???＇——??０?２?４?６??Ａｌ２〇３?Ｃｏｎｔｅｎｔ／ｍｏｌ％??图２＿４?Ａｌ２〇３的固溶量对Ｆｅ２〇３在５２５°Ｃ下还原６０ｍｉｎ晶格畸变的影响??（２）?Ａｈ〇３对烧结矿高温还原的影响。??烧结矿是高炉炼铁的主要铁源，烧结矿的还原性是影响高炉生产的主要??因素之一。由于烧结矿主要矿物是赤铁矿（Ｆｅ２０３）、磁铁矿（Ｆｅ３０４）和复合铁??酸钓（ＳＦＣＡ），其中Ｆｅ２〇３和ＳＦＣＡ占较大比例。烧结矿在高炉中进行还原，??还原过程十分复杂，特别是随着国内外铁矿石原料成分不稳定，导致不同含??量的脉石成分参与到烧结矿形成，特别是Ａ１２０３含量会直接影响到复合铁酸??钙［６９］。??可以说Ａｂ〇３是复合铁酸钙（ＳＦＣＡ和ＳＦＣＡ－１）的重要组成部分，??Ａ１２０３能够促进复合铁酸钙形成，从而影响烧结矿的矿物组成和铁酸钙含量??［７（）］。烧结之前Ａ１２０３有不同的赋存状态，而随着烧结过程的进行，Ａｂ〇３不??断在复合铁酸钙中富集，导致复合铁酸钙中Ａ１２０３含量不断增加。研究人员??关于Ａ１２０３对烧结矿高温还原的影响研究，主要集中在Ａ１２０３促进了烧结矿??中铁酸钙含量增加，而铁酸钙具有较好的还原性能。因此，Ａｈ〇３能够改善??烧结矿还原性
【参考文献】：
期刊论文
[1]SiO2对CaO-Fe2O3熔体结晶矿物组成及显微结构的影响[J]. 杨楠,郭兴敏. 钢铁研究学报. 2019(08)
[2]MgO对高碱度烧结矿强度的影响及机理[J]. 范晓慧,李文琦,甘敏,陈许玲,袁礼顺,季志云,余志元,黄晓贤,苏道. 中南大学学报(自然科学版). 2012(09)
[3]Al2O3含量对烧结矿平衡相组成及特性的影响[J]. 刘继彬,李辽沙. 安徽工业大学学报(自然科学版). 2009(04)
[4]低硅烧结矿显微结构的分形[J]. 刘丽妹,张庆军,赵二敏,张玉柱,司新国. 钢铁研究学报. 2009(09)
[5]高铁低硅烧结技术研究[J]. 王荣成,傅菊英. 钢铁. 2007(06)
[6]SiO2对烧结矿矿相组成的影响[J]. 庞建明,汪志全. 安徽工业大学学报(自然科学版). 2005(04)
[7]700 mm料高低硅全精粉烧结试验研究[J]. 冯焕林,贺淑珍,李强,范建军. 钢铁. 2005(08)
[8]硼酸添加剂改善烧结矿质量的试验及机理研究[J]. 白丽群,夏登友,李新,孙挺,李荻. 烧结球团. 2005(03)
[9]Al2O3加剧烧结矿低温还原粉化原因的研究[J]. 王树同,祈富安. 烧结球团. 1997(02)
[10]烧结矿低温还原粉化及抑制措施[J]. 谭金琨. 河北理工学院学报. 1996(03)
博士论文
[1]含铝赤铁矿烧结过程铁酸钙生成及其低温还原粉化机理研究[D]. 郭徽.北京科技大学 2019
[2]Fe2O3-CaO-SiO2系铁酸钙（SFC）生成机理研究[D]. 丁祥.北京科技大学 2015
本文编号：3457385
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