碱度对高硅镁质球团矿质量影响的研究
发布时间：2022-01-02 04:28
针对w（MgO）过高对高硅球团矿的抗压强度不利,以及碱度对高硅镁质球团性能的影响情况不明确等问题,通过对高硅镁质熔剂性球团的物相组成和微观结构等进行研究,分析碱度（CaO/SiO2）对高硅镁质球团矿的抗压强度、还原膨胀性和还原性的影响。结果表明:提高高硅镁质球团的碱度,不仅能有效地改善镁质球团矿的抗压强度,而且可以进一步改善球团矿的冶金性能指标。当球团中w（MgO）为2.5%,碱度提高至1.2时,球团矿抗压强度为3 487 N/P,还原膨胀指数仅为0.72%,还原度为82.25%。
【文章来源】：烧结球团. 2020,45(05)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
碱度对高硅镁质球团抗压强度的影响
采用FactSage7.1软件模拟焙烧球团的相平衡反应。在试验之前,首先从理论上分析液相的生成规律。选用FactSage的Equilib模块,数据库选择FToxid和FactPS,输入反应物种类和质量分数,固定w(MgO)为2.5%,设定反应温度为1 300 ℃,得到自然碱度～1.2的高硅镁质球团中液相生成量的变化如图2所示。由图2可知:当球团在自然碱度、w(MgO)为2.5%时,液相生成量仅为1.92%。随着球团碱度提高,液相生成量呈逐渐增加的趋势,说明提高碱度有助于液相的生成。液相不仅能够起到连接赤铁矿晶粒的作用,还能促进Mg2+向赤铁矿相中扩散,减少球团中未矿化氧化镁的量[2]。因此,液相量的增加有利于提高球团的抗压强度。图3是样品M-1和CM-5的XRD分析图。由图3可知:样品M-1的主要物相是Fe2O3、MgFe2O4和SiO2。在w(MgO)为2.5%的球团中添加CaO后,Fe2O3的衍射峰强度明显减弱,SiO2的衍射峰完全消失,同时镁铁氧化物物相的衍射峰强度增强,说明提高碱度不利于赤铁矿物相的形成。根据物料守恒定律,SiO2、CaO和部分Fe2O3反应生成了硅酸盐液相,但因结晶程度不完全,在XRD图谱中未发现其特征峰。
图3是样品M-1和CM-5的XRD分析图。由图3可知:样品M-1的主要物相是Fe2O3、MgFe2O4和SiO2。在w(MgO)为2.5%的球团中添加CaO后,Fe2O3的衍射峰强度明显减弱,SiO2的衍射峰完全消失,同时镁铁氧化物物相的衍射峰强度增强,说明提高碱度不利于赤铁矿物相的形成。根据物料守恒定律,SiO2、CaO和部分Fe2O3反应生成了硅酸盐液相,但因结晶程度不完全,在XRD图谱中未发现其特征峰。抗压强度很大程度上取决于焙烧球团的微观结构,为进一步研究碱度对高硅镁质球团的影响,采用光学显微镜对球团(样品M-1和CM-5)微观结构进行分析(图4)。由如图4(a)、4(b)可知:样品M-1中主要含有赤铁矿、镁铁氧化物(MF相)和少量SiO2。MgO扩散到赤铁矿晶粒界面速度和数量不同而形成物相[MgxFe1-x]O·Fe2O3,它的存在使赤铁矿晶粒变得细小分散,这是由于镁铁氧化物一定程度上阻碍了赤铁矿晶粒的结晶生长,减缓了固相扩散反应的进行。由样品M-1中的主要元素分布图4(c)～4(f)可知:元素Fe和Si几乎是相互独立的,元素Mg大部分分布在赤铁矿相中形成镁铁氧化物。球团抗压强度不仅取决于稳定的结合相,还与球团的孔隙率有关[9],从图5 w(MgO)对高硅球团(自然碱度)孔隙率的影响中可以看出:含镁球团的孔隙率随w(MgO)的提高呈上升趋势。因此,仅提高球团中的w(MgO),会导致球团矿抗压强度变差。
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同质量分数MgO对球团质量的影响[J]. 孙健宁,刘小杰,严照照,卢建光,吕庆. 中国冶金. 2020(02)
[2]w（MgO）对镁质酸性球团制备及冶金性能的影响[J]. 王晓磊,师学峰,胡长庆,韩伟刚,赵凯. 烧结球团. 2020(01)
[3]w（CaO）对球团矿高温液相生成的热力学分析[J]. 王冬青,青格勒,潘文,张亚鹏,马丽. 烧结球团. 2020(01)
[4]带式焙烧机制备镁质球团的工艺及机理研究[J]. 潘建,王硕,甘牧原,阮志勇,王子宏. 烧结球团. 2019(03)
[5]超低排放是中国钢铁史上的重大绿色革命 解读《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》[J]. 李新创. 中国钢铁业. 2019(06)
[6]腐植酸改性膨润土在铁矿球团中的应用效果[J]. 张元波,欧阳学臻,路漫漫,苏子键,刘兵兵. 烧结球团. 2018(04)
[7]碱度对镁质熔剂性球团性能的影响[J]. 李杰,信自成,杨爱民,张玉柱,刘连继,宋亚贤. 钢铁. 2017(07)
[8]Effect of magnesia on the compressive strength of pellets[J]. Feng-man Shen,Qiang-jian Gao,Xin Jiang,Guo Wei,Hai-yan Zheng. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2014(05)
[9]碱度和Al2O3含量对高炉渣性能的影响[J]. 邹祥宇,张伟,王再义,刘德军,王相力,王向锋. 鞍钢技术. 2008(04)
[10]脉石成分对铁矿球团还原膨胀性能的影响[J]. 姜涛,何国强,李光辉,范晓慧,崔智鑫. 钢铁. 2007(05)
博士论文
[1]高炉炉料中合理利用含MgO原料的基础理论研究[D]. 姜鑫.东北大学 2008
硕士论文
[1]熔剂性赤铁矿球团焙烧特性及高炉还原行为研究[D]. 张金良.中南大学 2012
[2]含镁球团焙烧固结强化及其机理研究[D]. 谢路奔.中南大学 2012
本文编号：3563472
【文章来源】：烧结球团. 2020,45(05)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
碱度对高硅镁质球团抗压强度的影响
采用FactSage7.1软件模拟焙烧球团的相平衡反应。在试验之前,首先从理论上分析液相的生成规律。选用FactSage的Equilib模块,数据库选择FToxid和FactPS,输入反应物种类和质量分数,固定w(MgO)为2.5%,设定反应温度为1 300 ℃,得到自然碱度～1.2的高硅镁质球团中液相生成量的变化如图2所示。由图2可知:当球团在自然碱度、w(MgO)为2.5%时,液相生成量仅为1.92%。随着球团碱度提高,液相生成量呈逐渐增加的趋势,说明提高碱度有助于液相的生成。液相不仅能够起到连接赤铁矿晶粒的作用,还能促进Mg2+向赤铁矿相中扩散,减少球团中未矿化氧化镁的量[2]。因此,液相量的增加有利于提高球团的抗压强度。图3是样品M-1和CM-5的XRD分析图。由图3可知:样品M-1的主要物相是Fe2O3、MgFe2O4和SiO2。在w(MgO)为2.5%的球团中添加CaO后,Fe2O3的衍射峰强度明显减弱,SiO2的衍射峰完全消失,同时镁铁氧化物物相的衍射峰强度增强,说明提高碱度不利于赤铁矿物相的形成。根据物料守恒定律,SiO2、CaO和部分Fe2O3反应生成了硅酸盐液相,但因结晶程度不完全,在XRD图谱中未发现其特征峰。
图3是样品M-1和CM-5的XRD分析图。由图3可知:样品M-1的主要物相是Fe2O3、MgFe2O4和SiO2。在w(MgO)为2.5%的球团中添加CaO后,Fe2O3的衍射峰强度明显减弱,SiO2的衍射峰完全消失,同时镁铁氧化物物相的衍射峰强度增强,说明提高碱度不利于赤铁矿物相的形成。根据物料守恒定律,SiO2、CaO和部分Fe2O3反应生成了硅酸盐液相,但因结晶程度不完全,在XRD图谱中未发现其特征峰。抗压强度很大程度上取决于焙烧球团的微观结构,为进一步研究碱度对高硅镁质球团的影响,采用光学显微镜对球团(样品M-1和CM-5)微观结构进行分析(图4)。由如图4(a)、4(b)可知:样品M-1中主要含有赤铁矿、镁铁氧化物(MF相)和少量SiO2。MgO扩散到赤铁矿晶粒界面速度和数量不同而形成物相[MgxFe1-x]O·Fe2O3,它的存在使赤铁矿晶粒变得细小分散,这是由于镁铁氧化物一定程度上阻碍了赤铁矿晶粒的结晶生长,减缓了固相扩散反应的进行。由样品M-1中的主要元素分布图4(c)～4(f)可知:元素Fe和Si几乎是相互独立的,元素Mg大部分分布在赤铁矿相中形成镁铁氧化物。球团抗压强度不仅取决于稳定的结合相,还与球团的孔隙率有关[9],从图5 w(MgO)对高硅球团(自然碱度)孔隙率的影响中可以看出:含镁球团的孔隙率随w(MgO)的提高呈上升趋势。因此,仅提高球团中的w(MgO),会导致球团矿抗压强度变差。
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同质量分数MgO对球团质量的影响[J]. 孙健宁,刘小杰,严照照,卢建光,吕庆. 中国冶金. 2020(02)
[2]w（MgO）对镁质酸性球团制备及冶金性能的影响[J]. 王晓磊,师学峰,胡长庆,韩伟刚,赵凯. 烧结球团. 2020(01)
[3]w（CaO）对球团矿高温液相生成的热力学分析[J]. 王冬青,青格勒,潘文,张亚鹏,马丽. 烧结球团. 2020(01)
[4]带式焙烧机制备镁质球团的工艺及机理研究[J]. 潘建,王硕,甘牧原,阮志勇,王子宏. 烧结球团. 2019(03)
[5]超低排放是中国钢铁史上的重大绿色革命 解读《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》[J]. 李新创. 中国钢铁业. 2019(06)
[6]腐植酸改性膨润土在铁矿球团中的应用效果[J]. 张元波,欧阳学臻,路漫漫,苏子键,刘兵兵. 烧结球团. 2018(04)
[7]碱度对镁质熔剂性球团性能的影响[J]. 李杰,信自成,杨爱民,张玉柱,刘连继,宋亚贤. 钢铁. 2017(07)
[8]Effect of magnesia on the compressive strength of pellets[J]. Feng-man Shen,Qiang-jian Gao,Xin Jiang,Guo Wei,Hai-yan Zheng. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2014(05)
[9]碱度和Al2O3含量对高炉渣性能的影响[J]. 邹祥宇,张伟,王再义,刘德军,王相力,王向锋. 鞍钢技术. 2008(04)
[10]脉石成分对铁矿球团还原膨胀性能的影响[J]. 姜涛,何国强,李光辉,范晓慧,崔智鑫. 钢铁. 2007(05)
博士论文
[1]高炉炉料中合理利用含MgO原料的基础理论研究[D]. 姜鑫.东北大学 2008
硕士论文
[1]熔剂性赤铁矿球团焙烧特性及高炉还原行为研究[D]. 张金良.中南大学 2012
[2]含镁球团焙烧固结强化及其机理研究[D]. 谢路奔.中南大学 2012
本文编号：3563472
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