《钢铁冶金》第二章铁矿烧结素材.ppt

* 以上五个液相体系均为产生不同类型烧结矿的主要粘结相成分，其中最重要的是FeO-SiO2， CaO-FeO-SiO2和CaO-Fe2O3三个易熔相。凡高温高碳，低氧势烧结，有利形成前者；凡低温低碳，高氧势烧结有利于后者的形成，增加Al2O3可以抑制硅酸铁而促进烧结矿质量的提高。 在烧结过程过程中，若液相太少，则粘结不够，烧结矿强度不好，若液相过多，则产生过熔，使烧结矿致密，气孔率降低，还原性变差。因此无论靠何种液相粘结，数量都应适当。 三、冷却固结 燃烧层移过后，烧结矿的冷却过程随即开始。随着温度的降低，液相粘结着周围的矿物颗粒而凝固。各种低熔点化合物(液相)开始结晶。烧结矿的冷却固结实际上是一个再结晶过程。首先是晶核的形成，凡是未熔化的矿物颗粒和随空气带来的粉尘都可充当晶核。晶粒围绕晶核逐渐长大。冷却快时，结晶发展不完整，多呈玻璃相，裂纹较多，强度较差；冷却慢时，晶粒发展较完整，玻璃质较少，强度较好。上层烧结矿容易受空气急冷，强度较差；下层烧结矿的强度则较好。 还要看到，在液相冷凝结晶时，成千上万的晶粒同时生成，它们互相排挤，各种矿物的膨胀系数又不相同，因而在晶粒之间产生内应力，使烧结矿内部产生许多微细裂纹，导致强度降低。 在烧结矿冷却固结中，2CaO·SiO2起到极坏的作用，它虽不能形成液相，但在冷却过程中产生α、α`、β、γ四种晶型变化，其密度依次为3.07、3.31、3.28、2.97g/cm3。当温度下降到850℃时，α`-2CaO·SiO2转变为γ-2CaO·SiO2，体积增大约12%。当冷却至675℃时，β-2CaO·SiO2转变为γ-2CaO·SiO2，体积又增大10%，而且是不可逆转变。这种相变产生很大的内应力和体积膨胀，使得已固结成型的烧结矿发生粉碎，强度大减，因此烧结过程中要尽量避免正硅酸钙（ 2CaO·SiO2 ）的生成。同时要严格掌握冷却温度，有效控制其晶型转变 。 发展铁酸钙液相需要什么条件 生产高碱度烧结矿，尤其是生产超高碱度烧结矿，使烧结矿的粘结相主要由铁酸钙组成。可使烧结矿的强度和还原性同时得到提高。这是因为： ①铁酸钙(CF)自身的强度和还原性都很好; ②铁酸钙是固相反应的最初产物，熔点低，生成速度快，超过正硅酸钙的生成速度，能使烧结矿中的游离CaO和正硅酸钙减少，提高烧结矿的强度; ③由于铁酸钙能在较低温度下通过固相反应生成，减少Fe2O3和Fe3O4的分解和还原，从而抑制铁橄榄石的形成；改善烧结矿的还原性。 所以，发展铁酸钙液相，不需要高温和多用燃料，就能获得足够数量的液相，以还原性良好的铁酸钙粘结相代替还原性不好的铁橄榄石和钙铁橄榄石，大大改善烧结矿的强度和还原性。这就是铁酸钙理论。 生成铁酸钙粘结相的条件： ①高碱度：虽然固相反应中铁酸钙生成早，生成速度也快，但一旦形成熔体后，熔体中CaO与SiO2的亲和力和SiO2与FeO的亲和力都比CaO与Fe2O3的亲和力大得多，因此，最初形成的CF容易分解形成CaO·SiO2熔体，只有当CaO过剩时(即高碱度)，才能与Fe2O3作用形成铁酸钙。 ②强氧化性气氛：可阻止Fe2O3的还原，减少FeO含量，从而防止生成铁橄榄石体系液相，使铁酸钙液相起主要粘结相作用。 ③低烧结温度：高温下铁酸钙会发生剧烈分解，因此低温烧结对发展铁酸钙波相有利。 2.4 强化烧结过程分析 一、烧结机的生产率(台·时产量) 带式烧结机的生产率(Q)可用下试计算： Q=60·K·B·L·γ·d t/(台·h) K——烧结料成品率，即单位重量混和料所出产的成品烧结矿量(即除去水分、挥发分、烧掉的燃料等烧损和返矿量之后的成品量)，一般 k=0.5~0.7； B——烧结机台车宽度，m； L——烧结机有效(抽风)长度，m ； γ——烧结混和料松装密度，t/m3 d——垂直烧结速度，即燃烧层垂直下移的速度 烧结产量同垂直烧结速度成正比。而d主要同抽过料层的空气量有关，在抽风机能力和负压一定时，垂直烧结速度主要决定于料层透气性。 改善料层透气性，强化烧结过程，归根到底必须提高通过料层的气体量。 1.料层透气性，可以加快气流速度，增加通过料层的空气量。为此，必须改善混和料的粒度组成及其热稳定性。保持烧结料适宜的水分(7~8%)，保证足够的混料和制粒时间(不少于4~5min)，加入某些粘结剂(如生石灰、消石灰、石灰乳、皂土等)，添加一定数量的颗粒性物料(如返矿和富矿)等，都是改善烧结料透气性的有效措施。这对细精矿、厚料层烧结，具有现实意义。 生石灰、消石灰、石灰乳等既是熔剂，又是粘结剂。如加生石灰在混料过程中遇水消化成为粒度很细的消石灰胶体弥散于混和料中，促进了混和料的粘结造球，提高料球的强度和热稳定性，不致受热粉化。生石灰消化放热，可提高混和料温度(一般每增加