安鋼燒結(jié)礦礦相研究與分析

秦華偉　黎應(yīng)君　劉　琪

(安陽鋼鐵股份有限公司)

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安鋼燒結(jié)礦礦相研究與分析

秦華偉黎應(yīng)君劉琪

(安陽鋼鐵股份有限公司)

對(duì)安鋼三個(gè)燒結(jié)機(jī)燒結(jié)礦采用光學(xué)顯微鏡進(jìn)行了礦物組成、礦相結(jié)構(gòu)的分析與研究，結(jié)果表明三個(gè)燒結(jié)機(jī)燒結(jié)礦礦物組成與組織結(jié)構(gòu)的差異與其化學(xué)成分的差異吻合，主要礦物為磁鐵礦、鐵酸鈣和赤鐵礦，其次為硅酸二鈣和玻璃相，主要粘結(jié)相為鐵酸鈣。

燒結(jié)礦礦物組成礦相結(jié)構(gòu)

0　引言

燒結(jié)過程是一個(gè)復(fù)雜多變的物理、化學(xué)反應(yīng)過程， 而燒結(jié)礦是多種礦物組成的復(fù)合體，不同的原料、不同的配礦方案及生產(chǎn)工藝制度燒結(jié)礦的礦物組成也不一樣[1]，燒結(jié)生產(chǎn)過程的差異也必然影響燒結(jié)礦的礦物組成及微觀結(jié)構(gòu),而燒結(jié)礦的礦物組成及微觀結(jié)構(gòu)[2]又決定了它的性能。為科學(xué)評(píng)價(jià)三個(gè)機(jī)組的燒結(jié)礦質(zhì)量，了解其礦物組成及顯微結(jié)構(gòu)與宏觀性能的相互關(guān)系，掌握其變化特征與燒結(jié)礦的性能和質(zhì)量的內(nèi)在關(guān)系,因此進(jìn)行燒結(jié)礦礦物組成及顯微結(jié)構(gòu)研究。

通過顯微鏡的觀察，掌握安鋼三個(gè)燒結(jié)機(jī)燒結(jié)礦的礦物組成和微觀結(jié)構(gòu)，旨在找出三個(gè)機(jī)組燒結(jié)礦的礦物組成和結(jié)構(gòu)差異，為優(yōu)化配料結(jié)構(gòu)提供技術(shù)支持。

1　礦相樣品的制備

本實(shí)驗(yàn)燒結(jié)礦均為工業(yè)生產(chǎn)轉(zhuǎn)鼓樣，分別取自安陽鋼鐵1#燒結(jié)機(jī)、2#燒結(jié)機(jī)和3#燒結(jié)機(jī)，每個(gè)燒結(jié)機(jī)取5～6塊燒結(jié)礦作為礦相分析試樣。所取樣品經(jīng)粗磨至細(xì)磨4道磨制，磨制后拋光，在顯微鏡下進(jìn)行礦相觀察分析。三個(gè)燒結(jié)機(jī)的燒結(jié)礦化學(xué)成分和部分性能見表1。

2　礦物組成

由于燒結(jié)礦礦物分布極不均勻，各礦物之間交織緊密，較為復(fù)雜，礦相分析需考慮到礦物組成和礦物之間顯微組織結(jié)構(gòu)，所以多采用目估分析法[3]，礦物含量可能會(huì)有一定誤差，但能夠反映變化趨勢，可清晰觀察各礦物之間的顯微組織結(jié)構(gòu)關(guān)系。礦物組成為面積百分比，各燒結(jié)機(jī)結(jié)礦礦物組成見表2。

表1　燒結(jié)礦化學(xué)成分和部分指標(biāo)

表2　燒結(jié)礦礦物組成 　/ %

由燒結(jié)礦的礦物組成可以看出：燒結(jié)礦中主要礦物為磁鐵礦、鐵酸鈣和赤鐵礦，其次是硅酸二鈣和玻璃相[4-5]。

燒結(jié)礦中主要粘結(jié)相為鐵酸鈣，玻璃相起輔助粘結(jié)作用。

2#燒結(jié)機(jī)燒結(jié)礦中鐵酸鈣含量偏低，玻璃相和硅酸二鈣含量較高，與燒結(jié)礦中FeO含量較高有關(guān)。燒結(jié)礦中礦物含量不均勻，少數(shù)燒結(jié)礦中鐵酸鈣含量只有10%～15%，玻璃相含量多達(dá)15%～20%，硅酸二鈣含量達(dá)到10%左右。

3　燒結(jié)礦的礦相結(jié)構(gòu)

3.11#燒結(jié)機(jī)燒結(jié)礦礦相結(jié)構(gòu)

1#燒結(jié)機(jī)燒結(jié)礦多數(shù)為磁鐵礦與針狀、少數(shù)柱狀鐵酸鈣形成交織熔蝕結(jié)構(gòu)(如圖1所示)，一些細(xì)小針狀和粒狀鐵酸鈣與小粒狀硅酸二鈣形成共晶組織，分布在磁鐵礦晶粒之間(如圖2所示)。少數(shù)的磁鐵礦與柱狀和片狀鐵酸鈣形成熔蝕結(jié)構(gòu)，極少數(shù)的磁鐵礦與玻璃相形成粒狀結(jié)構(gòu)。鐵酸鈣為主要粘結(jié)相，玻璃相含量較少。硅酸二鈣含量較多，以共晶形式存在，或小粒狀和細(xì)小針狀分布在交織熔蝕結(jié)構(gòu)中間(如圖1所示)。

赤鐵礦含量較少，部分大粒原生赤鐵礦，部分再生赤鐵礦，大粒原生赤鐵礦外部多發(fā)生再結(jié)晶，骸晶菱形化(如圖3所示)。總量約10%左右，少數(shù)礦塊含量只有3%～5%，主要為再生赤鐵礦。

礦相觀察分析：燒結(jié)礦組織結(jié)構(gòu)以交織熔蝕結(jié)構(gòu)為主，鐵酸鈣為主要粘結(jié)相(如圖1所示)。因?yàn)闊Y(jié)礦中赤鐵礦含量較少，磁鐵礦含量較多，這與表1中1#燒結(jié)機(jī)燒結(jié)礦FeO含量相對(duì)偏高(達(dá)8.87%)相吻合，燒結(jié)礦中硅酸二鈣含量偏多，一些細(xì)小鐵酸鈣與硅酸二鈣形成的共晶組織存在(如圖2所示)；骸晶化赤鐵礦存在會(huì)對(duì)其低溫還原粉化性能改善不利[6]。

3.22#燒結(jié)機(jī)燒結(jié)礦礦相結(jié)構(gòu)

2#燒結(jié)機(jī)燒結(jié)礦多數(shù)為磁鐵礦與針狀、少數(shù)柱狀鐵酸鈣形成交織熔蝕結(jié)構(gòu)(如圖4所示)，少部分的磁鐵礦與柱狀和片狀鐵酸鈣形成熔蝕結(jié)構(gòu)(如圖5所示)，一些磁鐵礦與玻璃相形成粒狀結(jié)構(gòu)(如圖6所示)，少數(shù)細(xì)小針狀和粒狀鐵酸鈣與小粒狀硅酸二鈣形成共晶組織，分布在磁鐵礦晶粒之間。鐵酸鈣為主要粘結(jié)相，玻璃相也起一定輔助粘結(jié)作用。玻璃相相對(duì)含量增多，部分存在于熔蝕結(jié)構(gòu)和粒狀結(jié)構(gòu)之間為粘結(jié)相(如圖5、圖6所示)，部分存在于大粒疏松原生赤鐵礦之間(如圖7所示)。.

1-磁鐵礦；2-鐵酸鈣；3-硅酸二鈣

1-磁鐵礦；2-鐵酸鈣；3-硅酸二鈣

1-赤鐵礦；2-磁鐵礦；3-鐵酸鈣

赤鐵礦含量較1#燒結(jié)礦增多，達(dá)到15%～20%。多數(shù)大粒原生赤鐵礦，少部分再生赤鐵礦。原生赤鐵礦一部分較為致密，一部分較為疏松，疏松赤鐵礦一些被鐵酸鈣和硅酸二鈣填充，一些被玻璃相填充(如圖7所示)。

礦相觀察分析：燒結(jié)礦中赤鐵礦含量較高有利于改善燒結(jié)礦的強(qiáng)度和還原度，但鐵酸鈣含量的減少和玻璃相含量的增多會(huì)使其降低；可能是燒結(jié)過程溫度偏高，燒結(jié)礦出現(xiàn)部分高溫區(qū)域，還原氣氛強(qiáng)，F(xiàn)eO含量升高，達(dá)到了9.72%。

1-磁鐵礦；2-鐵酸鈣；3-硅酸二鈣

1-磁鐵礦；2-鐵酸鈣；3-玻璃相

1-赤鐵礦；2-磁鐵礦；3-玻璃相

1-赤鐵礦；2-磁鐵礦；3-玻璃相

3.33#燒結(jié)機(jī)燒結(jié)礦礦相結(jié)構(gòu)

3#燒結(jié)機(jī)燒結(jié)礦多數(shù)磁鐵礦與針狀、少數(shù)柱狀鐵酸鈣形成交織熔蝕結(jié)構(gòu)(如圖8所示)，少數(shù)磁鐵礦與柱狀和片狀磁鐵礦形成熔蝕結(jié)構(gòu)；少數(shù)燒結(jié)礦塊中一些磁鐵礦與玻璃相形成粒狀結(jié)構(gòu)，極少數(shù)細(xì)小針狀和粒狀鐵酸鈣與小粒狀硅酸二鈣形成共晶組織，分布在磁鐵礦晶粒之間。鐵酸鈣為主要粘結(jié)相，玻璃相較少。

赤鐵礦含量較多，達(dá)到20%左右。赤鐵礦多數(shù)為大粒原生赤鐵礦。大粒原生赤鐵礦中多數(shù)較為致密(如圖9所示)；部分疏松多孔，為褐鐵礦燒結(jié)后形成的褐變赤鐵礦；疏松赤鐵礦內(nèi)部一些被玻璃相填充(如圖10所示)，少數(shù)被鐵酸鈣或硅酸二鈣填充。燒結(jié)礦中存在少數(shù)散粒狀赤鐵礦，極少數(shù)骸晶化再生磁鐵礦被交織熔蝕結(jié)構(gòu)粘結(jié)(如圖11所示)。

礦相觀察分析：3#燒結(jié)機(jī)燒結(jié)礦組織結(jié)構(gòu)較1#燒結(jié)機(jī)和2#燒結(jié)機(jī)相對(duì)均勻；赤鐵礦和鐵酸鈣含量相對(duì)較高，F(xiàn)eO含量相對(duì)降低，硅酸二鈣和玻璃相含量較少。綜合比較，3#燒結(jié)機(jī)燒結(jié)礦強(qiáng)度和還原度指標(biāo)都會(huì)較好[7]。

1-赤鐵礦；2-磁鐵礦；3-玻璃相

1-赤鐵礦；2-磁鐵礦；3-鐵酸鈣

1-赤鐵礦；2-磁鐵礦；3-鐵酸鈣；4-玻璃相；5-硅酸二鈣；6-黑色孔洞

1-赤鐵礦；2-磁鐵礦；3-鐵酸鈣；4-硅酸二鈣

4　結(jié)論

1)安陽鋼鐵三個(gè)燒結(jié)機(jī)的燒結(jié)礦為高堿度燒結(jié)礦礦物組成和組織結(jié)構(gòu)。

磁鐵礦、鐵酸鈣和赤鐵礦為燒結(jié)礦主要礦物，其次為硅酸二鈣和玻璃相，基本很少見到熔劑殘余，有少數(shù)的脈石殘余存在于大粒原生赤鐵礦之間。部分區(qū)域可見少量黃長石從玻璃相中析出。

2)燒結(jié)礦組織結(jié)構(gòu)多數(shù)為交織熔蝕結(jié)構(gòu)，少數(shù)熔蝕結(jié)構(gòu)，很少數(shù)粒狀結(jié)構(gòu)和共晶組織，赤鐵礦多數(shù)為大粒原生，少部分再生，多被交織熔蝕結(jié)構(gòu)粘結(jié)起來。鐵酸鈣多為柱狀、針狀、細(xì)針狀結(jié)構(gòu)，與磁鐵礦形成交織熔蝕結(jié)構(gòu)或熔蝕結(jié)構(gòu)。

3)三個(gè)燒結(jié)機(jī)的燒結(jié)礦中的 FeO都有所偏高，2#燒結(jié)機(jī)燒結(jié)礦FeO含量更高，建議2#燒結(jié)機(jī)降低配炭量；燒結(jié)礦不均勻，這可能是在混料過程中偏析現(xiàn)象嚴(yán)重的結(jié)果，建議加強(qiáng)混料。同時(shí)，在生產(chǎn)中注意源頭控制。

4)1#燒結(jié)機(jī)和2#燒結(jié)機(jī)燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度達(dá)到80%左右，3#燒結(jié)機(jī)燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度達(dá)到82%，指標(biāo)較好；依據(jù)赤鐵礦和鐵酸鈣的含量來看，3#燒結(jié)機(jī)燒結(jié)礦的還原性應(yīng)為最好，1#燒結(jié)機(jī)燒結(jié)礦的還原性次之，2#燒結(jié)機(jī)燒結(jié)礦的還原性最差，三種燒結(jié)礦都屬于優(yōu)質(zhì)燒結(jié)礦，能夠滿足高爐入料條件，為高爐順行提供良好的原料支撐。

5　參文考獻(xiàn)

[1]陳耀銘，陳銳．燒結(jié)球團(tuán)礦微觀結(jié)構(gòu)[M]．長沙：中南大學(xué)出版社，2011：77-80.

[2]任允芙．鋼鐵冶金巖相礦相學(xué)[M]．北京：冶金工業(yè)出版社，1981：179-180.

[3]馬學(xué)剛，張維，高曉琴，等.燒結(jié)礦礦物組成及結(jié)構(gòu)的測定與分析[J].山東冶金，2003(3)：32-34.

[4]劉杰，周明順，翟立委，等. 鞍鋼燒結(jié)礦的礦物組成和礦相結(jié)構(gòu)研究[J].燒結(jié)球團(tuán)，2012(6):1-4.

[5]龐建明，汪志全. SiO2對(duì)燒結(jié)礦礦相組成的影響[J].安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2005(10)：338-340.

[6]趙種花．鐵礦燒結(jié)礦礦相顯微圖像識(shí)別機(jī)的研究與開發(fā)[D].長沙：中南工業(yè)大學(xué)，2010．

[7]李騫，黃柱成，姜濤，等. 白云石和蛇紋石對(duì)燒結(jié)礦質(zhì)量及顯微結(jié)構(gòu)的影響[J].鋼鐵，2006(12)：10-14.

RESEARCH AND ANALYSIS OF SINTER MINERALOGICAL IN ANYANG STEEL

Qin HuaweiLi YingjunLiu Qi

(Anyang Iron and Steel Stock Co., Ltd)

The mineral composition and structure of sinter used in three sintering machines of Anyang Steel are analyzed and studied by using optical microscope. The result shows that the difference of mineral composition and microstructure of sinter is in agreement with the difference of chemical composition. The main minerals are magnetite, calcium ferrite and hematite, followed by calcium silicate and glass and the main binding phase is calcium ferrite.

sintermineralogical compositionmicrostructure

聯(lián)系人：秦華偉，碩士研究生，河南.安陽(455004)，安陽鋼鐵股份有限公司技術(shù)中心；2016—3—21