不同位置燒結(jié)礦礦物組成及顯微結(jié)構(gòu)的研究與分析

秦華偉 周永平

（安陽鋼鐵股份有限公司）

0 前言

燒結(jié)礦是由多種礦物組成的復合體，不同的原料、不同的配礦方案、不同的燒結(jié)工藝參數(shù)控制得出的燒結(jié)礦礦物組分大不一樣，燒結(jié)礦生產(chǎn)過程中的各種工藝條件必然影響燒結(jié)礦的礦物組成及其微觀結(jié)構(gòu)[1]， 燒結(jié)礦質(zhì)量的穩(wěn)定與否更是關(guān)系到高爐順行的關(guān)鍵點。在垂直方向上不同位置橫截面燒結(jié)礦的差異性也比較大,開展這方面的研究有助于我們掌握不同的燒結(jié)過程，幫助我們判斷燒結(jié)礦的性能和質(zhì)量，有助于燒結(jié)礦質(zhì)量的進一步改善。

1 安鋼在用原料的理化性質(zhì)

試驗所用樣品全部取自現(xiàn)場，經(jīng)烘干制樣送化驗室分析，得出的安鋼在用鐵礦石的理化性質(zhì)見表1。

表1 安鋼在用鐵礦石化學成分 %

從表1可以看出，D礦、E礦燒損較大，屬于含結(jié)晶水較多的褐鐵礦，F(xiàn)礦、G礦屬于赤鐵礦但也有少部分的褐鐵礦，H礦屬于致密型赤鐵礦，A礦屬于磁鐵礦，C礦的MgO、Al2O3含量都較高。

2 基礎(chǔ)特性試驗

試驗以在氮氣氣氛下的焙燒過程模擬實際燒結(jié)過程的燃燒帶及其以前部分，以在空氣氣氛下的焙燒過程模擬相應(yīng)的高溫氧化帶及其以后部分。試樣的同化性[2]以“同化溫度”表示，試樣的液相流動性以“流動性指數(shù)”表示。試驗結(jié)果見表2。

表2 試驗結(jié)果

從表2可以看出，D礦、E礦和G礦的同化溫度較低，同化性能較好，其中D礦的同化溫度不到1 200 ℃，僅1 166 ℃，這可能與三種礦的燒損大、結(jié)晶水含量高有直接關(guān)系；在液相流動性[3]方面，E礦優(yōu)于D礦，分別為5.33和4.93，這可能與其硅含量相對其他礦而言要大有關(guān)。

3 燒結(jié)杯試驗

安鋼燒結(jié)的配礦[4]結(jié)構(gòu)以赤鐵礦為主，配加一定比例的巴西礦或南非礦和百分之三十左右的褐鐵礦，再配加一定比例的俄羅斯高鎂或國內(nèi)精粉。以赤鐵礦為主要比例，是為了滿足鐵酸鈣的生成需求；配加一定比例的致密巴西礦或南非礦，是為了形成骨架和核心的非均質(zhì)體；配加褐鐵礦，既滿足了燒結(jié)要求，又降低了配礦成本；配加少量的精礦有利于提高燒結(jié)礦的致密度和強度，改善粘結(jié)條件。燒結(jié)杯試驗配比見表3，燒結(jié)礦成分見表4，燒結(jié)礦指標見表5。

表3 試驗配比 %

表4 燒結(jié)礦成分 %

表5 燒結(jié)礦指標 %

從表5可以看出，該配比下的燒結(jié)時間為37分20秒，燒結(jié)速度一般；轉(zhuǎn)鼓強度為71.2%，較好；固體燃耗為72.55%，偏高；適宜水分為8.2%。

4 礦物組成與分析

燒結(jié)完成后，將燒結(jié)完成的燒結(jié)杯試驗樣品取下，橫倒在地面上，然后分別在在燒結(jié)料柱上、中、下三個截面進行取樣，將所取樣進行破碎篩分，隨機取轉(zhuǎn)鼓樣5～6塊作為試樣，進行礦物組成的分析。由于燒結(jié)礦的礦物分布極不均勻，各礦物之間交織緊密，較為復雜，礦相分析[5]需考慮到礦物組成和礦物之間顯微組織結(jié)構(gòu)分析，所以多采用目估分析法。這樣的話，礦物組成雖有一定的誤差，但卻可清晰地觀察到各礦物之間的顯微組織結(jié)構(gòu)關(guān)系。各截面燒結(jié)礦的礦物組成見表6。

表6 各截面燒結(jié)礦礦物組成 %

從表6可以看出，上層燒結(jié)礦為正常的燒結(jié)礦組分，主要礦物為磁鐵礦、鐵酸鈣和赤鐵礦，其次是玻璃相和硅酸二鈣，脈石、熔劑殘余較少；中層燒結(jié)礦的主要礦物為磁鐵礦、鐵酸鈣和赤鐵礦（再生赤鐵礦較多），硅酸鹽粘結(jié)相較多；下層燒結(jié)的主要礦物為磁鐵礦和原生赤鐵礦，鐵酸鈣較少，殘余脈石和其他成分較多，玻璃相起主要粘結(jié)作用。

5 燒結(jié)礦微觀結(jié)構(gòu)

將樣品進行4道磨制（粗磨至細磨），磨制后進行拋光，制成光片，再將制作好的試樣在顯微鏡下進行燒結(jié)礦微觀結(jié)構(gòu)分析[6]，分析結(jié)果分別如圖1、圖2和圖3所示。

從圖1可以看出，該部分燒結(jié)礦為正常的低溫高堿度燒結(jié)礦，組織結(jié)構(gòu)較為均勻。多數(shù)磁鐵礦與鐵酸鈣形成交織熔蝕結(jié)構(gòu)，鐵酸鈣為樹枝狀和針狀；一些磁鐵礦與鐵酸鈣形成熔蝕結(jié)構(gòu)，鐵酸鈣為片狀和柱狀；赤鐵礦多為為原生赤鐵礦，部分為再生赤鐵礦，并發(fā)生骸晶菱形化，形成骸晶結(jié)構(gòu)；部分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，玻璃相起輔助粘結(jié)作用。

圖1 上層燒結(jié)礦礦顯微結(jié)構(gòu)；反光

圖2 中層燒結(jié)礦礦顯微結(jié)構(gòu)；反光

圖3 下層燒結(jié)礦礦顯微結(jié)構(gòu)；反光

從圖2可以看出，該層結(jié)構(gòu)礦物以磁鐵礦和鐵酸鈣為主，再生赤鐵礦和共晶組織明顯增多，顯微結(jié)構(gòu)為交織熔蝕和熔蝕結(jié)構(gòu)；磁鐵礦多以粒狀結(jié)構(gòu)存在，中間被玻璃相填充，且在磁鐵礦的解離縫中有再生赤鐵礦存在。這可能由于該部分燒結(jié)礦在高溫狀態(tài)下冷卻下來，冷卻速度快，許多礦物來不及析出，粘結(jié)相來不及結(jié)晶，所以出現(xiàn)較多結(jié)晶不完善的礦物。

從圖3可以看出，該層礦物主要為赤鐵礦和磁鐵礦，粘結(jié)相較少，未熔礦石較多，發(fā)生了部分固結(jié)反應(yīng)。赤鐵礦一部分為大粒原生的，經(jīng)過燒結(jié)固結(jié)，晶粒變大形成連晶，結(jié)構(gòu)較為致密；一部分為脫去結(jié)晶水后孔洞被玻璃相填充的褐鐵礦，結(jié)構(gòu)疏松多孔；部分褐鐵礦脫去結(jié)晶水后形成較多的縫隙裂紋，由于固結(jié)反應(yīng)不充分，自行愈合的較少，這種結(jié)構(gòu)在該層廣泛分布。磁鐵礦多為散粒狀結(jié)構(gòu)，中間分布少部分硅酸鹽粘結(jié)相。少數(shù)區(qū)域為磁鐵礦和赤鐵礦形成的斑狀結(jié)構(gòu)。交織熔蝕結(jié)構(gòu)和熔蝕結(jié)構(gòu)較少。

6 結(jié)論

（1）D礦、E礦和G礦的同化溫度較低，同化性能較好，其中D礦的同化溫度不到1 200 ℃，僅1 166 ℃；在液相流動性方面，E礦優(yōu)于D礦，分別為5.33和4.93；在燒結(jié)配礦中可以讓D礦搭配一些同化性較差的礦種。

（2）在礦物組成上，上層燒結(jié)礦主要礦物為磁鐵礦、鐵酸鈣和赤鐵礦，其次是玻璃相和硅酸二鈣，脈石、熔劑殘余較少；中層燒結(jié)礦主要礦物為磁鐵礦、鐵酸鈣和赤鐵礦（再生赤鐵礦較多），硅酸鹽粘結(jié)相較多；下層燒結(jié)主要礦物為磁鐵礦和原生赤鐵礦，鐵酸鈣較少，殘余脈石和其他成分較多，玻璃相起主要粘結(jié)作用。

（3）上層燒結(jié)礦屬于正常燒結(jié)礦，表層較脆，燒結(jié)強度不好，但是礦物組成和微觀結(jié)構(gòu)與正常燒結(jié)礦幾乎在同一水平；中層燒結(jié)礦基本完成了燒結(jié)過程，各礦物結(jié)晶還不夠完善，礦物種類也較復雜；下層燒結(jié)礦多是未熔礦石，其微觀結(jié)構(gòu)主要有赤鐵礦互連晶結(jié)構(gòu)、磁鐵礦互連晶結(jié)構(gòu)以及赤鐵礦和磁鐵礦的斑狀結(jié)構(gòu)。

（4）在生產(chǎn)實踐中，要注意控制點火，防止燒結(jié)表面過熔化；加強臺車邊緣部分的布料，減少邊緣效益，提高成品率。

6 參文考獻

［1］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，2012，37（6）：1-4．

［2］尚策，周明順，沈峰滿，等．鞍鋼鐵礦石燒結(jié)基礎(chǔ)性能研究［J］.東北大學學報(自然科學版)，2009（8）：1139～1142.

［3］秦華偉，郭軍偉，龍防.安鋼常用鐵精礦粉液相流動性試驗研究［J］.燒結(jié)球團，2019，44（1）：14-17.

［4］許滿興，張?zhí)靻ⅲF礦石優(yōu)化配礦實用技術(shù)［M］．北京：冶金工業(yè)出版社，2017：5-61．

［5］秦華偉，黎應(yīng)君，劉琪.安鋼燒結(jié)礦礦相研究與分析［J］.河南冶金，2016，24（3）：8-10.

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