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user: 3. 结果及分析 3.1. 基础特性 3.1.1. 比表面积及孔隙率 铁矿粉颗粒中的孔隙大小及比表面积测定结果见表3。矿粉B的总孔体积和颗粒自身孔隙率最高，N2吸附近法测定的比表面积最大，其次为D粉矿矿粉，最后为C和A矿粉。孔体积、颗粒自身孔隙率及N2吸附近法比表面积之间的规律是一致的，孔隙多及孔隙体积大，则孔隙率高、总比表面积大。但是，N2吸附法与Blaine法测定的比表面积大小的规律并不一致，且再者相关差2~3个数量级。 通常比表面积大，成球性能好。因此，根据比表面积与其制粒性能关系来看，Blaine法测定的比表面积大小更能反映铁矿粉中粘附粉的制粒性能。 3.1.2. 制粒特性 采用铁矿粉成球性指数评价其制粒性能 [ 8 ] ，结果如表4所示。四种铁矿粉-0.25mm粒级均具有优良的制粒性能，表明四种铁矿粉中的粘附粉很容易粘附到粗粒的核颗粒上。此外，比较发现毛细水在A矿粉中的迁移速率快、成球性指数大，其次是D、B矿粉。C矿粉的制粒性能远其它三种矿粉低。毛细水迁移速率与孔隙大小及孔体积有直接关系，B矿粉孔隙直径最小，吸水慢，导致毛细水迁移速率最低。 3.1.3. 矿物含量 表5为四种铁矿粉中的主要矿物含量。由于产地不同，铁矿粉中矿物含量存在较大差别。巴西铁矿粉A以赤铁矿、镜铁矿为主，脉石以石英矿物为主。而澳大利亚铁矿粉矿物组成较为复杂，以赤铁矿、针铁矿为主，脉石矿物包含石英和高岭石。 Table 3 Specific surface area and porosity of iron ore powder 0.25 m 铁矿 平均孔径/D/nm 总孔体积 /cc∙g −1 颗粒自身孔隙率/% 比表面积/cm 2 ∙g −1 N 2 吸附法 Blaine法 A 3.845 0.031 11.60 4.703 × 10 4 1601 B 1.374 0.049 15.82 46.465 × 10 4 1526 C 3.771 0.035 12.17 8.157 × 10 4 1238 D 3.702 0.040 13.97 12.149 × 10 4 1639 表3. 铁矿粉0.25 mm粒级的比表面积及孔隙率 Table 4 Static iron powder particles of 0.25 mm Ballabilit 原料 最大分子水W m /% 最大毛细水W c /% 毛细水迁移速率/mm∙min −1 静态成球性指数K P 评价 A 8.58 16.16 8.26 1.13 优 B 9.48 18.63 2.69 1.04 优 C 8.19 18.55 4.24 0.79 良 D 9.93 19.87 6.72 1.00 优 表4. 铁矿粉0.25 mm粒级的静态成球性 Table 5 Mineral content in iron ore powder (area， % 矿物含量 赤铁矿 针铁矿 镜铁矿 石英Q 高岭石 磁铁矿M 其他 A 53 8 30 6 0 2 1 B 34 60 0 1 4 0 1 C 54 35 0 6 2 2 1 D 41 54 0 1 3 0 1 表5. 铁矿粉中矿物含量(面积， %) 3.2. 高温特性 3.2.1. 开始同化温度 铁矿粉开始同化温度AT测定结果见表6。D粉矿具有最低开始同化温度，A具有最高开始同化温度，而B、C开始同化温度介于两者之间。但开始同化温度均比较相近，相关仅20℃。开始同化温度越低，表明越易形成铁酸钙，有利于粘结相的形成和发展。三种澳大利亚铁矿粉开始同化温度均低于巴西铁矿粉A。 3.2.2. 液相流动性 不同温度条件下四种铁矿石生成液相的流动性指数FI测定结果见表7。由此可见，B具有最佳液相流动性，A和C仅次于B，D粉矿液相流动性指数最低。液相流动性的好坏对最终烧结矿强度具有重要影响。液相流动性差，液相分布的均匀性差，液相对残余核颗粒的润湿性差，导致烧结矿中孔洞大小不均均，易形成大孔。此外，随着烧结温度的提高，液相流动性显著升高。这是因为随着烧结温度增加，液相生成量增加，此外，质点扩散速率增加，粘度下降，流动性变好。 3.2.3. 粘结相自身强度 表8为不同碱度条件下各铁矿石的粘结相自身强度BS测定结果。A矿粉形成的粘结相具有最好的 Table 6 The beginning of the 0.25 mm grain size of the iron ore powder A 铁矿石 A B C D 同化温度 1275 1255 1255 1250 表6. 铁矿粉0.25 mm粒级的开始同化温度AT/℃ Table 7 Liquidity index of the liquid phase of the iron ore formation under different temperatur 铁矿石 1250℃ 1280℃ 1310℃ A 0 0.87 4.73 B 0.14 0.16 6.12 C 0 0.03 4.13 D 0 0.03 0.71 表7. 不同温度条件下各铁矿石生成液相的流动性指数FI Table 8 Bond strength of each iron ore under different basicity BS (kg/mm2 铁矿石 R = 1.8 R = 2.0 R = 2.2 A 64.6 63.2 64.1 B 37.4 28.9 24.8 C 38.0 28.8 22.8 D 21.5 20.9 17.8 表8. 不同碱度条件下各铁矿石的粘结相自身强度BS (kg/mm 2 ) 粘结强度，B、C次之，D粉矿粉最低。粘结相自身强度越高，烧结矿整体强度越好。此外，由表可见，对同一矿粉，随着碱度升高，铁矿粉粘结相自身强度越低。可能是对同一矿粉，碱度越高，液相量越大，液相层越厚，在冷却过程中由于内外温差加大，内应力增加，导致强度下降。另外也可能是因为碱度越高，加入的石灰越多，液相粘度升高，导致其强度下降。 3.2.4. 铁酸钙生成能力 铁矿粉(0.25 mm粒级的铁酸钙生成能力CF测定结果见表9。C粉具有最大的铁酸钙生成能力，其次为B、D粉，A粉的铁酸钙生成能力最低。铁酸钙生成能力越强，形成的数量越多，越有利于提高烧结矿强度和改善烧结矿冶金性能。 3.3. 单矿种烧结性能 对四种单矿在碱度R = 1.7、MgO = 1.55%、生石灰配比3.6%、制粒时间为5 min等固定条件下进行配料、制粒和烧结。在优化的水分和焦粉配比下，制粒及烧结指标汇总如表10所示。 由表10可见，四种单矿粉的烧结性能存在较大差异，其中A的综合烧结性能最好，烧结矿转鼓强度60.5%、烧结机利用系数为1.73 t/m 2 ∙h；其次是B和D粉矿，而C的烧结性能为四者中最差，烧结矿转鼓强度57.87%、烧结机利用系数为1.60 t/m 2 ∙h。 将烧结矿转鼓强度、烧结利用系数与其四项高温性能之间的对应关系绘于图1。单矿粉烧结性能是直接受其原料基础性能的影响。由此可见，烧结矿产量和转鼓强度与原料高温性能之间存在复杂的内在联系，其规律不能较好相符。从烧结矿转鼓强度来看，C矿粉最差，然后从A、B、D粉矿依次升高。烧结矿转鼓强度与四项高温反应性能指标间不存在明显的相关性；从烧结矿产量(利用系数)来看，A矿粉具 Table 9 The production capacity of calcium ferrite 0.25 mm in iron ore powder CF (area% 铁矿石 A B C D 液相生成量 79.5 81.5 90.2 81.2 表9. 铁矿粉0.25 mm粒级的铁酸钙生成能力CF (area%) Table 1 0 Optimum conditions and sintering parameters of different single or 铁矿 焦粉/水分/% FFS /mm/min TI /% Y /% Prod. /t∙m −2 ∙h −1 EC /kg∙t −1 R B 5.0/7.0 24.86 60.13 76.43 1.53 75.96 1.05 A 5.0/7.25 24.16 60.40 78.50 1.73 71.62 0.96 C 5.0/6.75 24.16 57.87 77.41 1.60 74.15 1.00 D 4.6/8.0 25.42 60.93 75.70 1.56 71.33 0.97 表10. 不同单矿条件下的最佳条件及烧结指标 图1. 单一铁矿粉烧结矿转鼓强度和利用系数与其高温性能之间的关系 有最高的产量，其它矿粉烧结矿产量下降，其变化规律与粘结相自身强度及液相流动性存在一定的正相关性。 3.4. 烧结矿冶金性能 由表11为四种单矿烧结矿的冶金性能测定结果。由此可见，B还原性最好，达到82.85%，其次是D粉矿，其RI达到81.78%，A和C的还原性较低，为75%~76%，比B低5~6个百分点，B的RDI +3.15mm 为88%左右，而其它两个单矿RDI +3.15mm 均达到了约92%。D粉矿低温还原粉化性能较差，RDI +3.15mm 仅68.2%，远低于其它三种矿粉。烧结矿还原性高，低温还原粉化率高，两者呈现负相关。烧结矿冶金性能取决于其矿物组成和微观结构，而这些均与其高温反应性能有关。RI、RDI与其高温性能的关系见图2。 由图2可见，烧结矿的还原性及低温还原粉化率与四项高温性能之间不存在明显的相关性。 Table 1 1 Reduction degree and low temperature reduction powder property of sinter in single ore tes 试验编号 RI/% RDI/% RDI +6.3mm RDI +3.15mm RDI -0.5mm B 82.85 70.56 88.07 2.30 A 76.32 79.28 92.25 1.68 C 75.42 78.87 92.23 1.66 D 81.78 70.46 68.20 3.65 表11. 单矿试验烧结矿的还原度及低温还原粉化性能 图2. 烧结矿冶金性能与其高温性能间的关系