中国科技期刊数据库 工业 A 2016 年 35 期 55 氧化镁及氟、钾、钠对球团还原膨胀性的交互影响 田占伟 孙晓辉 杨海波 李泽林 马 征 内蒙古科技大学 材料与冶金学院,内蒙古 包头 014010 摘要:通过对以澳矿为基础的加入不同配比氧化镁,钾,钠,氟的球团矿的膨胀性的研究,探究其对球团矿的影响规律。 关键词:还原膨胀性;球团矿;添加剂 中图分类号:TG143.5 文献标识码:A 文章编号:1671-5799(2016)35-0055-01 白云鄂博矿的矿产资源含有氧化镁、氟、钾,钠等元素,在球团矿冶炼过程中会造成膨胀性和还原性的异常。从球团矿还原全过程出发,就 MgO、F、K 和 Na 对球团还原膨胀性能的交互影响进行系统研究,以探明 MgO 对白云鄂博铁精矿球团还原膨胀性能的影响机理,抑制球团矿异常还原膨胀、建立我国特殊矿球团生产新理论以及更加有效、高质量、高产量地综合利用白云鄂博铁矿资源具有重要的科学意义。 我们选用 K、Na、F 含量很低的澳矿粉作为含铁基础原料,在其中配加不同含量的 K 2 O,Na 2 O(0.2%,0.4%)、CaF 2(0.2%,0.4%)和 MgO(2%,4%)制成球团矿试样。 020406080100120140160Fe2O3→Fe3O4 Fe3O4→FexO FexO→Fe 镁2% 镁4% 钠钾0.3% 钠钾0.6% 氟0.3% 氟0.6% 图 1 采用分阶段还原法,参照国标 GB/T13240-1991 中“铁矿球团相对自由膨胀指数的测定方法”进行还原焙烧,采用水浸法测定还原前后的球团体积变化。 一般来说,铁矿石(杂质含量较少的铁氧化物)在还原过程中总要产生一定的体积膨胀。这种膨胀一般不超过 20%,叫正常膨胀。由于杂质的影响及其他原因造成的大于 20%的膨胀则叫“异常膨胀”。氧化铁的还原按下述顺序进行:Fe 2 O 3(六方晶系)-Fe 3 O 4 (立方晶系)-FeO(立方晶系)-Fe。从Fe 2 0 3 到Fe 3 0 4 的转变过程中。晶格从六方晶系变为立方晶系,晶格体积增大,晶体粒子间产生应力,矿石开始膨胀。从 Fe 3 O 4到 FeO 阶段,晶格构造没有改变,体积也不变。从 FeO 到 Fe的还原阶段,由于氧原子的消失,使晶粒间空隙增大,这时如果金属 Fe 在各个晶粒表面均匀地成长,则不发生体积膨胀。 从实验结果来看,随着 MgO 含量的增加,球团的空洞率减小了,膨胀率也随之改善,所以 MgO 可以改善球团矿的还原膨胀性能。含钠赤铁矿球团矿的膨胀主要发生在Fe 2 O 3 -Fe 3 O 4 还原反应阶段,主要是由赤铁矿一磁铁矿的晶型转变所造成的。[1] 但是在 1100℃时还原膨胀率变小,膨胀速度变缓,强度大幅度提高。[2] 所以适当提高温度可以缓解由Na 2 O 引起的膨胀。K 2 O 的存在,可以使还原反应速度加快。在由 FeO至 Fe 的还原阶段中,由于 K 2 O 的影响,在试料内部,金属铁的生成位置是有选择性的。这就使金属铁的成长呈现不均匀性,在晶粒之间产生应力,导致体积膨胀[3] F 对球团矿膨胀性能的影响主要是通过 CaO 来实现的。焙烧过程中,由于 F 的挥发,实际上增加了球团矿中 CaO 的含量。添加石灰石熔剂,球团矿还原膨胀指标随熔剂配比的增加而增大。[3]