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近些年来,随着钢铁行业竞争日益激烈,企业为了降本增效,一些低成本的铁矿石大量投入使用,这就对烧结矿冶金性能的稳定性及高炉的顺行生产带来一定的影响。烧结矿的矿物组成及矿相结构影响着烧结矿的冶金性能,而复合铁酸钙作为高碱度烧结矿的最主要粘结相,众多学者对其生成特性及不同条件下组成和微观结构演变规律研究的较少,并且对其还原成渣行为的相关研究有待补充。本工作以现场烧结矿成分为基础,配置不同配比的烧结料,在实验室条件下,应用干粉压块、焙烧方法,并结合X射线衍射、光学显微镜及扫描电子显微镜来分析烧结温度、二元碱度和Al2O3含量对复合铁酸钙组成及结构的影响。后通过铁矿石还原实验,综合分析不同配比烧结矿的还原性能,并研究烧结矿还原过程中初渣的生成行为及渣铁初步分离机制。最后,得到一组适宜的烧结配比,以期为实际烧结配矿提供一定的理论依据。对复合铁酸钙的组成及结构演变规律研究表明,烧结温度升高,复合铁酸钙结构由板片状逐渐向针状发展,在1260°C时,针状复合铁酸及总铁酸钙含量最高,烧结矿矿相结构呈明显熔蚀状。二元碱度主要决定了针状复合铁酸钙的生成量,其含量随着碱度的升高而增大,高碱度下硅酸盐相增多。Al2O3主要影响板状复合铁酸钙的生成量,适当提高Al2O3的配比有利于形成针状复合铁酸钙。3%和4%Al2O3的高Al条件下,复合铁酸钙呈现板片状。确定最佳烧结温度为1260°C、二元碱度为2.0、Al2O3含量为2%。对烧结矿的还原性能研究表明,提高二元碱度有利于改善烧结矿的还原性,还原中期由于生成钙铁石和尖晶石,还原度产生波动;高铝矿前期还原能力弱,中期出现大颗粒游离态Al2O3和Si O2晶体,液相粘度增大,阻碍了铁氧化物的还原及金属铁的聚合,产生还原停滞现象,后期出现明显粉化现象,还原度有所提升。二元碱度为2.0、Al2O3含量为2%的烧结矿还原后期渣铁分离良好,彼此存在清晰相界面,渣相均匀,还原性最优,最终还原度可以达到95.1%。对还原过程中初渣的生成行为研究表明,随着复合铁酸钙的还原分解,造渣元素Ca、Si、Al逐渐分离出来并参与渣相的形成。Ca易先与Si结合形成硅酸钙;由于类质同象现象,Al多与Fe及Ca结合形成固溶体,后逐步结合Si形成钙铝硅酸盐相。