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随着高炉冶炼技术的提高,不仅要求入炉原料具有良好的理化性能,而且要求其具有有良好的冶金性能,低温还原粉化是衡量其冶金性能很重要的一个指标。特别是,我国含钛烧结矿低温还原粉化非常严重,有必要了解其低温还原粉化的原因,采取相应的措施减轻粉化现象。
烧结矿是一种多矿物集合体,由于各矿物还原膨胀性能不一致,相界面上产生内应力,当超过铁酸钙粘结相的结合强度,出现还原粉化现象。根据这一特点,本研究制备出了Fe2O3、Fe3O4、CaFe2O4、SFCA、Ca2SiO4、CaTiO3、Fe2SiO4七种常见矿物,还原气氛中测定了各单体矿物膨胀数据,并与惰性气氛中测定结果相比较进行研究。最后,根据低温还原粉化研究结果,提出含钛矿烧结的适宜条件。
试验结果表明,氩气气氛下单体矿物的膨胀率由小到大依次为:Fe2SiO4→SFCA→Fe2O3→Ca2SiO4→Fe3O4→CaFe2O4→CaTiO3;还原气氛中,磁铁矿从600℃开始出现还原收缩,赤铁矿从450℃即开始出现还原膨胀,600℃以后由于磁铁矿的还原收缩,膨胀趋势开始降低;铁酸一钙从800℃左右开始出现还原膨胀;复合铁酸钙从750℃左右开始出现还原膨胀,但是含有TiO2后复合铁酸钙开始还原的温度降低,还原膨胀的程度增强。因此,可以认为赤铁矿还原是产生低温还原粉化的主要原因,同时氧化钛进入铁酸钙也一定程度上加剧了低温还原粉化现象。
烧结因素对含钛矿矿物组成的影响表明,TiO2增加会降低烧结矿中铁酸钙的生成,其含量超过3%时出现钙钛矿,适当提高碱度和烧结温度同时减少氧化镁含量,有利于赤铁矿向铁酸钙的发展,可以降低烧结矿还原膨胀,提高烧结矿强度,有效减低其低温还原粉化。