赤铁矿高配加褐铁矿的微型烧结试验研究 炼铁厂 董相华 摘 要 采用微型烧结法，研究了进口巴西赤铁矿配以高比例自产观音山褐铁矿在高温条件下的 烧结行为及微观结构变化规律，借助电子拉伸试验机测定抗压强度和光学显微镜观察显微结 构，揭示其烧结性能、显微组织结构和烧结矿抗压强度的关系，为水钢烧结厂合理利用观音山矿 和快速优化配矿提供了可靠的依据。研究结果表明：巴西富矿配以５０％观音山矿交互烧结，互 补性较好，碱度２．０—２．４时，烧结矿结构稳定，矿相结构均匀，连晶特性好，粘结相以针状铁酸 钙为主，抗压强度高。 １前言 褐铁矿烧结、优化配矿和生产优质烧结矿提 供可靠的依据。 褐铁矿在当今国内外许多烧结厂中已广 泛使用，其在烧结料中配比一般为１０％一 ２实验部分 ５０％。如澳大利亚ＢＨＰ公司纽卡素褐铁矿 试验所用的原料观音山矿粉（Ａ）和巴西 的配比曾达到５０％左右；日本钢铁厂的褐铁 富矿粉（Ｂ）均取自水钢生产现场，它们的化 矿配比从上世纪８Ｏ年代中期的２０％提高到 学成分及粒度组成列于表１。铁矿石中（球 目前的４０％左右；宝钢使用褐铁矿的比例从 团原料除外）１．Ｏｍｍ以下的比例少则２５％， １９８５年开工时的５％逐步提高到２００５年的 多则近６０％。研究表明，构成拟似粒子粘附 ３５—４５％【¨。 粉的矿石几乎都是细粒矿 Ｊ。因此，本试 根据目前的原料供应情况及未来的发展 验原料粒度均取１．Ｏｍｍ以下来研究。 计划，铁矿粉供应可能存在很大缺口，观音山 表１ 原料的化学成分及粒度组成 褐铁矿作为水钢自产廉价矿石，烧结原料增加 化学成分／％ 拉度组成（目）／％ 观音山矿配比势在必行。今后这类矿粉比例 月｝抖——ｌｇ—— ＦｅＯ Ｃａ０ Ｍｇ０ ＳｉＯ２ＡＩ２０３ ＞３０ ３０—６０６０—１００（１００ 的升高，对烧结矿性能的影响更大。有鉴于 ＾４ ．Ｕ 三ｌ２ Ｚ．， Ｕ． ｌＵ．Ｚ６Ｕ．，ｌ １４．６【ｌ ｊ ．１Ｕ ２４．４ｊ ｌ，．９６ Ｉ９．５ｌ 此，其利用问题也被提到研究日程中来。 Ｂ ６５．１４１．１Ｂ ｎ ５６ ０．１８ ２．９５ ｌｌＯ５ ２．４０ １６．１３ ｌ０．９７ １３．９２ ５８．９７ 采用传统的试验方法对铁矿石烧结性能 为了研究观音山矿、巴西富矿及其混合 进行研究，所需时间长，耗材多，费用高。 料的烧结性能，将上述两种铁矿石筛分，取 随着技术的发展及理论研究的深入，微型烧 粒度小于１．Ｏｍｍ，使用ｃａ（ＯＨ） （分析 结试验因其具备便捷模拟实际烧结过程和快 纯，Ｃａ（ＯＨ） 含量大于９５％，粒度小于 速测定试样烧结特性等特点，得到了越来越 ２００目）调整碱度Ｒ为１．５、１．７５、２．０、 广泛的关注和应用 ．４ Ｊ。 ２．４、２．８倍。配料混合后，以半压水凝力 本试验采用微型烧结法，旨在探讨水钢 成型，在钢模中压至￣１０ｍｍ Ｘ（１０±０．５） 进口巴西赤铁矿配以５０％高比例自产观音 ｍｍ的小饼，自然干燥２４ｈ后，置于ＫＳＳ一 山褐铁矿的烧结行为，借助电子拉伸试验机 １６Ｇ管式电阻炉，在空气气氛下，按图１所 测定抗压强度和光学显微镜观察显微结构， 示的烧结温度制度进行Ｂ矿单烧和配加 揭示其相互关系。为水钢烧结厂强化观音山 ５０％Ａ矿（Ａ／Ｂ：１）混烧，烧结温度Ｔ 分别 ・】・ 失重率较低，同化熔融性能差；随着碱度和温 度的升高，收缩率波动性较大，收缩膨胀不 定，形变量大，在烧结过程中易产生局部内应 力，使烧结矿易产生裂化，不利于改善烧结矿 结构的不稳定Ｌ２】，Ｂ矿单烧性能较差。 综合表２（Ａ／Ｂ＝１）横向观察可看出：配 加５０％Ａ矿混合烧结，因Ａ矿结晶水含量 高，结晶水的分解，有利于疏松结构和物质问 的扩散，同时ＳｉＯ 含量高也大大促进了低熔 点化合物的合成，有利于液相生成 Ｊ ；随着 温度的提高，ＡＢ成矿失重率明显增大且基本 保持稳定，有利于同化熔融性能提高；收缩率 增大且随碱度和温度有较好的变化规律，熔 化性能好 Ｏ ５ １Ｏ １５ ２Ｏ ２５ ３Ｏ ３５ ４Ｏ ４５ 。 同时从表２各温度纵向总体对比看来， ＡＢ矿混烧比Ｂ矿单烧具有较好的变化规律 性和更稳定的结构性能。 时间，ｒｎｉｎ 图１烧结温度制度 ３结果与讨论 ３．１烧结物化性能分析 因此，从收缩率和失重率综合分析可得 出，外配加５０％Ａ矿混合烧结，对Ｂ矿互补 性高，有利于液相生成和同化熔融性能和烧 结矿结构的热稳定性的提高。 烧结失重率和体积收缩率是反应烧结物 理化学性能的重要指标，巴西富矿单烧和配 加５０％观音山褐铁矿（Ａ／Ｂ＝１）在不同Ｔ ３．２显微结构观察与分析 通过金相显微镜观察１３００％时烧结试 下混烧，测量试样烧结前后的质量及直径、高 度，计算并统计不同碱度失重率和体积收缩 率，绘制统计曲线图归纳于表２。 样的显微结构如图２，其中（ａ）Ｂ—Ｒ１．７５； （ｂ）Ｂ—Ｒ２．０；（ｃ）Ｂ—Ｒ２．４；（ｄ）ＡＢ—Ｒ２．０； （ｅ）ＡＢ—Ｒ２．４；（ｆ）ＡＢ—Ｒ２．８。 综合表２（Ｂ）横向观察可看出：Ｂ矿单烧 表２烧结失重率和体积收缩率曲线表 Ｔｍ“ １２５０￣ １２８０￣ １３００￣ Ｂ雾卜 善 Ｕ— Ｏ … ｒＨ 一， ．一 ． Ｉ’ 一 １．５ １．８ ２．１ ２．４ ２．７ １．５ １．８ ２．１ ２．４ ２．７ １．５ １．８ ２ １ ２．４ ２．７ １． ５ １．８ ２．１ ２．４ ２．７ ２４％ｒ一一 一 ． ，＾ｏｌ正Ｌ ２４％ ；１ ８％＿ｌ－Ｉ－ｌ，Ｊ｝—Ｈ… ８％｛Ｌ、－／，Ｉ－ … 一一一 １．５ １．８ ２．１ ２．４ ２．７ １．５ １．８ ２．１ ２．４ ２．７ Ｉ—体积收缩率 ◆一失重率 ・２・ 从图２显微观察发现：Ｂ矿在碱度为 １．７５时（ａ），矿相结构不均匀，以交织溶蚀结 构为主，另见斑状结构。空洞大而多。赤铁 矿多呈他形一半自形晶体，粒度不均匀。粘 结相主要为铁酸钙和玻璃质。铁酸钙多呈板 柱状，部分呈针状。当碱度为２．０时（ｂ），烧 结矿空洞较少且不均匀，主要以单一的铁酸 钙作为粘结相，Ｆｅ Ｏ 与铁酸钙交织共生形 成交织溶蚀结构。当碱度２．４后（Ｃ），铁酸 钙明显大量增加，且细小孔洞较多，骸晶状 Ｆｅ Ｏ 含量增多，呈平行连晶状。 图２ １３００℃时烧结试样的组织结构 ＡＢ成块在碱度２．０时（ｄ），矿相结构较 均匀，主要为交织溶蚀结构。赤铁矿分布不 均匀多呈他形，部分呈半自形。赤铁矿主要 呈交织一溶蚀结构。铁酸钙多呈针状、树枝 状，部分呈板柱状。当的碱度增至２．４后 （ｅ），矿相结构均匀，以交织一溶蚀结构为 主。有小孔洞形成。赤铁矿多呈他形，部分 为半自形晶体，局部集中成片分布。铁酸钙 为主要粘结相，多呈细小针状。当碱度增至 ２．８后（ｆ），矿相结构不均匀，以交织一溶蚀 结构为主，孔洞大而多，赤铁矿多呈他形晶， 结晶细小，分布不均匀，与针状铁酸钙胶结呈 交织结构；粘结相主要为铁酸钙，铁酸钙多呈 针状、部分为板柱状，板状铁酸钙与渣相共同 胶结赤铁矿呈溶蚀结构。 从图３可看出：ａ ｃ或ｄ ｅ可以看出： 随着烧结矿碱度的增加，赤铁矿含量随之降 低。铁酸钙含量增加，有利于改善矿相结构， 因为随着碱度的升高，游离的赤铁矿与ＣａＯ 结合 ：ｙＦｅ２０３＋ＣａＯ＝ＣａＯ。ｙＦｅ２Ｏ３；ｅ ｆ 随着碱度的继续增加，同时过量的ＣａＯ与已 生成的铁酸一钙反应生成强度较差的铁酸二 钙 ，也加速了赤铁矿与ＣａＯ结合，赤铁矿 急剧减少，过度熔化，液相粘度过低，孔洞 多Ｃｓ，９】。从总体比较来看，ＡＢ成矿的赤铁矿 含量远远高于Ｂ成矿，渣相含量却远远低于 Ｂ成矿，ＡＢ成矿具有更好的矿相结构。可以 得出，外配加５０％Ａ矿明显提高和改善了烧 结成矿的矿物组成结构。 ａ ｂ Ｃ ｄ ｅ ｆ １００％ ８ ６Ｄ％ ４ｏ％ 箱柏：；Ｏ％ 图３以图像分析测定的矿物成分 ３．３抗压强度测定结果与分析 ｌ３００℃时Ｂ矿单烧和ＡＢ混烧成矿抗压 强度测定如图４，根据表２、图２和图３分析 结果，观察图４中抗压强度对比曲线变化规 律，可得出烧结性能、显微结构和抗压强度之 间的关系。 １．５ １．７５ ２．０ ２．４ ２．８ 碱度（Ｒ） 图４ １３００￣Ｃ烧结矿抗压强度对比曲线图 Ｂ矿单烧抗压强度差，这是因为ＳｉＯ：含 量低，不利于低熔点化合物生成，液相生成 少，渣相和孔洞较多，随温度和碱度变化，收 缩率波动大，形变量大，易已形成局部热应力 而产生裂化；ＡＢ矿交互混合烧结，互补性较 ．３． ＾口 薯＿） ；∞ ∞高，碱度１．５—１．７５时，抗压强度又将小幅度 的增长，碱度１．７５～２．０时抗压强度急剧增 长，增长速度最快，碱度２．０—２．４时，增长趋 于缓和，在２．４时达到最好强度值，此时矿相 为主，抗压强度较佳。 ｄ．在实际生产中，可采用部分褐铁矿替 代结构致密、反应性差的赤铁矿配以高碱度来 改善混合料的液相的生成能力和矿相结构，提 高烧结矿性能，同时亦可降低原料成本。 参考文献 ｌ李艳茹，周明顺等．褐铁矿用于烧结的试验研究．２００５， ３０（１）：４—７ 均匀，以熔蚀结构为主，生成大量强度好的针 状铁酸钙，成矿的抗压强度大大的提高。当 碱度２．４—２．８时，过高配加ＣａＯ，收缩率大， 接近１５％～２０％，烧结成品矿出现过度熔 化，液相粘度过低，孔洞大而多，同时过量的 ＣａＯ与已生成的铁酸一钙反应生成强度较差 的铁酸二钙，导致烧结矿强度反而有所降低。 ２陈淑慈．褐、磁、赤铁矿粉烧结特性的对比研究．烧结 球团，１９８４，８：５４—５８ ３段东平，孔令坛等．微型烧结法分析．北京科技大学学 报，２ＯＯＯ，２２（５）：４２２－４２６ ４结语 ａ．巴西富矿单烧性能特点：品位虽高， 但液相生成量少，熔融和固结性能差，烧结过 程中形变量大，易形成局部内应力而裂化，单 烧性能极差。 ｂ．巴西富矿外配加５０％观音山褐铁矿 ４陈桂英．采用微型烧结试验快速测定铁矿石的烧结基 础特性．烧结球团，２ＯＯ４。２９（１）：２４－２６ ５ （Ｅ１）罔崎润等．铁矿石细粒部分的同化特性与烧结矿 强度的关系．世界钢铁。２００４，（２）：３３—３８ ６ ｎ ＤＥＢＲＩＮＣＡＴ，ＣＥＩＺＩＯ ａｎｄ＾Ｌ ＥＩＲＮＣＨＥ—ＮＳ．Ｅｆｆｅｃｔ ０ｆＩｒｏｎＯｒｅＰａｎｉｃｌｅＡｓｓｉｍｉｌａｔｉｏｎｍＳｉｎｔｅｒｓｈｕｃｎ雌ＩＳＩＪＩｎｔｅｒ－ ｎａｔｉｏｎａｌ，ＶｏＬ４４（２０ｏ４），Ｎｏ．８，ｐｐ－１３０６—１３１７ 混合烧结后，失重率较为稳定，收缩率较大， 呈规律性变化，熔化性能好，有利于同化熔融 性能的提高和烧结矿结构的稳定。 Ｃ．外配加５０％观音山褐铁矿烧结，对巴 西富矿互补性较高，碱度２．０—２．４时，矿相 结构均匀，连晶特性好，粘结相以针状铁酸钙 ７张玉柱，冯向鹏等．在变碱度条件下低硅烧结矿显微结 构及矿物组成对其冶金性能的影响．电子显微学报， ２００３，２２（６）：５７６—５７７ ８许满兴．论配好、用好矿的原则及理论．２００２年全国 炼铁生产技术暨炼铁年会文集，２００２：３４７—３５０ ９ Ｃａｐｏ￣ｌｉＬ ＯｌｉｖｃｉｒａＤ．Ｏｔｔｏｎｉｌ￣铁矿石烧结反应性的概 念．钢铁，３４（增刊），ｌ１２—１１４ 我国钢铁市场化未来发展方向 目前国内大多数企业已初步建立了覆盖 主要目标客户的全国性销售网络，特别是在 新产品市场开拓、提高产品市场覆盖率、稳定 用户等方面发挥了积极作用。 价格策略是钢铁产品经营中的重要组成 来寻求改进方向，寻找发现增值市场空间。 部分，现实钢铁产品经营中的价格风险一般 来自于系统风险，即受整个行业面临的环境 因素的影响比较大。除规避系统风险以外， 钢铁企业在制定价格策略时，对各个环节的 渠道分析不仅仅局限于从厂家到用户这一区 间，还包括对用户买前、买后、甚至加工生产 过程成本投入的分析，如何以客户为中心，如 何在经营环节合理定价，各大钢厂可以以此 ・我国钢铁市场过度价格竞争屡见不鲜。 价格是经营因素中最关键、最活跃的因素，经 营价格策略制定要区别对待最终用户和中间 商。加强与最终用户的合作是生产企业保持 市场稳定的重要手段，在制定价格策略时重 点考虑最终用户的承受能力和竞争对手的报 价。中间商与企业之间的关系更多的是合作 加博弈。当前在钢铁市场中，生产企业还具 有一定的主导地位，仍然需要掌握价格和资 源的控制权，中间商行为的自由受到一定程 度制约。 （本刊讯） ４．
