金屬化燒結礦金屬化燒結礦形成過程

研究金屬化燒結礦的顯微結構表明，金屬鐵顆粒位于浮士體，硅酸鹽化合物的中間和剩余炭粒周圍。 1967~1970年間在Mucuca等實驗室里進行250次以上燒結以制取金屬化燒結礦。燒結金屬化燒結礦的某些重要指標與混合料固體燃料用量的規(guī)律性如下圖：

曾經確定，在燒結條件下燒結料的金屬化是從含炭7~8%的開始的。隨著燃料用量增多，燒結礦的金屬化率相應增加。在20及30%的含炭條件下，燒結礦的金屬化率分別為40~60%及60~80%。

但是，應該注意到，隨著固體燃料用量增多， 燒結廢氣CO含量增大， 甚至會造成抽風管道發(fā)生煤氣爆炸的危險， 故一般要求固體燃料用量不超過25~30%，其計算的燒結礦金屬化率接近40%。此外，隨著燒結礦金屬化率的提高，燒結過程的脫硫條件劇烈變壞，如下圖所示。

燒結礦解決l精礦粉的利用問題，而且自熔性燒結礦能減少石灰石入爐，還原性又好，對降低高爐燃料消耗，作出重要貢獻，與天然塊礦比較，燒結礦用量每增加10%，可節(jié)約高爐燃料2%，所以燒結礦生產是當代冶金工業(yè)的重大技術突破。

燒結礦也有不足之處，首先，它靠局部燒熔礦粉產生液體，將礦粉粘結起來，因此燒結溫度較高，要達到1300℃以上，這樣，消耗的燃料較高。由于燃料在混合料中燃燒，且溫度較高，容易生成氧化鐵?；旌狭显跓Y過程中必須有空氣通過，才能保持混合料中的燃料燃燒。如果混合料中的精礦粉過細，料層透不過空氣，燒結礦質量和燒結機產量都會降低，這是燒結生產一大障礙。

金屬化燒結礦就是部分含鐵原料被還原成金屬鐵的燒結礦。它是在燒結混合料中加入比普遍燒結大得多的固體燃料用量，改善燒結料層的還原條件制得的。當固體燃料用量很高時，氣相中CO的液度將大大增加，與此同時，抽入料層內的空氣中的水汽與熾熱的燃燒碳粒相互作用放出H₂，CO，H₂和固體碳本身都是鐵氧化物的還原劑，而且在金屬化燒結礦中有4~6%的過剩的碳存在、這就保證了燒結礦冷卻過程中有利于還原反應的繼續(xù)進行，而不會使金屬鐵再被大量氧化。

在普通的燒結臺車上制取金屬化燒結礦是完全可能的。從生產工藝的各個環(huán)節(jié)到燒結臺車不必改變，僅在操作上要求盡可能高的料層和足夠厚的鋪底料，防止燒結爐篦。

高爐使用金屬化燒結礦的效果是顯著的，平均每增加10%的金屬化燒結礦高爐焦比下降5~6%，生產率增加5%，但是目前與普通燒結礦比較，金屬化燒結的生產率下降了50%，致使這一工藝尚需進一步研究和改善。

從燒結礦中搞金屬化既然不經濟，人們只好轉而在球團礦中試驗。球團礦基本由精礦粉構成，氣孔微細、均勻，很容易與還原氣體發(fā)生反應，而焙燒球團礦用的是煤氣或重油，氣氛容易控制，因些效率很高。實踐表明，金屬化球團礦中的鐵，92~96%都已經還原成金屬鐵。這種球團礦，可以代替廢鋼，用于電爐或轉爐；用于高爐，幾乎使高爐變成化鐵爐。下表是用同一種精礦粉生產的燒結礦和球團礦，從中可以看出它們的區(qū)別。

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顯微結構對燒結礦的性質有很大的影響，容易開裂就是一個很重要的因素。在掃描電子顯微鏡下觀察燒結礦的新鮮斷面，發(fā)現未同化的赤鐵礦顆粒上存在有裂紋。而對天然赤鐵礦加熱并隨之用水驟冷的實驗表明，赤鐵礦不會產生裂紋。由此可見，赤鐵礦顆粒上的裂紋是氧化和還原引起的相變而產生的。對于熔劑性燒結礦來說，粘結相裂紋相對較少，但酸性燒結礦就比較多。

在約850℃用CO或H₂對鐵礦燒結礦進行還原時的試驗結果表明，在赤鐵礦還原為班鐵礦時，由于形成孔隙和裂紋，總伴隨著視在體積的明顯增大。當赤鐵礦晶粒塑性較低時，低溫還原過程的體積增加更為嚴重。在550℃時裂紋數最多。次生赤鐵礦順粒一般不容易開裂，因為它們的體積比殘存赤鐵礦小得多 。2100433B

燒結礦的顯微結構基本上由未熔礦物、粘結相、孔隙和裂紋等組成。熔劑性燒結礦的枯結相有好幾種礦物，但主要是鐵酸鈣、磁鐵礦、次生的和再氧化的赤鐵礦以及硅酸鹽。

未熔礦物在燒結過程中是發(fā)生了變化的。將原來的礦物結構與燒結礦中未熔顆粒進行比較，可以看出有如下變化：

1.燒結礦中礦石顆?？紫蹲兇螅?

2.燒結礦中礦石顆粒的反射率提高。

在燒結過程中，赤鐵礦晶粒重結晶和晶體聚合是可能的。

隨著燒結生產技術的發(fā)展，燒結燃耗降低，從而增大了燒結礦中未熔相的比例，如日本鋼廠生產的燒結礦含有的未熔相，所以研究燒結礦中未熔相顆粒的性質具有重要意義 。

熔劑性燒結礦(fluxed sinter)是指堿度高于高爐爐渣堿度的燒結礦，其堿度一般在1.2～1.5之間。當高爐單獨使用熔劑性燒結礦冶煉時，完全取消生熔劑入爐，可使高爐焦比降低，產量上升 。