复合制粒烧结过程中铁氧化物与CaO和MgO等熔剂的矿化行为研究

Aimed to decrease fuel consumption, CO2 emission and flux consumption, also improve the strength and reducibility of sinter, the technology of multi-granulation coated by fuel and flux for sintering process is developed by worldwide metallurgist. Based on the literature review of previous researchers, the mineralizing process between iron oxides and CaO or MgO will be investigated in this project by combining thermodynamics analysis and high-temperature experiments. The detailed contents include (1) the diffusion rate of CaO in iron oxides, and the generative capacity, fluidity, and surface tension of calcium ferrite, (2) the diffusion rate of MgO in iron oxides. (3) recrystallization of iron oxides. Also, the effects of CaO、MgO、SiO2、Al2O3 on the mineralization of iron oxides and the fundamentals about the above experimental results will be investigated by using modern measuring technologies. So, the mineralizing mechanisms of Fe2O3-CaO、Fe2O3-MgO、Fe2O3-Fe2O3 will be clarified under the condition of multi-granulation coated by fuel and flux. Therefore, the research content of this project will give a scientific guide for the practical application of the technology of multi-granulation coated by fuel and flux for sintering process.

为了既降低固体燃耗和CO2排放量，又能改善烧结矿强度和还原性，且熔剂使用量减少，国内外冶金学者提出了燃料与熔剂外配的复合制粒技术。本课题拟在前人研究的基础上，结合热力学基础理论和高温试验，对复合制粒条件下铁氧化物与CaO、MgO等熔剂的矿化反应进行深入系统地基础理论研究。具体内容包括：（1）CaO在铁氧化物中的扩散速度及铁酸钙粘结相的生成能力、流动性和表面张力；（2）铁氧化物中MgO的扩散速度；（3）铁氧化物的再结晶性能等。同时，考察了CaO、MgO、SiO2、Al2O3等对铁氧化物矿化反应的影响，并采用现代测试技术从微观结构方面对试验结果进行机理解释，从而明确复合制粒烧结条件下，Fe2O3-CaO系、Fe2O3-MgO系、Fe2O3-Fe2O3系等的矿化反应机理。本课题的实施可为燃料、熔剂外配的复合制粒烧结技术提供科学的理论依据。

为了既降低固体燃耗和CO2排放量，又能改善烧结矿强度和生产效率，且熔剂使用量减少，国内外冶金学者提出了燃料与熔剂外配的复合制粒技术。本课题在前人研究的基础上，结合热力学基础理论和高温试验，对复合制粒条件下铁氧化物与CaO、MgO等熔剂的矿化反应进行了深入系统地基础理论研究。主要研究内容及结论如下：（1）铁氧化物与CaO、MgO矿化行为的比较：CaO与铁氧化物的液相生成能力和流动性都优于MgO。（2）铁酸钙粘结相中，随着Fe2O3含量的增加，粘结相流动性变小，表面张力增大。因此，复合制粒烧结技术的理论依据之一是：CaO的偏析制粒可以降低粘结相的Fe2O3含量，改善粘结相的流动性和表面张力，从而提高烧结矿强度和生产效率。（3）MgO在铁氧化物中的扩散速度低于CaO，矿化速度慢，且MgO含量增加可降低粘结相的自身强度。SiO2和Al2O3都可使液相流动性变差，复合制粒烧结工艺中应尽量减少矿石中SiO2和Al2O3进入粘结相。（4）烧结杯试验结果表明，a）最佳的燃料与熔剂外配量为50%，最佳的外配制粒时间为60s，该条件下烧结矿强度可提高2.3%。b）若保证烧结矿强度不变，采用复合制粒烧结技术可以降低固体燃耗0.2%。可见，复合制粒烧结技术可以提高烧结矿强度和生产效率，在强度不变的前提下可以降低固体燃耗，技术指标得到显著提高的同时可取得良好的经济效益，具有广阔的推广应用前景。