黃偉青 趙曉萍 楊曉彩（河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 石家莊 050091）

澳礦粉燒結(jié)性能研究

黃偉青 趙曉萍 楊曉彩（河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 石家莊 050091）

在近些年以來(lái)，人們?yōu)榱双@得更好的燒結(jié)技術(shù)，提升礦石燒結(jié)的性能，一直在研究鐵礦的燒結(jié)情況。文章以澳礦粉為研究對(duì)象，借助TG-DTA熱分析法以及燒結(jié)杯實(shí)驗(yàn)，綜合澳礦粉的礦相組成分析，結(jié)合澳礦粉燒結(jié)的基礎(chǔ)探究，分析不同結(jié)構(gòu)對(duì)礦物的影響，得出澳礦粉的基本性能。

澳礦粉；性能；研究

在我國(guó)，澳礦粉一直備受到我國(guó)鐵礦業(yè)的青睞。但是，在長(zhǎng)期的使用中，高品位的礦石資源逐漸地減少，在現(xiàn)階段，澳洲的各大礦產(chǎn)公司開(kāi)發(fā)出的礦石質(zhì)量也在不斷的下降。近些年也出現(xiàn)了一些低品位的礦產(chǎn)。如果將低質(zhì)量的澳礦粉投入生產(chǎn)中，不僅會(huì)影響燒結(jié)礦的強(qiáng)度，還會(huì)限制著產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此，結(jié)合實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展提升礦粉的質(zhì)量，關(guān)注礦粉的組成成為現(xiàn)階段需要面對(duì)的重點(diǎn)性問(wèn)題。下文筆者將立足生產(chǎn)，選擇澳礦粉中的一個(gè)類(lèi)別進(jìn)行分析，研究澳礦粉燒結(jié)性能。其它類(lèi)別的澳礦粉也可以借助同樣的方法進(jìn)行研究，進(jìn)而確保在生產(chǎn)中能夠全面的了解澳礦粉的整體性能，并在實(shí)踐中更好加以利用。

1 澳礦燒結(jié)基礎(chǔ)性能

澳礦實(shí)際是澳大利亞礦產(chǎn)的簡(jiǎn)稱(chēng)。澳大利亞蘊(yùn)含豐富礦產(chǎn)資源，因此也成為礦產(chǎn)的出口國(guó)。澳礦粉中存在的鐵元素一般會(huì)以Fe存在于礦粉當(dāng)中。在進(jìn)口的礦產(chǎn)中，如果屬于劣質(zhì)的礦產(chǎn)，會(huì)包含大量的化學(xué)成分SiO2,Al2O3或者結(jié)晶水等成分，而且不同品質(zhì)的礦產(chǎn)燒結(jié)性能也存在著非常大的差異。鑒于不同的澳礦在燒結(jié)過(guò)程中表現(xiàn)出的基礎(chǔ)性能不同，可以選擇其中的一種作為代表進(jìn)行燒結(jié)杯實(shí)驗(yàn)，保證燒結(jié)的整體效果。如，分析發(fā)現(xiàn)安吉拉斯粉基礎(chǔ)性能：通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，這一礦物組織相對(duì)復(fù)雜，主要有赤鐵礦、磁鐵礦以及褐鐵礦。其中脈石礦物包括了石英以及角閃石，并存在少量的玉髓和綠泥石。通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析可以得出，這種礦粉大粒級(jí)占的比例大，對(duì)于混合物的料層透氣性提升非常有利。再如，另一澳礦粉的基礎(chǔ)性能：通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，這一澳礦粉中，鐵元素大多數(shù)都以三價(jià)鐵離子的形式存在，并且其中Al2O3的含量偏高，通過(guò)x射線衍射的方式不難得出，這種礦物中主要包含鐵礦物有赤鐵礦和褐鐵礦，通過(guò)分析可以初步判斷這種礦石屬于一種同化性能比較好的礦石。

下文將以第二種澳礦粉為基礎(chǔ)研究，分析澳礦粉燒結(jié)基礎(chǔ)性能。通過(guò)研究成分析后不難發(fā)現(xiàn)，在這種澳礦粉中包含著褐鐵礦礦物。在燒結(jié)階段，褐鐵礦會(huì)出現(xiàn)分解的現(xiàn)象，并產(chǎn)生顆粒破碎，繼而對(duì)燒結(jié)料的透氣性造成影響。

2 借助TG-DTA熱分析法分析

實(shí)驗(yàn)中，提供一個(gè)N2的環(huán)境，并通過(guò)每分鐘上升高10℃的方法來(lái)升高溫度，并在這一個(gè)時(shí)間段科學(xué)的觀察礦粉的熱量變化和質(zhì)量變化情況，并對(duì)可能在燒結(jié)階段出現(xiàn)的問(wèn)題做出推斷。在測(cè)試后發(fā)現(xiàn)，可以通過(guò)借助得出的結(jié)晶水檢測(cè)圖（如下圖）分析，確定結(jié)晶水的含量。通過(guò)分析后得出，溫度處于200℃到350℃之間的時(shí)候，精粉-1和精粉-2褐鐵礦并沒(méi)有出現(xiàn)分解的情況。在外礦-1出現(xiàn)了分解。外礦-2以及外礦-3出現(xiàn)了較多分解的情況。分析得出外礦-3中分解的情況比外礦-2多。在礦物融化之后，液相生成會(huì)出現(xiàn)吸熱和失重的情況。可見(jiàn)，在1216-1238℃之間的時(shí)候，澳礦當(dāng)中液相生成會(huì)遭遇外礦-2以及外礦-1，但是遲于外礦-3。這表明在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，選擇實(shí)驗(yàn)澳礦的同化性能僅弱于外礦-3。

在煉鐵廠中，結(jié)合混合比分析，以澳礦粉為基礎(chǔ)進(jìn)行配比的過(guò)程中，有必要結(jié)合本實(shí)驗(yàn)中的過(guò)程分析，確定在燒結(jié)階段中不同時(shí)期吸熱情況，為今后的生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。結(jié)合實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，這一種類(lèi)的澳礦粉的配比占到0-20%，并且在燒結(jié)的過(guò)程中，初期液相所生成吸熱峰增加，液相量也會(huì)隨之發(fā)生增加，溫度有所降低。但是，結(jié)合分析發(fā)現(xiàn)，褐鐵礦在分解量上面沒(méi)有出現(xiàn)很大的變化，可見(jiàn)在加入澳礦粉以后，外礦-3的配入，可見(jiàn)可以用澳礦粉取代外礦-3參與到生產(chǎn)中。

3 借助燒結(jié)杯實(shí)驗(yàn)分析

綜合上述分析發(fā)現(xiàn)，澳礦粉結(jié)晶水的含量相對(duì)較高，并且其中的Al2O3的含量比較高，與外礦-3的性質(zhì)有些相似。因此，在方案制定的過(guò)程中，有必要保持精粉占到50%的比例，并且10%的外礦-1的量不發(fā)生變化，并通過(guò)替代外礦-3，保持10%的比例梯度。在這個(gè)過(guò)程中，還需要將二元堿度控制在1.93-2.17的范圍內(nèi)，并科學(xué)的進(jìn)行配礦計(jì)算。

通過(guò)燒杯實(shí)驗(yàn)可以得出燒結(jié)礦的主要成分以及燒結(jié)礦的技術(shù)參與和燒結(jié)礦的性能指標(biāo)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)會(huì)得出一些數(shù)據(jù)，在分析數(shù)據(jù)之后，可以加深對(duì)澳礦粉成分的認(rèn)識(shí)，進(jìn)而將這一類(lèi)別的澳礦粉科學(xué)的投入到生產(chǎn)當(dāng)中。

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：（1）在澳礦粉的含量不斷增加的過(guò)程中，燒結(jié)礦中的氧化鋁的量隨之發(fā)生變化：隨著澳礦粉投入量的增加出現(xiàn)了增長(zhǎng)情況。通過(guò)分析之后可以了解，這一現(xiàn)象是澳礦粉替代外礦-3之后出現(xiàn)的狀況，由于澳礦粉量增加而導(dǎo)致氧化鋁的量出現(xiàn)增加。可見(jiàn)，如果采用這種澳礦粉極有可能會(huì)出現(xiàn)氧化鋁含量增加的現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致?tīng)t渣的黏度出現(xiàn)變化，朝著增大的方向發(fā)展。（2）實(shí)驗(yàn)中，在澳礦粉的配比不斷變化的過(guò)程中，轉(zhuǎn)鼓指數(shù)、返礦率也會(huì)發(fā)生變化。數(shù)據(jù)分析得出，在澳礦粉增加之后，返礦率會(huì)出現(xiàn)降低的情況，轉(zhuǎn)鼓指數(shù)則會(huì)出現(xiàn)增加的現(xiàn)象，這一現(xiàn)象的出現(xiàn)對(duì)燒結(jié)礦質(zhì)量的提升有著關(guān)鍵性的意義。但是，分析也開(kāi)已發(fā)現(xiàn)，垂直燒結(jié)所需要的時(shí)間也在增加，利用系數(shù)也在降低。在分析之后可以發(fā)現(xiàn)，主要是由于在實(shí)驗(yàn)之后，配礦燒結(jié)料當(dāng)中的內(nèi)液相量出現(xiàn)增加的情況，而料層的透氣性逐漸出現(xiàn)變差的問(wèn)題，進(jìn)而導(dǎo)致這一問(wèn)題的出現(xiàn)。這一情況的結(jié)論與上文中實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)論結(jié)果一致。因此，在實(shí)踐中，需要關(guān)注燃料的配入量，科學(xué)的控制液相的數(shù)量，進(jìn)而提高利用系數(shù)以及垂直燒結(jié)的速度。

在實(shí)驗(yàn)完畢以后，可以結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)礦內(nèi)部的礦相結(jié)構(gòu)綜合分析，并借助顯微鏡觀察，得出燒結(jié)礦的礦相。在分析中發(fā)現(xiàn)，添加澳礦粉之后，鐵酸鈣的晶形出現(xiàn)變粗的現(xiàn)象，并出現(xiàn)加劇的情況。究其原因，是由于相也發(fā)生轉(zhuǎn)變，進(jìn)而促進(jìn)了該晶體的成長(zhǎng)。雖然在理論上講，變得粗大對(duì)燒結(jié)礦輕度產(chǎn)生影響，但是在實(shí)踐中，成品率出現(xiàn)轉(zhuǎn)變之后，轉(zhuǎn)鼓指數(shù)也會(huì)隨著增加，不難得出，在燒結(jié)過(guò)程中液相量的增加有助于改善燒結(jié)過(guò)程，提高燒結(jié)礦的整體質(zhì)量，因此在實(shí)踐中可以將這一類(lèi)型的礦粉融入到生產(chǎn)當(dāng)中。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在分析兩個(gè)實(shí)驗(yàn)并結(jié)合理論知識(shí)研究后不難發(fā)現(xiàn)，這一種澳礦粉的同化性能與其他的礦粉相比比較好，并且在融入這種礦粉之后，有助于提升燒結(jié)過(guò)程的黏度，進(jìn)而提高燒結(jié)礦整體的強(qiáng)度。因此，可以在實(shí)踐中融入這一類(lèi)型的澳礦粉。

但是，在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析中也可以發(fā)現(xiàn)，通過(guò)使用這種澳礦粉會(huì)增加礦石內(nèi)部氧化鋁的整體含量，導(dǎo)致結(jié)晶水偏高，因此，在實(shí)踐中有必要綜合實(shí)際情況分析，科學(xué)的控制這一類(lèi)型澳礦粉的配入量，從而確保其效用得到良好的發(fā)揮。

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河北省高等學(xué)校科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目資助（No. QN2016117）

黃偉青（1978-），女，碩士。