烧结矿粉化的原因.

烧结矿粉化的原因及措施

烧结矿粉化是多种因素、复杂的综合原因

一、烧结矿SiO2含量高，SiO2大于7%以上，已形成正硅酸钙2Ca0. SiO2, 正硅酸钙存在相变（β到γ的相变），造成烧结矿的粉化。

*硅酸钙体系（CaO-SiO2）生产熔剂性烧结矿时产生CaO-SiO2体系的粘结相。该体系的化合物有：硅灰石（CaO·SiO2）熔点为1540℃，硅钙石（3CaO·2SiO2）熔点1478℃，正硅酸钙（2CaO·SiO2）熔点2130℃，硅酸三钙（3 CaO·SiO2）熔点1900℃；共晶体有：SiO2+ CaO·SiO2熔点1438℃，CaO·SiO2+3CaO·2SiO2熔点1457℃，2CaO·SiO2+ CaO熔点2065℃。

可见，这个体系的融化温度都很高，烧结温度下产生的液相数量不会多。但其中的正硅酸钙2 CaO·SiO2是固相反应的最初产物，熔点又很高，因此烧结矿中可能有这种矿物。正硅酸钙的存在对烧结矿的强度起破坏作用。这是因为正硅酸钙在冷却过程中发生一系列的晶形转变，体积膨胀，产生内应力，导致烧结矿粉碎。

在850℃时，α丿-C2S转变成γ-C2S，体积膨胀12％，当温度降至525℃—20℃之间，β-C2S转变成γ-C2S，体积膨胀10%。β对γ来说是单变关系的介稳型，即降温到525℃—20℃之间时，有β向γ转变，而升温过程中却没有γ向β的转变。

烧结过程中应采取措施，防止C2S晶型转变的破坏作用。如生产高碱度或超高碱度（2.5—5.0）烧结矿，促进生成3 CaO·SiO2及铁酸

钙，防止生成C2S；或加入某些添加剂，如MgO、Al2O3等，稳定β-C2S防止其晶型转变，加P2O5、Cr2O3、B2O3等可以和C2S形成固熔体，对C2S晶型转变起抑制作用；另外在为防止或减少它在烧结过程中的形成可降低燃料消耗，采用小粒度的石灰石、焦粉和矿粉，加强烧结料的混匀等。

二、烧结矿的FeO含量也影响烧结矿强度，造成烧结矿的粉化。*燃料用量烧结料中的配碳量决定烧结温度、烧结速度和气氛条件，它对烧结速度和气氛条件，对烧结矿物组成影响很大。

烧结非熔剂性赤铁矿时，烧结矿的矿物组成与含碳量关系。当配碳量过少（3%—4%），不能保证赤铁矿充分还原或分解，磁铁矿结晶程度差。燃料层液相数量少，只有少量铁橄榄石和钙铁橄榄石不均匀的分布在磁铁矿和石英接触处，不起粘结作用，粘结相主要是玻璃质，孔洞多，强度差，但还原性好。在正常燃料用料下，烧结矿矿物主要是磁铁矿和铁橄榄石，还有少量浮士体，磁铁矿结晶程度提高，粘结相主要是铁橄榄石，孔洞少，烧结矿强度提高。当燃料消耗过多时（>7%）,烧结温度升高，还原气氛增加，生成大量的浮士体和铁橄榄石，磁铁矿减少，可能出现金属铁，烧结矿因过熔，造成大孔薄壁或气孔度少的烧结矿，使强度和还原性都变坏。

生成熔性烧结矿时，随着含碳量增加，磁铁矿结晶程度提高，生成大粒结晶，粘结相主要是钙铁橄榄石，孔洞少，烧结矿强度提高，但用碳量过多时，浮士体和钙铁橄榄石增加，磁铁矿减少，易生成过熔烧结矿。同时，高温下易生成正硅酸钙，在冷却时发生晶型转变，

使烧结矿粉化，强度和还原性都变坏。

三、烧结矿R2, 烧结矿R2低于1.7以下，烧结矿液相中的玻璃质增加，造成烧结矿的粉化。

*烧结矿碱度在燃料用料一定的条件下，烧结矿的最终矿物组成主要取决于烧结矿碱度。小于1的低碱度烧结矿，主要矿物为磁铁矿及少量浮士体和赤铁矿，主要胶结相为铁橄榄石及少量玻璃体，磁铁矿结晶程度较完全，多为自行晶及半自行晶，并与胶结相形成均匀的粒状结构，烧结矿强度好，无粉化现象。碱度1—1.5时，烧结矿胶结相主要为钙铁橄榄石及玻璃体，将磁铁矿晶粒粘结起来。

碱度为1.5—2.5的熔剂性烧结矿，含铁矿物与上面基本相同，粘结相主要为钙铁橄榄石、铁酸钙、硅酸钙及玻璃贴等。随着碱度升高，钙铁橄榄石和玻璃铁含量急剧下降，铁酸钙和硅酸钙含量明显增加。由于粘结相矿物的强度较差，并且冷却时发生正硅酸钙由β向γ晶型转变，造成烧结矿严重粉化，烧结矿质量下降。

碱度在2.5以上的高碱度烧结矿，几乎不含钙铁橄榄石和玻璃体，只有铁酸钙、磁铁矿和硅酸钙三种矿物。随着碱度升高，铁酸钙和硅酸三钙明显增加，磁铁矿减少，矿物组成基本不变。由于作为主要矿物组成的磁铁矿和铁酸钙，强度和和还原性均较好。并且随着硅酸三钙量的增加，正硅酸钙明显减少，同时过量的CaO起了稳定β-2CaO·SiO2的作用，所以此类烧结矿不发生粉化现象，强度和还原性均好。高碱度烧结矿具有上述特点，是由于燃料用量一定时，随着碱度的提高，熔剂量逐渐增多，放出的CO2，降低了烧结料层温度和

还原气氛，有利于提高烧结矿的氧化度，所以磁铁矿减少，铁橄榄石减少以至消失，而过量的CaO有利于生成CaO·Fe2O3和CaO—SiO2体系矿物。

四、烧结原料中使用的褐铁矿大于20%，易造成烧结矿的粉化。褐铁矿理论含铁48—66%，亲水性好，实际含铁37—55%。镍矿粉属于褐铁矿。

*（Fe2O3.nH2O）是一种含结晶水的三氧化二铁。

褐铁矿冶炼性能：有害杂质高（P），易还原，可烧性差。

五、烧结矿的快速冷却也影响烧结矿强度，造成烧结矿的粉化。*冷却过程中对烧结矿的质量有以下影响：

（1）影响矿物成分在冷却过程中，烧结矿中气孔边沿部分的矿物会发生再氧化，Fe3O4氧化成Fe2O3，引起体积膨胀，造成烧结矿强度变坏。

（2）影响晶体结构高温的液相冷却速度太快，会使液相中析出的矿物来不及结晶或者来不及长大，生成没有结晶或结晶不完全的脆性的玻璃质。同时，在冷却过程中，正硅酸钙（2CaO·SiO2）的晶型转变还会引起体积膨胀，使烧结矿自动粉化。

（3）冷却过急会产生内应力。

因此，控制烧结矿的冷却速度对提高烧结矿的强度是很重要的。

六、烧结操作对烧结矿质量的影响

烧结过程的温度和气氛除了与燃料用量有关外、还与点火温度、冷却速度和料层厚度等操作条件有关。因此，操作制度亦支接影响烧