綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告

內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生冶金綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告題目：鉀鈉白云鄂博鐵精礦液相流動(dòng)性的影響導(dǎo)師：張老師班級(jí)：09冶金1班姓名:包春鋼學(xué)號(hào)：0868100211K和Na對(duì)白云鄂博鐵精礦燒結(jié)液相流動(dòng)特性的影響一實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟捎梦⑿蜔Y(jié)法研究鉀鈉對(duì)白云鄂博鐵精礦燒結(jié)液相流動(dòng)特性的影響。通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理獲得鉀鈉對(duì)白云鄂博鐵精礦燒結(jié)液相流動(dòng)性的規(guī)律從而探索更好的燒結(jié)工藝，進(jìn)一步提高燒結(jié)礦質(zhì)量。二白云鄂博鐵精礦特點(diǎn)：精礦品位較低，有害雜質(zhì)含量高包鋼選礦廠剛投產(chǎn)時(shí)，產(chǎn)品質(zhì)量尚可，鐵精礦品位為58.5±0.5%，含氟1.5～1.8%，以后鐵品位逐漸下降，氟含量不斷上升。礦物組成復(fù)雜，白云鄂博精礦中的SiO2主要存在于含鉀、鈉的復(fù)雜硅酸鹽霓石、鈉閃石里。SiO2與部分K、Na呈結(jié)合狀態(tài)存在的霓輝石、鉀長(zhǎng)石、鈉閃石、云母等，其中氧雙鍵已有部分打開，結(jié)合了某些元素，所以，已有不同程度的飽和，這種SiO2對(duì)外結(jié)合能力大大減弱，活性降低，反應(yīng)能力降低。上述特點(diǎn)決定了白云鄂博精礦在燒結(jié)時(shí)，其中的脈石不易與鐵礦物及熔劑形成復(fù)合鐵酸鈣（SFCA）等礦物，而容易以玻璃質(zhì)形式保存下來(lái)。這就是包鋼燒結(jié)礦比其他鋼鐵廠燒結(jié)礦鐵酸鈣低、玻璃質(zhì)高，強(qiáng)度低的主要原因。由于白云鄂博精礦含氟較高，在燒結(jié)過程中形成槍晶石時(shí)，必然要消耗Ca2+，減弱鐵酸鈣的形成能力。包鋼燒結(jié)的固體燃耗較高，會(huì)導(dǎo)致燒結(jié)溫度高，還原氣氛增加，這又破壞了容易形成鐵酸鈣的低溫、氧化性氣氛的條件，對(duì)形成鐵酸鈣不利。這也是包鋼燒結(jié)礦鐵酸鈣含量低的不可忽視的因素。由于白云鄂博礦礦物成分復(fù)雜、嵌布粒度細(xì)，因而要求磨礦粒度也細(xì)，精礦粒度小于200目的粒級(jí)占80%以上，精礦顆粒的顯微結(jié)構(gòu)多為圓粒狀。白云鄂博精礦屬于反浮選類型精礦，其表面親水性差，制粒時(shí)顆粒間接觸面積小，結(jié)合力小，因此制粒時(shí)成球性差。三實(shí)驗(yàn)原理為了確定K和Na對(duì)白云鄂博鐵精礦燒結(jié)液相流動(dòng)特性的影響，論文擬選取包鋼自產(chǎn)磁精礦、弱磁精礦、鉀板巖和鈉輝石巖進(jìn)行配料，通過改變磁精礦和弱磁精礦的配比以調(diào)整試樣的F含量為0.5%，加入純化學(xué)試劑CaO調(diào)整試樣的堿度為4.0，改變鉀板巖和鈉輝石巖的配比以調(diào)整試樣的K2O+Na2O含量在一定范圍內(nèi)變化，保持最高燒結(jié)溫度為1280℃，采用微型燒結(jié)法測(cè)定K和Na含量對(duì)燒結(jié)液相流動(dòng)特性的影響。實(shí)驗(yàn)用原料化學(xué)成分見表 表3.1實(shí)驗(yàn)用原料化學(xué)成分（%）成分分析項(xiàng)目（%）TFeFeOSiO2K2ONa2OCaOMgOSFPAl2O3磁精礦67.8027.402.290.0550.120.630.700.280.250.0450.16弱磁精礦59.7026.003.640.220.193.421.591.541.250.180.23鉀板巖9.200.0052.5012.251.120.491.400.000.000.0013.76鈉輝石巖14.800.0031.380.0317.164.930.450.000.000.001.02表3.2燒結(jié)試樣化學(xué)成分表TFeFeOSiO2K2ONa2OCaOMgOSFPAl2O3其他1#57.4124.082.830.150.1511.321.060.850.700.1050.201.142#55.7823.373.210.200.2012.831.050.850.700.1040.261.453#52.4921.963.960.300.3015.831.050.850.700.1040.382.074#49.2120.554.710.400.4018.841.040.850.700.1030.502.70四實(shí)驗(yàn)設(shè)備實(shí)驗(yàn)所用微型燒結(jié)裝置如圖4.1所示。主要設(shè)備包括微型紅外燒結(jié)爐自動(dòng)退模制樣器。圖4.1微型燒結(jié)實(shí)驗(yàn)裝置示意圖1—石英管，2—熱電偶，3—升降裝置，4—溫控儀電流表，5—溫控儀溫度表，6—溫控儀設(shè)置按鈕，7—溫度表，8—?dú)怏w流量表及調(diào)節(jié)旋鈕，9—升降裝置速率表及調(diào)節(jié)旋鈕，10—?dú)怏w轉(zhuǎn)換開關(guān)，11—電源開關(guān)，12—升降裝置開關(guān)，13—紅外線加熱爐五實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)采用微型燒結(jié)法對(duì)白云鄂博鐵精礦的燒結(jié)液相流動(dòng)特性進(jìn)行了研究，燒結(jié)過程的溫度和氣氛控制如表3所示。將實(shí)驗(yàn)用原料在110℃的烘箱內(nèi)干燥3小時(shí)，冷卻后研磨成小于100目的粉狀，用精確到萬(wàn)分之一的電子天平稱重后采用“干粉壓制法” 表3液相流動(dòng)性實(shí)驗(yàn)溫度與氣氛控制溫度室溫→600℃600℃→1000℃1000℃→1150℃1150℃→實(shí)驗(yàn)溫度時(shí)間4分鐘1分鐘1.5分鐘1分鐘氣氛空氣（3L/min）N2（3L/min）溫度實(shí)驗(yàn)溫度(恒溫)實(shí)驗(yàn)溫度→1150℃1150℃→1000℃1000℃→室溫時(shí)間4分鐘2分鐘1.5分鐘斷電自然降溫氣氛N2（3L/min）空氣（3L/min）六數(shù)據(jù)記錄和處理設(shè)：磁精礦為X1，弱磁性礦為X2，鉀板巖為X3，鈉輝石巖為X4，純CaO為X5.當(dāng)K=0.15Na=0.15時(shí)，則有：X1+X2+X3+X4+X5=100………….（1）0.055X1+0.22X2+12.25X3+0.031X4=0.15………………（2）0.12X1+0.19X2+1.12X3+7.16X4=0.15……（3）0.25X1+1.25X2=0.5………..（4）(0.63X1+3.42X2+0.49X3+0.45X4+X5)/(2.29X1+3.64X2+52.50X3+31.38X4)=4…………….（5）同理可分別得出K=0.2Na=0.2，K=0.3Na=0.3，K=0.4Na=0.4并通過計(jì)算得出如下數(shù)據(jù)表6.1液相流動(dòng)性液相流動(dòng)性0.342.8847.4240.180.099.426鉀鈉0.439.7048.0600.5890.76010.891鉀鈉0.633.33549.3331.4082.10213.822鉀鈉0.826.9750.6062.2273.44316.754原始直徑=8mm表6.2燒結(jié)后直徑（㎜）KNa=0.310.7210.6511.4610.3611.0609.88KNa=0.410.3910.4213.0511.4310.7410.46KNa=0.612.3912.4911.8811.7512.1612.39KNa=0.813.8713.6913.1413.7514.2914.00得出數(shù)據(jù)：試樣原始面積=50.24mm.KNa=0.3時(shí)直徑=10.688mm.試樣流動(dòng)后的面積=89.673流動(dòng)性指數(shù)=（89.673-50.24）/50.24=0.785KNa=0.4時(shí)直徑=11.082mm.試樣流動(dòng)后的面積=96.406流動(dòng)性指數(shù)=（96.406-50.24）/50.24=0.919KNa=0.6時(shí)直徑=12.177mm.試樣流動(dòng)后的面積=116.399流動(dòng)性指數(shù)=（116.399-50.24）/50.24=1.317KNa=0.8時(shí)直徑=13.790mm.試樣流動(dòng)后的面積=149.279流動(dòng)性指數(shù)=（149.279-50.24）/50.24=1.971表6.3白云鄂博鐵精礦燒結(jié)液相流動(dòng)指數(shù)編號(hào)KNa試樣直徑試樣流動(dòng)后面積流動(dòng)性指數(shù)10.310.688089.6730.78520.411.082096.4060.91930.612.177116.3991.31740.813.790149.2791.971根據(jù)表6.3計(jì)算數(shù)據(jù)可得出K和Na對(duì)白云鄂博鐵精礦燒結(jié)液相流動(dòng)特性圖.八實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析最高燒結(jié)溫度為1280℃，含F(xiàn)量為0.7%，二元堿度為4.0條件下，改變鉀板巖和鈉輝石巖的配比以調(diào)整試樣的K2O+Na2O含量在一定范圍內(nèi)變化，隨著鉀、鈉含量的遞增燒結(jié)礦的流動(dòng)性也呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)。原因：（1）K2O、Na2O在F存在的情況下，能和礦粉生成低熔點(diǎn)液相，影響燒結(jié)礦的礦相和結(jié)構(gòu)使液相流動(dòng)性指數(shù)增大。促進(jìn)燒結(jié)過程中鐵礦石和氧化鈣反應(yīng)生成液相能力。（2）K2O、Na2O和Si2O反應(yīng)生成低熔點(diǎn)的硅酸鉀和硅酸鈉共熔體，顯著降低液相的粘度。隨著KNa含量的提高，有利于低熔點(diǎn)液相的生成，使液相的整體粘度降低，液相流動(dòng)性增大。（3）K+和Na+是硅酸鹽網(wǎng)絡(luò)的抑制物，能使復(fù)雜的硅氧離子團(tuán)解體，也可降低液相的粘度，使液相流動(dòng)性增大，并且在有F存在的情況，會(huì)加劇這種影響。（4）當(dāng)KNa含量較高時(shí)，容易形成K、Na的硅鋁酸鹽類物質(zhì)，這些物質(zhì)熔點(diǎn)較高，它們從液相中析出，形成彌散的固相質(zhì)點(diǎn)，使液相的粘度增加。一般而言。液相流動(dòng)性較高時(shí)，其粘結(jié)周圍的物料的范圍較大，因此可以提高燒結(jié)礦的固結(jié)強(qiáng)度。（5）液相流動(dòng)性過低時(shí)，粘結(jié)周圍物料的能力下降，易導(dǎo)致燒結(jié)礦中氣孔率的增加，從而使燒結(jié)礦的固結(jié)強(qiáng)度下降。但是，若鐵礦粉的液相流動(dòng)性過大，則周圍物料的粘結(jié)層厚度會(huì)變薄，反而使燒結(jié)礦真題變脆，強(qiáng)度降低。（6）當(dāng)燒結(jié)液相生成量和粘度適宜時(shí)，這種粘結(jié)相可使燒結(jié)礦形成微孔海綿狀結(jié)構(gòu)的有效固結(jié)，從而獲得高質(zhì)量的燒結(jié)礦。因此，適宜的液相流動(dòng)性是確保有效固結(jié)的基礎(chǔ)，進(jìn)一步提高燒結(jié)礦質(zhì)量，改進(jìn)操作工藝具有重要指導(dǎo)意義。最高燒結(jié)溫度為1280℃，含F(xiàn)量為0.7%，二元堿度為4.0條件下，隨著氧化鈣成分的增加燒結(jié)礦液相流動(dòng)性也呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)。原因：（1）配加較多的氧化鈣促進(jìn)氧化鈣在玻璃相中的溶解達(dá)到平衡或飽和才能生成優(yōu)良的復(fù)合鐵酸鈣粘結(jié)相。鐵酸鈣是高堿度、高鐵低硅燒結(jié)礦的主要粘結(jié)相，熔點(diǎn)低，易熔，高還原性，高強(qiáng)度對(duì)提高燒結(jié)礦質(zhì)量，促進(jìn)高堿度燒結(jié)起了重要作用。（2）生產(chǎn)高堿度燒結(jié)礦過程中,在較低溫度時(shí)CaO和Fe2O3先發(fā)生固相反應(yīng),生成少量鐵酸鈣,作為低熔點(diǎn)化合物,構(gòu)成了粘結(jié)相形成的起點(diǎn),然后這少量鐵酸鈣與CaO及Fe2O3發(fā)生擴(kuò)散和間接反應(yīng),隨著各鐵酸鈣層的生成與長(zhǎng)大,最終形成燒結(jié)礦中的復(fù)合鐵酸鈣，CaO含量增大，而CaO又是燒結(jié)液相形成的基礎(chǔ)，它可以使鉀長(zhǎng)石中的復(fù)合陰離子團(tuán)分解，使得玻璃相的粘度降低，流動(dòng)性增加，透氣性增大，使燒結(jié)孔隙率上升、液相分布均勻，此時(shí)的燒結(jié)礦強(qiáng)度比較最高燒結(jié)溫度為1280℃，含F(xiàn)量為0.7%，二元堿度為4.0條件下，隨著三氧化二鋁成分的增加燒結(jié)礦液相流動(dòng)性也呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)。原因：A1203是生成復(fù)合鐵酸鈣的必要成分Al2O3對(duì)SiO2進(jìn)入鐵酸鈣有明顯促進(jìn)作用。但含量偏高時(shí)SFCA將向片狀發(fā)展；燒結(jié)礦中最佳A1203/SiO2比值應(yīng)控制在0.1~0.2為宜;A12O3起著提高