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硼镁在铁矿粉造块中的行为和作用规律

作　者: 张玉柱
导　师: 李东春；田永君
学　校: 燕山大学
专　业: 材料学
关键词: 铁矿粉造块硼镁复合添加剂铁酸钙正硅酸钙玻璃相成矿机理
分类号: TF532
类　型: 博士论文
年　份: 2002年
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内容摘要

铁前造块是钢铁企业的能耗大户，磁铁矿又是我国主要的铁矿产资源，而磁铁矿粉造块中存在着诸多问题，含铁品位低，SiO₂含量高，成球性能差，致使产品强度低，易粉化，冶金性能差。围绕这些问题，本文综合了大量文献，掌握了国内外铁矿粉造块的发展动态，尤其在铁矿粉造块中添加有关硼镁添加剂的全部情况及存在的问题，并针对这些问题进行系统的研究，以寻求新的解决方法。本文研究的主要内容包括：硼、镁在烧结矿中的分布规律；磁铁矿粉烧结过程中铁酸钙、正硅酸钙的形成机理及硼镁对其的作用规律；硼、镁对玻璃相的形成及成分的影响规律；硼、镁对球团矿焙烧温度和氧化速率的影响机理等。本论文的研究借助了矿相显微镜、电子显微镜、X—射线衍射仪、能谱分析仪等微观测试手段。本文在研究过程中，首先摸索出以下两个新的实验方法，一是采用间断式烧结方法，实现了用静态方法对高温反应瞬间动态过程的研究；二是采用铍试剂Ⅲ隐色分光光度法进行了烧结矿中全硼含量的测定，并对烧结矿矿相进行了逐步分离，从而解决了单纯物理方法所不能解决的难题。通过对硼、镁在铁矿粉造块中的行为和作用规律的研究发现：硼在烧结矿中主要分布于玻璃相中，镁在烧结矿中的分布与含镁添加物的种类和烧结矿碱度有关，添加物种类和烧结矿的碱度不同，镁在烧结矿中的分布规律不同；磁铁矿粉烧结时铁酸钙和正硅酸钙的形成机理与赤铁矿粉烧结时不同，磁铁矿粉烧结过程中初期液相不是CaO-Fe₂O₃系而是FeO_n-SiO₂系；加入硼镁的作用，首先改善了原料的混匀和造球，降低了烧结料的熔点和初期液相的粘度，有利于铁酸钙的形成，并且抑制了正硅酸钙的生成，而且在烧结过程中，硼可以激活惰性状态下的镁，从而使MgO溶入正硅酸钙取代CaO发生类质同象反应，生成钙镁橄榄石，更加降低了正硅酸钙的生成量；此外，发现了烧结过程中玻璃相成分的变化规律和强度—碱度低凹区的形成机理，并且硼镁同时加入后，可以改变玻璃相的结构和物理性能，提高玻璃相的强度，从而改善了烧结矿的质量；硼镁对球团矿焙烧温度和氧化速率的作用是不同的，球团矿加镁后，强化了磁铁矿的稳定性，其氧化受阻，导致磁铁矿氧化不完全，球团矿强度下降，焙烧温度提高，而硼可以促进磁铁矿的氧化，改变磁铁矿的反应活性，使氧化速率提高，并降低了焙烧温度，所以硼镁适当复合加入，有利于改善球团矿质量。

全文目录

中文摘要  4-5
英文摘要  5-10
第1章绪论  10-28
  1．1 问题的提出  10
  1．2 历史和现状  10-24
    1．2．1 硼对烧结矿和球团矿的作用效果  11-15
    1．2．2 镁对烧结矿和球团矿的作用效果  15-21
    1．2．3 含硼、镁烧结矿和球团矿的工业应用试验效果  21-23
    1．2．4 硼、镁在铁矿粉造块中的研究进展及存在的问题  23-24
  1．3 铁矿粉造块机理的研究概况  24-27
    1．3．1 烧结成矿机理的研究概况  24-26
    1．3．2 球团焙烧固结机理  26-27
    1．3．3 铁矿粉造块机理研究存在的问题  27
  1．4 本论文的研究内容  27-28
第2章实验方法及结果  28-44
  2．1 硼源、镁源的选择  28-31
    2．1．1 含硼添加剂简介  28-29
    2．1．2 含镁添加剂简介  29-30
    2．1．3 硼源及镁源的选择  30-31
  2．2 烧结实验及结果  31-38
    2．2．1 烧结实验  31-34
    2．2．2 烧结实验结果及分析  34-38
  2．3 球团实验及结果  38-43
    2．3．1 球团实验  38-40
    2．3．2 球团实验结果及分析  40-43
  2．4 本章小结  43-44
第3章硼、镁在烧结矿中的分布规律  44-57
  3．1 烧结矿中硼含量的测定  44-52
    3．1．1 测硼化学体系的确定  44-45
    3．1．2 铍试剂Ⅲ测硼的标准曲线  45-50
    3．1．3 烧结矿中全硼含量测定  50-52
  3．2 硼在烧结矿中的分布规律  52-53
  3．3 镁在烧结矿中的分布规律及对其主要矿相的影响  53-55
    3．3．1 镁在烧结矿中的分布规律  53-55
    3．3．2 镁对烧结矿主要矿相的影响  55
  3．4 本章小结  55-57
第4章硼、镁对铁酸钙形成的影响规律  57-63
  4．1 铁酸钙的形成机理  57-59
    4．1．1 烧结矿初期液相的形成  57-58
    4．1．2 CaO的溶解及铁酸钙的形成机理  58-59
  4．2 硼、镁对铁酸钙形成的影响规律  59-62
    4．2．1 铁酸钙量的变化规律  59-60
    4．2．2 铁酸钙的能谱分析  60-61
    4．2．3 硼、镁对铁酸钙形成的影响机理  61-62
  4．3 本章小结  62-63
第5章硼、镁对正硅酸钙形成的影响规律  63-68
  5．1 正硅酸钙的形成及在烧结过程中的变化  63-64
    5．1．1 正硅酸钙的形成机理  63
    5．1．2 正硅酸钙在烧结过程中的变化  63-64
  5．2 正硅酸钙的能谱分析  64-66
  5．3 硼、镁对正硅酸钙形成的影响机理  66
  5．4 硼镁的交互作用对正硅酸钙形成的影响机理  66-67
  5．5 本章小结  67-68
第6章硼、镁对玻璃相成分及含量的影响  68-78
  6．1 烧结过程中玻璃相的研究  68-73
    6．1．1 烧结过程中玻璃相成分的变化规律  68-70
    6．1．2 强度—碱度低凹区形成机理  70-73
  6．2 硼、镁对玻璃相的作用规律和机理  73-76
    6．2．1 烧结过程中玻璃相的变化规律  73-74
    6．2．2 玻璃相的能谱分析  74-76
    6．2．3 硼镁对玻璃相形成的作用规律  76
  6．3 本章小结  76-78
第7章硼、镁对球团焙烧温度的影响  78-84
  7．1 硼、镁对球团矿质量的影响  78-79
  7．2 球团矿的矿相特征  79
  7．3 加镁球团矿的扫描电镜和能谱分析  79-80
  7．4 硼、镁对球团矿氧化速率和焙烧温度的影响机理  80-82
  7．5 本章小结  82-84
结论  84-86
附录1 磁铁矿氧化速率测定实验中的计算方法  86-87
附录2 烧结矿矿相结构的显微照片  87-95
附录3 球团矿矿相结构的显微照片  95-101
附录4 烧结矿矿相X-射线能谱图及元素定量分析结果  101-103
参考文献  103-110
攻读博士学位期间所发表的论文及获奖情况  110-112
致谢  112

硼镁在铁矿粉造块中的行为和作用规律

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