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杨永斌;钟强;李骞;姜涛;谭奇兵
【摘 要】通过烧结杯试验，争论了不同活性生石灰在烧结中的作用效果，并简洁分析了其作用机理。争论结果说明：生石灰是铁矿烧结中必不行少的添加剂，高活性生石灰能显著提高烧结矿产质量。添加 5％高活性生石灰 A，烧结矿成品率为73．65％，转鼓强度为 66．67％，燃烧速度为 22．95 mm／min，利用系数为
1．47 t／〔 m2·h〕，固体燃耗 55．66 kg／t。依据烧结矿矿物组成和微观构造， 高活性生石灰的烧结矿铁酸钙含量高，且以抱负的针状结晶形态存在，针状铁酸钙 分布在整个烧结矿中，以网状构造与赤铁矿和磁铁矿颗粒严密交织，使烧结矿内部 构造均质严密。随着高活性生石灰用量增加，烧结矿中铁酸钙含量增多，其形态从 粒状、条状转变成条状、板状再转变成针状。%The function and mechanism
of quicklime with different activities in sintering were investigated through sintering cup tests. The results show that the quicklime is an essential additive in iron ore sintering and the quicklime with high activity can significantly improve the quality of sintered products. By adding 5% high activity quicklime A, the yield ratio, tumbling index, sintering speed, capacity factor and fuel consumption can reach to %, %, mm/min, t/( m2 ·h) and kg/t, respectively. According to the mineral composition and microstructure of the sintered ores, the calcium ferrite in the ore sintered by high activity quicklime is high in content and exists in an ideal morphology of acicular crystal, distributing throughout the sintered ore and closely interweaving with hematite and magnetite particles as netted structure, so that the sintered ore has a homogenous
and dense internal structure. With an increase in the dosage of high
activity quicklime, the calcium ferrite content increases, with its morphology from granular and strip structure changed to strip and plate, then to acicular one.
【期刊名称】《矿冶工程》
【年(卷),期】2025(000)001
【总页数】5 页(P88-91,96)
【关键词】烧结;活性生石灰;作用机理;铁酸钙
【作 者】杨永斌;钟强;李骞;姜涛;谭奇兵
【作者单位】中南大学 资源加工与生物工程学院，湖南 长沙 410083;中南大学 资源加工与生物工程学院，湖南 长沙 410083;中南大学 资源加工与生物工程学院， 湖南 长沙 410083;中南大学 资源加工与生物工程学院，湖南 长沙 410083;中南大学 资源加工与生物工程学院，湖南 长沙 410083
【正文语种】中 文
【中图分类】TF046
目前，我国高炉含铁炉料中烧结矿的比例达 80%左右，烧结造块担当着为钢铁冶炼供给优质炉料的任务［1-2］。生石灰分散度大、具粘性、密度小，是烧结中的常用熔剂。随着熔剂性烧结矿在高炉中的广泛应用，烧结中添加生石灰显得越来越重要［3］。烧结中添加生石灰能强化制粒过程，改善制粒效果，提高制粒小球的强度，增加抗过湿力量，提高烧结混合料的原始透气性;经充分与水消化后能预热
混合料，提高混合料的原始温度，减轻烧结过程的过湿现象;调控烧结矿碱度，在
烧结中参与反响生成液相铁酸钙等，直接影响烧结矿的强度、矿物组成和内部构造等。生石灰中氧化钙的嵌布形态不同，则其反响活性不同。活性度表达了生石灰与其它物料的反响力量，是衡量生石灰活性的重要指标。不同活性的生石灰在铁矿烧结中的效果差异很大［4-9］。本试验通过烧结杯试验争论了不同活性生石灰及其用量在烧结中的作用效果，并依据烧结矿矿物组成和微观构造简洁分析了烧结中不同活性生石灰的作用机理。
原料性能与试验方法
原料性能
试验所用含铁原料为铁精矿、锰矿粉、高炉返矿和杂料，熔剂为蛇纹石、白云石、 石灰石和生石灰，其化学成分见表 1。铁精矿 TFe 品位为 %，FeO 含量很低， 是典型高品位赤铁矿，为主要含铁原料，配加比例高;锰矿粉、高炉返矿和杂料铁
品位低，杂质含量高，是次要含铁原料，配加比例低。燃料的化学成分及工业分析见表 2。按 YB-T 105-2025《冶金石灰物理检验方法》［10］，测定生石灰在不
同转速下的活性，结果见表 3。由表 1 可见，生石灰A 的氧化钙含量高达 %， 而生石灰 B 的氧化钙含量仅为 %。由表 3 可见，不同转速下生石灰A 的活
性都远远高于生石灰 B。
表 1 原料的化学成分(质量分数)/% 表 2 燃料的化学成分及工业分析
表 3 不同转速下的生石灰活性测定结果
试验方法
试验在 Φ170 mm ×700 mm 的烧结杯中进展。试验流程包括:配料→混合→制粒
→点火保温→烧结→冷却→裂开→落下试验→筛分→取样→转鼓试验、矿物组成及微观构造检测。试验配料承受质量配料法，混合料基准配比方表 4 所示，该配比
中外配 %返矿，总量为 %。在调整生石灰用量时，保证烧结矿碱度
为 ，其他配入物料相比照例不变。承受一混人工混合，二混圆筒混合工艺。试验后按不同粒级取样，样品按国标进展矿物组成分析，按试验要求将样品放在光学显微镜和扫描电镜下观看烧结矿微观构造。
表 4 混合料配料比例(质量分数)/%
烧结试验依据国内常用的《铁矿石烧结的一般试验方法及参数》进展，主要试验工艺参数如表 5 所示。
表 5 试验的基准工艺参数2 试验结果及分析
不同活性生石灰在烧结中的作用效果
在混合料水分为 %左右，负压 12 kPa，碱度 的条件下，争论低活性生石灰B 和高活性生石灰 A 配比对烧结过程的影响。为有效比较生石灰 A 与生石灰 B 在烧结中的作用效果，试验中保证配入生石灰中的氧化钙含量全都。通过氧化钙质量守恒计算，当一组试验中生石灰 A 配比为 5%时，另一组试验中生石灰 B %，试验结果如表 6 所示。
表 6 不同活性生石灰对烧结的影响
由表 6 可见，低活性生石灰B 用量或者其总氧化钙含量跟高活性生石灰A 全都或者更多，得到的烧结矿成品率和转鼓强度都不如配加生石灰 A。同时，配入高活性生石灰 A 的利用系数更高，固体燃耗更少。烧结中配入的生石灰用量或者氧化钙含量一样，但生石灰活性不同，其对烧结的作用效果也不同。说明生石灰性能不是由其用量或总氧化钙含量打算，而是由活性氧化钙含量打算，活性氧化钙含量由生石灰活性来表达。生石灰活性越高则活性氧化钙含量越高，反响性越好，越易参与烧结过程［8］。
高活性生石灰用量对烧结过程的影响
在混合料水分为 %左右，负压 12 kPa，碱度 的条件下，争论了生石灰A
用量对烧结作用效果的影响。为使烧结矿碱度保持不变，在转变生石灰用量时，对石灰石的配比也进展相应的调整。试验结果见图 1。
图 1 生石灰 A 配比对烧结的影响
与石灰石等含 CaO 的熔剂相比，生石灰的高分散性和粘附性，有利于 CaO 与Fe2O3 固相反响的进展，有利于液相的形成与进展，保证烧结矿中有足够的铁酸钙生成。故为获得良好的烧结指标，在烧结原料中要配入肯定量的生石灰。由图 1 可见，不加生石灰时，烧结矿成品率、转鼓强度、利用系数分别只有 %、%、 t/(m2·h);参加 3%生石灰时，3 项指标分别提高到 %、
%、 t/(m2·h);将生石灰配比增加到 5%时，三项烧结指标分别提高到
%、%、 t/(m2·h);进一步增加生石灰用量，各项烧结指标根本不变。
高活性生石灰作用机理争论
矿物组成争论 将不同活性生石灰和不同生石灰用量的烧结矿取样，用扫描电镜能谱分析矿样矿物组成，结果见表 7。由表 7 可见，5 个矿样的矿物组成种类大致一样，主要矿物有磁铁矿、赤铁矿和铁酸钙，除此之外还有钙铁橄榄石、铁酸镁、硅酸钙，软锰矿和玻璃质等。
表 7 配加不同活性生石灰的烧结矿矿物组成(质量分数)/%
添加 5%生石灰 A 与 %生石灰 B 相比，添加 5%生石灰 A 的铁酸钙含量多，而低强度的玻璃质、硅酸钙等含量少。高活性生石灰的 CaO 越易与 Fe2O3 进展固相反响，烧结矿液相的形成和进展越良好，生成的粘结相铁酸钙等越多，低强度的玻璃质等越少。
比照不同生石灰 A 用量的烧结矿矿物组成，烧结原料中未配入生石灰，烧结矿的铁酸钙量仅为 %;生石灰 A 用量为 5%时，烧结矿铁酸钙含量为 %;连续
增加用量，烧结矿矿物组成根本不变。故烧结原料中必需配入生石灰，生石灰在烧
结中的作用无可替代［3-4，6］。
微观构造争论 将不同活性生石灰和不同生石灰用量的烧结矿取样，用光学显微镜对矿样进展矿相鉴定。添加不同活性生石灰的烧结矿矿相见图 2，配加 5%生石灰 A 得到的烧结矿的扫描电镜及能谱分析见图 3，添加不同生石灰 A 得到的烧结矿矿相见图 4。
图 2 添加不同活性生石灰的烧结矿矿相(a)生石灰 A ;(b)生石灰 B
由图 2 可见，添加生石灰A 所得烧结矿中铁酸钙含量较多且为针状，针状铁酸钙强度高、复原性好，是抱负的铁酸钙结晶形态。且针状铁酸钙与磁铁矿和赤铁矿均质的严密交织，起到良好的固相固结和液相粘结作用，使得烧结矿构造均质严密， 烧结矿质量好。添加生石灰 B 所得烧结矿中铁酸钙含量少且主要为板状，这种形态铁酸钙强度和复原性都不如针状铁酸钙。另外，很大一局部赤铁矿和磁铁矿以大
颗粒的骸晶状存在，铁酸钙、赤铁矿和磁铁矿颗粒分散分布，没有熔融交织在一起， 使得烧结矿构造疏松、不均质，不利于烧结矿质量的提高。
图 3 配加 5%生石灰 A 的烧结矿的扫描电镜及能谱分析图
由图 3 可见，配加 5%生石灰 A 的烧结矿的主要元素为 Ca、Fe 和 O，相对原子含量分别为 %、%和 %，这 3 种元素的组合物就是铁酸钙。针状铁酸钙均匀的分布在整个烧结矿中，并形成网状与赤铁矿和磁铁矿颗粒严密交织， 起到良好的固相固结和液相粘结作用，使烧结矿构造均质严密。另外针状物中还含有少量的 Si、Al 和 Mg 等元素，为硅酸盐、MgO 和 Al2O3 等矿物。
图 4 添加不同生石灰 A 所得烧结矿矿相生石灰 A 用量:(a)0;(b)3%;(c)5%;(d)7% 由图 4 可见，不加生石灰A 的矿相与添加生石灰 A 的矿相有本质区分。不加生石
灰的烧结矿没有成规模的铁酸钙，少量条状和粒状铁酸钙在磁铁矿颗粒外表或者颗粒间生成。骸晶状赤铁矿和磁铁矿互联交织，在赤铁矿和磁铁矿间隙间又填充较多
的钙铁橄榄石和硅酸钙等硅酸盐矿物。添加 3%生石灰 A 的烧结矿有成规模的条状
和板状的铁酸钙，铁酸钙、赤铁矿和磁铁矿三相较好的互联交织。添加 5%生石灰A 和 7%生石灰 A 的烧结矿相根本一样，有成规模的针状铁酸钙，铁酸钙、赤铁矿和磁铁矿三相很好的互联交织成一个整体，构造严密。随着生石灰 A 配比增加， 铁酸钙含量增多，形态从粒状、条状转变成条状、板状再转变成针状;赤铁矿和磁铁矿粒度减小，且这两相与铁酸钙越来越好的互联交织;钙铁橄榄石和硅酸钙等硅酸盐矿物含量削减［1，3，11-14］。
3 结 论
生石灰是烧结中必不行少的添加剂，添加适量的高活性生石灰能降低烧结中生石灰的用量，显著提高烧结矿产质量。添加 5%%，转鼓强度为 %，燃烧速度为 mm/min，利用系数为
t/(m2·h)，固体燃耗 kg/t。
高活性生石灰烧结矿中低强度的玻璃质、硅酸钙等含量少，高强度的铁酸钙含量高;铁酸钙以抱负的针状结晶形态存在，针状铁酸钙分布在整个烧结矿中，以网状构造与赤铁矿和磁铁矿颗粒严密交织，使烧结矿内部构造均质严密。
随着高活性生石灰用量增加，烧结矿中铁酸钙含量增多，其形态从粒状、条状转变成条状、板状再转变成针状。
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