鐵酸鈣固相生成及氧化鋁在其中的溶解動力學.pdf

1、燒結鐵礦是當前我國高爐冶煉工藝的主要原料，保證燒結礦的高質量是高爐強化冶煉操作的必要條件。鐵酸鈣系燒結理論在上世紀60年代中期興起后逐漸取代硅酸鹽系燒結理論體系，隨著其理論及操作實踐不斷完善，當前高堿度燒結工藝已成為主流。作為高堿度燒結礦的主要粘結相，鐵酸鈣的組織形態(tài)及性能對燒結礦質量有決定性影響。已有研究表明，在保持燒結工藝參數不變時，影響鐵酸鈣形成及結晶行為的兩個主要因素是原料化學成分和燒結礦冷卻工藝。其中，由于近年來優(yōu)質鐵礦石資源

2、漸趨枯竭、低品位礦石的價格優(yōu)勢等因素影響，鋼鐵企業(yè)燒結廠原料來源漸趨復雜，原料化學成分的波動成為生產企業(yè)保證燒結礦質量的一大難點。
　　本課題來源于國家自然科學基金項目—“復雜原料對燒結過程中鐵酸鈣熔體的生成與結晶行為影響研究”（No.51104192）?；阼F酸鈣生成反應次序，研究分兩部分展開：CaO原料來源對Fe2O3-CaO固相反應生成鐵酸鈣的影響以及鐵酸鈣系熔體氧化鋁固液溶解動力學問題。其中，固相反應研究采用了熱膨脹分析、

3、熱重分析以及等溫焙燒離線密度測試方法，通過反應過程試樣線性、熱容、失重及密度等物性參數變化表征固相反應進度；固液溶解動力學問題采用了固體圓柱樣浸入旋轉法。
　　研究得到結論概括如下：Fe2O3-CaO固相生成鐵酸鈣的反應的生成物并不能依據熱力學平衡預測而是由固相顆粒間的反應動力學決定，具體表現為對溫度的依賴性，即在低溫下（＜900℃）趨向于生成 Ca2Fe2O5，在高溫下（＞900℃）優(yōu)先生成 CaFe2O4；這一特性造成了使用

4、Ca(OH)2及 CaCO3兩種原料時不同的鐵酸鈣生成行為。本研究體系下（t≤1h），鐵酸鈣系熔體氧化鋁溶解過程失重與溶解時間線性相關；鐵酸鈣系熔體氧化鋁溶解過程固液界面未發(fā)現明顯中間產物層，溶解速率可由描述,溶解過程主要受固液兩相氧化鋁含量差驅動，此外，熔體化學成分能通過改變熔體粘度而影響氧化鋁在其中的擴散。本研究測得氧化鋁在鐵酸鈣熔體中的擴散系數DAl2O3在1.86×10-7~2.45×10-6 cm2·s-1范圍內，氧化鋁溶解活