朱德慶，周文濤，潘建，陳棟

(中南大學(xué) 資源加工與生物工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙，410083)

隨著現(xiàn)代高爐煉鐵向著高產(chǎn)、低耗和長(zhǎng)壽目標(biāo)發(fā)展，高爐對(duì)入爐爐料要求越來(lái)越高。酸性球團(tuán)礦具有鐵品位高、粒度均勻、冷態(tài)強(qiáng)度高和還原性好等優(yōu)點(diǎn)，與高堿度燒結(jié)礦搭配構(gòu)成合理的爐料結(jié)構(gòu)，能夠達(dá)到增產(chǎn)節(jié)焦、降低煉鐵成本的目的[1?3]。國(guó)內(nèi)用于球團(tuán)礦生產(chǎn)的原料主要是磁鐵精礦。進(jìn)入21世紀(jì)后，隨著我國(guó)球團(tuán)礦需求量快速增加，高品位磁鐵精礦資源供不應(yīng)求，每年需從國(guó)外進(jìn)口大量赤鐵精礦，尤其是巴西赤鐵精礦。巴西赤鐵精礦具有鐵品位高、脈石和有害雜質(zhì)含量少等優(yōu)點(diǎn)，但其焙燒性能較差，球團(tuán)焙燒溫度高達(dá)1 300～1 350 ℃，焙燒區(qū)間窄[3?5]。目前改善巴西赤鐵精礦球團(tuán)焙燒性能的途徑主要有[6]：(1) 內(nèi)配燃料；(2) 配加熔劑；(3) 配加磁鐵礦；(4) 配加含硼添加劑。赤鐵礦球團(tuán)內(nèi)配燃料的適宜添加量范圍較窄，僅為 1.0%左右，且改善球團(tuán)焙燒性能的效果不明顯[7?9]。赤鐵礦球團(tuán)配加熔劑有利于提高球團(tuán)礦抗壓強(qiáng)度及改善冶金性能，但是，我國(guó)長(zhǎng)期以來(lái)一直使用高堿度燒結(jié)礦配加酸性球團(tuán)礦的爐料結(jié)構(gòu)，因此，熔劑性球團(tuán)的使用受到了限制[3,7]。赤鐵礦球團(tuán)配加磁鐵礦，焙燒過(guò)程中 Fe3O4氧化生成的新生 Fe2O3晶粒表面原子具有較強(qiáng)的遷移能力，促進(jìn)赤鐵礦再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大，能夠顯著提高球團(tuán)礦強(qiáng)度[3?5,10?11]。也有研究發(fā)現(xiàn)[6,12]：配加0.4%的硼砂能夠顯著降低球團(tuán)焙燒溫度，但成品球團(tuán)礦還原膨脹性能變差；而配加硼砂和MgO復(fù)合添加劑后，球團(tuán)焙燒溫度降低，并且還原膨脹得到改善。含硼磁鐵礦是一種富含B2O3和MgO的磁鐵精礦，B2O3和磁鐵礦能夠改善赤鐵礦球團(tuán)的焙燒性能，而 MgO有利于球團(tuán)冶金性能的改善[13?15]。我國(guó)遼寧鳳城的硼鐵礦資源較為豐富，已探明的儲(chǔ)量2.83億t，占全國(guó)鐵礦儲(chǔ)量的1%左右。硼鐵礦是一種多元素共生礦，各元素共生關(guān)系密切，主要有用礦物硼鎂石和磁鐵礦嵌布粒度極細(xì)，連晶復(fù)雜，從而導(dǎo)致硼鐵礦中硼和鐵難以徹底分離[16?17]。選礦—高爐法在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上不可行，難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)[17?21]。在此，本文作者針對(duì)含硼磁鐵礦利用困難以及巴西赤鐵礦焙燒性能和冶金性能差的特點(diǎn)，研究添加含硼磁鐵礦對(duì)巴西赤鐵礦球團(tuán)生球質(zhì)量、球團(tuán)預(yù)熱焙燒性能和成品球團(tuán)礦冶金性能的影響，揭示含硼磁鐵礦的作用機(jī)理，以便為巴西赤鐵礦球團(tuán)焙燒性能和冶金性能的改善以及含硼磁鐵礦的有效利用提供合理途徑。

1 原料性能及研究方法

1.1 原料性能

試驗(yàn)所用含鐵原料為巴西鐵資源公司提供的赤鐵精礦和遼寧某地的含硼磁鐵精礦，其化學(xué)成分見(jiàn)表1。由表1可知：巴西赤鐵精礦鐵品位高，SiO2等脈石成分以及P和S等有害雜質(zhì)含量低，是一種優(yōu)質(zhì)的赤鐵精礦；而含硼磁鐵精礦鐵品位低，F(xiàn)eO含量高，MgO，B2O3和有害雜質(zhì)S含量也較高，是一種復(fù)雜難利用磁鐵精礦。

含鐵原料的物理性質(zhì)見(jiàn)表2。由表2可知，巴西赤鐵精礦和含硼磁鐵精礦粒度較細(xì)，滿足造球?qū)υ狭６鹊囊骩3,15]。這2種鐵精礦比表面積分別為1 320 cm2/g和2 222 cm2/g，成球性指數(shù)分別為0.43和0.85。含硼磁鐵精礦比表面積大，成球性指數(shù)高，屬于優(yōu)等成球性原料[3]；而巴西赤鐵礦比表面積較小，成球性指數(shù)低，造球前采用高壓輥磨預(yù)處理，提高其比表面積和成球性指數(shù)。

膨潤(rùn)土的化學(xué)成分和物理性能分別見(jiàn)表3和表4。由表4可知：根據(jù)膨潤(rùn)土GB/T 20973—2007標(biāo)準(zhǔn)，該膨潤(rùn)土粒度＜0.074 mm的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95%，膨脹容為10 mL/g，膠質(zhì)價(jià)為100%，2 h吸水率達(dá)到371.1%，滿足冶金球團(tuán)用膨潤(rùn)土二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，適合作為球團(tuán)黏結(jié)劑。

表1 含鐵原料的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))Table 1 Chemical compositions of iron ores %

表2 含鐵原料的物理性質(zhì)Table 2 Physical properties of iron ores

表3 膨潤(rùn)土的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))Table 3 Chemical compositions of bentonite %

表4 膨潤(rùn)土的物理性質(zhì)Table 4 Physical properties of bentonite

1.2 研究方法

試驗(yàn)采用3種配礦方案提供造球原料：方案(1)，100%巴西赤鐵精礦；方案(2)，30%含硼磁鐵精礦+ 70%巴西赤鐵精礦；方案(3)，50%含硼磁鐵精礦+50%巴西赤鐵精礦。造球前分別對(duì)這3種配礦方案的混合料進(jìn)行高壓輥磨預(yù)處理，使其比表面積達(dá)到1 700 cm2/g左右，滿足造球?qū)υ媳缺砻娣e的要求[3]。

試驗(yàn)流程模擬工業(yè)生產(chǎn)中的鏈篦機(jī)—回轉(zhuǎn)窯工藝。稱取4 kg高壓輥磨后的混合料(按干質(zhì)量計(jì))，配加一定量的膨潤(rùn)土和水，混勻后在圓盤(pán)造球機(jī)內(nèi)造球，控制造球時(shí)間12 min。取直徑 10～15 mm的生球，測(cè)其落下強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度和爆裂溫度。把剩余的生球在105 ℃左右的溫度下干燥4 h，取直徑為12.5 mm左右的干球，在臥式管爐中進(jìn)行預(yù)熱焙燒，測(cè)定預(yù)熱球團(tuán)和焙燒球團(tuán)的抗壓強(qiáng)度，并對(duì)成品球團(tuán)礦的化學(xué)成分、冶金性能和礦相進(jìn)行檢測(cè)和分析。

高壓輥磨預(yù)處理采用中南大學(xué)實(shí)驗(yàn)室直徑×長(zhǎng)度為250 mm×120 mm高壓輥磨機(jī)，轉(zhuǎn)速為40 r/min，輥磨壓力為3.5 t，入磨料水分為8.0%。

圓盤(pán)造球機(jī)主要技術(shù)參數(shù)：直徑為1 000 mm，轉(zhuǎn)速為26 r/min，邊高為200 mm，傾角為47°。

球團(tuán)預(yù)熱焙燒設(shè)備采用直徑×長(zhǎng)度為 50 mm×600 mm的臥式管爐，球團(tuán)抗壓強(qiáng)度的檢測(cè)采用中南大學(xué)實(shí)驗(yàn)室的ZQYC-智能型球團(tuán)抗壓測(cè)量?jī)x。

成品球團(tuán)礦礦物組成和顯微結(jié)構(gòu)的鑒定和分析采用Leica DMRXE光學(xué)顯微鏡，掃描電鏡和X線衍射。

表5 膨潤(rùn)土質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)生球質(zhì)量的影響Table 5 Effect of bentonite ratio on quality of green balls

2 結(jié)果與分析

2.1 生球制備

生球質(zhì)量對(duì)球團(tuán)礦的產(chǎn)質(zhì)量有重要影響。制備粒度適宜，落下強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度和爆裂溫度高的生球是提高作業(yè)率和生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)球團(tuán)礦的前提。

膨潤(rùn)土用量對(duì)生球質(zhì)量的影響見(jiàn)表 5。原料為100%巴西赤鐵礦的球團(tuán)，隨著膨潤(rùn)土用量的增加，生球落下強(qiáng)度逐漸增大，生球爆裂溫度有小幅度的降低。這是因?yàn)榕驖?rùn)土能夠改善造球物料的粒度組成，使生球內(nèi)毛細(xì)管徑變小，毛細(xì)力增大；膨潤(rùn)土的加入也增加了顆粒之間的分子黏結(jié)力[3]。因此，膨潤(rùn)土能夠提高生球的落下強(qiáng)度。在生球干燥過(guò)程中，膨潤(rùn)土能夠減緩水分的蒸發(fā)，并能形成強(qiáng)度較好的干燥外殼，對(duì)生球的爆裂溫度有利，但膨潤(rùn)土的配入使生球變致密，內(nèi)部蒸汽擴(kuò)散阻力增大，這又不利于生球的爆裂溫度的提高[3]。巴西赤鐵礦高壓輥磨后粒度變細(xì)，生球毛細(xì)管徑較小，后者起主導(dǎo)作用，從而導(dǎo)致生球爆裂溫度隨著膨潤(rùn)土用量的增加而有所降低。

隨著含硼磁鐵精礦配比的增加，生球的落下強(qiáng)度增加；抗壓強(qiáng)度雖有所降低，但能夠滿足生產(chǎn)的要求。在配加30%和50%含硼磁鐵礦后，生球的爆裂溫度顯著提高，膨潤(rùn)土質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.2%時(shí)，爆裂溫度分別提高220 ℃和133 ℃，這對(duì)生球的干燥非常有利。這是因?yàn)榕痂F礦粒度較細(xì)，小顆粒填充于大顆粒之間，使得生球毛細(xì)孔變小，毛細(xì)力增大，生球落下強(qiáng)度提高。但配加50%含硼磁鐵礦時(shí)，顆粒之間填充更加緊密，不利于水分的擴(kuò)散，使得爆裂溫度比配加30%含硼磁鐵礦的球團(tuán)的低。

2.2 球團(tuán)焙燒

鏈篦機(jī)—回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)氧化球團(tuán)時(shí)，預(yù)熱球團(tuán)在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)焙燒的過(guò)程中，會(huì)受到較大的沖擊力和摩擦力，因此要求預(yù)熱球團(tuán)具有一定的機(jī)械強(qiáng)度來(lái)抵抗在回轉(zhuǎn)窯中焙燒時(shí)的沖擊與磨損。

預(yù)熱溫度對(duì)預(yù)熱球團(tuán)抗壓強(qiáng)度的影響見(jiàn)圖 1。從圖1可見(jiàn)：隨著預(yù)熱溫度的增加，預(yù)熱球團(tuán)抗壓強(qiáng)度逐漸增加；配加30%和50%含硼磁鐵礦的球團(tuán)，在預(yù)熱溫度 1 000 ℃時(shí)，預(yù)熱球團(tuán)抗壓強(qiáng)度分別為 591 N/個(gè)和547 N/個(gè)；而原料為100%巴西赤鐵礦的球團(tuán)，在1 000 ℃的預(yù)熱溫度下，預(yù)熱球團(tuán)抗壓強(qiáng)度僅為292 N/個(gè)，只有當(dāng)預(yù)熱溫度提高到1 050 ℃時(shí)，抗壓強(qiáng)度才達(dá)到651 N/個(gè)。這是因?yàn)榕浼雍鸫盆F礦后，預(yù)熱過(guò)程中 Fe3O4氧化生成的新生 Fe2O3晶格中的原子具有極大的活性，不僅能在晶體內(nèi)發(fā)生擴(kuò)散，并且毗鄰的氧化物晶體也發(fā)生擴(kuò)散遷移，在顆粒之間形成連接橋，有助于球團(tuán)強(qiáng)度的提高[3]。B2O3是低熔點(diǎn)物質(zhì)，易形成液相，液相能夠使顆?？拷?、拉緊，并重新排列，使球團(tuán)產(chǎn)生收縮，結(jié)構(gòu)致密化；液相冷卻過(guò)程中凝固，在球團(tuán)內(nèi)部顆粒之間起著黏結(jié)作用，從而有利于預(yù)熱球團(tuán)抗壓強(qiáng)度的提高[3]。因此，配加含硼磁鐵礦能夠降低球團(tuán)的預(yù)熱溫度，其降低幅度在 50 ℃左右。

圖1 預(yù)熱溫度對(duì)預(yù)熱球團(tuán)抗壓強(qiáng)度的影響(預(yù)熱時(shí)間為10 min)Fig. 1 Effect of preheating temperature on compressive strength of preheated pellets(preheating for 10 min)

在相同的預(yù)熱條件下，配加30%含硼磁鐵礦的預(yù)熱球團(tuán)抗壓強(qiáng)度比配加50%含硼磁鐵礦的預(yù)熱球團(tuán)抗壓強(qiáng)度高，這是因?yàn)楹鸫盆F礦S含量較高，預(yù)熱過(guò)程中S的脫除，一方面阻礙了磁鐵礦的氧化，使其活性較高的Fe2O3的生成量減少；另一方面，生成的SO2向球團(tuán)外部排出，使得球團(tuán)孔隙率增加，結(jié)構(gòu)變松散，降低了預(yù)熱球團(tuán)的抗壓強(qiáng)度。

預(yù)熱時(shí)間對(duì)預(yù)熱球團(tuán)抗壓強(qiáng)度的影響見(jiàn)圖 2。由圖2可知：隨著預(yù)熱時(shí)間的增加，100%巴西赤鐵礦球團(tuán)抗壓強(qiáng)度逐漸增加，這是由于時(shí)間延長(zhǎng)，F(xiàn)e2O3晶體擴(kuò)散增強(qiáng)，促進(jìn)了 Fe2O3微晶鍵連接，從而使預(yù)熱球團(tuán)抗壓強(qiáng)度增加。配加含硼磁鐵礦后，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，預(yù)熱球團(tuán)抗壓強(qiáng)度迅速增加，在預(yù)熱時(shí)間為 7 min時(shí)達(dá)到最大；超過(guò)7 min后，預(yù)熱球團(tuán)抗壓強(qiáng)度基本不變。這是因?yàn)榕浼雍鸫盆F礦后，加快了固體顆粒之間微晶鍵的形成，使得抗壓強(qiáng)度迅速增大。

圖2 預(yù)熱時(shí)間對(duì)預(yù)熱球團(tuán)抗壓強(qiáng)度的影響Fig. 2 Effect of preheating time on compressive strength of preheated pellets

焙燒溫度對(duì)焙燒球團(tuán)抗壓強(qiáng)度的影響見(jiàn)圖 3?？梢?jiàn)：隨著焙燒溫度的增加，100%巴西赤鐵礦球團(tuán)抗壓強(qiáng)度逐漸增大。這是因?yàn)?100%巴西赤鐵礦球團(tuán)的固結(jié)形式主要是Fe2O3再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大(見(jiàn)圖4(a))，溫度的升高有利于 Fe2O3固體顆粒擴(kuò)散增強(qiáng)，顆粒接觸面增加，顆粒之間距離縮小，再結(jié)晶和聚晶長(zhǎng)大加快，有利于球團(tuán)強(qiáng)度的提高[3]。配加30%和50%含硼磁鐵礦后，抗壓強(qiáng)度先增大后減小，在1 230 ℃左右，抗壓強(qiáng)度達(dá)到最大。這是因?yàn)楹鸫盆F礦含有較多Fe3O4和熔點(diǎn)較低的B2O3，由Fe3O4氧化生成的新生Fe2O3晶粒具有較強(qiáng)的遷移能力，促進(jìn) Fe2O3再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大，有利于焙燒球團(tuán)抗壓強(qiáng)度的提高；B2O3熔點(diǎn)較低，熔化后形成的液相能夠促進(jìn)高熔點(diǎn)的鎂鐵橄欖石液相的生成(見(jiàn)圖4(b)和(c))，少量液相能使顆?？拷?、拉緊，使球團(tuán)致密化，并且加快了高熔點(diǎn)鐵酸鎂的生成，促進(jìn)固體顆粒重結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大，有利于球團(tuán)固相固結(jié)。但是超過(guò)一定溫度時(shí)，含硼的鎂鐵橄欖石液相過(guò)多，阻礙了 Fe2O3晶粒之間以及 Fe2O3和鐵酸鎂晶粒之間直接接觸，并且液相沿晶界滲透，使已聚集成大晶體的固結(jié)“粉碎化”，在冷卻過(guò)程中，橄欖石液相的結(jié)晶速度慢，易生成脆性大的玻璃相，使球團(tuán)抗壓強(qiáng)度降低。

在焙燒溫度1 320 ℃，焙燒9 min時(shí)，100%巴西赤鐵礦球團(tuán)的抗壓強(qiáng)度為2 632 N/個(gè)，而配加30%和50%含硼磁鐵礦后，在1 200 ℃的焙燒溫度下，球團(tuán)抗壓強(qiáng)度分別為3 077 N/個(gè)和2 948 N/個(gè)?？梢?jiàn)，配加30%和50%含硼磁鐵礦能夠顯著降低巴西赤鐵礦球團(tuán)焙燒溫度，其降低幅度在120 ℃以上。

在焙燒溫度1 200 ℃以下，配加50%含硼磁鐵礦的焙燒球團(tuán)抗壓強(qiáng)度低于配加30%含硼磁鐵礦焙燒球團(tuán)的抗壓強(qiáng)度，這是由于含硼磁鐵礦中 MgO含量較高，MgO通過(guò)固相反應(yīng)生成的鎂鐵橄欖石和鐵酸鎂熔點(diǎn)較高，在較低的焙燒溫度下，難以熔化生成液相，以固體的形式填充在 Fe2O3顆粒之間，阻礙了球團(tuán)的固相固結(jié)。因此，配加50%含硼磁鐵礦的球團(tuán)抗壓強(qiáng)度反而較低。焙燒時(shí)間對(duì)焙燒球團(tuán)抗壓強(qiáng)度的影響見(jiàn)圖 5。隨著焙燒時(shí)間的增加，100%巴西赤鐵礦球團(tuán)抗壓強(qiáng)度逐漸增加，而配加30%和50%含硼磁鐵礦后，焙燒球團(tuán)的抗壓強(qiáng)度先增加后降低，在焙燒時(shí)間12 min左右達(dá)到最大。這是因?yàn)椋?00%赤鐵礦球團(tuán)再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大速度慢，需要更長(zhǎng)的焙燒時(shí)間使其充分結(jié)晶。而配加含硼磁鐵礦的球團(tuán)，液相量隨著焙燒時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸增多，少量的液相加快固相擴(kuò)散，有利于盡快實(shí)現(xiàn)固相固結(jié)。因此，可縮短焙燒時(shí)間，而過(guò)多的液相，則不利于固相固結(jié)。

圖3 焙燒溫度對(duì)焙燒球團(tuán)抗壓強(qiáng)度的影響(焙燒時(shí)間為9 min)Fig.3 Effect of roasting temperature on compressive strength of fired pellets (roasting for 9 min

圖4 光學(xué)顯微鏡下焙燒球團(tuán)礦微觀結(jié)構(gòu)Fig. 4 Mineral phases of fired pellets under optical microscope

圖5 焙燒時(shí)間對(duì)焙燒球團(tuán)抗壓強(qiáng)度的影響Fig. 5 Effect of roasting time on compressive strength of fired pellets

2.3 成品球團(tuán)礦冶化性能

成品球團(tuán)礦的化學(xué)成分見(jiàn)表6。從表6可見(jiàn)：隨著含硼磁鐵礦配入量的增多，鐵品位逐漸下降，這主要是由于含硼磁鐵礦鐵品位較低，含有較高的 MgO和B2O3。但MgO是高爐爐渣需要的成分，球團(tuán)礦中含有一定量的 MgO對(duì)高爐煉鐵是有利的。在高爐煉鐵時(shí)，球團(tuán)中B2O3主要進(jìn)入渣中，B2O3有助熔作用，能夠降低爐渣的熔點(diǎn)和提高爐渣的流動(dòng)性，有助于爐渣脫硫。成品球團(tuán)礦中，P和S等有害雜質(zhì)含量較低，球團(tuán)礦能夠滿足高爐煉鐵的要求。

成品球團(tuán)礦的冶金性能見(jiàn)表7。從表7可見(jiàn)：配加含硼磁鐵礦后，成品球團(tuán)礦的還原度提高，100%巴西赤鐵礦球團(tuán)還原度為 72.40%，而配加 30%和 50%含硼磁鐵礦后，成品球團(tuán)礦還原度分別提高到87.95%和78.71%。配加含硼磁鐵礦后，雖然一部分易還原的Fe2O3生成鐵酸鎂，但鐵酸鎂的還原性也較好，對(duì)還原度的不利影響較??；而半徑很小的 B3+可以擴(kuò)散進(jìn)入 Fe2O3晶粒中，導(dǎo)致 Fe2O3晶格畸變，使得 Fe2O3易于還原[6]，因而，配加含硼磁鐵礦后，還原度升高。而配加50%含硼磁鐵礦后，生成的鎂鐵橄欖石液相增多，鐵酸鎂和一部分 Fe2O3被含硼的鎂鐵橄欖石所包圍，暴露在孔隙周圍易還原的鐵氧化物減少(圖4(c))，導(dǎo)致還原阻力增大，并且鎂鐵橄欖石還原性較差，因而還原度相比于配加 30%含硼磁鐵礦的球團(tuán)礦有所降低。

100%巴西赤鐵礦球團(tuán)還原膨脹率較大，為36.25%，屬于異常膨脹，會(huì)影響高爐順行。配加30%和50%含硼磁鐵礦后，球團(tuán)礦還原膨脹率分別降低到12.50%和4.00%，有利于高爐順行[15]。含硼磁鐵礦中MgO含量較高，在焙燒過(guò)程中形成了大量穩(wěn)定的鐵酸鎂(圖4(b)、(c))，鐵酸鎂在還原過(guò)程中不會(huì)發(fā)生Fe2O3轉(zhuǎn)變成Fe3O4的反應(yīng)，而生成的是FeO和MgO的固溶體。另外，由于Mg2+的半徑小于Fe2+的半徑，Mg2+能均勻分布在浮氏體內(nèi)，不會(huì)引起局部化學(xué)還原反應(yīng)，抑制了球團(tuán)的還原膨脹[15]。

表6 成品球團(tuán)礦的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))Table 6 Chemical compositions of product pellets %

100%巴西赤鐵礦球團(tuán)的低溫還原粉化指數(shù)RDI+3.15為 87.79%，配加含硼磁鐵礦后，成品球團(tuán)礦RDI+3.15分別提高到97.38%和99.62%，這將有利于煉鐵過(guò)程中高爐透氣性的改善。這是因?yàn)榕浼雍痂F精礦球團(tuán)在焙燒時(shí)形成含硼的鎂鐵橄欖石(見(jiàn)圖4(b)，(c))在還原的過(guò)程中，仍起到一定的黏結(jié)作用，抑制了球團(tuán)的粉化。

3 結(jié)論

(1) 配加含硼磁鐵礦能夠強(qiáng)化巴西赤鐵礦球團(tuán)生球的制備，改善球團(tuán)焙燒性能和冶金性能。配加30%和50%含硼磁鐵礦后，生球的落下強(qiáng)度增加，爆裂溫度顯著提高，在膨潤(rùn)土用量為1.2%時(shí)，爆裂溫度分別提高220 ℃和133 ℃；預(yù)熱溫度降低50 ℃左右，焙燒溫度降低120 ℃以上，成品球團(tuán)礦還原度從72.40%分別提高到 87.95%和 78.71%，低溫還原粉化指數(shù)RDI+3.15從87.79%分別提高到97.38%和99.62%，還原膨脹率從36.25%分別降到12.50%和4.00%。含硼磁鐵礦和巴西赤鐵礦搭配使用生產(chǎn)球團(tuán)礦，也是解決含硼磁鐵礦難利用的一條有效途徑。

(2) 焙燒性能提高的原因是：含硼磁鐵礦中含有較多的Fe3O4，MgO和低熔點(diǎn)的B2O3，F(xiàn)e3O4氧化生成的新生 Fe2O3晶體表面原子具有較強(qiáng)的遷移能力，有利于Fe2O3再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大；B2O3熔化后形成的液相促進(jìn)高熔點(diǎn)的鎂鐵橄欖石液相生成，液相有助于顆粒之間靠近、拉緊，并且促進(jìn)鐵酸鎂的生成以及固體顆粒的重結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大，從而有利于球團(tuán)強(qiáng)度的提高。

(3) 還原度提高的原因是因?yàn)锽3+半徑很小，易擴(kuò)散進(jìn)入 Fe2O3晶體中，產(chǎn)生晶格畸變，使得 Fe2O3易于還原；球團(tuán)焙燒時(shí)生成大量穩(wěn)定的鐵酸鎂，鐵酸鎂還原時(shí)不發(fā)生 Fe2O3向 Fe3O4的轉(zhuǎn)變，而是生成 FeO和MgO的固溶體，抑制了從Fe2O3到Fe3O4過(guò)程中晶格的膨脹，改善了球團(tuán)的還原膨脹性能；添加含硼磁鐵礦的球團(tuán)生成的橄欖石粘結(jié)相增多，在還原的過(guò)程中也起著一定的黏結(jié)作用，抑制了粉化，使球團(tuán)礦的還原粉化性能得到改善。

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