安钢烧结矿矿相研究与分析

秦华伟　黎应君　刘　琪

(安阳钢铁股份有限公司)



安钢烧结矿矿相研究与分析

秦华伟黎应君刘琪

(安阳钢铁股份有限公司)

对安钢三个烧结机烧结矿采用光学显微镜进行了矿物组成、矿相结构的分析与研究，结果表明三个烧结机烧结矿矿物组成与组织结构的差异与其化学成分的差异吻合，主要矿物为磁铁矿、铁酸钙和赤铁矿，其次为硅酸二钙和玻璃相，主要粘结相为铁酸钙。

烧结矿矿物组成矿相结构

0　引言

烧结过程是一个复杂多变的物理、化学反应过程， 而烧结矿是多种矿物组成的复合体，不同的原料、不同的配矿方案及生产工艺制度烧结矿的矿物组成也不一样[1]，烧结生产过程的差异也必然影响烧结矿的矿物组成及微观结构,而烧结矿的矿物组成及微观结构[2]又决定了它的性能。为科学评价三个机组的烧结矿质量，了解其矿物组成及显微结构与宏观性能的相互关系，掌握其变化特征与烧结矿的性能和质量的内在关系,因此进行烧结矿矿物组成及显微结构研究。

通过显微镜的观察，掌握安钢三个烧结机烧结矿的矿物组成和微观结构，旨在找出三个机组烧结矿的矿物组成和结构差异，为优化配料结构提供技术支持。

1　矿相样品的制备

本实验烧结矿均为工业生产转鼓样，分别取自安阳钢铁1#烧结机、2#烧结机和3#烧结机，每个烧结机取5～6块烧结矿作为矿相分析试样。所取样品经粗磨至细磨4道磨制，磨制后抛光，在显微镜下进行矿相观察分析。三个烧结机的烧结矿化学成分和部分性能见表1。

2　矿物组成

由于烧结矿矿物分布极不均匀，各矿物之间交织紧密，较为复杂，矿相分析需考虑到矿物组成和矿物之间显微组织结构，所以多采用目估分析法[3]，矿物含量可能会有一定误差，但能够反映变化趋势，可清晰观察各矿物之间的显微组织结构关系。矿物组成为面积百分比，各烧结机结矿矿物组成见表2。

表1　烧结矿化学成分和部分指标

表2　烧结矿矿物组成 　/ %

由烧结矿的矿物组成可以看出：烧结矿中主要矿物为磁铁矿、铁酸钙和赤铁矿，其次是硅酸二钙和玻璃相[4-5]。

烧结矿中主要粘结相为铁酸钙，玻璃相起辅助粘结作用。

2#烧结机烧结矿中铁酸钙含量偏低，玻璃相和硅酸二钙含量较高，与烧结矿中FeO含量较高有关。烧结矿中矿物含量不均匀，少数烧结矿中铁酸钙含量只有10%～15%，玻璃相含量多达15%～20%，硅酸二钙含量达到10%左右。

3　烧结矿的矿相结构

3.11#烧结机烧结矿矿相结构

1#烧结机烧结矿多数为磁铁矿与针状、少数柱状铁酸钙形成交织熔蚀结构(如图1所示)，一些细小针状和粒状铁酸钙与小粒状硅酸二钙形成共晶组织，分布在磁铁矿晶粒之间(如图2所示)。少数的磁铁矿与柱状和片状铁酸钙形成熔蚀结构，极少数的磁铁矿与玻璃相形成粒状结构。铁酸钙为主要粘结相，玻璃相含量较少。硅酸二钙含量较多，以共晶形式存在，或小粒状和细小针状分布在交织熔蚀结构中间(如图1所示)。

赤铁矿含量较少，部分大粒原生赤铁矿，部分再生赤铁矿，大粒原生赤铁矿外部多发生再结晶，骸晶菱形化(如图3所示)。总量约10%左右，少数矿块含量只有3%～5%，主要为再生赤铁矿。

矿相观察分析：烧结矿组织结构以交织熔蚀结构为主，铁酸钙为主要粘结相(如图1所示)。因为烧结矿中赤铁矿含量较少，磁铁矿含量较多，这与表1中1#烧结机烧结矿FeO含量相对偏高(达8.87%)相吻合，烧结矿中硅酸二钙含量偏多，一些细小铁酸钙与硅酸二钙形成的共晶组织存在(如图2所示)；骸晶化赤铁矿存在会对其低温还原粉化性能改善不利[6]。

3.22#烧结机烧结矿矿相结构

2#烧结机烧结矿多数为磁铁矿与针状、少数柱状铁酸钙形成交织熔蚀结构(如图4所示)，少部分的磁铁矿与柱状和片状铁酸钙形成熔蚀结构(如图5所示)，一些磁铁矿与玻璃相形成粒状结构(如图6所示)，少数细小针状和粒状铁酸钙与小粒状硅酸二钙形成共晶组织，分布在磁铁矿晶粒之间。铁酸钙为主要粘结相，玻璃相也起一定辅助粘结作用。玻璃相相对含量增多，部分存在于熔蚀结构和粒状结构之间为粘结相(如图5、图6所示)，部分存在于大粒疏松原生赤铁矿之间(如图7所示)。.

1-磁铁矿；2-铁酸钙；3-硅酸二钙

1-磁铁矿；2-铁酸钙；3-硅酸二钙

1-赤铁矿；2-磁铁矿；3-铁酸钙

赤铁矿含量较1#烧结矿增多，达到15%～20%。多数大粒原生赤铁矿，少部分再生赤铁矿。原生赤铁矿一部分较为致密，一部分较为疏松，疏松赤铁矿一些被铁酸钙和硅酸二钙填充，一些被玻璃相填充(如图7所示)。

矿相观察分析：烧结矿中赤铁矿含量较高有利于改善烧结矿的强度和还原度，但铁酸钙含量的减少和玻璃相含量的增多会使其降低；可能是烧结过程温度偏高，烧结矿出现部分高温区域，还原气氛强，FeO含量升高，达到了9.72%。

1-磁铁矿；2-铁酸钙；3-硅酸二钙

1-磁铁矿；2-铁酸钙；3-玻璃相

1-赤铁矿；2-磁铁矿；3-玻璃相

1-赤铁矿；2-磁铁矿；3-玻璃相

3.33#烧结机烧结矿矿相结构

3#烧结机烧结矿多数磁铁矿与针状、少数柱状铁酸钙形成交织熔蚀结构(如图8所示)，少数磁铁矿与柱状和片状磁铁矿形成熔蚀结构；少数烧结矿块中一些磁铁矿与玻璃相形成粒状结构，极少数细小针状和粒状铁酸钙与小粒状硅酸二钙形成共晶组织，分布在磁铁矿晶粒之间。铁酸钙为主要粘结相，玻璃相较少。

赤铁矿含量较多，达到20%左右。赤铁矿多数为大粒原生赤铁矿。大粒原生赤铁矿中多数较为致密(如图9所示)；部分疏松多孔，为褐铁矿烧结后形成的褐变赤铁矿；疏松赤铁矿内部一些被玻璃相填充(如图10所示)，少数被铁酸钙或硅酸二钙填充。烧结矿中存在少数散粒状赤铁矿，极少数骸晶化再生磁铁矿被交织熔蚀结构粘结(如图11所示)。

矿相观察分析：3#烧结机烧结矿组织结构较1#烧结机和2#烧结机相对均匀；赤铁矿和铁酸钙含量相对较高，FeO含量相对降低，硅酸二钙和玻璃相含量较少。综合比较，3#烧结机烧结矿强度和还原度指标都会较好[7]。

1-赤铁矿；2-磁铁矿；3-玻璃相

1-赤铁矿；2-磁铁矿；3-铁酸钙

1-赤铁矿；2-磁铁矿；3-铁酸钙；4-玻璃相；5-硅酸二钙；6-黑色孔洞

1-赤铁矿；2-磁铁矿；3-铁酸钙；4-硅酸二钙

4　结论

1)安阳钢铁三个烧结机的烧结矿为高碱度烧结矿矿物组成和组织结构。

磁铁矿、铁酸钙和赤铁矿为烧结矿主要矿物，其次为硅酸二钙和玻璃相，基本很少见到熔剂残余，有少数的脉石残余存在于大粒原生赤铁矿之间。部分区域可见少量黄长石从玻璃相中析出。

2)烧结矿组织结构多数为交织熔蚀结构，少数熔蚀结构，很少数粒状结构和共晶组织，赤铁矿多数为大粒原生，少部分再生，多被交织熔蚀结构粘结起来。铁酸钙多为柱状、针状、细针状结构，与磁铁矿形成交织熔蚀结构或熔蚀结构。

3)三个烧结机的烧结矿中的 FeO都有所偏高，2#烧结机烧结矿FeO含量更高，建议2#烧结机降低配炭量；烧结矿不均匀，这可能是在混料过程中偏析现象严重的结果，建议加强混料。同时，在生产中注意源头控制。

4)1#烧结机和2#烧结机烧结矿转鼓强度达到80%左右，3#烧结机烧结矿转鼓强度达到82%，指标较好；依据赤铁矿和铁酸钙的含量来看，3#烧结机烧结矿的还原性应为最好，1#烧结机烧结矿的还原性次之，2#烧结机烧结矿的还原性最差，三种烧结矿都属于优质烧结矿，能够满足高炉入料条件，为高炉顺行提供良好的原料支撑。

5　参文考献

[1]陈耀铭，陈锐．烧结球团矿微观结构[M]．长沙：中南大学出版社，2011：77-80.

[2]任允芙．钢铁冶金岩相矿相学[M]．北京：冶金工业出版社，1981：179-180.

[3]马学刚，张维，高晓琴，等.烧结矿矿物组成及结构的测定与分析[J].山东冶金，2003(3)：32-34.

[4]刘杰，周明顺，翟立委，等. 鞍钢烧结矿的矿物组成和矿相结构研究[J].烧结球团，2012(6):1-4.

[5]庞建明，汪志全. SiO2对烧结矿矿相组成的影响[J].安徽工业大学学报，2005(10)：338-340.

[6]赵种花．铁矿烧结矿矿相显微图像识别机的研究与开发[D].长沙：中南工业大学，2010．

[7]李骞，黄柱成，姜涛，等. 白云石和蛇纹石对烧结矿质量及显微结构的影响[J].钢铁，2006(12)：10-14.

RESEARCH AND ANALYSIS OF SINTER MINERALOGICAL IN ANYANG STEEL

Qin HuaweiLi YingjunLiu Qi

(Anyang Iron and Steel Stock Co., Ltd)

The mineral composition and structure of sinter used in three sintering machines of Anyang Steel are analyzed and studied by using optical microscope. The result shows that the difference of mineral composition and microstructure of sinter is in agreement with the difference of chemical composition. The main minerals are magnetite, calcium ferrite and hematite, followed by calcium silicate and glass and the main binding phase is calcium ferrite.

sintermineralogical compositionmicrostructure

联系人：秦华伟，硕士研究生，河南.安阳(455004)，安阳钢铁股份有限公司技术中心；2016—3—21