鐵酸鈣固相生成及氧化鋁在其中的溶解動(dòng)力學(xué).pdf

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

2、漸趨枯竭、低品位礦石的價(jià)格優(yōu)勢(shì)等因素影響，鋼鐵企業(yè)燒結(jié)廠(chǎng)原料來(lái)源漸趨復(fù)雜，原料化學(xué)成分的波動(dòng)成為生產(chǎn)企業(yè)保證燒結(jié)礦質(zhì)量的一大難點(diǎn)。
　　本課題來(lái)源于國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目—“復(fù)雜原料對(duì)燒結(jié)過(guò)程中鐵酸鈣熔體的生成與結(jié)晶行為影響研究”（No.51104192）。基于鐵酸鈣生成反應(yīng)次序，研究分兩部分展開(kāi)：CaO原料來(lái)源對(duì)Fe2O3-CaO固相反應(yīng)生成鐵酸鈣的影響以及鐵酸鈣系熔體氧化鋁固液溶解動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。其中，固相反應(yīng)研究采用了熱膨脹分析、

3、熱重分析以及等溫焙燒離線(xiàn)密度測(cè)試方法，通過(guò)反應(yīng)過(guò)程試樣線(xiàn)性、熱容、失重及密度等物性參數(shù)變化表征固相反應(yīng)進(jìn)度；固液溶解動(dòng)力學(xué)問(wèn)題采用了固體圓柱樣浸入旋轉(zhuǎn)法。
　　研究得到結(jié)論概括如下：Fe2O3-CaO固相生成鐵酸鈣的反應(yīng)的生成物并不能依據(jù)熱力學(xué)平衡預(yù)測(cè)而是由固相顆粒間的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)決定，具體表現(xiàn)為對(duì)溫度的依賴(lài)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(shí)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(guò)程失重與溶解時(shí)間線(xiàn)性相關(guān)；鐵酸鈣系熔體氧化鋁溶解過(guò)程固液界面未發(fā)現(xiàn)明顯中間產(chǎn)物層，溶解速率可由描述,溶解過(guò)程主要受固液兩相氧化鋁含量差驅(qū)動(dòng)，此外，熔體化學(xué)成分能通過(guò)改變?nèi)垠w粘度而影響氧化鋁在其中的擴(kuò)散。本研究測(cè)得氧化鋁在鐵酸鈣熔體中的擴(kuò)散系數(shù)DAl2O3在1.86×10-7~2.45×10-6 cm2·s-1范圍內(nèi)，氧化鋁溶解活