“碱”和“镁”提高颗粒性能
氧化球团矿具有良好的机械强度和冶金性能，已成为高炉炼铁不可缺少的优质炉料。 但国内磁铁精矿供应不足，导致国内不少钢厂采用进口赤铁矿生产氧化球团矿。 与磁铁矿球团相比，赤铁矿球团的焙烧温度高，范围窄（1300℃~1350℃），球团抗压强度低。 此外，酸性赤铁矿球团的冶金性能较差。 其中，镜铁矿属于赤铁矿的一种重要类型，球团矿的焙烧性能和冶金性能较普通赤铁矿球团差。
研究人员对如何利用赤铁矿生产高强度氧化球团进行了大量研究。 研究表明，在赤铁矿中加入磁铁矿制备氧化球团可以有效降低预热焙烧温度，提高预热焙烧球团的抗压强度； 添加助熔剂以生产助熔赤铁矿球团也是一种解决方案。
国内球团厂一般采用赤铁矿和磁铁矿生产高强度球团矿，但随着赤铁矿比例的增加，加入磁铁矿的效果大大减弱。 添加CaO助焊剂生产助焊剂丸粒，可以在较低温度下获得更高的机械强度和更好的还原性，但高温回流性能差，还原膨胀严重。 早期研究表明，在粒料中加入MgO可以降低还原膨胀率，提高高温回流焊性能。
目前关于碱度和MgO含量对球团矿强度和冶金性能的影响，尤其是碱度和MgO对球团矿冶金性能影响的报道较少。 因此，本文研究碱度和MgO含量对球团矿球团强度和冶金性能的影响，对于改进球团矿焙烧和强化高炉炼铁具有重要的理论价值。
原料特性及研究方法
本实验所用原料为巴西镜面岩、膨润土、石灰石和菱镁矿。 由于巴西镜面镁矿、石灰石和菱镁矿的粒度比较粗，所以在实验室用球磨机将它们研磨到生产球团所需的粒度和比表面积。 明镜铁品位高，脉石矿物及其他有害杂质少，是优质球团原料。 石灰石和菱镁矿的SiO2含量低，其他有害杂质少。 它们是高质量的钙镁助熔剂。
试验所用粘结剂为优质钠基膨润土，指标如下：蒙脱石含量92.76%，溶胀体积20mL/g，2小时吸水率342%， -0.074mm的含量达到100%。
实验研究包括配料、混合、生球制备、生球干燥、干球预热焙烧和焙烧球团性能测试等过程。 通过加入细磨的石英砂，将成品球团的SiO2含量控制在3.0%～3.1%。 通过添加石灰石和菱镁矿来调节成品球团的碱度和MgO含量，考察碱度和MgO含量变化对抗压强度、还原度、还原膨胀、低温还原粉碎和高温软熔的影响研究了焙烧球团的特性。 影响。
测试结果及影响分析
“碱度和 MgO 含量对抗压强度和孔隙率的影响。” 球团的抗压强度是反映球团在运输、储存过程中以及在还原炉中所能承受的压力的重要指标。 大型高炉要求球团的抗压强度大于2500N/件。
在天然MgO含量下，球团的抗压强度首先随着碱度的增加而增加。 当碱度增加到0.2时，球团的抗压强度从天然碱度的2400N/片增加到3,500N/片； 达到0.4后，球团的抗压强度不再增加。 这是由于CaO、Fe2O3和SiO2的碱度增加，如铁酸钙和硅酸钙。 适当的液相有利于赤铁矿的重结晶，但液相过多不利于球团抗压强度的提高。 在自然碱度下，球团的抗压强度随着MgO含量的增加而降低。 这是因为菱镁矿在球团的预热和焙烧过程中分解，增加了球团的孔隙率。
当碱度与MgO共同作用时，在相同MgO含量下，碱度对煅烧球团抗压强度的影响与在天然MgO含量下碱度对球团抗压强度的影响基本相同，即，颗粒的抗压强度。 强度首先随着碱度的增加而增加。 碱度达到一定值后，球团的抗压强度不再显着增加； 在相同碱度下，球团的抗压强度随着 MgO 含量的增加而降低，这是由于 MgO 含量增加，球团的孔隙率增加，同时 MgO 进入渣相增加脉石矿物的熔点，对液相的形成有一定的阻碍作用。 试验结果表明，当碱度在0.2以上时，不同碱度和MgO含量的镜面球团抗压强度可达2500N/片以上。
随着助熔剂用量的增加，助熔剂在预热焙烧过程中分解留下的气孔也随之增加。 助熔剂的添加不仅影响球团的化学成分和矿物组成，而且影响球团的结构和孔隙率。 这会在一定程度上影响球团矿的抗压强度和冶金性能。
碱度和MgO含量对还原程度的影响。 还原度（RI）是评价高炉还原区在温度和气氛条件下铁矿石脱氧倾向和难易程度的重要指标。 影响铁矿石还原度的因素包括粒度、孔隙度、矿物组成和结构、脉石矿物组成。
天然碱度和天然MgO含量的酸性球团还原度较低，仅为62.22%。 随着MgO含量的增加，还原度增加。 当MgO含量为3.0%时，球团还原度可达68%； 当MgO含量增加碱度时，镜面球团的还原度大大提高。 当碱度增加到1.2时，球团的还原度上升到72.82%。 这是因为石灰石的加入增加了球团的孔隙率，同时，CaO 与 Fe2O3 反应形成容易还原的铁酸钙。
当碱度与MgO共同作用时，在相同碱度下，镜面球团的还原程度随着MgO含量的增加而增加； 在相同的MgO含量下，还原程度随着碱度的增加而增加。
当碱度达到1.2，MgO含量增加到3.0%时，球团还原度高达76.94%。 这是因为菱镁矿在球团预热和焙烧过程中也会增加球团的孔隙率，而MgO可以提高渣相和浮体的熔点，使其在还原过程中不易熔化，并且颗粒的孔隙没有熔化。 填充材料保持较高的孔隙率，有利于气体扩散。
碱度和MgO含量对还原膨胀的影响。
在天然MgO含量下，球团矿球团还原膨胀率先增大后减小，碱度在0.4～0.6之间达到最大值，最大值高达32%。
这是因为加入球团的CaO有一小部分与Fe2O3反应生成铁酸钙，大部分进入渣相。 当不还原时，渣相以 CaO-SiO2 二元体系为主。 当碱度在0.4～0.6之间，即渣相中SiO2的含量在62.5%～70%之间，是偏硅酸钙（CaOSiO2）与SiO2二元共晶点组成的区间，其低温度共晶点为1436℃，但在还原条件下，由于FeO的加入，该渣相变为CaO-SiO2-FeO三元渣体系。 在该渣体系中，CaO 和 SiO2 的比例保持不变。 随着FeO含量的增加，渣相的熔点急剧增加。 在纯三元渣体系中，可低至1093℃，低熔点渣相只会加剧球团的还原膨胀。
在自然碱度下，球团的还原膨胀率随着MgO含量的增加而略有下降，但不明显。 这是由于SiO1700含量为2%时，天然碱度和熔点为90℃的天然MgO球团渣相。 随着MgO的加入，渣相以MgO-SiO2二元体系为主，但其低温共晶温度也较低。 1543°C。 当碱度与MgO共同作用时，在相同MgO含量下，碱度对球团还原膨胀率的影响与天然MgO含量基本相同。 当加入MgO时，通过将MgO熔化到渣相中来提高渣相的熔点。 同时，渣相中的MgO也提高了渣相的熔点。
因此，在相同碱度下，增加MgO含量可以减少还原膨胀。
氧化球团中赤铁矿的体积膨胀被还原为磁铁矿和浮石。 这种膨胀主要是由赤铁矿还原为磁铁矿时晶体结构的变化引起的。 球团矿的还原膨胀率与脉石成分和渣相承受赤铁矿颗粒还原产生的应力的能力有关。
高熔点渣相在还原过程中不易熔化，保持高强度可以有效限制球团的还原膨胀率，而低熔点渣相会加剧球团的还原膨胀。
球团还原膨胀率在20%以下属于正常膨胀范围，镜面球团的碱度应控制在小于0.2或大于等于1.0的范围内。
但在一般工业生产中，球团的还原膨胀率要求控制在15%以下。 对于天然碱度含3.0%~3.1% SiO2的镜矿球团，还原膨胀率小于15%，还原度仅为62.2%。 增加碱度提高还原度时，需要降低碱度 只有当度增加到1.0且MgO含量达到3.0%，或碱度增加到1.2且MgO含量≥1.0%时，才能还原膨胀率低于 15%。
碱度和MgO含量对低温还原粉碎的影响低温还原粉碎（RDI）反映球团矿在高炉或直接还原竖炉上部在400℃～600℃的温度范围内还原时产生粉末的倾向。 低温还原粉化的主要原因是赤铁矿还原为磁铁矿时晶体结构转变引起的体积膨胀和晶格畸变。
颗粒在预热和焙烧时形成的主要粘合方式有以下三种：
氧化铁重结晶、硅酸盐结合和铁氧体结合。
其中，赤铁矿再结晶结合最为常见，强度也最大，但赤铁矿在还原条件下极不稳定，而赤铁矿还原为磁铁矿时仍能保持硅酸盐结合相。 改变。
因此，可以通过添加助熔剂来增加这种均匀分布，并在低温还原条件下保持稳定的结合相，从而减少镜面球团的低温还原和粉化。
具有天然碱度和天然MgO含量的球团主要是赤铁矿固相扩散固结，硅酸盐结合相较少。 因此，低温还原时产生的粉末较多，其RDI-3.15mm值高达12.75。 %。 在天然MgO含量下，碱度提高到0.2，球团低温还原粉碎率RDI-3.15mm值迅速降低到0.52%； 碱度继续增加，RDI-3.15mm值基本维持在0.5%左右。 这是因为CaO的加入使球团在预热和煅烧过程中在低温还原过程中形成更多稳定的硅酸盐液相，从而达到减少球团低温还原粉碎的目的。
在自然碱度下，增加MgO含量，球团的低温还原粉碎率RDI-3.15mm均降至3.0%以下。 当碱度和MgO共同作用时，低温还原粉碎球团的RDI-3.15mm值偏低。 RDI-3.15mm随着碱度的增加而减小，随着MgO含量的增加而略有增加。 这是由于 MgO 会阻碍液相硅酸盐的形成。
碱度和 MgO 含量对回流特性的影响。 球团矿的熔化特性可以反映球团矿在高炉下部软熔区的形成及其在软熔区的性能。 炉料的回流特性对高炉的运行影响较大。 球团矿软化温度低，回流间隔宽，高炉下部回流区透气性变差，不利于还原气体和炉料的对流严重影响还原过程。
天然碱度和天然MgO含量的酸性球团在1009℃开始软化，下降温度为1272℃。 随着天然MgO含量的增加，碱度增加到1.2，球团的软化温度增加到1034℃，软化区间和软化区间变窄，滴落温度也增加到1299℃。 当碱度为1.2时，增加MgO含量可提高软化起始温度和滴落温度。 当MgO含量为1.0%时，粒料软化温度上升到1072℃，滴料温度达到1319℃，MgO含量继续增加，粒料软化温度不会进一步升高，滴料温度有所升高.
球团的回流特性主要受还原过程中产生的低熔点液相如镁锌矿和炉渣的影响。 酸粒料高温回流特性差的主要原因是还原过程中富含FeO的橄榄石渣相熔点低，而MgO的加入可以提高渣相的熔点。 高熔点固溶体的形成也会对提高粒料的高温回流特性起到一定的作用。
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