MgO在人造富矿中的赋存状态及作用

D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1983.04.001 北京钢铁学院学报 1983年第4期 MgO在人造富矿中的赋存状态及作用 地质教研室任允芙蒋烈英 炼铁教研室王树同 本文采用光学显微镜，电子探针·及移斯堡尔效应·等手段对MgO在烧结旷 和球团矿中的赋存状态及其对治金性能的影响进行了微观分析研究。 显微镜下观察表明，随烧结矿中MgO含量增加，赤铁矿及缺酸钙明显减少， 当MgO约达4%以上时，烧结矿渣相中开始出现少量镁质硅酸盐矿物。 电子探针扫描分析表明，MgO主要分布于除赤铁矿之外的铁相矿物中，在烧 结矿中形成含镁磁铁矿，在球团矿中形成镁铁矿，少部分分布于渣相中。 对杭钢球团矿所做的穆斯堡尔谱学研究袁明，在培烧过程中，Mg+大量进 入磁铁矿八面体品位，揭示了MgO在人造富矿中富集于铁相及引起物相变化的 机理。 基于上述试验研究，分析了MgO对人造富矿冶金性能的形响. 一、MgO含量不同的人造富矿矿物组成及MgO的赋存状态 1.烧结矿 (1)自熔性烧结矿的矿物组成 自熔性烧结矿的配制条件：以Fe2O3、CaO及SiO,三种组分为基础（固定SiO,为 8%,Ca0/Si02=1.2),分别合成Mg0百分含量为0、2.5、3.5、4.5及6.0的烧结矿 饼，烧结温度1350°C。 ①不含MgO烧结矿，矿物组成以磁铁矿为主，并含有较多量的氧化再生赤铁矿（约 占25%)，粘结相矿物主要为钙铁橄榄石，硅酸盐玻璃相及少量铁酸钙等。 ②含Mg02.5%的烧结矿，以含镁磁铁矿为主，氧化再生赤铁矿明显降低（约占5一7%）， 含镁藏铁矿明显增加。 ③含MgO为3.5%的烧结，含镁磁铁矿继续增加，氧化耳生赤铁矿继续降低（约占 3一4%)，镁质硅酸盐矿物局部出现极少量。 ④含Mg04.5%烧结矿，含镁磁铁矿又继续增加，氧化再生赤铁矿更少（约占2-3%）， 铁酸钙也有减少，镁质硅酸盐刊矿物如钙镁榄橄石CaO·MgO·SiO2,镁黄长石2CaO,MgO, 2Si0,及镁硅钙石3CaO·MgO·2SiO2等少量出现。 ·电子探针扫描分析结界由二机部三所探针室提供。 ··穆斯堡尔谱学试验研究结果由北京钢铁学院马如璋，李正文等提供， 1

口曰， 勺 口 邵 不 一 ， ‘ 二 江 ‘ 月 曰 北 京 钢 铁 学 院 学 报 年 第 期 在人造富矿中的赋存状态及作 用 地 质教研 室 任 允 笑 蒋烈 英 炼铁教研 室 王 树 同 本 文 采 用 光 学显微镜 ， 电 子探针 及 穆斯 堡 尔效 应 二 等手段村 在 烧 结 犷 和球 团矿 中的赋 存状 态及 其对 冶 金性 能 的影 响进 行 了微观 分 析研 究 。 显微镜下观 察表 明 ， 随 烧 结扩 中 含量增加 ， 赤铁犷 及铁 酸钙 明 显 减 少 当 约 达 以 上 时 ， 烧 结 矿 渣 相 中开始 出现 少童 镁质硅 酸盐犷 物 。 电子探针扫 描 分析表 明 ， 主要 分布 于除 赤铁矿之 外的铁相 矿 物 中 ， 在烧 结 矿 中形 成含 镁磁铁矿 ， 在 球 团矿 中形 成镁铁矿 ， 少部分 分布 于 渣 相 中 时 杭钢 球 团矿 所做 的穆斯 堡 尔谱 学研 究表 明 ， 在 焙 烧过 程 中 ， 干 大 全进 入 磁铁 矿八 面 体 晶位 ， 揭 示 了 在人造 富矿 中富集于铁相 及 引起物 相 变化 的 机理 。 基于 上 述 试验研 究 ， 分 析 了 时人造 富护 冶 金 性 能 的影响 一 、 含量不 同的人造 富矿矿物组成及 的赋存状态 烧结矿 自熔性烧结矿 的矿物组成 自熔性烧结矿 的配制条件 以 、 及 三种组分为 基 础 固定 为 ， 二 ， 分别合成 百 分 含量为。 、 、 、 及 的 烧 结矿 饼 ， 烧结温度 。 ①不含 烧结矿 ， 矿 物组成 以磁铁矿 为主 ， 并含有 较多量 的氧化再生赤 铁 矿 约 占 ， 粘结相矿 物主 要 为钙铁橄榄石 ， 硅酸盐玻璃相及少量铁酸钙等 。 ②含 的烧结矿 ， 以含镁磁铁矿为主 ，氧化再生赤铁矿 明显 降低 约 占 一 ， 含镁磁铁矿 明显增加 。 ③含 为 的烧结矿 ， 含镁磁铁 矿继续增加 ， 氧化 再生赤铁矿继续降低 约 占 一 ， 镁质硅酸盐矿物局部 出现极少量 。 ④含 烧结矿 ， 含镁磁铁 矿又 继 续增加 ， 氧化再生赤铁矿更少 约 占 一 ， 伙酸钙 也有减少 ，镁 质硅酸盐矿物如钙镁榄橄石 · · ，镁黄长石 ， ， 及镁硅钙 石 · · 等少量 出现 。 电子探针扫描分析结果 由二 机 部三所探针室 提供 。 ， 穆 斯堡 尔谱学试验研究结 果由北 京钢铁学 院马 如 璋 ， 李正文等 提供 。 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1983．04．001

⑤含MgO6.0%烧结矿，含镁磁铁矿又稍有增加，氧化再生赤铁矿无或很难发现，镁 质硅酸盐矿物明显增加。 以上五种MgO含量的自熔性烧结矿，显微结构均为斑状结构。 烧结矿中不同MgO含量与矿物组成变化关系如图1所示。 100 90 90 80 70 60 H 50 0 30 0 0 1.442.503.604.,75 0 2.5 35 4.5 Mg0(%) Mg0(%) 图1烧结矿中不同含MgO量与 图2包钢烧结矿(R=1.54一1.76) 矿物组成变化关系 中不同Mg0含量与矿物组成变化关系 M一磁铁矿，Mm一含镁磁铁矿， Mm含镁磁铁矿，H一赤铁矿，CF一铁酸 H一赤铁矿，CF一铁酸钙， 钙，SL一以枪晶石为主，其次为镁质硅 SL一玻璃相、钙铁耻榄石、钙镁橄樹 酸盐等矿物 石，镁黄长石、镤硅钙石、日一硅酸二钙等 图1表明： ①烧结矿中随MgO含量增加，氧化再生赤铁矿明显降低，一直到无， 所减少。而含镁磁铁矿明显增加： ②MgO含量达到3.5%，硅酸盐粘结相矿物中才开始出现极少量的镁质硅酸盐矿物， 随MgO含量进一步提高而有所增加。 (2)包钢高碱度烧结矿(Ca0/Si0:=1.54~1.76)矿物组成。 观察含MgO1.44%（未配加白云石)一4.9%的包钢高碱度烧结矿，不同MgO含量 引起的矿物组成变化规律基本与上述碱度1.2的自熔性烧结相同，见图2、3、4、5、6。 图示表明： ①烧结矿中随MgO含量的增加，含镁磁铁矿明显升高，氧化再生赤铁矿明显降低， 铁酸钙也相应降低，铁酸钙（包括CaO·2FeO3,CaO.Fe2O3及少量2CaO·Fe2O3) 与磁铁矿形成的熔5蚀结构诚少。 ②烧结矿中硅酸盐粘结相矿物总量有所增加，其中枪晶石3CaO·CaF,·2SiO,稍有 减少，而钙镁橄榄石，镁黄长石等在Mg0含量达3.6%时局部少量出现，MgO4,9%时含量 2

⑤含 烧结矿 ， 含镁磁铁矿又 稍有增加 ， 氧化再生赤铁矿无或很难发现 ， 镁 质硅酸盐矿物明显增加 。 以上五种 含量 的 自熔性烧结矿 ， 显微结构均为斑状结构 。 烧结矿 中不 同 含量与矿物组成变化关系如图 所示 。 … · ……撇 砚 王 〕 和长葬翁以份次︶ 川 川 匕宜 罗 州 日 川 一 美 的 薄刃份，如牲 · 醉勺 图 烧结矿 中不 同含 量与 矿物组成变化关系 一磁铁矿， 一含镁磁铁矿 ， 一赤铁矿， 一铁酸 钙， 一玻瑞相 、 钙铁橄榄石 、 钙镁橄榄 石 、 钱 黄长石 、 镁硅钙石 、 一硅酸二钙等 图 包钢烧结矿 。 一 。 中不 同 含量与矿物组成变化关系 含镁磁铁矿， 一赤铁矿， 一 铁酸 钙， 一以枪晶石为主 ， 其次为镁质硅 酸盐等矿 物 图 表明 ①烧结矿中随 含量增加 ， 氧化再生赤 铁 矿 明 显 降低 ， 一直到无 ， 所减少 。 而含镁磁铁矿明显增加， ② 含量达到 ，硅酸盐粘结相矿物中才开始 出现极少量 的镁质硅 酸盐矿物 ， 随 含量进 一 步 提高而有所增加 。 包钢高碱度烧结矿 矿物组成 。 观察含 未配加 白云石 一 的包钢 高碱度烧结矿 ， 不 同 含量 引起的矿物组成变化规律基本 与上述碱度 的 自熔性烧结矿相 同 ， 见 图 、 、 、 、 图示 表明 ①烧结矿 中随 含量 的增加 ， 含镁磁铁矿 明显升 高 ， 氧化 再生 赤铁矿 明显降低 ， 铁酸钙也相应降低 ，铁酸钙 包括 · ‘ ， · ‘ 及少量 · 与磁铁矿形成的熔 蚀结构减少 。 ②烧结矿中硅酸盐粘结相矿物总量有所增加 ， 其 中枪晶石 · · 稍有 减少 ， 而钙镁橄榄石 ，镁黄长石等在 含量达 坏时局部少量 出 现 ， 写时含量

图3包钢烧结矿(Mg01.44%R1.76)显微结 图4包钢烧结矿(Mg02.5%,R1.76)显微结构 构（反光147x) (反光147x) 白色一赤铁矿，浅灰色一磁铁矿，浅灰色柱状 白色一赤铁矿，浅灰色一磁铁矿，灰白色条状一铁酸半 一铁酸半钙影黑灰色一枪晶石 钙，黑灰色一枪品石；黑色一孔洞 图5包钢烧结矿(Mg03.6%,R1.59) 图6包钢烧结矿(Mg04.95%R1.65) 显微结构（反光147x) 显微结构（反光147x) 白色一赤铁矿，浅灰色一磁铁矿，浅灰色、针状，柱状一铁白色一赤铁矿，浅灰色一磁铁矿，浅灰色、针状一铁酸钙 酸钙！黑灰色一枪品石修 黑灰色一枪晶石等 增加。MgO含量低于3.6%，主要以固溶状态存在。 (3)MgO在烧结矿中的分布 电子探针分析结果表明，包钢烧结矿(R=1.54一1.76)在含Mg01.44%烧结矿中， Mg2+在磁铁矿中含量微少，见图7，含MgO25%烧结，Mg2+在磁铁矿中分布密度明 显增加（电子探针分析相对强度MgO=0.63%),见图8，含MgO3.6%的烧结矿，分布 密度又明显增加（相对强度MgO=0.86%)见图9；含MgO4.95%烧结矿分布密度又显 著增加（相对强度MgO1.28%),图10。同时也明显地看出Mg2+在硅酸盐粘结相中含 量则很低（电子探针分析相对强度Mg0=0.023~0.044%),见图7-10。 以上分析结果表明，在烧结矿中MgO主要分布于铁相矿物中，与磁铁矿和富氏体固 溶，形成含镁磁铁矿和镁质富氏体。并随烧结矿中MgO含量的增加，固溶量明显增加。 在硅酸盐粘结相中分布很少，当烧结矿中MgO含量>3.6时，才局部出现少量镁质硅酸 盐矿物，见图10，随MgO含量的增加而有所增加。 心

图 包钢烧结矿 ‘ 。 显微结 构 反光 连 白色一赤铁矿， 浅灰 色一磁铁矿， 浅 灰色柱状 一铁酸半钙， 黑灰色一枪晶石 图 包钢烧结矿 ， 显微结构 反光 白色一赤铁矿， 浅灰色一磁铁矿， 灰 白色条状一铁酸 半 钙， 黑灰色一枪晶石， 黑色一孔洞 图 包钢烧结矿 ， 声的 显微结构 反光 白色一赤铁矿 ， 浅灰色一碑铁矿， 浅灰色 、 针伏 、 往状一铁 酸 钙， 黑灰色一枪品右哈 图 包钢烧结矿 。 纬 。 显微结构 反光 白色一赤铁矿 ， 浅灰色一磁铁矿， 浅灰色 、 针状一铁酸钙， 黑灰 色一枪晶石 等 增加 。 含量低于 ， 主要以 固溶状态存在 。 在烧结矿 中的分布 电子探针分析结果表 明 ， 包钢烧结矿 一 在含 烧结矿 中 ， 十 在磁铁矿 中含量微少 ， 见 图 ， 含 · 烧 结矿 ， “ ‘ 在磁铁矿 中分布密度 明 显增加 电子探针分析相对 强度 二 ， 见 图 含 的烧结矿 ， 分布 密度又明显增加 相对强度 见 图 ， 含 烧结矿分布密度又 显 著增加 相对强度 ， 图 。 同时也 明显 地 看 出 十 在硅酸盐粘结相 中 含 量则很低 电子探针分析相对强度 二 ， 见 图 一 。 以 上分析结果表明 ， 在烧结矿 中 主要分布 于铁相矿物 中 ， 与磁铁矿 和富 氏 体 固 溶 ， 形成含镁磁铁矿和镁质富 氏体 。 并 随烧结矿 中 含量 的增加 ， 固溶量 明显增 加 。 在 硅酸盐粘结相中分布很少 ， 当烧结矿 中 含量 时 ， 才局部出现少量 镁 质 硅 酸 盐 矿物 ， 见 图 ， 随 含量 的增加而有所增加

(a) (b) 图7含Mg01.44%的包钢烧结矿Mg分布 (a)背散射电子像(360x) (b)Mg的x射线像 白色一铁矿物；深灰色一渣相 (a) (b) 图8含Mg02.5%的包钢烧结矿Mg分布 (a)背散射电子像(360x) (b)Mg的x射线像 白色一铁矿物，深灰色一渣相

图 含 。 的包钢烧结矿 分布 背散射 电子 像 的 射线像 白色一铁矿 物， 深灰色一渣 相 图 含 的包钢烧结矿 分布 背散射电子像 白色一铁矿物， 深灰色一渣相 的 射线像

‘a)背散射电子像(360x) (b,Mg的x射线像： 白色一铁甜矿物：深灰色一渣相 图9含MgO3.6%的包钢烧结矿Mg分布 (a) (b) 图10含MgO4.8%的包钢烧结矿Mg分布 ()背散射电子像(360x) (b)Mg的x射线像 白色一铁矿物：深灰色一渣相 2。杭铜竖炉高Mg0酸性球团矿矿物组成及MgO在球团矿中的赋存状态 杭懈球团所用铁精矿粉的矿物组成中铁矿物以磁铁矿为主，仅含少量赤铁矿，脉石主 要为镁质硅酸盐矿物。 (1)球团矿的化学成份，矿物组成及显微结构。 表1 化学成分% TFe FeO SiOa CaO MgO A1,0 s Ca0/SiO, 55.14 1.05 9.33 2.74 5.87 3.19 0.016 0.294 5

产 背散射 电子像 白色一铁矿 物 深 灰色一渣 相 的 射线像， 图 含 的包钢烧结矿 分布 图 含 。 的包钢烧 结 矿 分布 背 散射 电子 像 的 射线像 白色一铁矿 物， 深 灰色一渣 相 扭 。 杭铆经炉 离 酸性球团矿矿物组成及 在 球 团犷中的斌存状态 杭俐球团所用铁精矿粉的矿物组成 中铁矿物 以磁 铁 矿为主 ， 仅含少 量赤铁矿 ， 脉石 主 耍为镁质硅故盐矿物 。 球团矿的化学成份 ， 矿物组成及显 微结构 。 化 学 成 分 纬 。 。 。 。 。 。 。 。