《表1 典型进口矿石与国产矿石化学成分(质量分数)》

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《Al_2O_3对高炉渣物化性能和结构影响研究综述》


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钢铁工业是国民经济的重要基础产业,在工业化进程中发挥着重要作用。钢铁工业在为全球社会和工业发展制造出钢铁材料的同时消耗了约1.6倍于钢铁产量的铁矿石原料,在经历了近20年的飞速发展后,中国钢铁工业已明显感觉到原料的恶化已经影响到高炉的正常冶炼。部分中国进口矿石与国产矿石的典型化学成分见表1[1]。据澳大利亚矿业巨头力拓公司(Rio Tinto)的统计数据,目前澳大利亚出口的铁矿石中Al2O3质量分数已经由2000年左右的小于0.5%增长到了现在的2%~3%,随着褐铁矿用量的继续增多,Al2O3质量分数还会继续上升。巴西、印度和非洲的铁矿石也含有较高的Al2O3,国内某钢铁企业在非洲塞拉利昂投资的矿业公司所产铁矿粉中Al2O3质量分数高达7%~8%。另外,高铝铁矿资源在中国安徽、广东、广西等地也具有丰富的储量[2]。由于铝与铁的地球化学及晶体化学行为相近,在矿石中容易形成类质同象替代,使得矿石内部铝铁赋存关系复杂,导致物理选矿法对铝、铁嵌布关系复杂矿石的铝铁分离效果较差,使铁精矿中w(Al2O3)/w(SiO2)升高。随着高品位铁矿石消耗的加快,资源逐渐趋于贫化,钢铁企业可利用的矿石原料逐渐向中低品位原料转变,这类原料的使用无疑会增加高炉渣中的Al2O3质量分数,影响高炉现有的操作制度。高炉渣是一个复杂的氧化物体系,主要由钙、硅、铝、镁的氧化物组成。普通高炉渣的常见成分见表2[3],需要说明的是,对于钒钛磁铁矿高炉冶炼,其高炉渣中TiO2质量分数超过22%。在一般高炉渣中,Al2O3是质量分数仅次于CaO和SiO2的第三大组元,其对炉渣高温物理化学性能和结构的影响已经得到国内外许多冶金工作者和学者的广泛关注。目前的各研究所采用的炉渣成分和研究的性质有所差异,且关于Al2O3对高炉渣结构影响的研究相对欠缺,缺乏从结构层面来研究炉渣成分、性能和结构间的关系。因此,有必要对这些研究进行总结归纳,明确Al2O3对高炉渣性质和结构的影响规律,为将来高铝铁矿原料的高炉应用提供科学依据和理论指导。