鐵礦石在燒結過程中所呈現(xiàn)出的高溫物理化學性質。

     它反映了鐵礦石的燒結行為和作用，也是評價鐵礦石對燒結過程及燒結礦質量所做貢獻的基本指標。

一、鐵礦石與CaO的反應、生成鐵酸鈣的性能

影響鐵礦石與CaO的開始反應溫度的因素:

    鐵礦物的種類、結晶水的含量、致密度、化學成分、脈石礦物的種類等因素。

    澳礦的開始反應溫度較低，褐鐵礦楊迪礦的溫度低；

    巴西伊特貝拉礦較低，卡拉加斯礦高，其次是MBR礦。

    印度MMTC礦和南非礦開始反應溫度較高。

1.鐵礦石的化學成分和礦物類型

         一般情況下，較高的SiO2和Al2O3含量增加鐵礦石與CaO的反應；

        鐵礦物以疏松的赤鐵礦和褐鐵礦為主，則反應能力較強；而以致密的磁鐵礦或鏡鐵礦為主，則反應能力較弱。

2.結晶水的含量

    鐵礦石與CaO的開始反應溫度與結晶水的含量呈正相關關系。

    結晶水含量高，分解后產生大量的氣孔，加大了反應接觸面，有利于Ca2+向礦石的擴散，同時有利于鐵礦物離子的擴散。另一方面，結晶水分解后，鐵礦物的活性增加，均有利于鐵礦石與與CaO的加速進行。

3.鐵礦石的致密性

    鐵礦石與CaO的開始反應溫度與鐵礦石的致密性呈負相關關系。

     鐵礦石致密，不利于反應物的擴散，化學反應的動力學條件變差，反應進行緩慢，導致鐵礦石與CaO的反應性降低。

影響鐵酸鈣生成數量的因素：

           溫度、燒結礦堿度、鐵礦物類型、脈石成分和類型、致密度等因素。

      澳礦生成鐵酸鈣的數量較多，均達到或超過30%；其次為伊特貝拉和南非礦；印度MMTC礦、MBR礦、卡拉加斯最少。

鐵礦石自身特性對鐵酸鈣生成能力的影響

1.鐵礦石的含鐵礦物類型

          針狀鐵酸鈣的生成主要是Fe2O3與CaO反應的結果。

          磁鐵礦一般情況下SFCA的生成量較少，但在高堿度和氧化性氣氛較強的情況下，也容易生成SFCA。

          鏡鐵礦由于其致密的特征，其鐵礦物與CaO的反應性下降，導致其生成SFCA的能力下降。

         褐鐵礦結晶水含量高，有利于改善SFCA的動力學條件，故在一般條件下，褐鐵礦有利于生成SFCA。

2.鐵礦石的Al2O3含量

        燒結礦中的鐵酸鈣是含有SiO2和Al2O3的復合鐵酸鈣（SFCA）， Al2O3固溶于SFCA，可以促進SFCA的生成，同時具有穩(wěn)定SFCA的作用。

         以高嶺土形式存在的Al2O3有利于SFCA在低溫情況下形成，而Al2O3以三水鋁石形態(tài)存在，則不利于SFCA的形成。

3.鐵礦石中的SiO2含量

         SiO2 是復合鐵酸鈣SFCA的重要組元，鐵礦粉中較高的SiO2含量，有助于SFCA的生成。

         燒結礦在一定堿度條件下， SiO2含量的增加，使得CaO的配加量增加，改善了CaO與Fe2O3反應的動力學和熱力學條件。

4.鐵礦石的結晶水含量

         含結晶水的鐵礦石一般情況下氣孔率較高，有利于CaO的擴散，往往表現(xiàn)為與CaO的同化性較高，從而產生較多的SFCA。

    必須要注意的是：影響鐵酸鈣生成能力的因素，不僅僅是鐵礦石的自身特性外。

        包括燒結過程的溫度、堿度、燒結氣氛等工藝因素。

        各影響因素之間存在相互作用和相互關聯(lián)，一般情況下，燒結礦的SFCA含量是各因素的綜合作用結果。

二、生成液相粘結周圍物料的能力

    液相的熔點、粘度、數量等性能和鐵礦石礦物類型、脈石成分與類型。

    楊迪礦的浸潤能力強，其次是伊特貝拉礦、哈默斯利HI、BHP礦、南非礦。同樣，巴西的卡拉加斯、MBR礦的浸潤能力最差。

1.液相的熔化溫度

          燒結過程的粘結相產生是經過固相反應、液相生成和冷凝固結過程。不同成分的液相，其熔化溫度不同，熔化溫度低，在燒結溫度下，過熱度大，粘度變小，流動性改善，液相粘結周圍物料的能力增強。

2.液相數量

         燒結過程中，產生的液相量多，則流動面積加大，液相粘結周圍物料的能力增強。

3.液相的粘度

        粘度是衡量液體流動性的量度，粘度越小，流動性越好，液相粘結周圍物料的能力增強。影響粘度的因素主要有粘結物料的成分、燒結溫度和礦石成分。

影響生成液相粘結周圍物料的能力因素

4.燒結溫度

       提供燒結過程中液相生成的物理化學條件，滿足反應的熱力學條件，加快低熔點液相的生成速度；另一方面提高液相的過熱度，降低液相粘度。

5.鐵礦石的自身特性

           化學成分、礦物組成和礦物結構、與CaO的反應能力等。

1)礦石SiO2含量

           礦石 的SiO2含量對生成液相粘結周圍物料的能力的影響是兩方面的。

            一方面，一定量的SiO2含量有助于液相的生成。在堿度一定的條件下， SiO2含量的增加，使得CaO增加，CaO是高堿度燒結礦液相形成的基礎。

            另一方面，過高的SiO2含量，對液相生成不利，同時影響液相的粘度。隨著CaO的增加，液相的熔化溫度增加，液相流動性降低；未熔化的CaO的質點在液相中分散存在，增加液相的粘度，降低液相粘結周圍物料的能力。

            同時SiO2是硅酸鹽網絡的形成物，使得液相的粘度加大，影響液相粘結周圍物料的能力。

 2)礦石中Al2O3含量

          礦石中Al2O3含量對液相流動性的影響也是兩方面的。

         一方面， Al2O3是形成弱酸根離子的物質，能促進硅酸鹽網絡的形成，其含量的增加，將增加液相的粘度。

         另一方面， Al2O3的存在，能促進低熔點的SFCA針狀鐵酸鈣的生成，又有增大液相流動性的作用，液相粘結周圍物料的能力增強。

化學成分對液相粘結周圍物料的能力影響

3)礦石中的FeO和MgO含量

        礦石中的FeO和MgO可以形成Fe2+和Mg2+， Fe2+和Mg2+是堿性物質，是硅酸鹽網絡的抑制物，因而可以降低液相的粘度，使液相粘結周圍物料的能力增強。

4)鐵礦物類型

        磁鐵礦在較低的溫度下可以形成低熔點的液相（鈣鐵橄欖石和鐵橄欖石體系）。赤鐵礦與CaO可以生成鐵酸鈣體系的液相，但溫度高于橄欖石體系。所以磁鐵礦的液相粘結周圍物料的能力要好一些。

        對于含有結晶水的褐鐵礦，很容易與CaO可以生成鐵酸鈣體系的液相，表現(xiàn)出更高的液相粘結周圍物料的能力。

 三、生成粘結相強度

     影響粘結相強度的因素：

          鐵礦石與CaO反應能力、生成液相粘結周圍物料能力、粘結相的種類、數量和自身的強度。

伊特貝拉礦、南非礦、哈默斯利HI、楊迪礦、卡拉加斯礦生成的粘結相具有良好的強度。其次為印度MMTC礦，而BHP礦和MBR礦差一些。

1.鐵礦石與CaO反應能力、生成液相粘結周圍物料能力

        燒結礦獲得粘結相的基礎是低熔點液相，其次生成的液相要有適宜的流動性，以確保粘結范圍。所以鐵礦石具有生成低熔點液相且流動性適宜的能力是燒結礦良好固結的前提。

2.粘結相的質量—粘結相的礦物組成和結構

        只有粘結相的數量是不能滿足燒結礦固結的要求，還需要良好的粘結相質量。

       復合鐵酸鈣具有良好的斷裂韌性，具有良好的強度，因此鐵酸鈣生成能力強，其粘結相強度高。

       影響粘結相強度的因素還包括粘結相的結構，大裂紋少，大氣孔少的粘結相可以大大提高燒結體的斷裂韌性，改善燒結礦的強度。

3.鐵礦物類型

       磁鐵礦低熔點液相生成的能力較強，但生成礦物的能力較弱。

      褐鐵礦同樣具有較強的低熔點液相生成能力，但由于結晶水分解等原因，粘結相結構較差。

       赤鐵礦的綜合性能較好。

4.鐵礦石的結晶水含量

        鐵礦石的結晶水含量對粘結相的自身強度的影響具有兩面性。

       結晶水含量高，氣孔率較高，有利于CaO擴散，同化性較好，可以產生較高的SFCA，提高粘結相強度。

        結晶水含量高，燒結過程中要分解，使得粘結相中可能存在殘留氣孔，表現(xiàn)出脆弱的粘結相結構。

5.鐵礦石的脈石成分

      鐵礦石的脈石成分Al2O3和SiO2對粘結相的自身強度的影響有兩面性。

      Al2O3有助于促進SFCA的生成；但Al2O3會增加液相粘度，影響液相的流動性，降低有效粘結相的數量。

       SiO2 也會降低液相流動性，但會增加SFCA的效應

 四、鐵礦石再結晶強度

 影響再結晶強度的因素：

       鐵礦物的類型、自身晶粒大小、鐵礦石成分等多種因素。

    南非礦再結晶強度好，其次為BHP礦、卡拉加斯礦、楊迪礦和MBR礦，而哈默斯利礦、伊特貝拉礦、印度MMTC礦較差。 

1.鐵礦物類型

          磁鐵礦優(yōu)于赤鐵礦。

         主要原因是燒結過程中，磁鐵礦發(fā)生氧化與晶型轉變，同時放出熱量，使得原子的活動能力強；而赤鐵礦在氧化氣氛下，原子的活動能力較弱，需要較高的溫度。所以，在較低的燒結溫度條件下，赤鐵礦的再結晶和晶粒長大固結不全，再結晶能力小于磁鐵礦

2.鐵礦物的分布狀態(tài)

        再結晶的發(fā)生是通過單元系顆粒的固相擴散或多元系通過固相擴散形成固溶體來產生連接。

        由于擴散能力有限，當鐵礦物晶粒距離較近時，再結晶容易產生。反之，晶粒分布分散，則擴散阻力較大，再結晶條件變差

        晶粒結構致密（鏡鐵礦），晶粒的還原及新生磁鐵礦的氧化難于進行，再結晶能力較弱。  

3.鐵礦石的MgO含量

       鐵礦物脈石成分中的MgO能促使赤鐵礦向磁鐵礦的轉化，磁鐵礦數量的增加，有利于再結晶的產生。

4.鐵礦石結晶水含量

        燒結過程中，結晶水分解，使得鐵礦物晶格活化，有助于加速固相反應，使得再結晶能力加強。

        過高的結晶水含量使得燒結體氣孔增加，導致強度下降。