鏡鐵礦屬于三方晶系，結(jié)晶完好，結(jié)構(gòu)致密，顆粒表面光滑如鏡，雜質(zhì)含量少，鐵品位高，鋁含量低，逐漸成為鐵礦石貿(mào)易市場上的一個主流礦種。一般國內(nèi)燒結(jié)廠配用該類粉礦對燒結(jié)礦進行提鐵降鋁，控制高爐渣比及爐渣中的鋁含量。但使用該類鏡鐵礦后，燒結(jié)料層透氣性惡化，導(dǎo)致燒結(jié)產(chǎn)量和質(zhì)量指標下降，這也是影響鏡鐵礦使用比例提高的瓶頸。目前，鏡鐵礦在燒結(jié)生產(chǎn)中的配比一般不超過15%。本文通過燒結(jié)杯試驗對比三種粒度組成不同的典型鏡鐵礦粉的燒結(jié)性能，揭示鏡鐵礦粉在燒結(jié)過程中的行為，為充分發(fā)揮不同類型的鏡鐵礦在燒結(jié)配礦中的作用提供指導(dǎo)性建議。

三種鏡鐵礦的粒度組成如圖1所示。鏡鐵礦1是巴西標準燒結(jié)粉礦，粒度較粗，平均粒度達2.22mm，粒度分布范圍較寬，既有核顆粒又有黏附粉；鏡鐵礦2產(chǎn)自加拿大，是經(jīng)過磨選的鐵精礦，平均粒度為0.17mm，用于燒結(jié)時在制粒過程中只能作為黏附顆粒；鏡鐵礦3產(chǎn)自巴西南部，是典型的球團精粉，平均粒度為0.03mm。

三種鏡鐵礦化學成分見表1。鏡鐵礦1、鏡鐵礦2、鏡鐵礦3鐵品位逐漸升高，SiO?含量逐漸降低。產(chǎn)自巴西的鏡鐵礦1和鏡鐵礦3的Al?O?含量均為1%左右，鏡鐵礦2的Al?O?含量為0.20%，可見，三種鏡鐵礦的共同特點是Al?O?含量均較低，作為燒結(jié)原料可以降低混合礦的Al?O?含量，從而降低爐渣的Al?O?負荷，提高流動性。另外，三種鏡鐵礦的P含量均較低，尤其是鏡鐵礦2，僅為0.01%，有助于控制鐵水中的P含量，降低煉鋼脫磷負荷。

三種鏡鐵礦的礦物組成見表2。鏡鐵礦1未經(jīng)過磨礦選礦工藝，鏡鐵礦含量約為65%，另外還有15%左右的褐鐵礦；鏡鐵礦2中75%是鏡鐵礦，另有20%磁鐵礦；鏡鐵礦3的鏡鐵礦含量達90%。

鏡鐵礦粉顆粒的共同特點是顆粒表面光滑，結(jié)構(gòu)致密，難以在核顆粒表面形成有效黏附。三種鏡鐵礦的微觀形貌如圖2所示，其中鏡鐵礦1可見表面粗糙不平的顆粒；鏡鐵礦2的顆粒組成較為均勻，基本未發(fā)現(xiàn)有10μm以下的顆粒；鏡鐵礦3鏡下顆粒大小不一。

由表3可見，鏡鐵礦1的靜態(tài)成球性指數(shù)為0.72，成球性能良好，這與其礦物組成中含有其顆粒表面最光滑，結(jié)構(gòu)最致密，且粒度分布范圍15%左右的褐鐵礦有關(guān)；鏡鐵礦2靜態(tài)成球性指較窄；鏡鐵礦3粒度組成最細，比表面積最大，因數(shù)僅為0.14，屬于無成球性的礦粉，主要是因為而其成球性好于鏡鐵礦2。

鏡鐵礦的高溫性能如表4所示。同化性可以反映鐵礦石在燒結(jié)過程中生產(chǎn)低熔點物質(zhì)的能力，鏡鐵礦3的同化溫度為1240℃，是三種鏡鐵礦中最低的，這可能與其粒度組成較細有關(guān)；液相流動性指數(shù)表征在燒結(jié)過程中鐵礦石與熔劑反應(yīng)生產(chǎn)液相的能力，鏡鐵礦1的液相流動性指數(shù)遠大于其他兩種鏡鐵礦，這是因為其礦物組成中含有15%。的液相流動性強的褐鐵礦且石英含量最高；三種鏡鐵礦的自身黏結(jié)強度較為接近，在45?52kg/mm2之間，而在相同測試條件下澳洲褐鐵礦的自身黏結(jié)強度平均為35kg/mm2。

1.2.1 研究方法

燒結(jié)杯試驗流程主要包括混勻、配料、制粒、燒結(jié)、成品檢測等環(huán)節(jié)，如圖3所示，所用試驗裝備示意圖見圖4。

1.2.2 評價指標

評價指標包括混合料堆密度、透氣性、粒度組成、干燥脫粉率、垂直燒結(jié)速度、成品率、利用系數(shù)和固體燃耗。

為了更明確地考察不同鏡鐵礦對混合料燒結(jié)性能的影響，燒結(jié)杯試驗中分別將三種鏡鐵礦以30%的比例配入某鋼鐵廠生產(chǎn)使用的典型配比中（澳洲褐鐵礦比例45%，巴西赤鐵礦13%，篩下粉等雜料12%）。工業(yè)生產(chǎn)試驗按照寶鋼湛江鋼鐵有限公司燒結(jié)廠現(xiàn)有的生產(chǎn)條件進行。

從表5可見，鏡鐵礦1粒度組成最粗，其配入混合料后的制粒效果是三種鏡鐵礦中最好的；鏡鐵礦2和鏡鐵礦3都是經(jīng)過磨選的精礦，無核顆粒，在制粒過程中均作為黏附粒子，附著于準顆粒上。兩者相比，粒度細、比表面積大的鏡鐵礦3更容易黏附且黏附強度更好；而鏡鐵礦2由于作為黏附顆粒時粒度較粗，且0.25?1.00mm中間粒級含量較高，其混合料制粒后平均粒度最小，干燥后黏附于準顆粒上的黏附粉容易掉落，導(dǎo)致其混合料透氣性指數(shù)在三種鏡鐵礦中最低。

在燒結(jié)杯試驗達到返礦平衡（0.95?1.05）的條件下，比較三種鏡鐵礦的燒結(jié)指標，如表6所示。

從垂直燒結(jié)速度看，鏡鐵礦1>鏡鐵礦3m鏡鐵礦2，這與燒結(jié)過程透氣性指數(shù)的變化規(guī)律相吻合（如圖5所示），鏡鐵礦1的燒結(jié)過程透氣性遠好于鏡鐵礦2和鏡鐵礦3。這主要是因為鏡鐵礦1是標準燒結(jié)粉礦，粒度較粗；而鏡鐵礦2和鏡鐵礦3是經(jīng)過磨選的鐵精粉，粒度細，只能作為黏附顆粒附著在準顆粒上，在干燥和抽風燒結(jié)過程中容易脫落，影響透氣性。

從成品率看，鏡鐵礦3＞鏡鐵礦1＞鏡鐵礦2，主要是因為鏡鐵礦3粒度最細，同化溫度低，在熔融帶容易被液相吸收同化，而鏡鐵礦1含有結(jié)晶水含量較高，燒損相對較大，成品率較低。因此，燒結(jié)速度快的鏡鐵礦1和成品率高的鏡鐵礦3，利用系數(shù)基本相同，而燒結(jié)速度慢且成品率較低的鏡鐵礦2的利用系數(shù)低。 

從燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強度看，鏡鐵礦1＞鏡鐵礦3＞鏡鐵礦2，這與三種鏡鐵礦的高溫性能中自身的黏結(jié)強度指標有良好的對應(yīng)關(guān)系。 

從固體燃耗看，鏡鐵礦2＞鏡鐵礦1＞鏡鐵礦3，三種鏡鐵礦的微觀顆粒形貌中，鏡鐵礦2顆粒最完整，光滑粒度集中分布在0.15~1.00mm，且無＜10μm的微細粒級，因此，無論是將其熔化再結(jié)晶還是通過液相將其顆粒包裹，均需要更多的能量。

配加不同鏡鐵礦的燒結(jié)礦的化學成分見表7，可見配加鏡鐵礦后，燒結(jié)礦的Al?O?及P含量均處于較低的水平。

湛江鋼鐵燒結(jié)廠使用三種鏡鐵礦生產(chǎn)實際指標如表8所示，從使用比例上看，鏡鐵礦1的使用比例可達22%，鏡鐵礦3的使用比例為5%，而鏡鐵礦2的使用比例僅為3%，與燒結(jié)杯試驗結(jié)果較為吻合。鏡鐵礦1粒度粗，對料層透氣性影響較小，可作為主打礦種配入；而鏡鐵礦2和3為精粉，粒度較細，為保證料層透氣性，配入比例不宜過大；從燒結(jié)技術(shù)經(jīng)濟指標看，在其他礦種結(jié)構(gòu)基本相同的情況下，小比例配入的鏡鐵礦2和鏡鐵礦3的指標全面優(yōu)于配入22%鏡鐵礦1的指標，說明鏡鐵礦比例提高對燒結(jié)不利。因此，鏡鐵礦是一種結(jié)晶發(fā)育完整、有害雜質(zhì)含量低的礦種，在燒結(jié)礦配礦結(jié)構(gòu)中，可作為功能性礦種調(diào)節(jié)燒結(jié)礦的全鐵品位和降低Al?O?及有害雜質(zhì)P等的含量。使用過程中需考慮鏡鐵礦制粒性能差的特性，搭配制粒性能優(yōu)異的褐鐵礦，達到性能互補的效果。

（1）三種鏡鐵礦，隨著粒度變細（鏡鐵礦1＞鏡鐵礦2＞鏡鐵礦3） 礦物組成中鏡鐵礦含量逐漸升高，同時全鐵含量逐漸上升，雜質(zhì)元素含量降低，同化溫度降低；但從制粒性能看，中間粒級含量較多，粒度分布窄，顆粒表面最光滑的鏡鐵礦2最差。

（2）燒結(jié)杯試驗表明，生料透氣性、燒結(jié)過程透氣性均為鏡鐵礦1>鏡鐵礦3>鏡鐵礦2，燒結(jié)機利用系數(shù)、成品礦抗壓強度亦遵循此規(guī)律，固體燃耗鏡鐵礦3<鏡鐵礦1<鏡鐵礦2，粒度處于中間的鏡鐵礦2各項燒結(jié)指標均差于其他兩種鏡鐵礦。 

（3）鏡鐵礦1可作為主打礦種，大比例（20%左右）配入燒結(jié)生產(chǎn)；化學成分優(yōu)異的鏡鐵礦2和鏡鐵礦3可作為功能性礦種，小比例（5%左右）配入，以提高燒結(jié)礦全鐵品位和降低鐵水Al?O?及P含量。