我国大部分进口铁矿石中的铝含量比较高，大多在2%以上，大量使用它会增加高炉渣的Al2O3含量，给冶炼造成一些不利的影响，此外，烧结矿中氧化铝含量的增加对烧结矿的强度、还原性能、软熔性能等都会产生影响[1-5]。烧结过程中适当加入一定量的CaF2可以起到改善炉渣流动性的功能，但对烧结矿的矿相组成也造成了影响。为了分析添加CaF2对烧结矿冶金性能的影响，烧结矿的铝含量固定在一高铝条件下（wAl2O3=3.0%），通过增加CaF2添加量得到不同浓度的平衡态的烧结矿。

1 试 验

1.1 原料、仪器与设备

原料：试验样品以马鞍山钢铁股份有限公司生产的烧结矿的主要成分为基础进行配比，其中Al2O3的含量固定在一较高程度上（3.0%），CaF2含量由w=0逐步增加到w=3.0%（见表1）。

牧师属于中产阶级，常常与上流社会阶层打交道。对于上流社会中没有继承权的人来说，成为一名牧师不失为一个好的选择，比如《德伯家的苔丝》中的亚雷和《理智与情感》中的爱德华。英国国教与旧贵族的联系在工业革命前十分紧密，宗教的封建化和世俗化也在不断加强。

 

表1 原料化学成分/%Table1 Chemical composition of the materials

  

名称 TFe FeO CaO SiO2 MgO Al2O3 CaF2 1# 56.7 8.5 9.8 4.7 2.4 3.0 0 2# 56.0 8.5 9.8 4.7 2.4 3.0 1 3# 55.3 8.5 9.8 4.7 2.4 3.0 2 4# 54.6 8.5 9.8 4.7 2.4 3.0 3

试 验 所 用 的 Fe2O3、Fe3O4、SiO2、MgO、Al2O3、CaF2均为分析纯。

仪器与设备：氧化铝坩埚、压模机、转子流量计、自控升降电炉。

1.2 试验步骤

按上述成分配成的原料在研钵中混匀40 min，以保证原料已充分混匀，在压模机中制备成直径12 mm，高10 mm的试样。每个浓度的试样做两个，以便后续的检测分析。将试样放入氧化铝坩埚内，于高温炉中升温至1340℃，保温10 h后随炉缓慢降温至100℃左右取出，整个过程在N2保护下进行。升温时先手动升温至100℃，然后自动控温。

1.3 样品分析与检测

将烧成试样制成块状，用粗砂轮磨出一平面，然后用细砂轮将此平面磨平，接着用抛光粉加水在玻璃上将此平面磨光，最后经抛光后磨成一光面。将制成的试样用乙醚清洗表面，放至光学显微镜下进行矿相检测。

在实际的烧结过程中，由于烧结矿配料时加入了一部分水，添加的CaF2将生成部分HF挥发掉，所以实际参与成矿的CaF2将少于添加量。

图2分别为在高铝条件下（w(Al2O3)=3.0%）不同CaF2含量的矿相显微镜下照片，放大倍数为400，经比较可知，在添加CaF2为1.0%时，矿相组成没有发生明显变化，但随着其含量的不断增加，烧结矿的矿物相组成发生了较大变化，主要为磁铁矿含量升高，复合铁酸钙和硅酸二钙含量急剧下降，新增加的矿物相枪晶石相增加。

3.组织交流、品读。学生读出细节，谈谈自己的感受。针对该处细节，有不同感触的学生互相补充。教师适当点拨引导，并鼓励引导学生通过声情并茂的朗读展示爸妈之间质朴而真挚的情感。

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2 检测结果及分析

2.1 XRD检测

图1中a、b分别为在Al2O3为3.0%的情况下，CaF2含量分别为1.0%和3.0%时烧结矿的X衍射分析结果。结合不含CaF2时的结果，在CaF2含量为1.0%时烧结矿的矿相组成与不加时基本相同，主要有磁铁矿、铝固溶复合铁酸钙、含有镁的赤铁矿及硅酸二钙；而在CaF2含量在3.0%时烧结矿的矿物相多了枪晶石相，已基本不含硅酸二钙。

  

图1 不同CaF2含量的X衍射Fig . 1 XRD pattern of sinter in different content of CaF2

试验样品的XRD检测结果见图1。

2.2 矿相显微镜检测

试验样品矿相显微镜检测结果见图2。

  

图2 不同氟化钙含量高铝烧结矿试样矿相显微镜照片Fig . 2 Phase-microscope observation of sinter in different contents of CaF2

将试样另一部分在玛瑙研钵中磨至-0.074mm以上，进行XRD衍射分析。

2.3 氟化钙对高铝烧结矿矿相组成的影响分析

由于烧结温度越高，液相过热度越大，F含量降低液相粘度和表面张力的作用越明显，F含量使粘结相自身强度下降的速度越快。总之，添加少量CaF2有利于强度的提高，过多将起消极作用，所以控制添加CaF2量是必须的。

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3 添加氟化钙对高铝烧结矿冶金性能的影响分析

3.1 氟化钙对高铝烧结矿强度的影响

由于烧结矿含铁矿物的强度要高于粘结相，故粘结相自身强度成为制约烧结矿强度的主要因素。高铝烧结矿中添加CaF2后，结合CaO和SiO2形成新的粘结相枪晶石（3CaO·2SiO2·CaF2）并随着F含量的增加而增加，与Fe2O3、FeO反应的有效CaO、SiO2数量减少，烧结过程中铁酸钙、硅酸二钙、铁橄榄石等具有较高强度的粘结相的生成数量降低。枪晶石的矿物强度仅为铁酸钙的1/3，其数量的增加抑制了铁酸钙的生成，所以从矿相组成上讲，添加CaF2降低了烧结矿的强度。

管理人员在相关的工作中，一定要应用现代化的思想，在对教育资源使用率进行提升的前提下，要对财务绩效评价的意识进行逐步强化，明确该项工作的重要性，使其成为发展院校的重要手段，应用现代化的管理理念和管理手段，对高校内部的日常财务进行管理，进一步提升管理的整体性质量。

在实际烧结矿中，添加CaF2的量必须适量，在其含量过高时，CaO主要消耗于生成枪晶石，铁酸钙几乎消失，液相总量有所减少，流动性指数降低。总之，添加适量的CaF2有利于降低烧结矿的熔化性温度，抵消由于铝升高造成的熔化性温度提高的不利影响，改善了高铝烧结矿的软熔性能。

烧结矿中加入CaF2后将极易形成枪晶石相（3CaO·2SiO2·CaF2），并且随着 CaF2 加入量的增加其含量不断增加，在理论上讲，由于原料中的SiO2的量为4.7%，结合枪晶石的分子式，经计算，当CaF2含量接近3.0%时，烧结矿中的Si将全部生成枪晶石，这也是试验设计上将CaF2含量的最大值设为3.0%的主要原因。从化学结构上讲，由于枪晶石的大量生成消耗了较多的CaO和SiO2，必然导致硅酸二钙和复合铁酸钙的含量降低。在高铝烧结矿的平衡相组成中，铝固溶复合铁酸钙为主要粘结相，枪晶石的大量生成将改变这种现状，铝固溶复合铁酸钙的减少释放出了Fe2O3，平衡相烧结中Fe2O3将分解成为磁铁矿，所以引起磁铁矿相的增加。

3.2 氟化钙对高铝烧结矿软熔性能的影响

添加CaF2后，粘结相由复合铁酸钙和硅酸二钙逐步转变为枪晶石，由于枪晶石为高熔点相，所以从矿相结构上讲，烧结矿的熔化性温度升高。但实际并非如此，在实际烧结矿中，添加CaF2后其熔点大幅降低，这是因为CaF2为表面活性物质，它能降低烧结液相的熔点、粘度、和表面张力，从而改善液相流动性指数。F-和O2-的半径差不多，并且F-比O2-的静电势要低很多，它能取代低硅酸盐渣相中硅氧离子团中的O2-离子，降低阴阳离子之间的作用力，促进较大体积复杂硅氧离子团的解体，从而降低硅酸盐液相的粘度和表面张力。CaF2能与高熔点氧化物CaO形成低熔点共晶体，促进CaO的溶解和矿化，F-还能截断Ca2+和硅氧离子团之间的离子键，降低液相熔点，提高液相的过热度及均匀性，降低液相粘度。

但是，CaF2为表面活性物质，添加后将大大降低烧结矿的熔化性温度，有利于液相的生成，从而能够抑制强度较差的玻璃体的产生，对烧结矿的强度有积极影响，并且CaF2对烧结矿熔化性温度的影响较为敏感，所以在添加量较小时，总体上讲，CaF2对提高烧结矿强度有积极影响。但是含量过高时，烧结液相的粘度、表面张力过低，使得粘结相在烧结凝固后期仍然具有较好的流动性，粘结作用降低，容易形成薄壁多孔结构，从而显著降低烧结矿粘结相的自身强度。

3.3 氟化钙对高铝烧结矿还原性能的影响

添加CaF2后，随着枪晶石相的增加，复合铁酸钙含量减少，释放出大量的Fe2O3参与分解，导致磁铁矿含量增加，由于磁铁矿的还原性能弱于铁酸钙，尤其是在高铝条件下产生的高铁钙比的复合铁酸钙。所以在实验条件下，随着CaF2添加量的增加，烧结矿的还原性能变差。

在课程进行到三分之一左右时开始发放文献阅读任务，此时学生既具有一定的知识基础，又有充分的时间完成任务。

在实际的烧结过程中，由于现在的烧结工艺采用厚料层、低配碳量烧结，烧结环境的还原气氛并不强，加之烧结时间很短，赤铁矿不会大量分解产生磁铁矿，所以由复合铁酸钙释放出的Fe2O3虽部分分解生成磁铁矿，但大部分将生成赤铁矿，而赤铁矿的还原性能较好，因此在实际烧结中添加CaF2将不会大幅度消弱烧结矿的还原性能。

另外，烧结矿的还原性能还有气孔率有较大关系，添加CaF2能够增加烧结矿液相的生成，填补了烧结矿中的空隙，这将导致烧结矿的空隙率降低，对烧结矿的还原性能有消极的影响。

4 结 论

（1）高铝烧结矿主要矿相有磁铁矿、铝固溶复合铁酸钙、含有镁的赤铁矿及硅酸二钙，随着CaF2含量的增加，F大部进入枪晶石相并导致该物相明显增加，铝固溶复合铁酸钙、硅酸二钙等显著减少，磁铁矿含量上升。

（2）在实际烧结矿中，添加CaF2的量必须适量，添加少量CaF2有利于强度的提高， 有利于降低烧结矿的熔化性温度，改善了高铝烧结矿的软熔性能，稍微消弱烧结矿的还原性能。

参考文献：

[1] 王喆，张建良.Al2O3质量分数对高碱度烧结矿软熔滴落性能影响[J].钢铁，2015(07):20-27.

[2] 周传典. 高炉炼铁生产技术设计手册[M]. 1版.北京:冶金工业出版社，2002.

[3]王筱留. 钢铁冶金学(炼铁部分)[M]. 北京: 冶金工业出版社， 2013.

[4]武轶. Al2O3 含量对烧结矿性能的影响[J].钢铁研究，2005(06):5-7.

[5]胡夏雨, 林李全, 李辽沙. 高Al2O3炉渣性能的研究[J].中国冶金，2006(2): 36-41.