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包钢白云鄂博铁精矿由于同时含有钾、钠等元素,以其为主要原料所生产球团矿的异常还原膨胀一直是困扰包钢球团与炼铁生产的瓶颈问题,而生产含MgO的球团矿是解决白云鄂博铁精矿球团异常还原膨胀的有效措施,从而引起了人们的高度关注;但目前MgO对球团矿还原膨胀抑制作用的机理并不十分明确。本研究从球团矿还原全过程出发,分阶段还原,以纯试剂为原料采用“压团-焙烧-还原”的方法,研究了MgO对Fe2O3压团还原产物晶格结构的影响,碱金属对Fe2O3压团还原产物晶格结构的影响等内容,为改善普通铁精矿球团矿还原膨胀性能提供理论依据,同时对于抑制白云鄂博特殊铁精矿球团矿异常还原膨胀、建立我国特殊矿球团生产新理论提供有益信息。 研究结果表明:在压团焙烧阶段MgO对Fe2O3晶格结构有明显影响,晶格常数a,b随着固溶量的增多不断增大,这是由于溶质原子周围点阵膨胀所致;而晶格常数 c的变化是因为氧的减小;另外,MgO与 Fe2O3发生反应生成了一种铁氧体;在Fe2O3还原到Fe3O4阶段,MgO使 Fe3O4晶格常数明显增大,Mg2+能同时固溶在两种铁氧化物中,稳定晶格,阻碍了还原的进行;在Fe2O3还原到FexO阶段,随着MgO添加量的增加,FexO晶胞参数随之减小,符合Vegard线性定律,但体系中仍有部分残余的铁酸镁未被还原;Fe2O3还原到Fe阶段,MgO对Fe的晶胞参数无明显影响。 铁酸镁在Fe2O3还原到Fe3O4阶段,形成了铁酸镁晶格结构类型的固溶体,稳定了铁酸镁晶格;在Fe2O3还原到FexO阶段,形成大量的镁质浮氏体,而残留的铁酸镁中,铁以不同化合价存在于其中;在Fe2O3还原到Fe阶段,铁酸镁被分解为两相,对产物铁的晶格结构无影响。 焙烧阶段,Na+对Fe2O3压团的晶格结构无影响,添加K+与Na+让Fe2O3晶格常数c变化显著,由无添加的13.7072?增大为13.7259?,且随着添加量的增多不断增大;K2CO3、Na2CO3易与Fe2O3反应生成碱金属铁酸盐;还原第一阶段,K+、Na+对还原过程的影响各不相同,钾元素有助于还原的进行,钠元素对还原有阻碍作用且对Fe3O4晶胞参数影响显著,同时,随着Na2O添加量的增加Fe3O4晶胞参数增大;还原第二阶段,Na+对还原过程的阻碍作用更加明显,部分铁酸钠仍残留在体系中,还原产物FexO的晶胞参数无明显变化;还原第三阶段,Na2O对Fe的晶胞参数无明显影响,原因是氧化钠在1000℃的还原温度下已挥发出体系外;同时添加K2O、Na2O对还原过程的阻碍作用依然存在,但对还原产物铁的晶胞参数无明显影响,同时添加K2O、Na2O及MgO的压团试样还原到本阶段也得到了相同的情况。