1 前言
烧结矿需具备强度、还原性及抗还原粉化性等品质。还原粉化是指烧结矿中Fe2O3还原为Fe3O4时因体积膨胀导致的粉化现象，是关键管控指标。已知高炉内氢气浓度升高会加剧该现象。
烧结矿中，复合钙铁酸盐（SFCA）约占总量的30%-50%。本研究重点关注其中还原性优异的SFCA-Ⅲ，旨在明确稳定其结构所需的氧化镁（MgO）添加量与烧结矿品质的关联。
工业生产中常添加菱镁矿（MgCO3）作为MgO源。既往研究表明，MgO添加量增加会促进难还原物质镁铁尖晶石的生成，且其生成优先于SFCA。因此，需调控烧结矿中MgO的赋存状态以促进SFCA生成。
若菱镁矿粒度过大，烧结过程中易残留未反应颗粒，导致周边MgO浓度升高。研究以此为出发点，探究菱镁矿粒度对烧结矿组织及品质的影响。
2 试验方法
试验采用不同粒度分布的菱镁矿作为MgO源，制备8种烧结矿试样（粒度均为6.7-9.5mm）。固定配料化学成分，仅改变菱镁矿粒度分布。采用高光谱相机对试样断面进行拍摄与分析，计算还原前烧结矿的矿物相比例。取100g试样，在图1所示试验装置中，于500℃、N2-12%CO-17.7%CO2-8%H2-2.3%H2O气氛下进行还原实验，并计算还原度。还原后试样置于转鼓试验机中以30rpm研磨30min，计算低温还原粉化指数（RDI）。
此外，通过光学显微镜断面观察及扫描电镜-能谱分析（SEM-EDX），确认还原前烧结矿中的MgO赋存状态。
3 试验结果
烧结矿试样低温RDI与还原度的关系如图2所示。随着菱镁矿粒度增大，还原度与RDI值均显著上升。粉化试验后粒度分布检测显示，菱镁矿粒度越大，试样中微粉占比越高。
分析该趋势原因表明，还原前试样粉化试验未发现明显强度差异。矿物相比例计算结果显示，随着菱镁矿粒度增大，次生赤铁矿与斑状赤铁矿占比上升，磁铁矿占比下降，各类SFCA总占比基本恒定。
磁铁矿占比变化趋势与表1中氧化亚铁（FeO）含量变化趋势一致。次生赤铁矿占比上升，推测与烧结过程中熔液内MgO浓度变化、亚铁离子（Fe2 ）稳定性改变有关。
为确认菱镁矿颗粒残留情况，采用光学显微镜观察还原前烧结矿断面组织（图3）。图中圆形标记处零散分布着壳状镁铁尖晶石组织。对该区域多点进行能谱成分分析，发现其铁含量高于常规镁铁尖晶石相。对组织图像进行二值化处理后，可见壳状组织分为两相，由此判断该组织为镁铁尖晶石与氧化铁的共生相，是烧结过程中熔液与菱镁矿界面反应生成的产物。
4 结论
本研究通过试验证实，菱镁矿粒度是影响烧结矿低温还原粉化性能的关键因素。随着菱镁矿粒度的增大，烧结矿的低温RDI值显著恶化。
微观分析表明，粗颗粒菱镁矿在烧结过程中易形成壳状镁铁尖晶石与氧化铁的共生组织，导致局部MgO浓度升高。这种成分变化改变了熔体性质，促使烧结矿中次生赤铁矿与斑状赤铁矿比例显著上升。由于赤铁矿在还原过程中会发生晶格体积膨胀，其含量的增加直接导致了粉化性能下降。
因此，在实际生产中应严格控制菱镁矿粒度，避免局部富镁相生成，以提高烧结矿抗还原粉化性。
