巴西MBR粉矿的烧结基础特性PPT课件
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烧结生产应用知识-PPT精选文档
烧结生产应用知识
第一节烧结基本知识 1 简述烧结的含义。 答：铁矿粉烧结是将含铁粉状料或细粒料进行高 温加热，在不完全熔化的条件下烧结成块的过程。 2 简述烧结过程的物理化学变化。 答：烧结过程是许多物理化学变化的综合过程。 这个过程不仅错综复杂，而且瞬息万变，在几分钟 甚至几秒钟内，烧结料就因强烈的热交换而从70℃ 以下被加热到1200～1400℃，与此同时，它还要从 固相中产生液相，然后液相又被迅速冷却而凝固。 这些物理化 学变化包括：
6 烧结配料分为哪三种方法?多数使用哪种配料方 法? 答：三种配料方法是：①容积配料重量法检查； ②重量法配料；③按成分配料。 多数采用的是重量法配料。
2-7 简述人造富矿的含义。 答：人造富矿是将富矿粉或精矿粉经过烧结、球 团、压团等方法制造成满足冶炼要求的块矿，简称 人造富矿。 2-8简述富矿粉和贫矿粉的含义。 答：天然矿粉或自然矿粉或原生矿粉的含铁量在 45％以上的，通常为富矿粉，含铁量低于45％的通 常称为贫矿粉。45％这个界限随着冶炼技术的发展 是会变化的。
4 形成煤气爆炸的基本条件有哪两条，为什么煤气 量很少空气量很多时，或煤气很多空气很少时都 不会发生爆炸? 答：煤气爆炸主要是由于空气和煤气形成了爆炸 的混合气体，当混合气体达到必要的温度(着火点) 或遇上明火造成的。二者缺一不可。
煤气形成爆炸的混合气体，其含量具有一定的范围。 当煤气量很少空气量很多时，煤气和空气的混合物 不爆炸，因为空气中的煤气分子太少，煤气分子之 间的距离就远，当一个煤气分子遇火燃烧时，其火 焰不能迅速地达到另一个分子，因而不能引起连续 而剧烈的燃烧，也就是不会爆炸。但当空气中的煤 气量多到一定程度，而空气量过少，这个混合物也 不会爆炸，因为煤气分子着火后由于氧气分子少， 助燃力就小，所以形不成连续而剧烈的燃烧，也不 会爆炸。
第一节烧结基本知识 1 简述烧结的含义。 答：铁矿粉烧结是将含铁粉状料或细粒料进行高 温加热，在不完全熔化的条件下烧结成块的过程。 2 简述烧结过程的物理化学变化。 答：烧结过程是许多物理化学变化的综合过程。 这个过程不仅错综复杂，而且瞬息万变，在几分钟 甚至几秒钟内，烧结料就因强烈的热交换而从70℃ 以下被加热到1200～1400℃，与此同时，它还要从 固相中产生液相，然后液相又被迅速冷却而凝固。 这些物理化 学变化包括：
6 烧结配料分为哪三种方法?多数使用哪种配料方 法? 答：三种配料方法是：①容积配料重量法检查； ②重量法配料；③按成分配料。 多数采用的是重量法配料。
2-7 简述人造富矿的含义。 答：人造富矿是将富矿粉或精矿粉经过烧结、球 团、压团等方法制造成满足冶炼要求的块矿，简称 人造富矿。 2-8简述富矿粉和贫矿粉的含义。 答：天然矿粉或自然矿粉或原生矿粉的含铁量在 45％以上的，通常为富矿粉，含铁量低于45％的通 常称为贫矿粉。45％这个界限随着冶炼技术的发展 是会变化的。
4 形成煤气爆炸的基本条件有哪两条，为什么煤气 量很少空气量很多时，或煤气很多空气很少时都 不会发生爆炸? 答：煤气爆炸主要是由于空气和煤气形成了爆炸 的混合气体，当混合气体达到必要的温度(着火点) 或遇上明火造成的。二者缺一不可。
煤气形成爆炸的混合气体，其含量具有一定的范围。 当煤气量很少空气量很多时，煤气和空气的混合物 不爆炸，因为空气中的煤气分子太少，煤气分子之 间的距离就远，当一个煤气分子遇火燃烧时，其火 焰不能迅速地达到另一个分子，因而不能引起连续 而剧烈的燃烧，也就是不会爆炸。但当空气中的煤 气量多到一定程度，而空气量过少，这个混合物也 不会爆炸，因为煤气分子着火后由于氧气分子少， 助燃力就小，所以形不成连续而剧烈的燃烧，也不 会爆炸。
演示文稿粉末冶金原理烧结课件
1）无限固溶系 在合金状态图中有无限固溶区的系统，如
第五页，共47页。
2）有限固溶系 统，如
在合金状态图中有有限固溶区的系 等；
3）完全不互溶系 组元之间既不互相溶解又不形成化 合物或其他中间相的系统，如
等所谓“假合金”。
（3）多元系液相烧结 以超过系统中低熔组分熔点的温度
进行的烧结过程。由于低熔组分同难熔固相之间互相溶解 或形成合金的性质不同，液相可能消失或始终存在于全过 程，故又分为：
√Cabrera：x6/a2 = k/▪t
δ为表面层厚度，采用强烈机械活化可提高有效表面活性的厚度，
从而加快烧结速度。
第三十八页，共47页。
第三十九页，共47页。
烧结铜粉的自扩散系数与 温度的关系
（五）晶界扩散（GB diffusion）
晶界扩散：原子或空位沿晶界进行迁移 晶界是空位的“阱”（Sink），对烧结的贡献体现在： ● 晶界与孔隙连接，易使孔隙消失 ● 晶界扩散激活能仅为体积扩散的一半，D gb》Dv ● 细粉烧结时，在低温起主导作用，并引起体积收缩
第二页，共47页。
2、 烧结也是粉末冶金生产过程的最后一道主要工 序，对最终产品的性能起着决定性作用，因为由烧 结造成的废品是无法通过以后的工序挽救的，烧结 实际上对产品质量起着“把关”的作用。
3、从另一方面看，烧结是高温操作，而且一般要经过 较长的时间，还需要有适当的保护气氛。因此，从经 济角度考虑，烧结工序的消耗是构成产品成本的重要 部分，改进操作与烧结设备，减少物质与能量消耗， 如降低烧结温度，缩短烧结时间等，在经济上的意义
是很大的。
第烧结是粉末或粉末压坯，在适当的温度和气氛 条件下加热所发生的现象或过程。 2、烧结的结果是颗粒之间发生粘结，烧结体的强度
第五页，共47页。
2）有限固溶系 统，如
在合金状态图中有有限固溶区的系 等；
3）完全不互溶系 组元之间既不互相溶解又不形成化 合物或其他中间相的系统，如
等所谓“假合金”。
（3）多元系液相烧结 以超过系统中低熔组分熔点的温度
进行的烧结过程。由于低熔组分同难熔固相之间互相溶解 或形成合金的性质不同，液相可能消失或始终存在于全过 程，故又分为：
√Cabrera：x6/a2 = k/▪t
δ为表面层厚度，采用强烈机械活化可提高有效表面活性的厚度，
从而加快烧结速度。
第三十八页，共47页。
第三十九页，共47页。
烧结铜粉的自扩散系数与 温度的关系
（五）晶界扩散（GB diffusion）
晶界扩散：原子或空位沿晶界进行迁移 晶界是空位的“阱”（Sink），对烧结的贡献体现在： ● 晶界与孔隙连接，易使孔隙消失 ● 晶界扩散激活能仅为体积扩散的一半，D gb》Dv ● 细粉烧结时，在低温起主导作用，并引起体积收缩
第二页，共47页。
2、 烧结也是粉末冶金生产过程的最后一道主要工 序，对最终产品的性能起着决定性作用，因为由烧 结造成的废品是无法通过以后的工序挽救的，烧结 实际上对产品质量起着“把关”的作用。
3、从另一方面看，烧结是高温操作，而且一般要经过 较长的时间，还需要有适当的保护气氛。因此，从经 济角度考虑，烧结工序的消耗是构成产品成本的重要 部分，改进操作与烧结设备，减少物质与能量消耗， 如降低烧结温度，缩短烧结时间等，在经济上的意义
是很大的。
第烧结是粉末或粉末压坯，在适当的温度和气氛 条件下加热所发生的现象或过程。 2、烧结的结果是颗粒之间发生粘结，烧结体的强度
烧结工艺及原理培训教材(PPT 93页)
3
三、烧结的作用
现代高炉生产技术经济指标之所以在不断提高，其中重要的 一点就是使用“精料”。烧结工序就是为高炉提供精料的“厨 房”。现代烧结生产已成为钢铁企业必不可少的重要环节，其作 用可概括为以下三个方面：
1、随着钢铁工业的发展，要求日益扩大对贫矿和多种金属共生复 合矿的利用，这些矿石经选矿处理后得到的铁精粉，以及富矿在 破碎过程中产生的富矿粉，不能直接入炉冶炼，都需要通过人工 方法将这些基础原料加工成块状的人造富矿（烧结矿及球团矿） 供高炉使用。
部分烧结概论 部分烧结工艺 部分烧结原理
第一部分 烧结概论
一、造块
为了保证供给高炉的原料中铁含量均匀，并且 保证高炉的透气性，需要把选矿工艺产出的铁精粉 制成块状原料。并且除去部分有害元素（硫S、磷P、 砷As等）。
铁矿粉造块目前主要有两种方法：烧结法和球 团法。两种方法所获得的块矿分别为烧结矿和球团 矿。
20
2.2 烧结过程配加熔剂目的:
a、混合料中加入碱性熔剂，可以使得烧结矿熔剂化，将炼 铁需要的部分熔剂在高炉内的化学反应转移到烧结过程 中，可以强化高炉冶炼、改善高炉造渣过程和降低焦比。 同时改善烧结性能，强化烧结过程和改善透气性，提高 烧结矿的产质量指标。
b、熔剂中的CaO和MgO与烧结矿中的铁氧化物等及SiO2 等在高温作用下，生成低熔点化合物，改善烧结矿强度 和还原性。
褐铁矿的特点：含有害杂质硫、磷、砷较高，密度 小，结构松散，孔隙度大，烧损大，烧结过程中燃料消 耗大，形成大蜂窝式结构，强度不好。故此使用该矿粉 时应考虑合理搭配使用，避免造成烧结矿质量下降。
17
菱铁矿
菱铁矿为碳酸盐铁矿石，化学式为FeCO3，理论 含铁量为48.2％，CO2为37.9％。外表颜色为灰色和褐 色，风化后变为深褐色，条痕为灰色或绿色。具有玻璃 光泽，密度3.8，硬度3.5～4.0，无磁性，含硫低，含 磷较高，脉石中含碱性氧化物。
三、烧结的作用
现代高炉生产技术经济指标之所以在不断提高，其中重要的 一点就是使用“精料”。烧结工序就是为高炉提供精料的“厨 房”。现代烧结生产已成为钢铁企业必不可少的重要环节，其作 用可概括为以下三个方面：
1、随着钢铁工业的发展，要求日益扩大对贫矿和多种金属共生复 合矿的利用，这些矿石经选矿处理后得到的铁精粉，以及富矿在 破碎过程中产生的富矿粉，不能直接入炉冶炼，都需要通过人工 方法将这些基础原料加工成块状的人造富矿（烧结矿及球团矿） 供高炉使用。
部分烧结概论 部分烧结工艺 部分烧结原理
第一部分 烧结概论
一、造块
为了保证供给高炉的原料中铁含量均匀，并且 保证高炉的透气性，需要把选矿工艺产出的铁精粉 制成块状原料。并且除去部分有害元素（硫S、磷P、 砷As等）。
铁矿粉造块目前主要有两种方法：烧结法和球 团法。两种方法所获得的块矿分别为烧结矿和球团 矿。
20
2.2 烧结过程配加熔剂目的:
a、混合料中加入碱性熔剂，可以使得烧结矿熔剂化，将炼 铁需要的部分熔剂在高炉内的化学反应转移到烧结过程 中，可以强化高炉冶炼、改善高炉造渣过程和降低焦比。 同时改善烧结性能，强化烧结过程和改善透气性，提高 烧结矿的产质量指标。
b、熔剂中的CaO和MgO与烧结矿中的铁氧化物等及SiO2 等在高温作用下，生成低熔点化合物，改善烧结矿强度 和还原性。
褐铁矿的特点：含有害杂质硫、磷、砷较高，密度 小，结构松散，孔隙度大，烧损大，烧结过程中燃料消 耗大，形成大蜂窝式结构，强度不好。故此使用该矿粉 时应考虑合理搭配使用，避免造成烧结矿质量下降。
17
菱铁矿
菱铁矿为碳酸盐铁矿石，化学式为FeCO3，理论 含铁量为48.2％，CO2为37.9％。外表颜色为灰色和褐 色，风化后变为深褐色，条痕为灰色或绿色。具有玻璃 光泽，密度3.8，硬度3.5～4.0，无磁性，含硫低，含 磷较高，脉石中含碱性氧化物。
无机材料科学基础-第9章-烧结ppt课件
一、烧结定义
宏观定义：粉体原料经过成型、加热到低于熔点的
温度，发生固结、气孔率下降、收缩加大、致密 度提高、晶粒增大，变成坚硬的烧结体，这个现 象称为烧结。
微观定义：固态中分子（或原子）的相互吸引，通
过加热，质点获得足够的能量，进行迁移使粉末 体产生颗粒粘结，产生强度并导致致密化和再结 晶的过程称为烧结。
两个过程不同之处是固相反应必须至少有两 组元参加如A和 B，并发生化学反应，最后 生成化合物AB。AB结构与性能不同于A与 B。
二、与烧结有关的一些概念
3、 烧结与固相反应。
而烧结可以只有单组元，或者两组元参加， 但两组元并不发生化学反应。仅仅是在表面 能驱动下，由粉体变成致密体。固态物质烧 结时，会同时伴随发生固相反应或局部熔融 出现液相。实际生产中，烧结、固相反应往 往是同时穿插进行的。
第九章 烧 结
Chapter 9 Sintering
§9—1 概 述
§9—1 Introduction 烧结目的：把粉状物料转变为致密体
当原料配方、粉体粒度、成型等工序完成以后，烧结 是使材料获得预期的显微结构以使材料性能充分发挥 的关键工序
一般说来，粉体经过成型后，通过烧结得到的致密体 是一种多晶材料。其显微结构由晶体、玻璃体和气孔 组成。烧结过程直接影响显微结构中晶粒尺寸、气孔 尺寸及晶界形状和分布。
烧结与固相反应区别：
相同点：两个过程均在低于材料熔点或熔融温 度之下进行，并且在过程的自始至终都至少有 一相是固态。
不同点：固相反应发生化学反应，固相反应必 须至少有两组元参加如A和B，最后生成化合 物AB，AB结构与性能不同于A与B。 而烧结不发生化学反应，可以只有单组元； 或者两组元参加，但两组元并不发生化学反应， 仅仅是在表面能驱动下，由粉体变成致密体。
无机非金属材料基础第十章烧结PPT课件
常规烧结法是一种常见的烧结技术，通过在一定温度和压力下加热材料，使其 内部发生物理和化学变化，从而实现致密化。该方法适用于多种无机非金属材 料，如陶瓷、玻璃、耐火材料等。
热压烧结法
总结词
提高制品致密度和性能的烧结方法
详细描述
热压烧结法是一种在加热的同时施加压力的烧结方法。通过在高温下施加压力， 可以促进材料内部的传质过程，减小孔隙率，提高制品的致密度和性能。该方法 特别适用于制备高性能陶瓷材料。
玻璃烧结是一种将玻璃原料在高温下熔化成玻 璃制品的过程。它在玻璃工业中广泛应用，如 玻璃瓶、玻璃管、玻璃板等。
玻璃烧结的工艺参数包括温度、气氛、冷却速度 和配料成分等，这些参数对玻璃的性能和结构有 重要影响。
复合材料的烧结应用
复合材料烧结是一种将复合材料在高温下烧结成制品 的过程，广泛应用于航空航天、汽车、能源等领域。
其他材料的烧结应用还包括在化学工 业中制造催化剂和吸附剂等，以及在 农业中制造肥料和农药等。
05
CATALOGUE
烧结的挑战与未来发展
技术挑战
烧结工艺优化
烧结过程控制技术
提高烧结产品的致密度、强度和性能 稳定性，降低能耗和生产成本。
研究烧结过程中的传热、传质机制， 实现烧结过程的精确控制和优化。
未来发展方向
智能化制造
利用先进的信息技术实现烧结过 程的智能化控制和优化，提高生
产效率和产品质量。
新材料研发
研究新型无机非金属材料，拓展 其在新能源、环保等领域的应用
。
绿色制造
坚持绿色发展理念，实现无机非 金属材料的可持续发展，推动产
业升级和转型。
THANKS
感谢观看
新型烧结技术的研发
探索新型烧结方法，如微波烧结、放 电等离子烧结等，提高烧结效率和质 量。
热压烧结法
总结词
提高制品致密度和性能的烧结方法
详细描述
热压烧结法是一种在加热的同时施加压力的烧结方法。通过在高温下施加压力， 可以促进材料内部的传质过程，减小孔隙率，提高制品的致密度和性能。该方法 特别适用于制备高性能陶瓷材料。
玻璃烧结是一种将玻璃原料在高温下熔化成玻 璃制品的过程。它在玻璃工业中广泛应用，如 玻璃瓶、玻璃管、玻璃板等。
玻璃烧结的工艺参数包括温度、气氛、冷却速度 和配料成分等，这些参数对玻璃的性能和结构有 重要影响。
复合材料的烧结应用
复合材料烧结是一种将复合材料在高温下烧结成制品 的过程，广泛应用于航空航天、汽车、能源等领域。
其他材料的烧结应用还包括在化学工 业中制造催化剂和吸附剂等，以及在 农业中制造肥料和农药等。
05
CATALOGUE
烧结的挑战与未来发展
技术挑战
烧结工艺优化
烧结过程控制技术
提高烧结产品的致密度、强度和性能 稳定性，降低能耗和生产成本。
研究烧结过程中的传热、传质机制， 实现烧结过程的精确控制和优化。
未来发展方向
智能化制造
利用先进的信息技术实现烧结过 程的智能化控制和优化，提高生
产效率和产品质量。
新材料研发
研究新型无机非金属材料，拓展 其在新能源、环保等领域的应用
。
绿色制造
坚持绿色发展理念，实现无机非 金属材料的可持续发展，推动产
业升级和转型。
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探索新型烧结方法，如微波烧结、放 电等离子烧结等，提高烧结效率和质 量。
四、烧结.ppt
1第四章烧结4.1 4.1 概述概述烧结是粉末冶金生产过程中最基本的工序之一烧结是粉末冶金生产过程中最基本的工序之一。
烧结是粉末和粉末压坯烧结是粉末和粉末压坯，，在适当温度和气氛下加热所发生的现象或过程所发生的现象或过程。
2按烧结过程有无明显的液相出现和烧结系统的组成分为和烧结系统的组成分为：：1）单元系烧结2）多元系固相烧结3) 3) 多元系液相烧结多元系液相烧结3粘结阶段颗粒的原始接触点或面转变成晶体结合颗粒的原始接触点或面转变成晶体结合，，即通过成核即通过成核、、结晶长大等原子过程形成烧结颈等原子过程形成烧结颈。
烧结体密度烧结体密度、、烧结体强度烧结体强度、、导电性等的变化烧结颈长大阶段原子向颗粒结合面迁移原子向颗粒结合面迁移，，烧结颈扩大烧结颈扩大，，颗粒间距缩小颗粒间距缩小，，晶粒长大，晶界越过孔隙移动晶界越过孔隙移动。
烧结体密度烧结体密度、、烧结体强度等的变化闭孔隙球化和缩小阶段烧结体致密度达到烧结体致密度达到90%90%90%以上以上以上，，孔隙闭合后孔隙闭合后，，孔隙形状趋于球形并缩小缩小。
4.2 4.2 烧结的基本过程烧结的基本过程41）烧结为什么会发生烧结为什么会发生？？2）烧结是怎样进行的烧结是怎样进行的？？4.34.3 烧结理论的两个最基本的问题51）烧结为什么会发生烧结为什么会发生？？烧结是系统自由能减低的过程。
•由于颗粒结合面的增大和颗粒表面的平直化，粉末体的总表面积和总表面自由能减小•粉末体内孔隙的总体积和总表面积减小•粉末内晶格畸变的消除62）烧结是怎样进行的烧结是怎样进行的？？烧结的机构和动力学问题，研究烧结过程中各种物质迁移方式以及速率。
7单元系烧结是指:纯金属或有固定成分的化合物的粉末在固态下的烧结，不会出现新组成物或者新相，也不会出现凝聚状态的改变。
4.4 4.4 单元系烧结单元系烧结8一、烧结温度和时间•单元系的烧结主要机构是扩散和流动构是扩散和流动。
巴西MBR粉矿的烧结基础特性PPT课件
7
进行分析，烧结矿中的含铁的粘结相如果以非晶体的玻 璃相或者渣相存在，则不能够被检测出来，这部分含铁 物料形态只能通过其他方法，比如矿相显微镜来进行分 析。
图2.1 MBR粉矿的X衍射图像
8
表2.1 各种含铁物料的铁矿物存在状态的X衍射鉴定结果
原料
赤铁矿He）
铁矿物类型 磁铁矿（M）
针铁矿（Ge）
＜10μm 30μm
中30110 μｍ
粗110120μｍ-
平均 粒径 (μｍ)
孔 隙 率 （%）
晶体形貌
14.1
3.5
致密/层 状
11
照片2.1 MBR粉矿中倍率（1500×）形貌图
12
照片2.2 MBR粉矿高倍率（15000×）形貌图
13
2.2.2.2铁矿粉中脉石矿物赋存状态分析
用X射线衍射分析法对铁矿石中的脉石矿物进行物相鉴 定时，如果试样中的被测物相的含量比较小，则其衍射峰 可能被其它物相的衍射峰所掩盖；另外某些非晶体或者结 晶很不完全的晶体由于不对X射线进行衍射或者衍射强度很 弱甚至发生畸变，都不能对其进行有效分析扫描电镜可以 对矿石表面的某一点进行分析，直接找出该点的元素种类 和相对数量，由于查找范围很小，因而具有很高灵敏度， 可以将X衍射分析中因整体含量少而衍射峰很低的某些组分 显示出来，从这一点来看，它比X衍射分析更加详细。为此， 我们采用扫描电镜及能谱分析方法对MBR粉矿中脉石赋存 状态进行了深入考证。
脉石赋存状态
石英 （Q）
钠长石 (Na-F)
方解石 （Cal）
伊/蒙混 其他 层（S） 脉石
MBR
粉矿
有
---
有
---
---
有
---
进行分析，烧结矿中的含铁的粘结相如果以非晶体的玻 璃相或者渣相存在，则不能够被检测出来，这部分含铁 物料形态只能通过其他方法，比如矿相显微镜来进行分 析。
图2.1 MBR粉矿的X衍射图像
8
表2.1 各种含铁物料的铁矿物存在状态的X衍射鉴定结果
原料
赤铁矿He）
铁矿物类型 磁铁矿（M）
针铁矿（Ge）
＜10μm 30μm
中30110 μｍ
粗110120μｍ-
平均 粒径 (μｍ)
孔 隙 率 （%）
晶体形貌
14.1
3.5
致密/层 状
11
照片2.1 MBR粉矿中倍率（1500×）形貌图
12
照片2.2 MBR粉矿高倍率（15000×）形貌图
13
2.2.2.2铁矿粉中脉石矿物赋存状态分析
用X射线衍射分析法对铁矿石中的脉石矿物进行物相鉴 定时，如果试样中的被测物相的含量比较小，则其衍射峰 可能被其它物相的衍射峰所掩盖；另外某些非晶体或者结 晶很不完全的晶体由于不对X射线进行衍射或者衍射强度很 弱甚至发生畸变，都不能对其进行有效分析扫描电镜可以 对矿石表面的某一点进行分析，直接找出该点的元素种类 和相对数量，由于查找范围很小，因而具有很高灵敏度， 可以将X衍射分析中因整体含量少而衍射峰很低的某些组分 显示出来，从这一点来看，它比X衍射分析更加详细。为此， 我们采用扫描电镜及能谱分析方法对MBR粉矿中脉石赋存 状态进行了深入考证。
脉石赋存状态
石英 （Q）
钠长石 (Na-F)
方解石 （Cal）
伊/蒙混 其他 层（S） 脉石
MBR
粉矿
有
---
有
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---
有
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第5章 粉末的烧结PPT课件
27
§5.5 烧结动力学方程
一、 烧结几何模型
烧结几何模型的引入为烧结机构的研究奠定了基础 1. 双球几何模型
● 两球相切模型（第一模型）
两球相切，两球中心距不变。
几何关系： ρ= x2/2a A = 2Пx3/a V =Пx4/a
a-颗粒半径 x-烧结颈半径 ρ –烧结颈曲率
半径
两球相切
28
● 两球相交（贯穿）模型
第五章 粉末的烧结
• 粉末烧结后的变化 • 烧结过程 • 烧结热力学 • 烧结动力学 • 烧结理论模型 • 烧结方法
1
标题添加
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前言
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2
粉末烧结类型
不施压烧结
固相烧结
粉单 末相
粉多 末相
反应 活化 烧结 烧结
35
故烧结颈与球表面的蒸汽压差为： P= - P a γΩ/(KTρ) （P o用Pa代替）
单位时间内凝聚在烧结颈表面的物质量由Langmuir公式计算： m=△P(M/2πRT)1/2（M为原子量）
颈长大速度： dV / dt = A (m / d)
A—颈表面积；d—物质密度
经几何计算、变换和积分，得： x3/a=3Mγ(M/2πRT)1/2P a /(d2RT)▪t
1 r2
16
1
1x
由于x>>ρ,可忽略1/x, 则颈部拉应力为：
1
17
§5.4 烧结动力学
• 烧结过程中，颗粒粘结面上发生的量与质 的变化以及烧结体内孔隙的球化与缩小等 过程都是以物质的迁移为前提的。
§5.5 烧结动力学方程
一、 烧结几何模型
烧结几何模型的引入为烧结机构的研究奠定了基础 1. 双球几何模型
● 两球相切模型（第一模型）
两球相切，两球中心距不变。
几何关系： ρ= x2/2a A = 2Пx3/a V =Пx4/a
a-颗粒半径 x-烧结颈半径 ρ –烧结颈曲率
半径
两球相切
28
● 两球相交（贯穿）模型
第五章 粉末的烧结
• 粉末烧结后的变化 • 烧结过程 • 烧结热力学 • 烧结动力学 • 烧结理论模型 • 烧结方法
1
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2
粉末烧结类型
不施压烧结
固相烧结
粉单 末相
粉多 末相
反应 活化 烧结 烧结
35
故烧结颈与球表面的蒸汽压差为： P= - P a γΩ/(KTρ) （P o用Pa代替）
单位时间内凝聚在烧结颈表面的物质量由Langmuir公式计算： m=△P(M/2πRT)1/2（M为原子量）
颈长大速度： dV / dt = A (m / d)
A—颈表面积；d—物质密度
经几何计算、变换和积分，得： x3/a=3Mγ(M/2πRT)1/2P a /(d2RT)▪t
1 r2
16
1
1x
由于x>>ρ,可忽略1/x, 则颈部拉应力为：
1
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§5.4 烧结动力学
• 烧结过程中，颗粒粘结面上发生的量与质 的变化以及烧结体内孔隙的球化与缩小等 过程都是以物质的迁移为前提的。
专题三MBR工艺33页PPT
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
45、法律的制定是为了保证每一个人 自由发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
专题三MBR工艺
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
45、法律的制定是为了保证每一个人 自由发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
专题三MBR工艺
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒
烧结基础知识PPT课件
如果表面张力足以使晶体产生位错，这
时质点通过整排原子的运动或晶面的滑移来实
现物质传递，这种过程称塑性流动。可见塑性
流动是位错运动的结果。与粘性流动不同，塑
性流动只有当作用力超过固体屈服点时才能产
生 ， 其 流 动 服 从 宾 汉 (Bingham) 型 物 体 的 流
动规律即， F v
S
x
（3-3-9）
3
e KT
1
3
C0
KT
；
C1 C0
C03 KT
自颈部到接触点 浓度差
C1 C2 23 C0 KT
；
C1
C2
2C0 3 KT
自颈部到内部 浓度差
结论： ①由于应力的分布不均匀造成空位浓度梯度，空位将主要从颈部表面扩散到
颈部中心两颗粒接触处；
②空位也从颈部表面扩散到颗粒内无应力区，但其量比前一种扩散量少一半；
物理性质变化：V 、气孔率 、强度 、 致密度……
缺点：只描述宏观变化，未揭示本质。
3
第3页/共88页
定义2:在表面张力作用下的扩散蠕变。
优点：揭示了本质。 缺点：未描述宏观物理性质变化。
4
第4页/共88页
烧结的指标
➢烧结收缩率 ➢强度 ➢实际密度/理论密度 ➢吸水率 ➢气孔率等
5
第5页/共88页
③空位扩散即原子或离子的反向扩散。 这就造成了物质的迁移。而随着这种物质迁移，空隙被填充，致密度提高。
与此同时，颗粒间的接触界面增加，机械强度增加。
28
第28页/共88页
⑶扩散途径 ( 结论： C1>C0>C2 空位扩散：优先由颈表面) 接触点；
1C> 2C
烧结工艺技术培训PPT演示课件
3
烧结的目的和意义
1、能保证高炉料柱的透气性和降低高炉焦比
2、能去除铁矿中的有害元素。 3、能“废物利用”，如高炉炉尘，转炉炉尘等 总之，能使高炉冶炼达到高产、优质、低耗和长 寿的目的。
4
生产工艺流程
5
烧结厂技术经济指标
1、烧结机生产能力指标，它包括利用系数、 台时产量、作业率、运转台时、事故率等
10
烧结配料
它分为配料目的、要求和方法等
11
配料的目的
1、保证烧结矿的化学成分和物理性质稳定， 满足高炉冶炼要求。
2、保证烧结料具有良好的透气性以获得较 高的烧结生产率。
12
配料的要求
1、准确，把实际下料量的波动值控制在允 许的范围内，不发生大的偏差。
2、保证烧结矿的含铁量、碱度、亚铁和含 硫量等主要指标控制在规定的范围内。
不要忽视燃料燃烧后灰分的化学成分，如 焦抹灰分里大约含一半的二氧化硅并含有 少量的氧化钙。
最好利用计算机计算
17
烧结料的混合
烧结料混合的目的： 一是将配好的各种原料充分混匀，获得化
学成分均一的混合料。 二是对混合料加水润湿和制粒，通入蒸汽
预热获得必要的料温。
混匀和制粒的方法： 1、一段混合法 2、二段混合法
22
布混合料
布混合料的要求： 1、布料应连续供给，防止中断，保持料层厚
度一定。 2、按规定的料层厚度布料，沿台车长度和宽
度方向料面平整。 3、沿台车高度方向，混合料的粒度、成分分
布合理，能适应烧结过程的内在规律。 4、保证布到台车上的料具有一定的松散性，
防止产生堆积和压紧。
23
影响布料均匀的因素
20
布料
烧结的目的和意义
1、能保证高炉料柱的透气性和降低高炉焦比
2、能去除铁矿中的有害元素。 3、能“废物利用”，如高炉炉尘，转炉炉尘等 总之，能使高炉冶炼达到高产、优质、低耗和长 寿的目的。
4
生产工艺流程
5
烧结厂技术经济指标
1、烧结机生产能力指标，它包括利用系数、 台时产量、作业率、运转台时、事故率等
10
烧结配料
它分为配料目的、要求和方法等
11
配料的目的
1、保证烧结矿的化学成分和物理性质稳定， 满足高炉冶炼要求。
2、保证烧结料具有良好的透气性以获得较 高的烧结生产率。
12
配料的要求
1、准确，把实际下料量的波动值控制在允 许的范围内，不发生大的偏差。
2、保证烧结矿的含铁量、碱度、亚铁和含 硫量等主要指标控制在规定的范围内。
不要忽视燃料燃烧后灰分的化学成分，如 焦抹灰分里大约含一半的二氧化硅并含有 少量的氧化钙。
最好利用计算机计算
17
烧结料的混合
烧结料混合的目的： 一是将配好的各种原料充分混匀，获得化
学成分均一的混合料。 二是对混合料加水润湿和制粒，通入蒸汽
预热获得必要的料温。
混匀和制粒的方法： 1、一段混合法 2、二段混合法
22
布混合料
布混合料的要求： 1、布料应连续供给，防止中断，保持料层厚
度一定。 2、按规定的料层厚度布料，沿台车长度和宽
度方向料面平整。 3、沿台车高度方向，混合料的粒度、成分分
布合理，能适应烧结过程的内在规律。 4、保证布到台车上的料具有一定的松散性，
防止产生堆积和压紧。
23
影响布料均匀的因素
20
布料
巴西MBR粉矿的烧结基础特性
通过实验测定各种铁矿粉试样在升温过程中失重量、热 分解反应的开始温度、热分解反应的终了温度等参数，然后 依据理论分析获得被测铁矿粉的水化程度和热分解特征。
铁矿粉试样的热分解失重率可以通过定义如下计算公式 得出。
D W1100% W
照片3.1 德国耐驰公司STA409－QMS高温热分析仪
根据以上运用扫描电镜（SEM）分析方法对MBR粉矿显 微结构进行的鉴定结果，表2.3给出了其铁矿物晶粒大小、孔 隙度以及晶体形貌的描述。各种含铁物料的扫描电镜分析微
观形貌实验结果如照片2.1～照片2.2所示。
表2.3 各种含铁物料的微观特征归纳表
原料
铁矿粉中铁矿物结晶粒度分布(%)
超细
细10-
＜10μm 30μm
本实验研究采用X射线衍射分析和扫描电子显微镜加能 谱分析的方法。X射线衍射分析法主要是对铁矿粉的矿物组 成进行鉴定，扫描电镜加能谱分析主要是提供铁矿粉的显微 结构以及有关脉石矿物存在状态的更为详细的信息。
X射线衍射分析的工作原理是：高能电子束轰固体样品 表面时，可以产生被激发元素的特征X射线。特征X射线是 元素原子中的电子层受到加速电子轰击，入射电子的能量大 于该元素的临界激发能量时，可把某一轨道上的电子轰击出 来产生空穴。在这种情况下，高能级的外层电子就会立即向 低能级的电子层中的空穴跃迁。同时，多余的能量以X射线
铁矿粉中的脉石矿物赋存状态对于其冶金性能有一定的 影响。例如：如果铁矿粉中的Al2O3以粘土（铝硅酸盐）而不 是以三水铝矿的形式存在，则其RDI可明显改善；如果铁矿粉 中的SiO2以游离态石英而不是以粘土的形式存在，则其可以改 善RI。铁矿粉中脉石赋存状态的差异也是造成其在烧结过程 中呈现不同作用和行为的重要原因之一。
背散射电子是指入射到样品表面的高能电子样品接触时， 有一部分电子会几乎不损失其能量地在样品表面被散射出去， 这部分电子称为背散射电子，由于低原子序数的元素反射效 率低、高原子序数的元素反射效率高，背散射电子可构成元 素组成的形貌图像。扫描电镜利用背散射电子显示出样品图 像称为背散射图像（QBSD）。
铁矿粉试样的热分解失重率可以通过定义如下计算公式 得出。
D W1100% W
照片3.1 德国耐驰公司STA409－QMS高温热分析仪
根据以上运用扫描电镜（SEM）分析方法对MBR粉矿显 微结构进行的鉴定结果，表2.3给出了其铁矿物晶粒大小、孔 隙度以及晶体形貌的描述。各种含铁物料的扫描电镜分析微
观形貌实验结果如照片2.1～照片2.2所示。
表2.3 各种含铁物料的微观特征归纳表
原料
铁矿粉中铁矿物结晶粒度分布(%)
超细
细10-
＜10μm 30μm
本实验研究采用X射线衍射分析和扫描电子显微镜加能 谱分析的方法。X射线衍射分析法主要是对铁矿粉的矿物组 成进行鉴定，扫描电镜加能谱分析主要是提供铁矿粉的显微 结构以及有关脉石矿物存在状态的更为详细的信息。
X射线衍射分析的工作原理是：高能电子束轰固体样品 表面时，可以产生被激发元素的特征X射线。特征X射线是 元素原子中的电子层受到加速电子轰击，入射电子的能量大 于该元素的临界激发能量时，可把某一轨道上的电子轰击出 来产生空穴。在这种情况下，高能级的外层电子就会立即向 低能级的电子层中的空穴跃迁。同时，多余的能量以X射线
铁矿粉中的脉石矿物赋存状态对于其冶金性能有一定的 影响。例如：如果铁矿粉中的Al2O3以粘土（铝硅酸盐）而不 是以三水铝矿的形式存在，则其RDI可明显改善；如果铁矿粉 中的SiO2以游离态石英而不是以粘土的形式存在，则其可以改 善RI。铁矿粉中脉石赋存状态的差异也是造成其在烧结过程 中呈现不同作用和行为的重要原因之一。
背散射电子是指入射到样品表面的高能电子样品接触时， 有一部分电子会几乎不损失其能量地在样品表面被散射出去， 这部分电子称为背散射电子，由于低原子序数的元素反射效 率低、高原子序数的元素反射效率高，背散射电子可构成元 素组成的形貌图像。扫描电镜利用背散射电子显示出样品图 像称为背散射图像（QBSD）。
第五章 烧结1PPT课件
28
29
30
31
（2）保温时间对产品性能的影响 在烧成的最高温度保持一定的时间，一方面使物理化学变化更趋完全，
使坯体具有足够液相量和适当的晶粒尺寸，另一方面组织结构亦趋均一。但保 温时间过长，则晶粒溶解，不利于在坯中形成坚强骨架，而降低机械性能。
保温时间与抗弯强度的关系
32
保温时间对显微组织的影响 (a)20min,（b)30min,(c)40min
33
（3）烧成气氛对产品性能的影响 ① 气氛对陶瓷坯体过烧膨胀的影响 ② 气氛对坯体的收缩和烧结的影响 ③ 气氛对坯的颜色和透光度以及釉层质量的影响
（4）升温与降温速度对产品性能的影响
34
5.3 固相烧结过程及机理
初始阶段 中间阶段
最终阶段
固相烧结一般可分为三个阶段：初始阶段，主要表现为颗粒形状 改变；中间阶段，主要表现为气孔形状改变；最终阶段，主要表现为 气孔尺寸减小。
A A A
其中，界面能的变化（Δγ）是因为样品的致密化，比表面积的变 化是由于晶粒的长大。对于固相烧结，Δγ主要是固/固界面取代固/气 界面。
19
在烧结驱动力的作用下烧结过程中的基本现象
20
5.2.3 烧结参数
材料参数 工艺参数
粉体 形貌，粒度，粒度分布，团聚，混合均匀性等
化学特性 化学组分，纯度，非化学计量性，绝对均性等 烧结温度，烧结时间，压力气氛，升温和降温度等
空气（强强氧化气氛） 强氧化气氛
氧化气氛 中性气氛
还原气氛
9
✓（高岭土～长石～石英）长石瓷质坯体烧成采用还原气氛
（1）高岭土中有Fe2O3和硫酸盐
氧化气氛：在烧结时Fe2O3分解出O2，但O2不易逸出
还原气氛： 2Fe2O3
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（2）保温时间对产品性能的影响 在烧成的最高温度保持一定的时间，一方面使物理化学变化更趋完全，
使坯体具有足够液相量和适当的晶粒尺寸，另一方面组织结构亦趋均一。但保 温时间过长，则晶粒溶解，不利于在坯中形成坚强骨架，而降低机械性能。
保温时间与抗弯强度的关系
32
保温时间对显微组织的影响 (a)20min,（b)30min,(c)40min
33
（3）烧成气氛对产品性能的影响 ① 气氛对陶瓷坯体过烧膨胀的影响 ② 气氛对坯体的收缩和烧结的影响 ③ 气氛对坯的颜色和透光度以及釉层质量的影响
（4）升温与降温速度对产品性能的影响
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5.3 固相烧结过程及机理
初始阶段 中间阶段
最终阶段
固相烧结一般可分为三个阶段：初始阶段，主要表现为颗粒形状 改变；中间阶段，主要表现为气孔形状改变；最终阶段，主要表现为 气孔尺寸减小。
A A A
其中，界面能的变化（Δγ）是因为样品的致密化，比表面积的变 化是由于晶粒的长大。对于固相烧结，Δγ主要是固/固界面取代固/气 界面。
19
在烧结驱动力的作用下烧结过程中的基本现象
20
5.2.3 烧结参数
材料参数 工艺参数
粉体 形貌，粒度，粒度分布，团聚，混合均匀性等
化学特性 化学组分，纯度，非化学计量性，绝对均性等 烧结温度，烧结时间，压力气氛，升温和降温度等
空气（强强氧化气氛） 强氧化气氛
氧化气氛 中性气氛
还原气氛
9
✓（高岭土～长石～石英）长石瓷质坯体烧成采用还原气氛
（1）高岭土中有Fe2O3和硫酸盐
氧化气氛：在烧结时Fe2O3分解出O2，但O2不易逸出
还原气氛： 2Fe2O3
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6
在荧光屏上。根据谱线在不同的能量位置，就可定性地确定 所测元素。用求出的相应谱线的强度与标样强度的比值经过 校正，即可得到各元素的重量百分比。
本 实 验 研 究 所 使 用 的 X 射 线 衍 射 分 析 仪 型 号 为 D/MAX2500；扫描电镜分析仪及其附属设备的型号为LEO-435VP
2.2实验结果及分析 2.2.1 X射线衍射
1
1. MBR粉矿的化学成份及粒度组成。
1.1. MBR粉矿的化学成份（%）
原料
TFe
FeO
CaO
SiO2
Al2O3
MgO
TiO2
K2O
Ka2O
P
S
烧 损
MBR
粉矿
67.64
7.94
0.18
2.55
0.61
0.27
0.14
0.017
0.005
0.022
0.022
0.03
1.2. MBR粉矿的粒度及粒度组成（%）
4
的形式释放出来，由于不同元素的原子结构不同，电子跃迁 的方式和多余能量的大小各异，不同元素所产生的同一线系 的X射线的波长就有明显的差别。不同的波长代表不同的元 素，因此称之为特征X射线。利用元素的特征X射线，可以 进行元素的成分分析。
扫描电镜的工作原理是：高能电子束轰击固体样品表面 时，可以产生被激发物的二次电子和背散射电子，应用二次 电子和背散射电子所表达的信息，可以对被测物质的微观特 征进行测定。
粒径范 围(㎜)
0.5
-0.5～0.28
-0.28～0.154
-0.154～0.105
-0.105～0.074
MBR 粉矿
1.72
1.00
4.50
15
18.53
-0.074 71.10
2
2.粉矿微观特性的实验研究
不同种类的铁矿粉，由于成矿的地质作用不同，在成 矿过程中所受的压力、温度及环境等其它因素的影响也不 同，故反映在各自的矿物组成和显微结构上有很大差异。 例如，铁矿粉在成矿过程中所受的温度较高时，矿物结晶 程度高，则铁矿物的晶粒尺寸就比较大；又如，铁矿粉在 成矿中所受的压力较高时,铁矿粉的空隙率小，质地就比较 致密。而这些微观特性方面的差异必然会导致它们在烧结 性能上的不同。
巴西MBR粉矿的烧结基础特性
前言：
许满兴
烧结生产实践和大量的试验研究证明，烧结生产的产 质量指标与所用粉矿的化学成份，粒度组成，微观特征 （包括矿物类型、结晶颗粒的大小，晶体形貌和脉石赋存 状态、热分解特性等）和烧结基础特性（包括粉矿的同化 性、液相流动性、粘结相强度、连晶固结特性等）是分不 开的。因此，一种矿物用于烧结生产，应该对其烧结基础 特性作一个全面的测试和研究，以利实现科学合理配矿， 本报告将对MBR粉矿的烧结基础特性作全面介绍。
二次电子是指高能电子束轰击在样品表层原子的电子壳 上，将电子层中的电子激发出样品表面，这部分逸出样品表 面的电子称为二次电子。由于样品的凹凸不平，荧光屏上的 电子束对样品进行步扫描时,各点所激发的二次电子的数目不 同，这样就构成了图像衬度,反映出样品表面的形貌。扫描电 镜利用二次电子显示出的样品图像叫二次电子像（SEI）。
MBR粉矿
多
少
－－
表2.2 各种含铁物料的脉石矿物存在状态的X衍射鉴定结果
原科
三水铝 (Gib)
脉石赋存状态
高岭石 （K）
石英 （Q）
伊利石 （I）
方解 （Cal）
MBR 粉矿
---
少
少
---
---
9
从X衍射结果可以看出，MBR粉矿含有少量的高岭石和石英。
2.2.2扫描电镜及能谱分析结果 2.2.2.1铁矿粉微观形貌
由于二次电子具有较高的空间分辨率，因此二次电子像 （SEI）的效果比背散射像（QBSD）的效果好。但是，有 的样品的二次电子容易产生放电，使成像质量极差，这时就 只能利用背散射电子从而获得清晰的图像。
能谱仪的工作原理是通过检测的特征X射线的强度进行元 素的定性、定量分析。因为元素的特征X射线不但具有一定 的波长，而且有一定的能量；相同元素不仅波长相同，而且 能量也相同，不同元素的特征X射线的波长的能量完全不同。 利用锂漂移硅检测器检测样品发出的特征X射线，经过一系 列的信号转化，使特征X射线的能量以谱线的形式显示
图2.1MBR粉矿的X射线衍射图谱。图中，横轴为衍射角， 纵轴为衍射强度。
表2.1给出了MBR粉矿X衍射分析的铁矿物类型存在状态 的实验结果。
表2.2给出了MBR粉矿X衍射分析的脉石矿物赋存状态的 实验结果。
从X射线衍射结果可以看出：MBR粉矿以赤铁矿为主，含 有少量磁铁矿。需要指出的是：X射线衍射分析仅能对晶体
因此，为了烧结合理配矿，有必要从微观角度出发， 把握所用铁矿粉的含铁矿物类型、晶体形貌、结晶粒度、 脉石赋存状态等特性。
3
2.1研究方法
常用的矿物组成及结构测试方法有：晶体的X射线分析 法、微束分析法等。其中微束分析法主要有：透射电子显微 镜（TEM）、电子探针X射线显微分析（EPMA）、扫描电 子显微镜（SEM）等。
7
进行分析，烧结矿中的含铁的粘结相如果以非晶体的玻 璃相或者渣相存在，则不能够被检测出来，这部分含铁 物料形态只能通过其他方法，比如矿相显微镜来进行分 析。
图2.1 MBR粉矿的X衍射图像
8
表2.1 各种含铁物料的铁矿物存在状态的X衍射鉴定结果
原料
赤铁矿He）
铁矿物类型 磁铁矿（M）
针铁矿（Ge）
5
背散射电子是指入射到样品表面的高能电子样品接触时， 有一部分电子会几乎不损失其能量地在样品表面被散射出去， 这部分电子称为背散射电子，由于低原子序数的元素反射效 率低、高原子序数的元素反射效率高，背散射电子可构成元 素组成的形貌图像。扫描电镜利用背散射电子显示出样品图 像称为背散射图像（QBSD）。
本实验研究采用X射线衍射分析和扫描电子显微镜加能 谱分析的方法。X射线衍射分析法主要是对铁矿粉的矿物组 成进行鉴定，扫描电镜加能谱分析主要是提供铁矿粉的显微 结构以及有关脉石矿物存在状态的更为详细的信息。
X射线衍射分析的工作原理是：高能电子束轰固体样品 表面时，可以产生被激发元素的特征X射线。特征X射线是 元素原子中的电子层受到加速电子轰击，入射电子的能量大 于该元素的临界激发能量时，可把某一轨道上的电子轰击出 来产生空穴。在这种情况下，高能级的外层电子就会立即向 低能级的电子层中的空穴跃迁。同时，多余的能量以X射线
在荧光屏上。根据谱线在不同的能量位置，就可定性地确定 所测元素。用求出的相应谱线的强度与标样强度的比值经过 校正，即可得到各元素的重量百分比。
本 实 验 研 究 所 使 用 的 X 射 线 衍 射 分 析 仪 型 号 为 D/MAX2500；扫描电镜分析仪及其附属设备的型号为LEO-435VP
2.2实验结果及分析 2.2.1 X射线衍射
1
1. MBR粉矿的化学成份及粒度组成。
1.1. MBR粉矿的化学成份（%）
原料
TFe
FeO
CaO
SiO2
Al2O3
MgO
TiO2
K2O
Ka2O
P
S
烧 损
MBR
粉矿
67.64
7.94
0.18
2.55
0.61
0.27
0.14
0.017
0.005
0.022
0.022
0.03
1.2. MBR粉矿的粒度及粒度组成（%）
4
的形式释放出来，由于不同元素的原子结构不同，电子跃迁 的方式和多余能量的大小各异，不同元素所产生的同一线系 的X射线的波长就有明显的差别。不同的波长代表不同的元 素，因此称之为特征X射线。利用元素的特征X射线，可以 进行元素的成分分析。
扫描电镜的工作原理是：高能电子束轰击固体样品表面 时，可以产生被激发物的二次电子和背散射电子，应用二次 电子和背散射电子所表达的信息，可以对被测物质的微观特 征进行测定。
粒径范 围(㎜)
0.5
-0.5～0.28
-0.28～0.154
-0.154～0.105
-0.105～0.074
MBR 粉矿
1.72
1.00
4.50
15
18.53
-0.074 71.10
2
2.粉矿微观特性的实验研究
不同种类的铁矿粉，由于成矿的地质作用不同，在成 矿过程中所受的压力、温度及环境等其它因素的影响也不 同，故反映在各自的矿物组成和显微结构上有很大差异。 例如，铁矿粉在成矿过程中所受的温度较高时，矿物结晶 程度高，则铁矿物的晶粒尺寸就比较大；又如，铁矿粉在 成矿中所受的压力较高时,铁矿粉的空隙率小，质地就比较 致密。而这些微观特性方面的差异必然会导致它们在烧结 性能上的不同。
巴西MBR粉矿的烧结基础特性
前言：
许满兴
烧结生产实践和大量的试验研究证明，烧结生产的产 质量指标与所用粉矿的化学成份，粒度组成，微观特征 （包括矿物类型、结晶颗粒的大小，晶体形貌和脉石赋存 状态、热分解特性等）和烧结基础特性（包括粉矿的同化 性、液相流动性、粘结相强度、连晶固结特性等）是分不 开的。因此，一种矿物用于烧结生产，应该对其烧结基础 特性作一个全面的测试和研究，以利实现科学合理配矿， 本报告将对MBR粉矿的烧结基础特性作全面介绍。
二次电子是指高能电子束轰击在样品表层原子的电子壳 上，将电子层中的电子激发出样品表面，这部分逸出样品表 面的电子称为二次电子。由于样品的凹凸不平，荧光屏上的 电子束对样品进行步扫描时,各点所激发的二次电子的数目不 同，这样就构成了图像衬度,反映出样品表面的形貌。扫描电 镜利用二次电子显示出的样品图像叫二次电子像（SEI）。
MBR粉矿
多
少
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表2.2 各种含铁物料的脉石矿物存在状态的X衍射鉴定结果
原科
三水铝 (Gib)
脉石赋存状态
高岭石 （K）
石英 （Q）
伊利石 （I）
方解 （Cal）
MBR 粉矿
---
少
少
---
---
9
从X衍射结果可以看出，MBR粉矿含有少量的高岭石和石英。
2.2.2扫描电镜及能谱分析结果 2.2.2.1铁矿粉微观形貌
由于二次电子具有较高的空间分辨率，因此二次电子像 （SEI）的效果比背散射像（QBSD）的效果好。但是，有 的样品的二次电子容易产生放电，使成像质量极差，这时就 只能利用背散射电子从而获得清晰的图像。
能谱仪的工作原理是通过检测的特征X射线的强度进行元 素的定性、定量分析。因为元素的特征X射线不但具有一定 的波长，而且有一定的能量；相同元素不仅波长相同，而且 能量也相同，不同元素的特征X射线的波长的能量完全不同。 利用锂漂移硅检测器检测样品发出的特征X射线，经过一系 列的信号转化，使特征X射线的能量以谱线的形式显示
图2.1MBR粉矿的X射线衍射图谱。图中，横轴为衍射角， 纵轴为衍射强度。
表2.1给出了MBR粉矿X衍射分析的铁矿物类型存在状态 的实验结果。
表2.2给出了MBR粉矿X衍射分析的脉石矿物赋存状态的 实验结果。
从X射线衍射结果可以看出：MBR粉矿以赤铁矿为主，含 有少量磁铁矿。需要指出的是：X射线衍射分析仅能对晶体
因此，为了烧结合理配矿，有必要从微观角度出发， 把握所用铁矿粉的含铁矿物类型、晶体形貌、结晶粒度、 脉石赋存状态等特性。
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2.1研究方法
常用的矿物组成及结构测试方法有：晶体的X射线分析 法、微束分析法等。其中微束分析法主要有：透射电子显微 镜（TEM）、电子探针X射线显微分析（EPMA）、扫描电 子显微镜（SEM）等。
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进行分析，烧结矿中的含铁的粘结相如果以非晶体的玻 璃相或者渣相存在，则不能够被检测出来，这部分含铁 物料形态只能通过其他方法，比如矿相显微镜来进行分 析。
图2.1 MBR粉矿的X衍射图像
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表2.1 各种含铁物料的铁矿物存在状态的X衍射鉴定结果
原料
赤铁矿He）
铁矿物类型 磁铁矿（M）
针铁矿（Ge）
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背散射电子是指入射到样品表面的高能电子样品接触时， 有一部分电子会几乎不损失其能量地在样品表面被散射出去， 这部分电子称为背散射电子，由于低原子序数的元素反射效 率低、高原子序数的元素反射效率高，背散射电子可构成元 素组成的形貌图像。扫描电镜利用背散射电子显示出样品图 像称为背散射图像（QBSD）。
本实验研究采用X射线衍射分析和扫描电子显微镜加能 谱分析的方法。X射线衍射分析法主要是对铁矿粉的矿物组 成进行鉴定，扫描电镜加能谱分析主要是提供铁矿粉的显微 结构以及有关脉石矿物存在状态的更为详细的信息。
X射线衍射分析的工作原理是：高能电子束轰固体样品 表面时，可以产生被激发元素的特征X射线。特征X射线是 元素原子中的电子层受到加速电子轰击，入射电子的能量大 于该元素的临界激发能量时，可把某一轨道上的电子轰击出 来产生空穴。在这种情况下，高能级的外层电子就会立即向 低能级的电子层中的空穴跃迁。同时，多余的能量以X射线