人造矿相学结课作业.docx
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人造矿相学结课作业
1、为什么要进行人造矿矿相鉴定？
矿相鉴定有何作用？
答：
1）人造矿矿相学是研究矿物物相组成和显微结构的一门学科，矿相在对研究矿石的合理应用方面有着非常重要的意义。
进行人造矿矿相鉴定，不仅可以了解人造矿中各矿物晶体形状及大小分布，而且对研究人造矿成矿理论、显微结构变化与工艺条件的关系及其对人造矿质量影响都有着非常重要的作用。
2）作用：
a、区别人造矿矿物类别及矿石类型，确定人造矿矿物组成及显微结构，为其成矿机理提供理论依据；
b、完善烧结球团理论，为进一步提高产品质量提供理论依据。
2、铁酸盐矿物与硅酸盐矿物的特点及各自的生成条件？
答：
铁酸盐体系固结过程特点：
a、固相反应时可生成CaO·Fe2O3，T熔=1226℃，CaO·Fe2O3-Fe3O4低共熔点1180℃
b、CaO·Fe2O3稳定性好，良好还原性，强度好。
c、CaO·Fe2O3结晶能力强，结晶速度快，几乎没有玻璃相。
d、铁酸盐体系有较多的类质同象体，如二元、三元、四元系化合物。
二元系：
C·FC·2FC2·FC3·F
三元系：
CaO·3FeO·Fe2O3CaO·FeO·Fe2O34C·FeO·4F
3C·FeO·7F4C·FeO·8F
四元系：
SFCA（复合铁酸钙）
硅酸盐固结体系特点：
a、产生2FeO·SiO2，C·F·S低共熔点化合物，烧结矿强度增加；
b、粘度很大，1500℃才有一定流动性，结晶能力差。
c、还原性能差。
生成条件：
（1）高氧位条件
a、高碱度
以CaO-Fe3O4-Fe2O3系为主，主要生成CF系列化合物。
b、低碱度
氧位高，Fe2O3较低氧位多，但碱度低，故有一部分形成铁酸钙，同时边向CaO-FeO-SiO2系发展，形成CS、F2S系列。
（2）低氧位条件
无论R高低，反应都向左发展。
a、高碱度（R>1）：
开始时可形成CF，但到1150-1200℃时开始分解，到1250℃后急剧减少，可生成CaO-FeO-SiO2系的化合物。
b、低碱度：
生成硅酸盐系化合物，即FeO-SiO2-Fe3O4系化合物2F·S。
3、从球团矿显微结构分析膨润土对球团生产的影响。
答：
膨润土对生球质量的影响：
1）强化了混合料的成球性。
铁精矿的成球性主要决定于铁精矿本身的特性，但添加剂对铁精矿的成球性能也有很大影响。
2）扩大水分波动范围。
添加膨润土后，由于它具有很强的吸水性，造球中有较多的水分变为层问水，这种层间水不随机械力作用而发生转移，不致使生球表面过湿而发生粘结，所以允许造球物料有较宽的水分波动范围。
3）降低成球速率。
研究结果表明，随着膨润土用量增加，生球长大速度下降，成球率减少，生球粒度变小并趋向平均。
膨润土对生球干燥过程和爆裂温度的影响：
1）降低生球干燥速度。
膨润土能降低生球的脱水率，这是因为：
①膨润土粉末对毛细水的压力使水不易从球团内逸出；②膨润土的片状结构表面有较大的负电荷，电场对周围水有粘性的吸力，也阻碍水的逸出。
2）提高生球爆裂温度。
加入膨润土降低了脱水速度、原料密度和比表
面，使内压力增加相对地减少，而使生球在干燥过程中不易爆裂。
膨润土对生球强度的影响：
对生球来讲，根据毛细力理论认为，小矿粒间的毛细管愈细，拉紧矿粒的力也愈大。
由于膨润土的层状结构，其比表面积可高大100m2／g以上，分散性良好，又具有吸水膨胀特性，使膨润土的微细颗粒浸润与充填在矿石颗粒之间，改变了矿石表面性质，增加了固相键桥和液相键桥，特别是形成了微细毛细管，增大毛细力，从而提高了生球抗压强度。
同时，由于膨润土浸润吸水，能促进矿石颗粒间的相对滑动，从而提高了生球落下强度。
对干球而言，其抗压强度取决于各颗粒之间的粘结力。
在造球原料中添加一定的膨润土能够显著提高生球的落下强度、抗压强度尤
其是爆裂温度和干球抗压强度。
膨润土之所以能显著提高生球的上述性能，与膨
润土在生球中的行为密切相关。
4、反光显微镜及透光显微镜分别能够鉴定矿物的什么性质？
答：
人造矿中需要鉴定的矿物可以分为不透明矿物、透明矿物和半透明矿物。
反光显微镜一般用于不透明矿物的鉴定，主要是金属矿物，如磁铁矿、赤铁矿等；
透光显微镜一般用于透明矿物的鉴定，主要是非金属矿物，如云母、石英等；
而对于半透明矿物，也就是介于不透明矿物和透明矿物之间的矿物，其既含有透明成分，又含有不透明的成分，如铁酸钙，铁橄榄石等。
半透明矿物在反光镜和透光镜下都会显示相应的光学性质，可以选择性地进行识别鉴定。
反光显微镜下主要鉴定内容有：
矿物形态、反射率、反射色和内反射色、双反射和反射多色性、光片的浸蚀鉴定。
透光-偏光显微镜下主要鉴定内容：
只用一个偏光镜就是单偏光镜。
在单偏光镜下可观察到矿物晶体的形态、解理、颜色和多色性；研究矿物的突起、糙面和贝克线等。
5、影响烧结矿显微结构的因素及改善烧结矿质量的途径？
答：
1）影响烧结矿显微结构的因素：
1、铁矿石品位：
TFe>60%，SiO2<6%,高品位；TFe>50%,SiO26~8%,中铁中硅；TFe<40%，SiO2>10%,低品位。
2、燃料用量：
燃料用量决定烧结温度、速度及气氛，对烧结矿的性质及矿物组成有很大影响。
燃料用量低时，磁铁矿的结晶程度差，主要粘结相是玻璃质，多孔洞，还原性比较好，而强度差；燃料用量增加，磁铁矿的结晶程度提高，并生成大粒结晶，粘结相为C·F·S，烧结矿强度变好；燃料用量过多，容易熔化过度，大孔薄壁或气孔率低的烧结矿，此时烧结矿产量低，还原性差，强度也不好。
3、碱度：
A、R≤1.0，粘结矿物主要为2FeO·SiO2、C·F·S、玻璃质等。
B、R=1.05～2.42，粘结相主要为C·F·S及少量CS、C2S及玻璃质等，随R↑，CS、C2S及CF均有明显↑，而C·F·S和玻璃质明显↓。
C、R>3.0，粘结相为CF、C2F，其次为C2S、C3S和磁铁矿。
总之，R↑，CF↑，↑，RI↑，强度好，硅酸盐极少。
2）改善烧结矿质量的途径：
1、改善原料条件：
加强原料混匀中和；
2、改善工艺操作条件：
改善混合制粒，添加白云石、蛇纹石等添加物；
3、研究新工艺，使生产优质、高产、低耗；
4、改善转运贮存条件；
5、加强自动检测、监测；
6、改善整粒系统；
7、加强理论研究。
6、自己磨制光片进行矿相鉴定，写出其中主要矿物的光学性质、晶形并描述其显微结构.
答：
样品取自于衡钢烧结矿样，样品中大粒度的烧结矿较少，小颗粒烧结矿较多，肉眼观察烧结矿结构不够均匀，大部分区域为针孔状结构，较为致密，也有部分区域为大孔薄壁结构；液相固结良好，也可明显看到残留的粗颗粒未熔赤铁矿。
试样经煮胶磨片剖光后，在电子显微镜下进行了矿相鉴定，其中主要矿物的光学性质、晶形及显微结构分析如下：
烧结矿样中矿物组成主要为：
铁酸钙（CaO·Fe2O3），赤铁矿（Fe2O3）,磁铁矿（Fe3O4），橄榄石（2FeO·SiO2，CaO·FeO·SiO2），铁酸镁（MgO·Fe2O3）及硅酸钙（CaO·SiO2）等。
铁酸钙：
灰色，半金属光泽，半透明，大量存在，且大部分以针状和熔蚀状为主，也有一部分呈柱状和板状，分布不均，一些区域多，一些区域较少甚至没有，一般在烧结矿边缘区域或气孔附近铁酸钙形态主要为针状（图1），而在中间区域铁酸钙形态主要为板柱状（图2）。
在形成区域内，与磁铁矿形成交炽熔蚀结构，该区域强度较为良好（图3）。
F
B
A
图1.烧结矿边缘或气孔附近针状铁酸钙大量形成100×
铁酸钙（A）-灰色带兰，针条状，熔蚀状的；Fe3O4（B）-棕黄色，粒状，团状；孔洞（F）-黑色，不规则。
B
图2烧结矿中间区域板柱状铁酸钙大量形成100×
铁酸钙（A）-灰色带兰，板柱状的；Fe3O4（B）-棕黄色，粒状，团状；橄榄石（D）-灰色，嵌布状.
B
A
图3铁酸钙与磁铁矿交炽熔蚀，结构致密100×
铁酸钙（A）-灰色带兰，针条状，熔蚀状的；Fe3O4（B）-棕黄色，粒状.
Fe3O4：
黑色条痕，具强磁性，金属光泽，不透明，大量存在，主要为熔蚀状，形状不规则，粒度相差较大，大至团块状，小至粒状，也有呈互连状的（图4）。
大部分镶嵌在铁酸钙粘结相中，结构致密（图3），也有一部分呈集合体状态与赤铁矿胶结、交代，集合体中有不少橄榄石填充（图5）。
F
A
B
图4粒状、块状和互连状磁铁矿形成100×
铁酸钙（A）-灰色带兰，针条状，熔蚀状的；Fe3O4（B）-棕黄色，粒状，互连状；孔洞（F）-黑色，不规则。
F
D
B
C
图5集合体态磁铁矿与赤铁矿交代，内有橄榄石填充100×
Fe3O4（B）-棕黄色，互连状；Fe2O3（B）-白色，互连状；孔洞（F）-黑色，不规则。
Fe2O3：
樱红色条痕，无磁性，金属光泽，不透明，大量存在，主要有三种形态，一、没有熔化的原生赤铁矿，粒度大，结构致密，含量不多（图6）；二、次生和粒状、骸晶状赤铁矿，或分散在铁酸钙-磁铁矿熔蚀结构中（图7），或与磁铁矿交代（图5），含量不少；三、粒状、骸晶状赤铁矿形成的大孔薄壁结构，以集合体形态存在，内部填充橄榄石和硅酸盐，该结构的出现可能是褐铁矿粗颗粒中结晶水脱除后残留所致，分布较多，这种结构强度较差，且会使烧结矿低温还原粉化率升高（见图8、9）。
C
图6结构致密的原生赤铁矿50×
Fe2O3（C）-白色，大块状.
B
图7铁酸钙-磁铁矿熔蚀结构中分散的骸晶状赤铁矿100×
铁酸钙（A）-灰色带兰，针条状，熔蚀状的；Fe3O4（B）-棕黄色，粒状，团状；Fe2O3（B）-白色，骸晶状；
C
F
图8赤铁矿周围气孔丰富50×
Fe2O3（B）-白色，互连状;孔洞（F）-黑色，不规则。
F
C
图9烧结矿中大孔薄壁结构50×
Fe2O3（B）-白色，互连状;孔洞（F）-黑色，不规则。
橄榄石：
灰色，橄榄绿色条痕，贝壳状断口，玻璃光泽，透明状，分布不均匀，大部分是钙铁橄榄石，有以块状和熔蚀状为主，主要填充在磁铁矿或赤铁矿集合体中，使结构更为坚固（图5），也有部分呈不规则柱状填充在针状铁酸钙间隙中（图10）.
A
D
B
图10橄榄石填充针状铁酸钙100×
铁酸钙（A）-灰色带兰，树叶状；Fe3O4（B）-棕黄色，粒状，团状；橄榄石（D）-灰色.
硅酸盐：
深灰色，玻璃光泽，透明状，呈黑色条状或不规则粒状，一般充填在磁铁矿、铁酸钙及赤铁矿颗粒间隙处，因此其形态常随其他矿物颗粒间隙而变化（图11）。
F
D
图11硅酸盐填充赤铁矿100×
Fe2O3（B）-白色，集合体;橄榄石（C）-灰色;硅酸钙（E）-深灰色；孔洞（F）-黑色，不规则。
铁酸镁：
金属光泽，不透明，少量存在，在显微镜下称彩色条状，与铁酸盐交结在一起（图12）。
A
B
G
F
图12彩色带状铁酸镁交结铁酸盐100×
铁酸镁（G）-彩色，条带状；铁酸钙（A）-灰色带兰，柱状；橄榄石（D）-灰色;Fe2O3（C）-白色,骸晶状;Fe3O4（B）-棕黄色，粒状；硅酸钙（E）-深灰色；孔洞（F）-黑色，不规则。
裂纹：
主要为两种，一为贯穿性裂纹，较细，主要分布在烧结矿内部，破坏力很大（图13），二为边缘裂纹，这种裂纹比贯穿性裂纹要短，但宽且多（图14）.两种裂纹都会严重影响烧结矿强度，且有助于提高烧结矿低温还原粉化率。
图13贯穿性裂纹50×
图14边缘裂纹50×
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