鐵礦石的高溫荷重還原軟化性

荷重還原軟化性（softening property under load during reduction）  鐵礦石在荷重和升溫還原條件下發生軟化收縮的特性。鐵礦石被加熱還原生成大量Fe0，它容易與礦石中SiO2、CaO、Al2O3等脈石礦物形成低熔點的液相。隨著溫度的升高，液相數量增加。當升高到一定溫度后，礦石在荷重條件下開始變形、收縮、軟化。繼續升溫，則繼續軟化收縮，直至熔化滴落。在高爐煉鐵過程中，從軟化開始發生熔滴，即在爐內形成了軟熔帶。軟熔帶中的透氣性差，還原和傳熱過程受到限制。因此，要求軟熔帶薄一些，位置低一些。軟熔帶的厚度和位置同礦石的軟化性在高爐內和熔滴性有直接關系。礦石的軟化溫度高、軟化溫度區間窄，則高爐內的軟熔帶薄，在爐內位置低，透氣性好，所以礦石的荷重還原軟化性是評價鐵礦石高溫冶金性能的主要指標之一。不同礦石具有不同的荷重還原軟化性，并可用專門的裝置測定。  測試方法 20世紀60年代以前，研究礦石軟化性的方法是取一定數量和粒度的礦石置于坩堝中，試樣上加一定的荷重，在一定升溫速度下加熱，測定其收縮率同溫度的關系。用軟化開始溫度和軟化區間為評價礦石軟化性的指標。但是，測試溫度不超過1200℃，試驗氣氛和試樣還原程度不予控制，升溫制度和荷重的控制也無統一的規范，裝置的自動化水平較低。到60年代，出現了一些新的測試裝置和方法。為了控制試樣的還原程度，先將試樣預還原到不同的還原度，然后在N。氣氛下進行加熱，測定不同溫度下的收縮率，以比較不同礦石的軟化性。為了測定礦石在軟化收縮時的透氣性和還原性的變化，研制了一種荷重還原透氣性測定裝置。但是，這種裝置由于使用耐熱金屬反應管，測試溫度只能達到1050～1100℃，而且測定是在恒溫下進行。為使測試條件同高爐內相近，采用了程序升溫和在高溫下通入N2+CO混合氣，用高Al2O3管代替金屬管，使測試溫度可提高到1350～1400℃。  評價指標 評價礦石荷重軟化性有3項指標：（1）軟化開始溫度。表示軟化開始的判據、無統一規定，一般以開始收縮時的溫度或收縮率為4％或10％時的溫度為軟化開始溫度。（2）軟化終了溫度。也無統一的判據。20％和25％收縮率曾被用作軟化終了的判據，后來改為40％的收縮率。一般認為，軟化終了即為熔化開始，由于鐵礦石是一個含多種氧化物的復雜體系，不存在明確的熔化溫度，只有一個溫度區間，所以熔化開始溫度常以通過試樣層的氣流壓差陡升時的溫度來表示。（3）軟化區間。即軟化終了溫度和軟化開始溫度之間的溫度差。溫差大表示軟化區間長，軟熔帶的透氣性不好。  影響因素 影響鐵礦石還原荷重軟化性的因素有5：（1）礦石還原程度低，軟化前礦石FeO含量高，會促使低熔點渣相形成，軟化開始溫度即低；若礦石還原程度高，礦石中FeO低，并可能還原成部分金屬鐵則軟化開始溫度高。（2）堿度升高，軟化溫度一般升高。（3）增加MgO，形成高熔點鎂浮土體和含MgO的硅酸鹽，軟化溫度則提高。（4）提高礦石品位和降低SiO2含量，可以減少低熔點渣相，使軟化溫度提高。（5）礦石中含有K2O和Na2O時，形成渣相的溫度下降，軟化溫度會大幅度降低。