高碱度烧结矿由于其黏结相主要由多元铁酸钙组成,因而具有较好的还原性和强度。其中,二元铁酸钙,作为烧结固相反应低温阶段的产物,是高碱度烧结矿黏结相形成的基础;有报道表明,SiO2作为脉石成分在很大程度上影响二元铁酸钙的形成,对黏结相的形成不利,进而影响烧结矿的质量。在固相反应中,SiO2主要与CaO反应形成硅酸钙,影响铁酸钙的形成。
科研工作者通过XRD和矿相显微镜观察,并结合Rietveld法定量分析,研究了SiO2对二元铁酸钙形成过程的影响。
结果表明:Fe2O3与CaO反应,700℃时形成Ca2Fe2O5,在800℃时出现CaFe2O4,随着温度升高,Ca2Fe2O5逐渐向CaFe2O4转变。SiO2存在时,在铁酸钙形成过程中有Ca2SiO4生成,温度低于900 ℃时,受动力学条件的影响,反应速率较低,Ca2SiO4的量相对较少,另外,SiO2的阻碍作用随其质量分数的增加而增强,进而导致已形成的Ca2Fe2O5与Fe2O3未能继续反应形成CaFe2O4而使其质量分数逐渐增多;高于900 ℃时,随着温度的升高,动力学条件改善,离子扩散能力增强,其中,Fe3+通过CaFe2O4层比Ca2+通过Ca2Fe2O5层更容易,进而促进了CaFe2O4形成反应的进行,Ca2Fe2O5向CaFe2O4转变,但随着SiO2质量分数增加,Ca2SiO4的生成量增多,CaO与Fe2O3的接触面积减小,抑制了CaFe2O4的生成。