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近年来,烧结原料中铝含量的不断升高导致了烧结矿低温还原粉化性恶化、高炉渣粘度升高等不利影响。为了改善烧结矿低温还原粉化性和降低高炉渣粘度,通常在铁矿粉烧结过程中加入适量的含镁熔剂。然而,烧结过程中镁含量增加同时也导致了烧结液相量减少,烧结矿强度降低。在铁矿粉烧结过程中,铁酸钙的生成与结晶直接影响烧结矿的质量。因此,弄清MgO对铁酸钙生成与结晶的作用机理,有助于完善铁酸钙的生成与结晶理论,对提高烧结矿质量十分重要。本文主要进行了以下研究。通过DSC研究了升温过程中MgO-CaO-Fe2O3系烧结初期液相的变化规律,并结合液相生成前物相组成及显微结构的变化规律探讨了 MgO对烧结初期液相的抑制机理。结果表明,MgO与Fe2O3反应生成含镁磁铁矿,当MgO存在时铁酸一钙(CaFe2O4)不稳定,含镁磁铁矿的增加导致CaFe2O4含量降低,烧结初期液相量减少,不利于提高烧结矿强度。实验结果阐明了MgO添加导致烧结初期液相生成量减少的主要原因。通过MgO-CaO-Fe2O3系熔体与赤铁矿的同化实验,研究了赤铁矿在MgO-CaO-Fe2O3系熔体内溶解过程中MgO的作用机理。研究发现,熔体粘度随MgO含量的增加而增加,不利于赤铁矿向熔体中溶解。然而,Fe203在MgO-CaO-Fe2O3系熔体内的溶解度也随MgO含量增加而增加。两者相互作用,导致赤铁矿在MgO-CaO-Fe2O3系熔体内的实际溶解量先增加后减少。当MgO含量超过3 mass%时,赤铁矿在MgO-CaO-Fe2O3熔体内的实际溶解量减少,不利于复合铁酸钙的生成。为了研究不同脉石成分对二元CaO-Fe2O3系熔体结晶的影响,通过XRD、SEM等方法分别研究了MgO-CaO-Fe2O3、SiO2-CaO-Fe2O3和Al2O3-CaO-Fe2O3系熔体结晶后矿物组成。结果表明,Mg只存在于磁铁矿相而不参与二元铁酸钙相结晶。MgO促进了 CaO-Fe2O3系熔体中磁铁矿的结晶,导致熔体内Fe含量降低,抑制了CaFe2O4结晶;与之相反,SiO2和Al2O3都能促进并参与CaO-Fe2O3系熔体中多元铁酸钙相结晶,但是当SiO2和Al2O3含量超过3 mass%时,由于Ca2SiO4和Ca2(Al,Fe)2O5析出,导致熔体粘度增大,多元铁酸钙结晶受到抑制。在二元CaO-Fe2O3系熔体结晶规律的基础上,通过改进高温淬冷方法,研究了 MgO对CaO-Fe2O3-SiO2-Al2O3系多元熔体结晶的作用机理。实验发现,熔体内MgO含量增加促进了磁铁矿结晶,导致熔体内Fe含量降低,不利于复合铁酸钙结晶;熔体内Fe2O3的增加导致熔体内Fe含量升高,促进了复合铁酸钙结晶,其晶体结构从SFCA向SFCA-I转变。研究结果表明了多元铁酸钙结晶类型与CaO和Fe2O3比例有关,提出了MgO对二元与多元铁酸钙结晶的统一作用机理,有助于加深理解铁酸钙结晶理论,为改善烧结矿质量提供理论基础。