CN101929995A - 一种高炉炉尘中煤粉、焦炭和含铁炉料含量的测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高炉炉尘中煤粉、焦炭和含铁炉料含量的测定方法，包括如下步骤：1)物料真密度测定；2)分离介质配制；3)炉尘离心分离；4)沉煤、沉焦质量百分含量测算；5)计算炉尘中煤、焦的质量百分含量；6)炉尘中含铁炉料组成测算，本发明与现有技术相比，具有以下优点和积极效果：创意新颖性，利用高炉炉尘中各种组分粒度范围接近、真密度相差较大，采用离心沉降的物理分离方法测算高炉炉尘中煤、焦、含铁炉料的含量；操作简单，测试准确性高，测定方法受人为因素影响较小，其准确性比煤岩显微分析方法高。

Description

一种高炉炉尘中煤粉、焦炭和含铁炉料含量的测定方法

技术领域

本发明涉及高炉炼铁，特别属于高炉炉尘组成的测定方法，具体地说是一种高炉炉尘中煤粉、焦炭和含铁炉料含量的测定方法。

背景技术

高炉炉尘是高炉炼铁过程中随煤气流溢出的粉尘，主要由破裂焦炭的粉末、喷吹入炉的未及时燃烧的煤粉以及含铁炉料(烧结矿、球团矿、天然块矿)塌落过程中产生的微粒组成。炉尘分为一次炉尘和二次炉尘，一次炉尘是重力除尘的产物，颗粒较大；二次炉尘是采用洗涤方法或布袋方法进行除尘的产物，粒度较细。

炉尘吹出量的增加不仅降低了原燃料的利用率，加重高炉除尘系统的负担，降低高炉的使用寿命，提高生产成本，还增加对环境的污染。焦炭、煤粉在高炉内的利用状况对高炉技术经济指标有较大影响，分析高炉炉尘组成中煤、焦的含量，有利于追溯炉尘产生的原因，提出煤、焦质量及高炉冶炼技术的改进措施，减少炉尘的产生。

目前还没有成熟、有效的方法测定高炉炉尘组成中煤、焦、烧结矿、球团矿、天然块矿的含量。有研究尝试用煤岩显微分析的方法测定高炉炉尘组成中煤、焦的含量。根据煤、焦在显微镜下呈现的不同结构特征、颜色和各向异同性，利用数点统计法进行炉尘中煤、焦含量的显微定量分析。但是这种方法操作繁琐，结果误差大，不能准确地反映高炉炉尘煤、焦的组成情况。因此，有效测定高炉炉尘的组成是目前悬而未决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高炉炉尘中煤粉、焦炭和含铁炉料含量的测定方法，该方法操作简单、测定准确度较高。

本发明依据的原理是：高炉炉尘中煤粉、焦炭、含铁炉料的粒度范围接近，

步骤3-1中分离后的含铁炉料中还含有沉煤和沉焦，测定含铁炉料中碳的质量百分含量C_dFe，测定步骤1-1中细磨煤粉、焦粉中碳的质量百分含量C_d煤、C_d焦；

假设沉焦的质量百分含量m_沉焦与沉煤的质量百分含量m_沉煤相等，根据碳值平衡计算沉煤、沉焦的质量百分含量m_沉煤、m_沉焦；

5)计算炉尘中煤粉、焦炭的质量百分含量

m_煤＝x_煤+m_沉煤；

m_焦＝x_焦+m_沉焦。

优选地，还包括：

6)炉尘中含铁炉料组成测算

6-1利用光学矿相显微镜，采用数点显微计量分析方法，测定的点数不低于1000个，对步骤1-1中的烧结矿粉、球团矿粉及步骤3-1中的离心出的含铁炉料进行矿物组成鉴定，分别测算烧结矿粉中铁酸钙和橄榄石类矿物的含量V_S1、V_S2，球团矿粉中橄榄石类矿物的含量V_q2，离心后含铁炉料中铁酸盐和橄榄石类矿物的含量V_铁1、V_铁2；

6-2根据以下公式求得V_s、V_q的：

V_s、V_q分别为烧结矿、球团矿在离心后含铁炉料中的体积百分含量；

6-3测定离心后含铁炉料的真密度ρ_铁，按下式计算块矿在离心后含铁炉料中的体积百分含量V_k：

6-4按下式计算高炉炉尘中烧结矿、球团矿、块矿的质量百分含量m_s、

含量。与现有煤岩显微分析的方法相比，大大简化了操作过程；

3.测试准确性高：现有煤岩显微分析方法测定炉尘中的煤、焦的准确性受样品中各相的统计点数、操作人员的经验、光片制样质量等人为因素影响，具有不确定性；而本发明测定方法受人为因素影响较小，其准确性比煤岩显微分析方法高。

4.利用光学矿相显微镜，采用数点显微计量分析方法，对炉尘中含铁炉料组成进行测算。

具体实施方式

实施例

在高炉生产现场取样一次炉尘、二次炉尘及同期生产中的焦炭、煤粉、烧结矿、球团矿、块矿等，干燥后研磨至粒度＜0.125mm，测得各原、燃料真密度，结果如表1：

表1原、燃料真密度

根据煤、焦与炼铁原料真密度值差异，选用密度为1.60g/cm³的氯化锌ZnCl₂溶液为分离介质，分离出炉尘中煤粉，离心机转速8000rpm，离心管体积50ml，离心时间30min，分离介质的液面高度为离心管高度的85％，每一离心管中装入的炉尘质量与分离介质体积的比为1∶8，分离时间为30分钟。离心后仔细倾出上层液，用虹吸法将管中剩余少量上层液吸出。用pH＝2.5的HCl液反复清洗从上层液中过滤出的煤粉5-6遍，烘干、称重、计算出分离出的煤粉的质量百分比含量x_煤，结果如表2：

再向存有管底物的离心管中装入密度为2.00g/cm³的ZnCl₂溶液，充分搅拌后在相同条件下离心分离，离心后仔细倾出上层液，用同样方法测算x_焦。结果如表2：

将管底含铁炉料从离心管中清洗出，用pH＝2.5的HCl液反复洗涤5-6遍后过滤、烘干、称重，计算出含铁炉料质量百分比含量m_Fe，结果如表2：

表2一、二次炉尘x_煤、x_焦、含铁炉料m_Fe测算结果

将离心所得含铁炉料清洗、过滤、干燥。用BCH-1型半自动碳氢分析仪测定煤、焦、离心所得含铁炉料、中碳含量，结果如表4：根据公式(1)计算沉煤、沉焦的质量百分含量m_沉煤、m_沉焦；

表4物料干基碳值C_d

分别按m_煤＝x_煤+m_沉煤、m_焦＝x_焦+m_沉焦式计算出一次炉尘、二次炉尘中煤、焦的质量百分含量m_煤、m_焦，结果如表5：

表5一次、二次炉尘中煤、焦、分离原料的质量百分含量

用显微计量法测得烧结矿粉、球团矿粉及离心后含铁炉料铁酸钙和橄榄石含量如表6：

表6物料铁酸钙和橄榄石含量

根据公式(2)和(3)计算一次炉尘、二次炉尘离心后含铁炉料中烧结矿、球团矿体积百分含量V_s、V_q，测得离心后含铁炉料的真密度ρ_铁，根据公式(4)计算出块矿体积百分含量V_k，再根据(5)～(7)换算出一次炉尘、二次炉尘中烧结矿、球团矿、块矿的质量百分含量m_s、m_q、m_k，结果如表7：

表7高炉炉尘中烧结矿、球团矿的含量

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (7)

1.一种高炉炉尘中煤粉、焦炭和含铁炉料含量的测定方法，其特征在于包括如下步骤：

1)物料真密度测定

1-1将高炉生产现场取样的包括焦炭、煤粉的燃料和包括烧结矿、球团矿、块矿的含铁炉料研磨成粒度＜0.125mm；

1-2将细磨的焦粉、煤粉及烧结矿粉、球团矿粉、块矿粉干燥后，测定真密度ρ_j、ρ_m、ρ_s、ρ_q、ρ_k；

2)分离介质配制

2-1根据焦粉和煤粉间的真密度值差异，配制出密度介于焦粉和煤粉之间的分离介质；

2-2根据焦粉与含铁炉料间的真密度值差异，配制出密度介于焦粉与含铁炉料之间的分离介质；

3)炉尘离心分离

3-1向炉尘中加入密度介于焦粉与含铁炉料之间的分离介质，用离心分离方法分离出含铁炉料，并计算出分离出的含铁炉料的质量百分含量m_Fe；

3-2向炉尘中加入密度介于焦粉和煤粉之间的分离介质，用离心分离法分离出焦粉和煤粉，并分别计算出分离出的焦粉和煤粉的质量百分比含量x_焦和x_煤；

4)沉煤、沉焦质量百分含量测算

步骤3-1中分离后的含铁炉料中还含有沉煤和沉焦，测定含铁炉料中碳的质量百分含量C_dFe，测定步骤1-1中细磨煤粉、焦粉中碳的质量百分含量C_d煤、C_d焦；

假设沉焦的质量百分含量m_沉焦与沉煤的质量百分含量m_沉煤相等，根据碳值平衡计算沉煤、沉焦的质量百分含量m_沉煤、m_沉焦；

5)计算炉尘中煤粉、焦炭的质量百分含量

m_煤＝x_煤+m_沉煤；

m_焦＝x_焦+m_沉焦。

2.如权利要求1所述的高炉炉尘中煤粉、焦炭和含铁炉料含量的测定方法，其特征在于：还包括

6)炉尘中含铁炉料组成测算

6-1利用光学矿相显微镜，采用数点显微计量分析方法，测定的点数不低于1000个，对步骤1-1中的烧结矿粉、球团矿粉及步骤3-1中的离心出的含铁炉料进行矿物组成鉴定，分别测算烧结矿粉中铁酸钙和橄榄石类矿物的含量V_S1、V_S2，球团矿粉中橄榄石类矿物的含量V_q2，离心后含铁炉料中铁酸盐和橄榄石类矿物的含量V_铁1、V_铁2；

6-2根据以下公式求得V_s、V_q的：

V_s、V_q分别为烧结矿、球团矿在离心后含铁炉料中的体积百分含量；

6-3测定离心后含铁炉料的真密度ρ_铁，按下式计算块矿在离心后含铁炉料中的体积百分含量V_k：

6-4按下式计算高炉炉尘中烧结矿、球团矿、块矿的质量百分含量m_s、m_q、m_k：

3.如权利要求2所述的高炉炉尘中煤粉、焦炭和含铁炉料含量的测定方法，其特征在于：所述的步骤2-1和2-2中，分离介质为四氯化碳与三溴甲烷的混合液，通过调节四氯化碳与三溴甲烷的体积比来控制分离介质的密度。

4.如权利要求2所述的高炉炉尘中煤粉、焦炭和含铁炉料含量的测定方法，其特征在于：所述的步骤2-1和2-2中，分离介质是氯化锌水溶液，通过调节氯化锌质量百分浓度来控制氯化锌水溶液的密度。

5.如权利要求3或4所述的高炉炉尘中煤粉、焦炭和含铁炉料含量的测定方法，其特征在于：所述步骤3)炉尘离心分离以如下步骤代替：

3-1向炉尘中加入密度介于焦粉和煤粉之间的分离介质，用离心分离法分离出上层的煤粉，并计算出分离出的煤粉的质量百分比含量x煤；

3-2向炉尘中加入密度介于焦粉与含铁炉料之间的分离介质，用离心分离方法分离出焦粉和含铁炉料，并分别计算出分离出的焦粉和含铁炉料的质量百分比含量x_焦和m_Fe。

6.如权利要求5所述的高炉炉尘中煤粉、焦炭和含铁炉料含量的测定方法，其特征在于：所述步骤3)离心分离法中离心机转速不低于2000rpm，离心管体积不低于50ml，离心时间不低于10min，分离介质的液面高度不高于离心管高度的85％，每一离心管中装入的炉尘质量与分离介质体积的比不高于1∶8。

7.如权利要求6所述的高炉炉尘中煤粉、焦炭和含铁炉料含量的测定方法，其特征在于：所述步骤3)中，将分层的液体分别过滤、干燥、称重。