CN104250688B - 烧结用生石灰反应性的评价方法 - Google Patents

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本发明公开了一种烧结用生石灰反应性的评价方法，包括如下步骤：S100，将待评价的生石灰和Fe2O3试剂均匀混合，形成混合物试样，并对该混合物试样的粒度进行研磨并压制成型；S200，对压制成型的该混合物试样加热至设定温度，并保温预定时间，使该混合物试样中的该生石灰和该Fe2O3试剂进行反应；S300，对反应后的该混合物试样在保护性气氛中快速冷却；S400，确定冷却后单位质量该混合物试样熔化摊开后的投影面积以及冷却后该混合物试样生成铁酸钙相的百分比，并根据该投影面积和该百分比，对该生石灰的反应性进行评价。本发明的烧结用生石灰反应性的评价方法，不需要特殊设备，简单易操作，可重现性强，能够准确地对用于高碱度烧结矿的生石灰的反应性进行评价。

Description

烧结用生石灰反应性的评价方法
技术领域
本发明涉及铁矿石烧结技术，更具体地，是一种用于对烧结用生石灰的反应性进行评价的方法。
背景技术
在铁矿石烧结技术中，生石灰是铁矿石烧结过程中重要的钙基熔剂，其主要作用有两个：一是强化铁矿粉的制粒。生石灰粒度细，比表面积大，遇水消化后，可形成胶体溶液，能大大改善烧结料的强度和稳定性，即可加快造球速度，又能提高干、湿球的强度和热稳定性。二是在烧结过程中与铁矿粉反应生成铁酸钙等低熔点相。现实生产中，烧结用生石灰种类繁多，品质也差别较大。
目前，对烧结用生石灰的评价只停留在化学成分、活性度分析或者水化分析等层面。活性度分析法主要是根据酸碱中和原理，将一定量的生石灰熔于水中，搅拌均匀，用酚酞做指示剂，并用盐酸进行滴定，以一定时间内消耗的盐酸量表征生石灰的活性度。水化分析法是将一定量的生石灰溶入水中，生石灰会与水反应生成Ca(OH)2，并释放出热量，通过测量水温的增加值来判断生石灰的优劣。
然而，在烧结过程中，特别是针对目前的高碱度烧结矿，滴定法测量活性度以及水化法不能合理评价生石灰在烧结过程中的真实反应性。
发明内容
本发明的目的，在于解决现有技术中生石灰在用于高碱度烧结矿时不能对其反应性进行合理评价这一缺陷，从而提供了一种新的烧结用生石灰反应性的评价方法。
本发明的烧结用生石灰反应性的评价方法，包括如下步骤：
S100，将待评价的生石灰和Fe2O3试剂均匀混合，形成混合物试样，并对该混合物试样的粒度进行研磨并压制成型；
S200，对压制成型的该混合物试样加热至设定温度，并保温预定时间，使该混合物试样中的该生石灰和该Fe2O3试剂进行反应；
S300，对反应后的该混合物试样在保护性气氛中快速冷却；
S400，确定冷却后单位质量该混合物试样熔化摊开后的投影面积以及冷却后该混合物试样生成铁酸钙相的百分比，并根据该投影面积和该百分比，对该生石灰的反应性进行评价。
优选地，所述步骤S100中，该生石灰和该Fe2O3试剂的比例为从1:1到1:2摩尔比之间。
优选地，所述步骤S200中，所述设定温度为1250℃到1260℃之间。
优选地，所述步骤S200中，所述预定时间为1分钟到4分钟之间。
优选地，所述步骤S200中，所述对压制成型的该混合物试样加热至设定温度，包括：
在室温条件下，加热所述混合物试样两分钟至500℃，再加热1分钟至1000℃，然后以2℃/分钟的加热速率加热至所述设定温度。
优选地，所述保护性气氛为氮气保护性气氛或氩气保护性气氛。
本发明的烧结用生石灰反应性的评价方法，不需要特殊设备，简单易操作，可重现性强，能够准确地对用于高碱度烧结矿的生石灰的反应性进行评价。
附图说明
图1为本发明的烧结用生石灰反应性的评价方法的流程示意图；
图2为本发明的方法中的加热炉示意图;
图3A、3B分别为两种不同的生石灰形成的混合物试样在高温反应熔化后形成的形貌示意图；
图4A、4B分别为两种不同的生石灰形成的混合物试样在高温反应后的微观组织图。
具体实施方式
如上所述，在烧结过程中，特别是在高碱度烧结矿中，滴定法测量活性度以及水化法不能合理评价生石灰在烧结过程中的真实反应性。这是因为，生石灰主要是与铁矿石中的Fe2O3等发生反应生成铁酸钙或者复合铁，其反应机理与酸碱中和或者水化反应完全不同。
本发明主要基于上述高碱度烧结矿中粘结相铁酸钙生成理论而形成，即生石灰在烧结过程中与矿粉发生反应生成铁酸钙或复合铁酸钙，铁酸钙或复合铁酸钙具有良好的强度与还原性，是烧结矿的理想矿物结构。由铁酸钙或复合铁酸钙的生成量，可表征生石灰和Fe2O3之间反应的难易程度，而该难易程度才能够真实反映其在烧结过程中的反应性。
以下结合附图，对本发明的烧结用生石灰反应性的评价方法的流程步骤和工作原理进行详细说明。
如图1所示，是本发明的烧结用生石灰反应性的评价方法的流程图，该方法包括步骤S100至S400，以下结合图1，对各步骤进行详细说明。
步骤S100。
在该步骤S100中，将待评价的生石灰和Fe2O3试剂均匀混合，形成混合物试样，并对该混合物试样的粒度进行研磨并压制成型。
具体地，可将适量的待评价的生石灰和Fe2O3试剂按照一定的比例混合，并将混合物试样的粒度研磨至0.075mm以下，并压制成型。
生石灰和Fe2O3试剂的比例为从1:1到1:2摩尔比之间，在本发明的一个实施例中，生石灰和Fe2O3试剂的比例为1:1摩尔比。
步骤S200。
在该步骤S200中，对压制成型的该混合物试样加热至设定温度，并保温预定时间，使该混合物试样中的该生石灰和该Fe2O3试剂进行反应。
该步骤中，设定温度的选取非常重要，既要保证在该温度下混合物试样能发生反应生成铁酸钙，又要保证生成的铁酸钙不发生分解，且能反映出不同混合物试样间的差异。优选地，在该步骤中，设定温度为1250℃到1260℃之间。
同时，该步骤中，需要保温预定时间，以观察反应进行的速率。优选地，该预定时间为1分钟到4分钟之间。
另外，在加热过程中，对加热速率的设定非常重要，为模拟实际烧结生产中的升温速率，优选地，将混合物试样从室温加热至设定温度，包括：在室温条件下，加热所述混合物试样两分钟至500℃，再加热1分钟至1000℃，然后以2℃/分钟的加热速率加热至所述设定温度。
参考图3，对混合物试样的加热及保温，可在加热炉内进行。加热过程可在控温装置的控制下，利用热电偶对混合物试样进行加热。
步骤S300。
参考图2，在该步骤S300中，对反应后的该混合物试样在保护性气氛中快速冷却。将经步骤S200反应后的混合物试样在保护性气氛中快速冷却，是为了使其依然保持高温时的微观组织。该保护性气氛为氮气保护性气氛或氩气等惰性气体保护性气氛。
步骤S400。
在该步骤S400中，确定冷却后单位质量该混合物试样熔化摊开后的投影面积以及冷却后该混合物试样生成铁酸钙相的百分比，并根据该投影面积和该百分比，对该生石灰的反应性进行评价。
为对不同的待评价生石灰进行反应性评价，可根据单位质量混合物试样熔化摊开后的投影面积做为反应性评价的标准之一。该投影面积可反应出生石灰的液相生成能力及液相流动性，熔化摊开后投影面积越大，则表明该生石灰液相生成能力及液相流动性越强，进而表明该生石灰的反应性较好。在该标准下进行反应性评价，即可根据不同的生石灰在相同条件下（与Fe2O3试剂的混合比例、加热速率、设定温度、保温时间）所形成的投影面积进行相对评价，也可设置参考值，分别对不同的待评价生石灰进行对照评价。例如，对于后者而言，可利用纯氧化钙在相同条件下形成的投影面积作为参考量，对各生石灰进行反应性评价。
该步骤中，对生石灰进行反应性评价的另一个标准是冷却后该混合物试样生成铁酸钙相的百分比，生成铁酸钙的百分比能够反应烧结矿的强度和还原性。对于反应性强的生石灰而言，相同的时间内，生成的铁酸钙相比例就越大。与上述反应后形成的投影面积相同，在利用铁酸钙相百分比作为一个标准进行反应性评价时，可以在不同的生石灰之间基于相同条件来进行相对性评价，也可设置一个参考量，进行对照评价。
实施例
使用上述方法中的步骤S100至S400，对A、B两种烧结用生石灰的反应性进行对比评价。首先，将A、B两种烧结用生石灰分别与Fe2O3试剂混合均匀，取约0.8克混合物试样压制成直径8mm的试样，设定温度为1250℃，保温时间设定为1分钟、2分钟和4分钟。然后按照步骤S300冷却。如图3A、3B所示，为两种生石灰在不同保温时间下反应熔化后的形貌示意图。
直接观察两种生石灰和Fe2O3试剂在高温下反应熔化后的试样，可见A生石灰试样摊开面积大于B试样。计算单位质量试样熔化摊开后的投影面积，A试样在不同保温时间下分别为62.8mm2/g、75.36mm2/g、89.12mm2/g；B试样在不同保温时间下分别为35.33mm2/g、41.15mm2/g、48.08mm2/g。这说明，在同等条件下，A生石灰的反应性高于B生石灰。
然后将反应后的试样打磨、抛光后在矿相显微镜下观察，如图4A、4B所示，可见两种生石灰与Fe2O3试剂反应后的微观组织也有很大差别。通过定量分析可得，A生石灰与Fe2O3试剂反应生成了的铁酸钙相35.9%，且铁酸钙相晶体结晶完整，形成良好的固结组织。相反，由于B生石灰与Fe2O3试剂反应性差，只有少量的铁酸钙，约17.5%，且铁酸钙相发育不完善，没有形成有效的固结组织。由此也表明了A生石灰的反应性高于B生石灰。
综上所述，本发明的评价方法具有以下优点：
1、评价方法更加合理。与活性度方法和水化方法不同，本方法直接针对高碱度烧结矿的成矿机理，采用Fe2O3化学试剂与待评价的生石灰混合制成试样。且通过在合适的设定温度下，通过不同的反应时间来判断反应的速率，能够客观的反应出生石灰在烧结过程中的反应性。
2、方法简单，易操作。该方法在普通的能够控温和控制气氛的炉子内都可以进行，操作简单。通过反应后试样的形貌及微观组织，可以很容易进行判断。
3、可再现性强。由于采用Fe2O3试剂，即可以排除由于铁矿石性能差异带来的误差，也可以生成比较简单的矿相，易于判断。试验的可再现性强。
4、采用定量的方法计算单位质量试样熔化摊开后投影面积以及生成的铁酸钙相百分比衡量生石灰的反应性，更加直观合理。

Claims (4)

1.一种烧结用生石灰反应性的评价方法，其特征在于，包括如下步骤：
S100，将待评价的生石灰和Fe2O3试剂均匀混合，形成混合物试样，并对该混合物试样的粒度进行研磨并压制成型；
S200，对压制成型的该混合物试样加热至设定温度，并保温预定时间，使该混合物试样中的该生石灰和该Fe2O3试剂进行反应；
S300，对反应后的该混合物试样在保护性气氛中快速冷却；
S400，确定冷却后单位质量该混合物试样熔化摊开后的投影面积以及冷却后该混合物试样生成铁酸钙相的百分比，并根据该投影面积和该百分比，对该生石灰的反应性进行评价；
所述步骤S100中，该生石灰和该Fe2O3试剂的比例为从1:1到1:2摩尔比之间；
所述步骤S200中，所述对压制成型的该混合物试样加热至设定温度，包括：
在室温条件下，加热所述混合物试样两分钟至500℃，再加热1分钟至1000℃，然后以2℃/分钟的加热速率加热至所述设定温度。
2.根据权利要求1所述的烧结用生石灰反应性的评价方法，其特征在于，所述步骤S200中，所述设定温度为1250℃到1260℃之间。
3.根据权利要求1所述的烧结用生石灰反应性的评价方法，其特征在于，所述步骤S200中，所述预定时间为1分钟到4分钟之间。
4.根据权利要求1所述的烧结用生石灰反应性的评价方法，其特征在于，所述保护性气氛为氮气保护性气氛或氩气保护性气氛。
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