CN104359934B - 铁矿粉烧结同化熔剂量及速度的测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铁矿粉烧结同化熔剂量及速度的测试方法，解决了现有铁矿粉烧结同化熔剂量及速度的测试方法有限，操作复杂、可靠性较差的问题。本发明方法中铁矿粉同化量的测试是以生产混匀矿筛分后各粒级的碱度和煤比为基准，来配加试验用铁矿粉各粒级的碱度和煤粉并烧结，通过测量烧结后各粒级的筛下比例来评价各粒级的同化量。铁矿粉同化消耗CaO速度的测试是计算某一温度下矿粉各粒级的同化CaO速度，来评价在实验温度下铁矿的粉粒度和烧结时间对其同化CaO速度的影响。本发明测试方法简单、可靠性好、操作控制简便、实验成本低、准确性高。
Description
技术领域
本发明涉及一种铁矿粉烧结同化的测试方法。具体说是一种铁矿粉烧结同化熔剂量及速度的测试方法。
背景技术
铁矿粉在烧结时会产生液相，在烧结过程中适当的同化液相量既能够保证烧结产生足够的同化粘结液相使烧结矿有好的强度，又能够让烧结料层有合理的透气可以保证有较好的指标，较高产量和较低燃耗。
生产用铁矿粉是由多种矿粉级配后制成的，由于不同矿粉和同种矿粉的各粒级在烧结时同化生成液相量也不一样，因此，对于不同种类和不同粒级的铁矿粉，需有效的检测和分析其烧结过程产生的同化液相总量受烧结同化反应温度、速度和粒度组成的影响进行，并以此来评价一种铁矿粉在烧结中同化产生液相总量是非常有必要的。
现有各种对铁矿粉烧结同化率测试方法的报道，如尚策等.鞍钢铁矿石烧结基础性能研究.东北大学学报(自然科学版).2009,30(8):1139-1142中，利用微型烧结实验装置及烧结杯试验，对鞍钢铁矿粉的同化特性、液相固结强度、液相流动性及连晶能力等烧结特性进行综合评价。在此基础上，提出了烧结合理配矿原则，并应用到生产实践。研究结果表明，鞍钢烧结生产应以精矿B,D搭配精矿C为主，球团生产应以精矿A为主。配矿优化调整后，炼铁技术经济指标明显改善，高炉利用系数提高了0.043t/(m3·d)，入炉焦比降低了5.28kg/t，烧结矿成本降低2.2元/t；申请号201110182115.3公开了公开了一种烧结过程中铁矿粉同化程度的测量方法，属于烧结技术领域。工艺步骤为：将CaO试剂和铁矿粉分别通过第一制样设备，分别制成-100目，然后分别在混样器中混合5-10分钟；将CaO试剂和铁矿粉分别在第二制样设备中制成Φ15mm*5mm和Φ8mm*5mm的圆柱体小饼；然后将铁矿粉小饼放置于CaO试剂小饼正中间，二者放入烧结基础特性设备中进行模拟烧结测试试验；使用面积分析仪测试同化后试样小饼的同化区域的垂直投影面积；用同化区域的面积除以铁矿粉小饼初始面积，得到铁矿粉在该温度下的同化程度指数；然后，在900变化到1400℃的烧结温度下，测试得到铁矿粉的同化程度，绘制出同化程度指数-温度曲线。优点在于，准确反映烧结过程中铁矿粉同化性随温度变化而变化的现象，对全面掌握烧结过程中铁矿粉的同化性有帮助。
上述方法虽然公开了不同的铁矿粉的同化情况的测量，但或者存在测量方法复杂、准确性有待提高，或存在操作不便、实验成本高等问题，或者存在供参考数据单一的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种方法简单、可靠性好、操作控制简便、实验成本低、准确性高的铁矿粉烧结同化熔剂量及速度的测试方法，可以获得铁矿粉的不同粒级在烧结过程中液相粘结效果和矿粉同化CaO量及速度，为研究铁矿粉的最佳烧结条件和配比提供了可靠数据。
所述铁矿粉烧结同化熔剂量及速度的测试方法，包括铁矿粉同化量的测试以及铁矿粉同化消耗CaO速度的测试，其中，
所述铁矿粉同化量的测试包括以下步骤：(1)测试某个粒度范围N下生产用铁矿粉的碱度R、配煤比例和水分；(2)按照测得的碱度R、配煤比例和水分配比配制相应的所述粒度范围N下的实验用铁矿粉；(3)将所述实验用铁矿粉升至烧结温度i后恒温1分钟，冷却后离心旋转分离，使未粘结的烧结矿分离；(4)使用粒度范围N中最高粒度值的筛子对烧结矿粉进行筛分；测量烧结后筛上和矿粉总量百分的比例，通过公式(1)计算在粒度范围N下、在烧结温度i下所述铁矿粉的同化有效粘接量，
公式(1)
公式中：SA-同化有效粘接量
i-烧结温度
N-粒度范围
m-筛上粒级
M-实验用铁矿粉总重量；
所述铁矿粉同化消耗CaO速度的试测包括以下步骤：(1)测试某个粒度范围N下生产用铁矿粉的碱度R、配煤比例和水分；(2)按照测得的碱度R、配煤比例和水分配比配制相应的所述粒度范围N下的实验用铁矿粉；(3)测试所述实验用铁矿粉在烧结温度i下的烧损值(i为烧结温度；W为测试矿粉重量；w为测试矿粉焙烧后重量)；(4)称取M2克所述实验用铁矿粉与CaO粉末接触并升温至烧结温度i，在此温度下进行恒温烧结实验，烧结时间0分钟，将烧结后试样外层的CaO清理干净，称量所述试样的重量Gi0(烧结时间为0分钟，i为烧结温度)，按照公式(2)计算所述试样同化CaO量Li0(烧结时间为0分钟，i为烧结温度)，公式(2)：Li0＝Gi0-M2·(1-ηi)；(5)重复步骤(4)，烧结时间为j(j大于0)，称量烧结后试样的重量Gij(j为烧结时间，i为烧结温度),按照公式(3)计算所述试样同化CaO量Lij(j为烧结时间，i为烧结温度)，公式(3)：Lij＝Gij-M2·(1-ηi)；(6)通过公式(4)计算在粒度范围N、在烧结温度i下所述实验用铁矿粉在烧结时间j内消耗CaO的速度Vij，
公式(4)
所述铁矿粉同化量的测试的步骤(3)中，离心旋转分离的速度为25-30r/min，时间为25-30min。
依据生产用铁矿粉筛分后划分的不同的粒级，多次选定不同粒度范围N，重复所述铁矿粉同化量的测试方法和/或铁矿粉同化消耗CaO速度的试测方法，可以获得不同粒度范围N下,铁矿粉同化量和/或铁矿粉同化消耗CaO速度。
多次选定不同烧结温度i，重复所述铁矿粉同化量的测试方法和/或铁矿粉同化消耗CaO速度的试测方法，可以获得不同烧结温度i下,铁矿粉同化量和/或铁矿粉同化消耗CaO速度。
所述铁矿粉同化消耗CaO速度的试测方法中，多次选定不同的烧结时间j，重复所述铁矿粉同化消耗CaO速度的试测方法，以获得不同烧结时间j下铁矿粉同化消耗CaO速度。
所述铁矿粉同化消耗CaO速度的试测的步骤(4)中，用于烧结实验的烧结托台结构包括底板，所述底板上铺设有粒级在0.125mm以下的纯CaO压制成的小饼，所述小饼上设置有石英套筒，所述石英套筒内的小饼表面铺设有CaO粉末层，所述实验用铁矿粉置于石英套筒内的CaO粉末层上方，然后将烧结托台置于加热炉内加热烧结；由于加热烧结后石英套筒与烧结后试样无法分离，因此步骤(3)和步骤(4)中关于计算试样同化CaO量的公式(2)和公式(3)均应减去石英套筒的重量M1。
所述CaO粉末层厚度为1mm。
在铁矿粉同化量的测试方法中，烧结时产生的同化液相在冷却后在粘结在矿粉上，会使铁矿粉的粒径增大，因此发明人对烧结矿粉用筛子进行筛分，从而获复烧结后筛上和筛下的烧结矿粉的比例，然后用公式(1)计算出同化液量；进一步的，通过对不同的粒径范围的铁矿粉的同化量的测试，可以获得不同粒径范围下铁矿粉的同化量。
在所述铁矿粉同化消耗CaO速度的试测方法中，通过测定烧损、并进一步通过公式(2)和(3)获得试样同化CaO量，再进一步经(4)计算可得消耗CaO的速度。
有益效果：
1.以生产混匀矿筛分后各粒级的碱度和煤比为基准，来配加试验用铁矿粉各粒级的碱度和煤粉并烧结，通过测量烧结后各粒级的筛下比例来评价各粒级的同化量。
2.计算某一温度下矿粉各粒级的同化CaO速度，来评价在实验温度下铁矿的粉粒度和烧结时间对其同化CaO速度的影响。
3.依据铁矿粉粒度和各粒级测试温度下同的同化量和同化速度来评价铁矿粉的烧结性能，并以此来指导某一矿粉烧结中的配量，获得的评价数据准确性高，为稳定烧结指标和烧结矿质量提供科学依据。
4.本发明测试方法简单可靠，实验设备为常用设备、数据真实可靠、方法简单、可靠性好、操作控制简便、实验成本低。
附图说明
图1为烧结托台结构示意图。
其中，1.铁矿粉，2.石英套筒，3.CaO粉末层，4.小饼，5.微型加热炉、6.底板。
具体实施方式
本发明以某一生产用铁矿粉中含有的铁矿粉A和铁矿粉B为例，对其各粒级同化量以及同化消耗CaO速度进行测试。所述两个测试方法的第(1)步和第(2)相同：
(1)先对生产用铁矿粉的0-2mm，2mm-3.15mm，3.15mm-5mm和5mm-6.3mm这4个粒级各自的碱度R、混煤比和水分进行测试，见表1。
表1生产混匀矿粉各粒级的熔剂、燃料和水分
(2)按照以上测试粒级的碱度R和煤比，分别配制铁矿粉A和铁矿粉B的0-2mm，2mm-3.15mm，3.15mm-5mm和5mm-6.3mm这4种粒级粒级的碱度R、煤比和水分。
(一)铁矿粉各粒级同化量的测试：
(3)将粒度范围N为0－2mm铁矿粉A称取500g，装入底部有孔洞的刚玉坩埚中，然后放入加热炉中加热到烧结温度i为1200℃(一般为1200℃－1280℃)后恒温1min，升温和恒温过程中要在坩埚底座下部进行抽风以摸似实际烧结现场。
(4)冷却后使用直径为150mm，高200mm的转鼓按照30r/min的速度旋转30min，再对烧结后的铁矿粉粒级使用2mm的筛子进行筛分，计算烧结后筛上和筛下比例来，再通过公式(1)获得粒度范围N为0-2mm的铁矿粉A的同化有效粘接量。
公式(1)
公式中：SA-同化有效粘接量
i-烧结温度
N-粒度范围
m-筛上粒级
M-实验用铁矿粉总重量。
重复上述步骤，对铁矿粉A的其它粒度级别也进行测试，所述用
的筛子的筛孔孔径为为相应粒度级别的最高值。
重复上述步骤，对铁矿粉B的四个粒度级别进行测试，以比较和评价铁矿粉A和铁矿粉B各粒级的烧结同化量，具体的同化有效粘接量见表2，可以看出，A矿粉除粒级3.15mm-5mm接近外，其他粒级都比B粉少，这表明在1200℃下烧结后，铁矿粉B同化后生成的起粘结作用的液相量比A粉少。
表2铁矿粉A和B各粒级的烧结同化有效粘接量/％
(二)、测量各粒级铁矿粉同化消耗CaO速度：
(3)测试粒度范围N为0-2mm的铁矿粉A在烧结温度i为1200℃烧结0min后的烧损值(i为烧结温度；W为测试矿粉重量；w为测试矿粉焙烧后重量)；
(4)然后称取M2克(本实施例中，M2＝500g)粒度范围N为0-2mm的铁矿粉A均匀铺放石英套筒2内的CaO粉末层3上，见图1。将试样送入微型加热炉5进行烧结实验，按照设定的升温制度，升至试验温度i(本实施例中i为1260℃)后进行烧结试验，烧结时间0分钟，将烧结后试样外层的CaO清理干净，称量所述试样与石英套筒(石项套筒的重量M1)的合计重量Gi0(烧结时间为0分钟，i为烧结温度)，按照公式(2)计算所述试样同化CaO量Li0(烧结时间为0分钟，i为烧结温度)，公式(2)：Li0＝Gi0-M1-M2·(1-η)；
(5)重复步骤(4)，烧结时间为j(j本次实验中j＝0.5min)，称量烧结后试样与合英套筒的合计重量Gij(j为烧结时间，i为烧结温度),按照公式(3)计算所述试样同化CaO量Lij(j为烧结时间，i为烧结温度)，公式(3)：Lij＝Gij-M1-M2·(1-η)；
(6)通过公式(4)计算在粒度范围N、在烧结温度i下所述实验用铁矿粉在烧结时间j内消耗CaO的速度Vij，
公式(4)
更改试验条件：将烧结恒温时间j变更为j＝1min，j＝1.5min，重复上述步骤(5)和(6)，分别获得铁矿粉A在0-2mm粒级同化CaO量Lij和νij同化速度，结果表3。
将铁矿粉B(简称B粉)按照铁矿粉A(简称A粉)的测试方法进行操作，得到获得铁矿粉A在0-2mm粒级同化CaO量Lij和νij同化速度，对比结果见表3：
表3，A粉和B粉同化CaO量Lij和νij同化速度
由表中看出，对于0-2mm粒级A粉比B粉的同化速度要慢的多，但随烧结时间延长，A粉同化速度在增加，B粉在降低。
同理，通过上述方法还可以测试铁矿粉A和铁矿粉B的其它粒级的同化CaO量Lij和νij同化速度。
进一步的，还可以对烧结温度进行变更，以测试不同烧结温度下铁矿粉的同化CaO量Lij和νij同化速度。
所述用于烧结实验的烧结托台结构包括底板6，所述底板6上铺设有粒级在0.125mm以下的纯CaO压制成的小饼4，所述小饼4上设置有石英套筒2，所述石英套筒2内的小饼4表面铺设有CaO粉末层3(层厚1mm)，所述实验用铁矿粉1置于石英套筒2内的CaO粉末层3上方并压紧，使CaO粉末能与实验用铁矿粉充分接触，利用后续烧结反应，然后将烧结托台置于微型加热炉5内加热烧结；由于加热烧结后石英套筒2与烧结后试样无法分离，称量时只能称取石英套筒2与试样的合计重量，因此步骤(3)和步骤(4)中关于计算试样同化CaO量的公式(2)和公式(3)中均应减去石英套筒2的重量M1。
本实发明能准确有效比较铁矿粉及不同粒级在烧结过程中液相粘结效果和矿粉同化CaO量及速度，为研究铁矿粉的最佳烧结条件和配比提供了可靠数据。
Claims (7)
1.一种铁矿粉烧结同化熔剂量及速度的测试方法，其特征在于，包括铁矿粉同化量的测试以及铁矿粉同化消耗CaO速度的测试，其中
所述铁矿粉同化量的测试包括以下步骤：(1)测试某个粒度范围N下生产用铁矿粉的碱度R、配煤比例和水分；(2)按照测得的碱度R、配煤比例和水分配比配制相应的所述粒度范围N下的实验用铁矿粉；(3)将所述实验用铁矿粉升至烧结温度i后恒温1分钟，冷却后离心旋转分离，使未粘结的烧结矿粉分离；(4)使用粒度范围N中最高粒度值的筛子对烧结矿粉进行筛分；测量烧结后筛上粒级铁矿粉重量和铁矿粉总重量百分的比例，通过公式(1)计算在粒度范围N下、在烧结温度i下所述铁矿粉的同化有效粘接量，
公式(1)
公式中：SA-同化有效粘接量
i-烧结温度
N-粒度范围
m-筛上粒级铁矿粉重量
M-实验用铁矿粉总重量；
所述铁矿粉同化消耗CaO速度的试测包括以下步骤：(1)测试某个粒度范围N下生产用铁矿粉的碱度R、配煤比例和水分；(2)按照测得的碱度R、配煤比例和水分配比配制相应的所述粒度范围N下的实验用铁矿粉；(3)测试所述实验用铁矿粉在1200℃下，焙烧0min 后的烧损值其中，W为实验用铁矿粉焙烧前重量；w为实验用铁矿粉焙烧后重量；(4)称取M2克所述实验用铁矿粉与CaO粉末接触并升温至烧结温度i，在此温度下进行恒温烧结实验，烧结时间0分钟，将烧结后试样外层的CaO清理干净，称量所述试样的重量Gi0，其中，烧结时间为0分钟，i为烧结温度，按照公式(2)计算所述试样同化CaO量Li0，其中，烧结时间为0分钟，i为烧结温度，公式(2)：Li0＝Gi0 - M2·(1-η)；(5)重复步骤(4)，烧结时间为j，其中，j大于0，称量烧结后试样的重量Gij，其中j为烧结时间，i为烧结温度,按照公式(3)计算所述试样同化CaO量Lij，其中j为烧结时间，i为烧结温度，公式(3)：Lij＝Gij-M2·(1-η)；(6)通过公式(4)计算在粒度范围N、在烧结温度i下所述实验用铁矿粉在单位时间j内消耗CaO的速度Vij，
公式(4)
2.如权利要求1所述的铁矿粉烧结同化熔剂量及速度的测试方法，其特征在于，所述铁矿粉同化量的测试的步骤(3)中，离心旋转分离的速度为25-30r/min，时间为25-30min。
3.如权利要求1所述的铁矿粉烧结同化熔剂量及速度的测试方法，其特征在于，依据生产用铁矿粉筛分后划分的不同的粒级，多次选定不同粒度范围N，重复所述铁矿粉同化量的测试方法和/或铁矿粉同化消耗CaO速度的测试方法，可以获得不同粒度范围N下,铁矿粉同化量和/或铁矿粉同化消耗CaO速度。
4.如权利要求1-3任一项所述的铁矿粉烧结同化熔剂量及速度的测试方法，其特征在于，多次选定不同烧结温度i，重复所述铁矿粉同化量的测试方法和/或铁矿粉同化消耗CaO速度的测试方法，可以获得不同烧结温度i下,铁矿粉同化量和/或铁矿粉同化消耗CaO速度。
5.如权利要求1所述的铁矿粉烧结同化熔剂量及速度的测试方法，其特征在于，所述铁矿粉同化消耗CaO速度的测试方法中，多次选定不同的烧结时间j，重复所述铁矿粉同化消耗CaO速度的测试方法，以获得不同烧结时间j下铁矿粉同化消耗CaO速度。
6.如权利要求1所述的铁矿粉烧结同化熔剂量及速度的测试方法，其特征在于，所述铁矿粉同化消耗CaO速度的测试的步骤(4)中，用于烧结实验的烧结托台结构包括底板，所述底板上铺设有粒级在0.125mm以下的纯CaO压制成的小饼，所述小饼上设置有石英套筒，所述石英套筒内的小饼表面铺设有CaO粉末层，所述实验用铁矿粉置于石英套筒内的CaO粉末层上方，然后将烧结托台置于加热炉内加热烧结；由于加热烧结后石英套筒与烧结后试样无法分离，因此步骤(3)和步骤(4)中关于计算试样同化CaO量的公式(2)和公式(3)均应减去石英套筒的重量M1。
7.如权利要求6所述的铁矿粉烧结同化熔剂量及速度的测试方法，其特征在于，所述CaO粉末层厚度为1mm。
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