CN104988306B - 铁矿球团混合料的混匀度的测试方法 - Google Patents

Abstract

一种铁矿球团混合料的混匀度的测试方法，该方法包括以下步骤：1)在铁矿球团混合设备的物料出口之后在传送皮带上以该出口作为起点和以距离该出口有3‑15米距离处作为终点来确定一个取样的区间，并且将该取样区间分为N个区段以便从中取样，或以时间间隔取样，所取样品编号为1‑N或1,2,3,4…N；2)针对所取的N个样品，分别测量各个样品的水分含量X_i，i＝1、2、3…N；3)对步骤2)所测N个样品的含水量求平均值4)将步骤2)中所测N个样品的含水量X_i和步骤3)中平均值求水含量标准差S；5)用步骤3)所得的平均值和步骤4)中得到的标准差S，由公式

Description

铁矿球团混合料的混匀度的测试方法

技术领域

本发明涉及一种铁矿球团混合料的混匀度的测试方法，尤其涉及铁矿烧结球团领域的

原料混合，属于钢铁冶金领域。

背景技术

在钢铁冶金行业，球团法和烧结法是矿物原料造块两大方法，也是高炉炉料人造块矿的两种非常重要的造块工艺。球团法出现较晚，但是相对烧结法，在环保、节能、原料适应性、提高高炉产量、降低生产成本等方面具有优势，因此，球团法造块工艺正逐渐引起业界的重视，发展速度日益加快。21世纪以来，各大钢铁企业纷纷开始建设球团生产线，国内球团技术进入快速发展期，生产水平不断提高，球团矿已成为行业内普遍认可的理想高炉炉料结构中的一部分。

球团工艺中原料主要是铁精矿和膨润土，因铁矿本身无黏性，没有较好的成球性能，所以需在铁精矿中加入一定量的具有粘结性的膨润土，通过造球设备使之促进铁精矿粉较快、较好的成球。因此球团矿品质的好坏(粒度、均匀性、强度)，很大程度上取决于铁精矿和膨润土的混匀程度，能够有效的检测球团原料混合后的混匀度，确保原料的混匀效果，对球团工艺的生产有重要的意义。

原料的混合效果、均匀程度是用混匀度来衡量的。虽然球团矿生产工艺在我国得到快速发展，但球团原料混合均匀度检测却没有有效的解决方法，以至混匀效果无法准确评价，球团的成品质量受到制约。

借助肉眼准确评价球团原料的混匀度十分困难，其原因在于组成球团原料的铁精矿和膨润土都是极细的粉状物料，且粒度都小于-200(小于0.074mm)目占80％以上，最大粒度不超过0.2mm。铁精矿成份复杂，许多都是来自不同的矿山，各自成份不同，物性各异。膨润土在原料中的配比仅1％～3％，占比极低。因此，尽管铁精矿与膨润土在颜色上有差异，但经混合后，混合料的整体颜色基本与铁精的单一组份颜色一致，肉眼是无法分辨各成分分布。

目前在物料混合方面，有许多测试混匀效果的方法，如扫描电镜法、分布分形维数法、像素格分析法、元素含量测定法等。这些大多在医药、食品和饲料行业应用，且大部分都受到一定的局限性，存在极明显的缺陷，在冶金球团原料混匀度测试上几乎无法实现。

扫描电镜法是对样品做出电子图像分析，观察试样虽直观、方便，但此法的取样很少、代表性差，也不能对粉体的均匀性加以定量地描述，且扫描电镜价格昂贵，测试成本过高；分布分形维数法利用粒度分布分形维数来分析均匀度，但粒度分布分形维数值个别会出现负数，说明在计算分维时，计算方法有一定的局限性；像素格分析法是利用计算机灰度相差较大的混合粉体分割成像素格来进行对比，此法直观、简单、易于操作且可以避免取样时带来的问题，但拍照覆盖的范围太小、代表性差，且只能对灰度相差较大的混粉进行比较好的分析；元素含量测定发是对物料中某一元素进行定量检测，所测元素必须在物料中含量稳定且易于检测，通过多次取样测量，与标准含量比较得出物料混合效果，次方法元素含量测定比较复杂，且因冶金球团领域的混合物料铁精矿和膨润土各元素含量变化大，难以找到稳定的易于检测的元素，故无法适用此方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种铁矿球团混合料的混匀度的测试方法。本发明实质上是一种球团物料含水量测定法。冶金球团领域混合料中含有一定量的膨润土，当造球质量达到要求时，膨润土用量会保持在相对稳定的量下，虽然膨润土成份比较复杂，含有蒙脱石、伊利石、高岭石、埃洛石、绿泥石、沸石、石英、长石、方解石等，但是其主要成份为蒙脱石，含量可达85％～90％，所以膨润土某些性质都是由蒙脱石所决定。蒙脱石具有很强的吸湿性，使膨润土可吸附8～15倍于自身体积的水量，而球团原料中本身会含有8％左右的水分，如果所述球团混合物料得到有效均匀的混合，混合后的物料将被视为各处含水量都保持一致，而如果膨润土混合不均，混合后物料中膨润土分布差异会很大，那么各处物料中含水量也会差异很大，利用这一重要物性，可对混合物料的含水量取样进行测定，根据所测数据进行混匀度计算，得出混合效果。

根据本发明的一个实施方案，提供铁矿球团混合料的混匀度的测试方法，该方法包括以下步骤：

1)取样：1.1)以距离间隔取样：在铁矿球团混合设备(作为一次混合机或初级混合机)的物料出口之后在传送皮带上以该出口作为起点和以距离该出口有3－15米距离处作为终点来确定一个取样的区间(即该区间的长度是3-15米，例如3-12米，如3-10米或3-6米，如4米)，并且将该取样区间分为N个区段以便从这些区段中同时或几乎同时或同步取样，所取样品编号为1-N(即1,2,3,4…N)；或，1.2)以时间间隔取样：在铁矿球团混合设备的物料出口处，以规定的时间间隔(例如3-20秒，优选4-15秒，更优选5-10秒的时间间隔)取样，所取样品编号为1-N(即1,2,3,4…N)；

2)针对所取的N个样品，分别测量各个样品的水分含量(即水分质量除以所测样品质量)，记为X_i，i＝1、2、3N；

3)对步骤2)所测N个样品的含水量求平均值，平均值记为

4)将步骤2)中所测N个样品的含水量X_i和步骤3)中平均值求水含量标准差，标准差记为S：

5)用步骤3)所得的平均值和步骤4)中得到的标准差S，求得本测试所需含水量的变异系数CV值(％)，此值至少保留两位小数，CV公式为：

通常，经由各类矿种的精矿粉储料仓、膨润土料仓以及各自相应的配料电子皮带秤依次将各种铁矿粉、膨润土添加到在胶带输送机的运动皮带上，然后将皮带上的物料输送到一次混合机中进行一次混合，获得混合物料或铁矿球团混合料(这两种术语或者被称作球团矿原料)。

这里所述的“铁矿球团混合料”是指在一次混合机中混合后所得到的物料。该铁矿球团混合料被输送至造球机(即二次混合机)中进行造球。一般，在二次混合机中完成烧结用物料的制粒或制球团的过程(可以增加水蒸汽或雾化水，以提高制粒或造球效果)。即，在二次混合机中获得烧结用的铁矿粒料或球团。

N的数值一般是5以上，更优选是6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20。例如，当N是6时，取样区段的编号或所取样品的编号依次为1,2,3,4,5,6。依此类推。

在本申请中优选的是，当CV低于4时，球团物料的混匀度是允许的或理想的。更优选的是，CV值低于3(例如低于2.5)，进一步优选低于2，如1.5。

优选的是，对于步骤1)的取样区间中的N个取样区段，这些区段的长度相同或大致相同，也可以不相同。例如，当取样区段的长度相同时，每一个区段的长度都是0.5-1.5米，如0.5米或1米或1.5米。

此外，在步骤1)中取得的样品被封装于密封袋中。

对于步骤2)中所述的测量物料水分含量的方法没有特殊的限制。例如，采用水分测量仪器，或采用快速烘干法，即：物料快速烘干之前的重量减去物料被快速烘干之后的重量再除以物料烘干之前的重量。

对于水分测量仪器,例如可以使用微波水分测定仪、红外水分测定仪或者卤素水分测定仪。

步骤1)中所使用的铁矿球团混合设备为立式强力混合机或者卧式强力混合机，立式强力混合机的结构是：物料从设备上部进料，在混合桶中经搅拌桨搅拌混合后，于混合桶底部卸料口排出，所述设备搅拌桨、混合桶及卸料口均可调节运行参数。卧式强力混合机的结构是：设备横向摆放，物料从混合桶一端上部进入，于另一端下部开口排出，卧式混合机设备运行参数不可调节。

从铁矿球团混合设备的物料出口排出的混匀物料经由传送皮带输送至造球机。

更具体地说，上述方法的具体步骤如下：

(1)、取水分测量仪器一台，多个取样密封袋；

(2)、在待测球团原料混合后的物料中分区取样，为防止水分蒸发，保证样品的有效、可靠，取样区应在混合设备物料出口10m或15m内区间，并封装于步骤(1)中密封袋中，取样至少不少于5个，样品个数记为N，每个样品重量不少于10g；

(3)、从步骤(2)中所取样品中，分别取部分物料于步骤(1)中水分测量仪器中，测试其水分含量，每个样水分含量百分数，即水分质量除以所测样品质量，记为X_i，i＝1、2、3N；

(4)、对步骤(3)所测N个样品含水量求平均值，平均值记为

(5)、将步骤(3)中所测N个样品含水量X_i和步骤(4)中平均值求水含量标准差，标准差记为S：

(6)、用步骤(4)所得平均值和步骤(5)中得到标准差S，求得本测试所需含水量的变异系数CV值(％)，此值至少保留两位小数，CV公式为：

在本申请中，优选的是，当CV低于4时，球团物料的混匀度是允许的或理想的。更优选的是，CV值低于3(例如低于2.5)，进一步优选低于2，如1.5。

在本申请中，当求得的CV值偏高，例如高于4时或高于4.5时，应当采取以下措施：对于立式强力混合机，可调节混合设备的运行参数，如搅拌桨转速、混合桶转速或者卸料速度，使之CV值降低理想状况。对于卧式强力混合机，监测CV偏高时，为满足生产的球团质量，可适当增加膨润土配比。

本测试方法所得含水量的变异系数CV值，即为所测球团混合物料的混匀度，此数值表示混合物料样品中含水量的差异，此数值越大表示样品水分含量差异变化大，可等视为物料混合效果越差，反之混合效果越好。因此本方法的混匀度数值可以很好体现混合设备混合能力即物料的混合效果，可作为工业应用的评判标准。

本发明的优点：

本方法原理简单、可靠。

测试方法操作简便，易于使用，使用成本低。

本方法测试速度快，可快速为企业提供生产依据，使企业能够根据测试结果，迅速对生产设备、工艺进行调节，保证生产质量。

具体实施方式

一种铁矿球团混合料的混匀度的测试方法，该方法包括以下步骤：

1)取样：1.1)以距离间隔取样：在铁矿球团混合设备(作为一次混合机或初级混合机)的物料出口之后在传送皮带上以该出口作为起点和以距离该出口有3－15米距离处作为终点来确定一个取样的区间(即该区间的长度是3-15米，例如3-12米，如3-10米或3-6米，如4米)，并且将该取样区间分为N个区段(优选，这些区段具有相同的长度)以便从这些区段中同时或几乎同时或同步取样，所取样品编号为1-N(即1,2,3,4…N)；或，1.2)以时间间隔取样：在铁矿球团混合设备的物料出口处，以规定的时间间隔(例如3-20秒，优选4-15秒，更优选5-10秒的时间间隔)取样，所取样品编号为1-N(即1,2,3,4…N)；

2)针对所取的N个样品，分别测量各个样品的水分含量(即水分质量除以所测样品质量)，记为X_i，i＝1、2、3N；

3)对步骤2)所测N个样品的含水量求平均值，平均值记为

4)将步骤2)中所测N个样品的含水量X_i和步骤3)中平均值求水含量标准差，标准差记为S：

5)用步骤3)所得的平均值和步骤4)中得到的标准差S，求得本测试所需含水量的变异系数CV值(％)，此值至少保留两位小数，CV公式为：

N的数值一般是5以上，更优选是6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20。例如，当N是6时，取样区段的编号或所取样品的编号依次为1,2,3,4,5,6。依此类推。

步骤1)中所使用的铁矿球团混合设备是立式强力混合机。立式强力混合机的结构是：物料从设备上部进料，在混合桶中经搅拌桨搅拌混合后，于混合桶底部卸料口排出，所述设备搅拌桨、混合桶及卸料口均可调节运行参数。

从铁矿球团混合设备的物料出口排出的混匀物料经由传送皮带输送至作为二次混合机的造球机中。

优选的是，当CV低于4时，球团物料的混匀度是允许的或理想的。

当求得的CV值偏高，例如高于4时或高于4.5时，可调节混合设备的运行参数，如搅拌桨转速、混合桶转速或者卸料速度，使之CV值降低至理想状况。

优选的是，对于步骤1)的取样区间中的N个取样区段，这些区段的长度相同或大致相同，也可以不相同。例如，当取样区段的长度相同时，每一个区段的长度都是0.5-1.5米，如0.5米或1米或1.5米。

此外，在步骤1)中取得的样品被封装于密封袋中。

对于步骤2)中所述的测量物料水分含量的方法没有特殊的限制。例如，采用水分测量仪器，或采用烘干法，即：物料烘干之前的重量减去物料被烘干之后的重量再除以物料烘干之前的重量。

对于水分测量仪器,例如可以使用微波水分测定仪、红外水分测定仪、卤素水分测定仪。

实施例1

测量方法的具体步骤如下：

(1)、取水分测量仪器(红外(卤素)水分测定仪(型号MS-100，哈尔滨宇达电子科技有限公司)一台，多个取样密封袋；

(2)、在待测球团原料混合后的物料中分区取样，为防止水分蒸发，保证样品的有效、可靠，取样区应在作为一次混合机的立式强力混合机(即铁矿球团混合设备)的物料出口10m内区间并且将该区间分为8个等长度的取样区段，同时或同步从各区段中取样，然后将每一个区段中所取得的样品分别封装于步骤(1)中密封袋中，取样8个，样品个数记为N＝8，每个样品重量不少于10g；

(3)、从步骤(2)中所取样品中，分别取部分物料于步骤(1)中水分测量仪器中，测试其水分含量，每个样水分含量百分数，即水分质量除以所测样品质量，记为X_i，i＝1、2、3、4、5、6、7、8；

(4)、对步骤(3)所测7个样品含水量求平均值，平均值记为

(5)、将步骤(3)中所测N个样品含水量X_i和步骤(4)中平均值求水含量标准差，标准差记为S：

(6)、用步骤(4)所得平均值和步骤(5)中得到标准差S，求得本测试所需含水量的变异系数CV值(％)为：

实施例2

测量方法的具体步骤如下：

(1)、取水分测量仪器(克赛斯微波水分仪，MSF-300，北京克赛斯科技有限公司)一台，多个取样密封袋；

(2)、在待测球团原料混合后的物料中分区取样，为防止水分蒸发，保证样品的有效、可靠，取样区应在作为一次混合机的立式强力混合机(即铁矿球团混合设备)的物料出口10m内区间并且将该区间分为6个等长度的取样区段，同时或同步从各区段中取样，然后将每一个区段中所取得的样品分别封装于步骤(1)中密封袋中，取样6个，样品个数记为N＝6，每个样品重量不少于10g；

(3)、从步骤(2)中所取样品中，分别取部分物料于步骤(1)中水分测量仪器中，测试其水分含量，每个样水分含量百分数，即水分质量除以所测样品质量，记为X_i，i＝1、2、3、4、5、6；

(4)、对步骤(3)所测N个样品含水量求平均值，平均值记为

(5)、将步骤(3)中所测6个样品含水量X_i和步骤(4)中平均值求水含量标准差，标准差记为S：

(6)、用步骤(4)所得平均值和步骤(5)中得到标准差S，求得本测试所需含水量的变异系数CV值(％)，此值至少保留两位小数，CV公式为：

实施例3

按照时间间隔取样。测量方法的具体步骤如下：

(1)、取水分测量仪器(冠亚红外水分测定仪，SFY-20，深圳市冠亚电子科技有限公司)一台，多个取样密封袋；

(2)、在作为一次混合机的立式强力混合机(即铁矿球团混合设备)的物料出口以5秒的时间间隔，取10个样品分别封装于密封袋中，取样10个，样品个数记为N＝10，每个样品重量不少于10g；

(3)、从步骤(2)中所取样品中，分别取部分物料于步骤(1)中水分测量仪器中，测试其水分含量，每个样水分含量百分数，即水分质量除以所测样品质量，记为X_i，i＝1、2、3、4、5、6、7、8、9、10；

(4)、对步骤(3)所测N个样品含水量求平均值，平均值记为

(5)、将步骤(3)中所测10个样品含水量X_i和步骤(4)中平均值求水含量标准差，标准差记为S：

(6)、用步骤(4)所得平均值和步骤(5)中得到标准差S，求得本测试所需含水量的变异系数CV值(％)，此值至少保留两位小数，CV公式为：

本测试方法所得含水量的变异系数CV值，即为所测球团混合物料的混匀度，此数值表示混合物料样品中含水量的差异，此数值越大表示样品水分含量差异变化大，可等视为物料混合效果越差，反之混合效果越好。因此本方法的混匀度数值可以很好体现混合设备混合能力即物料的混合效果，可作为工业应用的评判标准。

Claims (19)

1.铁矿球团混合料的混匀度的测试方法，该方法包括以下步骤：

1)取样：1.1)以距离间隔取样：在作为一次混合机或初级混合机的铁矿球团混合设备的物料出口之后在传送皮带上以该出口作为起点和以距离该出口有3－15米距离处作为终点来确定一个取样的区间，并且将该取样区间分为N个区段以便从这些区段中同时或几乎同时或同步取样，所取样品编号为1-N或1,2,3,4…N；或，1.2)以时间间隔取样：在铁矿球团混合设备的物料出口处，以规定的时间间隔取样，所取样品编号为1-N或1,2,3,4…N；

2)针对所取的N个样品，分别测量各个样品的水分含量X_i，i＝1、2、3…N；

3)对步骤2)所测N个样品的含水量求平均值

$\stackrel{\‾}{X}=\frac{X_1+X_2...+X_t...+X_N}{N};$

4)将步骤2)中所测N个样品的含水量X_i和步骤3)中平均值求水含量标准差S：

$S=\sqrt{\frac{{(X_1-\stackrel{\‾}{X})}^2+{(X_2-\stackrel{\‾}{X})}^2...+{(X_t-\stackrel{\‾}{X})}^2...+{(X_N-\stackrel{\‾}{X})}^2}{N-1}};$

5)用步骤3)所得的平均值和步骤4)中得到的标准差S，由以下公式求得本测试所需含水量的变异系数CV值(％)：

$CV=\frac{S}{\stackrel{\‾}{X}}\×100;$

其中步骤2)的所述测量物料水分含量的方法是：采用水分测量仪器测量水分含量，该水分测量仪器是微波水分测定仪、红外水分测定仪或卤素水分测定仪。

2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤1.2)中的时间间隔为3-20秒。

3.根据权利要求2所述的方法，其中步骤1.2)中的时间间隔为4-15秒。

4.根据权利要求1所述的方法，其中取样区间的长度是3-15米。

5.根据权利要求4所述的方法，其中取样区间的长度是3-10米。

6.根据权利要求5所述的方法，其中取样区间的长度是3-6米。

7.根据权利要求1-6中任何一项所述的方法，其中N的数值是5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19或20。

8.根据权利要求1-6中任何一项所述的方法，其中CV值是低于4。

9.根据权利要求7所述的方法，其中CV值是低于4。

10.根据权利要求8所述的方法，其中CV值是低于3。

11.根据权利要求9所述的方法，其中CV值是低于3。

12.根据权利要求1-6中任何一项所述的方法，其中对于步骤1)的取样区间中的N个取样区段，这些区段的长度相同或不相同。

13.根据权利要求7所述的方法，其中对于步骤1)的取样区间中的N个取样区段，这些区段的长度相同或不相同。

14.根据权利要求8所述的方法，其中对于步骤1)的取样区间中的N个取样区段，这些区段的长度相同或不相同。

15.根据权利要求12所述的方法，其中所述各个取样区段的长度彼此相同。

16.根据权利要求13或14所述的方法，其中所述各个取样区段的长度彼此相同。

17.根据权利要求15所述的方法，其中每一个区段的长度都是0.5-1.5米。

18.根据权利要求16所述的方法，其中每一个区段的长度都是0.5-1.5米。

19.根据权利要求1-6中任何一项所述的方法，其中在步骤1)中取得的样品被封装于密封袋中。