CN106947859A - 利用焦炭反应性测定装置模拟球团矿氧化的试验方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及利用焦炭反应性测定装置模拟球团矿氧化的试验方法。通过在焦炭反应性测定装置上配置鼓风机及鼓风连接系统，将球团矿放入焦炭反应性测定装置进行氧化试验，氧化温度为850~1250℃，时间为90~120min，通电氧化结束后继续鼓风至高温反应管内温度降到1000℃，使球团矿得到进一步的氧化。本发明利用焦炭反应性测定装置在实验室条件下模拟球团矿在竖炉、链篦机‑回转窑等设备中的氧化过程，得到球团矿的氧化温度、氧化时间、氧化风量与球团矿氧化程度、理化性能之间的关系，为球团矿氧化作业提供可靠的参数，同时也可对不同氧化程度的球团矿开展直接还原试验，得到球团矿氧化程度与还原特性之间的关系。

Description

利用焦炭反应性测定装置模拟球团矿氧化的试验方法
技术领域
本发明属于矿物加工、冶金技术领域，具体涉及一种利用焦炭反应性测定装置模拟球团矿氧化的试验方法。
背景技术
球团矿氧化的实验室常用的设备有管炉、链篦机—回转窑模拟装置等。管炉主要将干球放入瓷舟中进行预热、焙烧，试验后，让焙烧后的球团自然冷却后测其预热和焙烧强度；因此，氧化风温、风量均无法控制，导致球团矿氧化程度低，不能为球团矿氧化作业提供可靠的参数，更不能得到FeO含量很低的氧化球团供直接还原试验使用。链篦机—回转窑模拟装置相应的设备规格较管炉大，焙烧时，将造好的生球直接装入模拟链篦机中，并按干燥预热流程进行操作，预热好的球团用装料设备装入回转窑内，操作按照升温、高温恒温和关火冷却等三个阶段进行，然后通过卸料装置进行卸料，焙烧好的球团矿自然冷却。虽然链篦机—回转窑模拟装置能够确定球团矿氧化适宜的干燥、预热、焙烧条件，但链篦机的鼓风干燥、抽风干燥和预热的热风都由燃烧室提供，较为复杂，且模拟链篦机由链篦杯、混风室、真空室、密封装置和排料装置组成，并要配套独立的回转窑焙烧氧化，其试验装置复杂、流程长，且整套装置造价成本高昂。
焦炭反应性测定装置是测定焦炭在高温状态下反应性及反应后强度的常用仪器，主要组成部分包括电脑控制系统、温度及气路控制器、N2及CO2气瓶、气路连接系统、高温反应炉（炉体、刚玉外丝管）、高温反应管、热电偶，其工作原理为：将块状焦炭放入到高温反应炉炉体中进行升温，当温度到达1100℃左右后通入CO2气体，经过检测反应后炉气中CO2浓度或焦炭在反应过程中的失重，就可确定焦炭的反应性，从而实现反应过程中温度、气氛等试验条件的跟踪分析和实时检测。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用焦炭反应性测定装置模拟球团矿氧化的试验方法，在实验室条件下模拟球团矿在竖炉、链篦机-回转窑等设备中的氧化过程，以解决球团矿氧化或氧化-直接还原技术研究中，由于受到实验室试验条件的限制，得不到可靠的球团矿氧化作业参数和试验装置复杂、流程长的问题。
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案为：
一种利用焦炭反应性测定装置氧化球团矿的试验方法，焦炭反应性测定装置的组成部件包括电脑控制系统、温度及气路控制器、N2及CO2气瓶、气路连接系统、高温反应炉、高温反应管、热电偶，在此基础上，额外配置鼓风机及鼓风连接系统，本试验方法包括以下步骤：
步骤一：将球团矿铺设在高温反应管内腔中；
步骤二：对高温反应炉进行通电升温，打开鼓风机，控制氧化温度为850~1250℃，氧化时间90~120min，氧化风量3~24L/min；
步骤三：球团矿通电氧化结束后，关闭高温反应炉的电源；
步骤四：当高温反应管内温度降至1000℃时，关闭鼓风机，停止鼓入空气，随后将高温反应管从高温反应炉内取出，放置在高温反应管托架上自然冷却；
步骤五：当高温反应管内温度降至50℃时，取出氧化球团，检测抗压强度，制样检测TFe、FeO含量，并根据试验过程中的各项记录进行球团矿氧化温度、氧化时间、氧化事件、氧化程度、理化性能的跟踪分析。
作为本发明的进一步改进，所述试验方法在试验过程中，当氧化风量小、氧化风温低，导致球团矿氧化程度低时，可自制高温反应管，在原有高温反应管的基础上，增高气体加热蓄热体和增加1~2个气体入口。
本发明利用焦炭反应性测定装置在实验室条件下模拟球团矿在竖炉、链篦机-回转窑等设备中的氧化过程，根据球团矿的升温、氧化反应特性制定的温度曲线对高温反应炉进行升温。本发明的主要化学反应式为：
6FeO+O2→2Fe3O4 （1）
3(2FeO.SiO2)+O2→2Fe3O4+3SiO2 （2）
2Fe3O4+ O2→6Fe2O3 （3）
本发明的有益效果为：
（1）在焦炭反应性测定装置上配置鼓风机及鼓风连接系统，使焦炭反应性测定装置具有了氧化焙烧功能；
（2）步骤二中通过控制氧化温度、氧化时间、氧化风量，可得到球团矿的氧化温度、氧化时间、氧化风量与球团矿氧化程度、理化性能之间的关系；
（3）步骤四是在高温反应管内温度降至1000℃时，再关闭鼓风机，停止鼓入空气，主要是利用球团矿和蓄热体在自身1000℃以上的余温使球团矿继续氧化，可使球团矿在冷却的同时得到进一步的氧化，也节约了焦炭反应性测定装置的能耗；
（4）通过本发明所述的试验方法得到的氧化球团，可针对球团矿不同氧化程度条件继续开展直接还原试验，从而得到球团矿氧化程度与还原特性之间的关系；
（5）本发明所述的试验方法试验周期短，效率高，设备操作简单，易于推广；
（6）本发明所述的试验方法得到的试验数据和结论，可为大型氧化装置提供适宜的参数。
附图说明
图1.是本发明所述试验方法的流程图；
图2.是高温反应炉的结构示意图；
图中：1、废气出口，2、热电偶，3、高温反应管，4、鼓风机空气入口，5、加热炉丝，6、球团矿，7、保温材料，8、物料隔篦，9、气体加热蓄热体；
图3.是自制高温反应管的结构示意图；
图中：1、废气出口，2、热电偶，3、4、鼓风机空气入口，5、球团矿，6、物料隔篦，7、增高的气体加热蓄热体。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案及有益效果做进一步详细的说明。
实施例1
一种利用焦炭反应性测定装置氧化球团矿的试验方法，包括以下步骤：
步骤一：称取粒度为8~16mm干燥后的雅尔河铁精矿球团500g，将球团矿铺设在高温反应管内腔中；
步骤二：对高温反应炉进行通电升温，16min后升温至850℃，打开鼓风机，氧化风量标定并控制为24L/min，控制氧化温度为850℃±10℃，氧化焙烧30min；操作温度控制器，设置氧化温度为1050℃，升温期间氧化焙烧37min，温度控制器到达预定温度后控制氧化温度为1050℃±10℃，氧化焙烧40min；
步骤三：球团矿通电氧化结束后，关闭高温反应炉的电源；
步骤四：当高温反应管内温度降至1000℃时，关闭鼓风机，停止鼓入空气，随后将高温反应管从高温反应炉内取出，放置在高温反应管托架上自然冷却；
步骤五：当高温反应管内温度降至50℃时，取出氧化球团，检测抗压强度，制样检测TFe、FeO含量，并根据试验过程中的各项记录进行球团矿氧化温度、氧化时间、氧化事件、氧化程度、理化性能的跟踪分析。
对得到的氧化球团可进行TFe、FeO成份和抗压强度指标的检测（其中TFe表示氧化球团中铁的百分含量，FeO表示氧化球团中氧化亚铁的百分含量，抗压强度是指氧化球团在外力施压时的强度极限），检测结果见表一：
表一雅尔河铁精矿球团氧化试验检测结果
实施例2
一种利用焦炭反应性测定装置氧化球团矿的试验方法，包括以下步骤：
步骤一：称取粒度为8~16mm干燥后的贫化镍渣球团500g，将球团矿铺设在高温反应管内腔中；
步骤二：对高温反应炉进行通电升温，32min后升温至950℃，打开鼓风机，氧化风量标定并控制为16L/min，控制氧化温度为950℃±10℃，氧化焙烧30min；操作温度控制器，设置氧化温度为1250℃，升温期间氧化焙烧60min，温度控制器到达预定温度后控制氧化温度为1250℃±10℃，氧化焙烧30min；
步骤三：球团矿通电氧化结束后，关闭高温反应炉的电源；
步骤四：当高温反应管内温度降至1000℃时，关闭鼓风机，停止鼓入空气，随后将高温反应管从高温反应炉内取出，放置在高温反应管托架上自然冷却；
步骤五：当高温反应管内温度降至50℃时，取出氧化球团，检测抗压强度，制样检测TFe、FeO含量，并根据试验过程中的各项记录进行球团矿氧化温度、氧化时间、氧化事件、氧化程度、理化性能的跟踪分析。
对得到的氧化球团可进行TFe、FeO成份和抗压强度指标的检测（其中TFe表示氧化球团中铁的百分含量，FeO表示氧化球团中氧化亚铁的百分含量，抗压强度是指氧化球团在外力施压时的强度极限），检测结果见表二：
表二 贫化镍渣球团氧化试验检测结果
在上述两个实施例中所使用的焦炭反应性测定装置为焦炭反应性测定仪，产地为浙江上虞；额定功率：6kW；实验条件：电脑控制系统、温度及气路控制器、鼓风机、高温反应炉与控制系统分别放置在相邻的两个房间，3℃≤环境温度≤50℃、湿度≤85%。

Claims (3)

1.一种利用焦炭反应性测定装置模拟球团矿氧化的试验方法，焦炭反应性测定装置的组成部件包括电脑控制系统、温度及气路控制器、N2及CO2气瓶、气路连接系统、高温反应炉、高温反应管、热电偶，额外配置鼓风机及鼓风连接系统，其特征在于：本试验方法包括以下步骤：
步骤一：将球团矿铺设在高温反应管内腔中；
步骤二：对高温反应炉进行通电升温，打开鼓风机，控制氧化温度为850~1250℃，氧化时间90~120min，氧化风量3~24L/min；
步骤三：球团矿通电氧化结束后，关闭高温反应炉的电源；
步骤四：当高温反应管内温度降至1000℃时，关闭鼓风机，停止鼓入空气，随后将高温反应管从高温反应炉内取出，放置在高温反应管托架上自然冷却；
步骤五：当高温反应管内温度降至50℃时，取出氧化球团，检测抗压强度，制样检测TFe、FeO含量，并根据试验过程中的各项记录进行球团矿氧化温度、氧化时间、氧化事件、氧化程度、理化性能的跟踪分析。
2.根据权利要求1所述的利用焦炭反应性测定装置模拟球团矿氧化的试验方法，其特征在于：所述球团矿原料为磁铁精矿、混合铁精矿或含铁的有色金属冶炼渣。
3.根据权利要求1所述的利用焦炭反应性测定装置模拟球团矿氧化的试验方法，其特征在于：试验过程中，当氧化风量小、氧化风温低导致球团矿氧化程度低时，在高温反应管上增高气体加热蓄热体、及增加1~2个气体入口。
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