CN108760555B - 一种判断铁粉矿成球性能的方法 - Google Patents

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Abstract

一种判断铁粉矿成球性能的方法：取不少于800g的铁粉矿并对其烘干；进行筛分；用离心法测定粒度＜1mm铁粉矿的最大分子水a；用饱和吸水法测定检测粒度＜1mm铁粉矿的最大毛细水b；测定总孔体积vm；根据公式K=A/（B‑A）计算粒度＜1mm铁粉矿成球性指数；根据K判断粒度＜1mm铁粉矿的成球性能，即当K<0.2时，无成球性能；当K在0.2至小于0.35时，成球性能弱；当K在0.35至小于0.60时，成球性为一般；当K在0.60至小于等于0.80时，成球性能良好；当K>0.8时，则成球性能优异。本发明能准确对铁粉矿的制粒性能进行评价，且评价方法简单易行,可操作性强，更好指导现场生产。

Description

一种判断铁粉矿成球性能的方法
技术领域
本发明涉及一种对烧结工艺工况的判别埋方法，确切地属于判断铁粉矿成球性能的方法。
背景技术
铁矿粉成球性好坏直接关系到制粒性好坏，影响到不同矿种颗粒的分布状态，从而影响烧结过程或球团生产过程。经检索，文献“一种检测铁精矿成球性的方法”和文献“一种测定铁精粉成球性指数的仪器”中指出准确测定铁精粉成球能力常用成球性指数K表示：K=a/(b-a)，其中a一最大分子水(%)；b一最大毛细水(%)。由于上述经验公式只涉及铁精矿最大分子水和最大毛细水的测定，操作简单，能综合性地反映细磨物料的天然性质，因此该公式在球团生产中应用广泛。此种方法是针对球团用铁精矿提出的，对铁粉矿仅具有一定的参考价值。铁精矿的粒度非常细，比表面积大，精矿颗粒内部孔隙表面积所占的比例较小，吸附的分子水和毛细水占比小，因此传统成球性计算方法表征铁精矿成球性能有较高的准确性。对于粒度较粗铁矿粉，比表面积小，颗粒内部孔隙表面积所占的比例较大，然而颗粒内部孔隙表面的吸附水对颗粒制粒起不到作用，如果不排除颗粒内部孔隙吸附的分子水和毛细水，无法真实反应铁粉矿对制粒起作用的分子水和毛细水部分。
同时，对铁矿粉内部孔隙大小进行了试验研究，发现铁矿粉能成球部分粒级颗粒的内部孔隙孔径分布主要分布在2-1000nm之间，远小于铁矿吸附分子水膜的厚度，孔隙中吸附的水分亦无法真实反映铁矿表面吸附分子水和毛细水能力的大小。
发明内容
本发明在于克服现有技术存在的不足，提供一种针对颗粒较粗的铁矿粉外比表面积所占的比例较小的基本性质，能准确对评价铁粉矿的制粒性能进行评价，且评价方法简单易行,可操作性强，更好指导现场生产的铁粉矿成球性能的方法。
实现上述目的的措施：
一种判断铁粉矿成球性能的方法，其步骤：
1）取不少于800g的铁粉矿并对其烘干，其烘干温度不低于100℃，烘干时间不少于2个小时，烘干到水分含量不超过0.05wt%；
2）将烘干后铁粉矿进行筛分，取其粒度＜1mm铁粉矿，其中：用于测定最大分子水的量不少于10g，装于测定最大毛细水的试管中的量ma不少于100g，装于测定总孔体积所用的试管中的量不少于2g；
3）采用离心法测定粒度＜1mm铁粉矿的最大分子水a：
A、首先将不少于10g的粒度＜1mm铁粉矿在水中浸泡，浸泡时间不低于12小时；
B、采用离心式方式脱水30min，取出后将其重量用m1表示；
C、对经脱水后重量为m1的粒度＜1mm铁粉矿进行烘干，其烘干温度不低于100℃，烘干时间不少于2个小时，并烘干到水分含量不超过0.05wt%，将经本次烘干的铁粉矿的重量用m2表示；
D、计算最大分子水a：根据步骤B所得出的m1及步骤C所得出的m2 ,采用以下计算公式计算出最大分子水a：
a=(m1-m2)/m1*100%
4)采用饱和吸水法测定检测粒度＜1mm铁粉矿的最大毛细水b：
A、将装在试管中重量为ma不少于100g的粒度＜1mm铁粉矿通过毛细力的作用吸水至饱和；
B、对吸水饱和后的粒度＜1m铁矿粉中的吸水量进行检测，记为mb，并采用公式mb/（ma+mb）*100%计算最大毛细水，用b表示；；
5）测定总孔体积vm：将装有用于测定总孔体积vm试样的试管进行抽真空处理，排净试管中的空气后充入氮气，再用JW-BK122W静态氮吸附仪测定总孔体积vm；
6）根据以下公式计算粒度＜1mm铁粉矿成球性指数：
K=A/（B-A） （1）
式中：K—表示粒度＜1mm铁粉矿成球性指数；
A—表示粒度＜1mm铁粉矿外表面最大分子水，单位为wt%；
B—表示粒度＜1mm铁粉矿外表面最大毛细水，单位为wt%；
由于具有一定粒级的铁粉矿外比表面积所占的比例较小，需排除颗粒内部孔隙吸附的分子水和毛细水,精确到外表面吸附的分子水和毛细水，故此种情况下，粒度＜1mm铁粉矿外表面最大分子水A和外表面最大毛细水B为：
A=[a-(100-a)vm] （2）
B=[b-(100-b)vm] （3）
式中： a—表示粒度＜1mm铁粉矿最大分子水，由步骤3）检测得出，单位为wt%；
b—表示粒度＜1mm铁粉矿最大毛细水，由步骤4）检测得出，单位为wt%；
vm—表示粒度＜1mm铁粉矿总孔体积，由步骤5）检测得出，cm3/g；
将公式2）和公式3）代入公式1），得出铁粉矿成球性指数：
K=[a-(100-a)*vm]/[(b-a)*(1+vm)]
7）判断粒度＜1mm铁粉矿的成球性能：
根据步骤6）中得出公式计算出粒度＜1mm铁粉矿成球性指数K：当K<0.2时，无成球性能；当K在0.2至小于0.35时，成球性能弱；当K在0.35至小于0.60时，成球性为一般等；当K在0.60至小于等于0.80时，成球性能良好；当K>0.8时，则成球性能优异。
进一步地：步骤1）中的铁粉矿的烘干水分含量不超过0.04wt%。
进一步地：步骤3）中经脱水后粒度＜1mm铁粉矿的烘干水分含量不超过0.035wt%。
本发明与现有技术相比：
1）其即可用于评价铁精矿的成球性，又可用于评价铁粉矿的成球性，适用范围较宽。
2）其计算的成球性指数排除了制粒过程中不起作用的内部孔隙吸附的水，能更准确的评价铁粉矿的制粒性能。
3）其评价方法简单易行,可操作性强。
具体实施方式
下面对本发明予以详细描述：
实施例1
说明：具体铁粉矿为镜铁矿；
一种判断铁粉矿成球性能的方法，其步骤：
1）取850g的铁粉矿并对其烘干，其烘干温度为110℃，烘干时间为2.5个小时，经检测其烘干后的水分含量为0.042wt%；
2）将烘干后铁粉矿进行筛分，取其粒度＜1mm铁粉矿，其中：用于测定最大分子水的量为12g，装于测定最大毛细水的试管中的量ma为134.1g，装于测定总孔体积所用的试管中的量为5g；
3）采用离心法测定粒度＜1mm铁粉矿的最大分子水a：
A、首先将12g的粒度＜1mm铁粉矿在水中浸泡，浸泡时间为12.3个小时；
B、浸泡结束后采用离心式方式脱水30min，取出后经称量，其重量m1为12.09g；
C、对经脱水后重量为m1的粒度＜1mm铁粉矿进行烘干，其烘干温度为105℃，烘干时间在2.3个小时，经检测，烘干后的水分含量为0.036wt%，经称量，烘干后的铁粉矿的重量m2为11.82g；
D、计算最大分子水a：根据步骤B所得出m1为12.09g及步骤C所得出m2为11.82g ,采并代入以下计算公式计算出最大分子水a：
a=(m1-m2)/m1*100%= 2.23wt%
4)采用饱和吸水法测定检测粒度＜1mm铁粉矿的最大毛细水b：
A、将装在试管中重量为ma=134.1g的粒度＜1mm铁粉矿通过毛细力的作用吸水至饱和；
B、对吸水饱和后的粒度＜1m铁矿粉中的吸水量进行检测，记为mb=18.93g，并采用公式b=mb/（ma+mb）*100%计算最大毛细水b为12.37wt%；
5）测定总孔体积vm：将装有用于测定总孔体积vm试样的试管进行抽真空处理，排出试管中的空气后充入氮气，经JW-BK122W静态氮吸附仪测定，得到总孔体积vm为0.00101cm3/g；
6）根据以下公式计算粒度＜1mm铁粉矿成球性指数K：
K=A/（B-A） （1）
式中：K—表示-1mm粒级铁粉矿成球性指数；
A—表示-1mm粒级铁粉矿外表面最大分子水，单位为wt%；
B—表示-1mm粒级铁粉矿外表面最大毛细水，单位为wt%；
由于具有一定粒级的铁粉矿外比表面积所占的比例较小，需排除颗粒内部孔隙吸附的分子水和毛细水,精确到外表面吸附的分子水和毛细水，故此种情况下，粒度＜1mm铁粉矿外表面最大分子水A和外表面最大毛细水B为：
A=[a-(100-a)vm]（2）
B=[b-(100-b)vm]（3）
将公式（2）及（3）带入（1）得到：
K=A/（B-A）=[a-(100-a)*vm]/[(b-a)*(1+vm)]
已知a=2.23wt%，b=12.37wt%，vm= 0.00101cm3/g,并分别代入上式，得出铁粉矿成球性指数：
K=[a-(100-a)*vm]/[(b-a)*(1+vm)]=0.21
7）判断粒度＜1mm铁粉矿的成球性能：
根据步骤6）中计算出的K=0.21，由于K在0.2至小于0.35，所以本铁粉矿的成球性能弱；经进行实际制粒试验，两者的结果非常接近，见表1；
表1 镜铁矿-1mm粒级制粒后的粒度分布
Figure DEST_PATH_IMAGE001
经实际制粒后仍有100%-13.41%=86.59%未制粒长大，说明镜铁矿成球性能弱。
实施例2
说明：具体铁粉矿为磁铁矿 ，
一种判断铁粉矿成球性能的方法，其步骤：
1）取1000g的铁粉矿并对其烘干，其烘干温度为105℃，烘干时间为4个小时，经检测其烘干后的水分含量为0.009wt%；
2）将烘干后铁粉矿进行筛分，取其粒度＜1mm铁粉矿，其中：用于测定最大分子水的量为30g，装于测定最大毛细水的试管中的量ma为145.7g，装于测定总孔体积所用的试管中的量为4g；
3）采用离心法测定粒度＜1mm铁粉矿的最大分子水：
A、首先将30g的粒度＜1mm铁粉矿在水中浸泡，浸泡时间为18个小时；
B、浸泡结束后采用离心式方式脱水30min，取出后经称量，其重量m1为31.07g；
C、对经脱水后重量为m1的粒度＜1mm铁粉矿进行烘干，其烘干温度为105℃，烘干时间在3个小时，经检测，烘干后的水分含量为0.026wt%，经称量，烘干后的铁粉矿的重量m2为28.07g；
D、计算最大分子水a：根据步骤B所得出m1为31.07g及步骤C所得出m2为28.07g ,采用以下计算公式计算出最大分子水a：
a=(m1-m2)/m1*100%= 9.66wt%
4)采用饱和吸水法测定检测粒度＜1mm铁粉矿的最大毛细水b：
A、将装在试管中重量为ma=145.7g的粒度＜1mm铁粉矿通过毛细力的作用吸水至饱和；
B、对吸水饱和后的粒度＜1m铁矿粉中的吸水量进行检测，记为mb=39.10g，并ma=145.7g、mb=39.10g代入将公式b=mb/（ma+mb）*100%，计算最大毛细水b为21.16wt%；
5）测定总孔体积vm：将装有用于测定总孔体积vm试样的试管进行抽真空处理，排出试管中的空气后，经JW-BK122W静态氮吸附仪测定，得到总孔体积vm为0.01815cm3/g；
6）根据以下公式计算粒度＜1mm铁粉矿成球性指数K：
K=A/（B-A） （1）
式中：K—表示-1mm粒级铁粉矿成球性指数；
A—表示-1mm粒级铁粉矿外表面最大分子水，单位为wt%；
B—表示-1mm粒级铁粉矿外表面最大毛细水，单位为wt%；
由于具有一定粒级的铁粉矿外比表面积所占的比例较小，需排除颗粒内部孔隙吸附的分子水和毛细水,精确到外表面吸附的分子水和毛细水，故此种情况下，粒度＜1mm铁粉矿外表面最大分子水A和外表面最大毛细水B为：
A=[a-(100-a)vm]（2）
B=[b-(100-b)vm]（3）
将公式（2）及（3）带入（1）得到：
K=A/（B-A）=[a-(100-a)*vm]/[(b-a)*(1+vm)]
已知a=9.66wt%，b=21.16wt%，vm= 0.01815cm3/g,并分别代入上式，得出铁粉矿成球性指数：
K=[a-(100-a)*vm]/[(b-a)*(1+vm)]=0.68
7）判断粒度＜1mm铁粉矿的成球性能：
根据步骤6）中计算出的K=0.68，由于K在0.6至小于0.8，所以本铁粉矿的成球性良好；经进行实际制粒试验，两者的结果非常接近，见表2；
表2 磁铁矿-1mm粒级制粒后的粒度分布
Figure DEST_PATH_IMAGE003
制粒后有63.63%参与制粒长大，说明磁铁矿成球性良好。
实施例3
说明：具体铁粉矿为褐铁矿 ，
一种判断铁粉矿成球性能的方法，其步骤：
1）取1100g的铁粉矿并对其烘干，其烘干温度为107℃，烘干时间为3个小时，经检测其烘干后的水分含量为0.014wt%；
2）将烘干后铁粉矿进行筛分，取其粒度＜1mm铁粉矿，其中：用于测定最大分子水的量为25g，装于测定最大毛细水的试管中的量为139.4g，装于测定总孔体积所用的试管中的量为3g；
3）采用离心法测定粒度＜1mm铁粉矿的最大分子水a：
A、首先将25g的粒度＜1mm铁粉矿在水中浸泡，浸泡时间为16个小时；
B、浸泡结束后采用离心式方式脱水30min，取出后经称量，其重量m1为26.79g；
C、对经脱水后重量为m1的粒度＜1mm铁粉矿进行烘干，其烘干温度为105℃，烘干时间在4个小时，经检测，烘干后的水分含量为0.031wt%，经称量，烘干后的铁粉矿的重量m2为24.18g；
D、计算最大分子水a：根据步骤B所得出m1为26.79g及步骤C所得出m2为24.18g ,采用以下计算公式计算出最大分子水a：
a=(m1-m2)/m1*100%= 9.74wt%
4)采用饱和吸水法测定检测粒度＜1mm铁粉矿的最大毛细水b：
A、将装在试管中重量为ma=139.5g的粒度＜1mm铁粉矿通过毛细力的作用吸水至饱和；
B、对吸水饱和后的粒度＜1m铁矿粉中的吸水量进行检测，记为mb=33.62g，并采用公式b=mb/（ma+mb）*100%计算最大毛细水为19.42wt%；
5）测定总孔体积vm：将装有用于测定总孔体积vm试样的试管进行抽真空处理，排出试管中的空气后，经JW-BK122W静态氮吸附仪测定，得到总孔体积vm为0.01921cm3/g；
6）根据以下公式计算粒度＜1mm铁粉矿成球性指数K：
K=A/（B-A） （1）
式中：K—表示-1mm粒级铁粉矿成球性指数；
A—表示-1mm粒级铁粉矿外表面最大分子水，单位为wt%；
B—表示-1mm粒级铁粉矿外表面最大毛细水，单位为wt%；
由于具有一定粒级的铁粉矿外比表面积所占的比例较小，需排除颗粒内部孔隙吸附的分子水和毛细水,精确到外表面吸附的分子水和毛细水，故此种情况下，粒度＜1mm铁粉矿外表面最大分子水A和外表面最大毛细水B为：
A=[a-(100-a)vm]（2）
B=[b-(100-b)vm]（3）
将公式（2）及（3）带入（1）得到：
K=A/（B-A）=[a-(100-a)*vm]/[(b-a)*(1+vm)]
已知a=9.74wt%，b=19.42wt%，vm= 0.01921cm3/g,并分别代入上式，得出铁粉矿成球性指数：
K=[a-(100-a)*vm]/[(b-a)*(1+vm)]=0.81
7）判断粒度＜1mm铁粉矿的成球性能：
根据步骤6）中计算出的K=0.81，由于K>0.8，所以本铁粉矿的成球性优异；经进行实际制粒试验，两者的结果非常接近，见表3；
表3 褐铁矿-1mm粒级制粒后的粒度分布
Figure DEST_PATH_IMAGE005
制粒后有95.62%参与制粒长大，均长成大颗粒，说明褐铁矿成球性良好。
本具体实施方式仅为最佳例举，并非对本发明技术方案的限制性实施。

Claims (3)

1.一种判断铁粉矿成球性能的方法，其步骤：
1）取不少于800g的铁粉矿并对其烘干，其烘干温度不低于100℃，烘干时间不少于2个小时，烘干到水分含量不超过0.05wt%；
2）将烘干后铁粉矿进行筛分，取其粒度＜1mm铁粉矿，其中：用于测定最大分子水的量不少于10g，装于测定最大毛细水的试管中的量ma不少于100g，装于测定总孔体积所用的试管中的量不少于2g；
3）采用离心法测定粒度＜1mm铁粉矿的最大分子水：
A、首先将不少于10g的粒度＜1mm铁粉矿在水中浸泡，浸泡时间不低于12小时；
B、采用离心式方式脱水30min，取出后将其重量用m1表示；
C、对经脱水后重量为m1的粒度＜1mm铁粉矿进行烘干，其烘干温度不低于100℃，烘干时间不少于2个小时，并烘干到水分含量不超过0.05wt%，将经本次烘干的铁粉矿的重量用m2表示；
D、计算最大分子水a：根据步骤B所得出的m1及步骤C所得出的m2 ,采用以下计算公式计算出最大分子水a：
a=(m1-m2)/m1*100%
4)采用饱和吸水法测定检测粒度＜1mm铁粉矿的最大毛细水b：
A、将装在试管中重量为ma不少于100g的粒度＜1mm铁粉矿通过毛细力的作用吸水至饱和；
B、对吸水饱和后的粒度＜1m铁矿粉中的吸水量进行检测，记为mb，并采用公式mb/（ma+mb）*100%计算最大毛细水，用b表示；
5）测定总孔体积vm：将装有用于测定总孔体积vm试样的试管进行抽真空处理，排净试管中的空气后充入氮气，再用JW-BK122W静态氮吸附仪测定总孔体积vm；
6）根据以下公式计算粒度＜1mm铁粉矿成球性指数：
K=A/（B-A） （1）
式中：K—表示粒度＜1mm铁粉矿成球性指数；
A—表示粒度＜1mm铁粉矿外表面最大分子水，单位为wt%；
B—表示粒度＜1mm铁粉矿外表面最大毛细水，单位为wt%；
由于具有一定粒级的铁粉矿外比表面积所占的比例较小，需排除颗粒内部孔隙吸附的分子水和毛细水,精确到外表面吸附的分子水和毛细水，故此种情况下，粒度＜1mm铁粉矿外表面最大分子水A和外表面最大毛细水B为：
A=[a-(100-a)vm] （2）
B=[b-(100-b)vm] （3）
式中： a—表示粒度＜1mm铁粉矿最大分子水，由步骤3）检测得出，单位为wt%；
b—表示粒度＜1mm铁粉矿最大毛细水，由步骤4）检测得出，单位为wt%；
vm—表示粒度＜1mm铁粉矿总孔体积，由步骤5）检测得出，cm3/g；
将公式2）和公式3）代入公式1），得出铁粉矿成球性指数：
K=[a-(100-a)*vm]/[(b-a)*(1+vm)]
7）判断粒度＜1mm铁粉矿的成球性能：
根据步骤6）中得出公式计算出粒度＜1mm铁粉矿成球性指数K：当K<0.2时，无成球性能；当K在0.2至小于0.35时，成球性能弱；当K在0.35至小于0.60时，成球性为一般等；当K在0.60至小于等于0.80时，成球性能良好；当K>0.8时，则成球性能优异。
2.如权利要求1所述的一种判断铁粉矿成球性能的方法，其特征在于：步骤1）中的铁粉矿的烘干水分含量不超过0.04wt%。
3.如权利要求1所述的一种判断铁粉矿成球性能的方法，其特征在于：步骤3）中经脱水后粒度＜1mm铁粉矿的烘干水分含量不超过0.035wt%。
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