CN109517979A - 一种降低铁矿烧结碳素消耗及排放的配矿方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降低铁矿烧结碳素消耗及排放的配矿方法，属于铁矿粉烧结技术领域。本发明的一种降低铁矿烧结碳素消耗及排放的配矿方法，控制混合矿的A_h为：50～80；根据 计算铁矿粉的配比r_i；A_h为混合矿的同化反应特征数，A_i为单种铁矿粉的同化反应特征数；r_i为单种铁矿粉的配比；m为铁矿粉种类数量，m≥2。本发明提供了一种降低铁矿烧结碳素消耗及排放的配矿方法，结合铁矿粉的同化温度和同化速度进行配矿，进一步地实现了烧结过程节能与减排。

Description

一种降低铁矿烧结碳素消耗及排放的配矿方法

技术领域

本发明涉及铁矿粉烧结领域，更具体地说，涉及一种降低铁矿烧结碳素消耗及排放的配矿方法。

背景技术

烧结是高炉炼铁的重要环节之一，烧结是将各种粉状含铁原料，配入适量的燃料和熔剂，加入适量的水，经混合和造球后在烧结设备上使物料发生一系列物理化学变化，将矿粉颗粒黏结成块的过程。烧结工序对烧结生产的产量和质量有着直接而重要的影响，因此烧结工序既要保证高炉生产的稳定顺行，还要实现增产，并且在生产中能够节能降耗。目前有许许多多的冶金工作者主要研究烧结领域，其中烧结优化配矿成为了研究重点。铁矿粉同化性是烧结优化配矿的基础参考数据之一，铁矿粉的同化性是指铁矿石在烧结过程中液相的生成能力，它反映了烧结过程中铁矿石与熔剂之间生成液相的难易程度，是烧结矿有效固结的基础。对于铁矿粉同化反应的研究，需要检测铁矿粉的最低同化温度以及同化反应速度，通过检测的结果进一步地研究铁矿粉同化反应，因此亟需设计一种检测铁矿粉最低同化温度和同化反应速度的装置。

针对上述问题，现有技术中已经提出了一些解决方案，例如发明创造名称：，一种配矿及烧结方法(CN200910253459.1，2009-12-16)，用于烧结包括高硅低铝铁矿粉和高铝低硅铁矿粉的混合铁矿料，在所述高硅低铝铁矿粉中，TFe占45-55％，SiO₂占10-20％，Al₂O₃小于1.0％；在所述高铝低硅铁矿粉中，TFe占60-70％，SiO₂小于5％，Al₂O₃占2.0-4.0％；并且Al₂O₃/SiO₂为0.1-0.35，高硅低铝铁矿粉和高铝低硅铁矿粉占所述混合铁矿料重量的比例大于0小于或等于50％并使烧结矿的铁品位在50-60％，SiO₂占5.0-9.0％，碱度在1.2-2.5。当时该方案仅仅考虑配矿铁矿粉的元素成分，并不能有效地表征铁矿粉真正的烧结性能。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有技术中烧结配矿过程中不能有效地表征铁矿粉真正的烧结性能，提供一种降低铁矿烧结碳素消耗及排放的配矿方法，结合铁矿粉的同化温度和同化速度进行配矿，可以降低铁矿烧结碳素消耗及排放，进一步地实现了烧结过程节能与减排。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种降低铁矿烧结碳素消耗及排放的配矿方法，控制混合矿的A_h为：50～80；根据计算铁矿粉的配比r_i；A_h为混合矿的同化反应特征数，A_i为单种铁矿粉的同化反应特征数；r_i为单种铁矿粉的配比；m为铁矿粉种类数量，m≥2。

优选地，单种铁矿粉的同化反应特征数A_i的计算方法为：首先利用检测装置测取铁矿粉试样数据，再通过以下公式求得单种铁矿粉的同化反应特征数A_i：k_i＝n_i/d_i，为单种铁矿粉的反应系数；n_i为单种铁矿粉的粒径小于0.Smm所占比例，％；d_i为粒径小于0.Smm单种铁矿粉的粒径平均值，mm；A_i为单种铁矿粉的同化反应特征数，无量纲；δ_i为单种铁矿粉的反应层厚度，mm；t_i为单种铁矿粉的反应时间，s；T_1i为单种铁矿粉的同化反应开始温度值，℃；T_2i为单种铁矿粉的反应层底部发生同化反应的温度值，℃；β_i为单种铁矿粉的升温速率，℃/s。

优选地，步骤一：试样准备将铁矿粉试样覆盖于所述检测装置的氧化钙压片上，且氧化钙压片内部设置有电极；步骤二：测取数据利用检测装置检测铁矿粉试样的同化温度和电信号随时间变化的情况，并获取数据；步骤三：计算配比根据计算铁矿粉的配比r_i。

优选地，所述检测装置包括加热单元，该加热单元用于对氧化钙压片上的铁矿粉试样进行加热；计时器，该计时器用于对铁矿粉试样的同化反应过程进行计时；以及第一检测单元和第二检测单元，所述第一检测单元和第二检测单元用于检测铁矿粉试样的电信号的变化情况和铁矿粉试样的同化温度。

优选地，氧化钙压片由上层、中层、下层组成，上层颗粒的平均粒径为d1，中层颗粒的平均粒径为d2，下层颗粒的平均粒径为d3，d1＜d2＜d3。

优选地，所述电极包括第一电极、第二电极和第三电极，第一电极、第二电极与第一检测单元电连接，第一电极、第三电极与第二检测单元电连接，且第三电极与第二电极处于不同的高度。

优选地，第一检测单元包括检测部件a和测温部件a，检测部件a分别与第一电极、第二电极电连接；测温部件a与第二电极电连接；第二检测单元包括检测部件b和测温部件b，检测部件b分别与第一电极、第三电极电连接；测温部件b与第三电极电连接。

优选地，第一电极、第二电极和第三电极三者之间互不接触。

优选地，第一电极、第二电极和第三电极互相平行设置，第一电极与第二电极之间的水平距离为d_电极，d_电极＜R/2，R为铁矿粉试样在氧化钙压片上的堆积面直径。

优选地，步骤三的具体步骤为：先设定混合矿的同化反应特征数A_h，并计算单种铁矿粉的同化反应特征数A_i，最后根据计算铁矿粉的配比r_i。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

(1)本发明的一种降低铁矿烧结碳素消耗及排放的配矿方法，通过控制混合矿的同化反应特征数A_h为50～80，结合铁矿粉的同化温度和同化速度进行配矿，可以降低铁矿烧结碳素消耗及排放，进一步地实现了烧结过程节能与减排。

(2)本发明的一种降低铁矿烧结碳素消耗及排放的配矿方法，在第二电极和第三电极各自的一端设置有测温端，并将测温端设置于氧化钙压片内部，即将测温端设置于反应接触面处，在同化反应过程中，测温部件a和测温部件b所测得的温度是反应接触面处的温度，从而提高了实验数据采集的准确性。

(3)本发明的一种降低铁矿烧结碳素消耗及排放的配矿方法，通过在氧化钙压片内部设置第一电极，第二电极和第三电极，且第一电极，第二电极与第一检测单元电连接，第一电极、第三电极与第二检测单元电连接，并且第二电极和第三电极处于不同的水平线上，从而可以通过第一检测单元和第二检测单元测量同化反应温度以及同化反应过程电信号随时间的变化情况，进而可以根据电信号的突变情况确定同化反应的最低温度以及同化反应过程的时间，进一步可以计算出同化反应速度，提高了实验的客观性和准确性。

(4)本发明的一种降低铁矿烧结碳素消耗及排放的配矿方法，氧化钙压片由上层、中层和下层组成，且上层、中层和下层的平均粒径逐渐增大，结合了烧结过程不同粒度原料的反应特性，进而能够模拟实际的烧结过程，进一步提高了检测结果的准确性。

附图说明

图1为实施例1的检测装置的整体结构示意图；

图2为本发明的氧化钙压片的整体结构示意图；

图3为本发明的氧化钙压片与电极的配合结构示意图；

图4为本发明的氧化钙压片与电极的配合的俯视图；

图5为实施例2的检测装置的整体结构示意图；

图6为实施例2的铁矿粉试样的电阻值与时间的曲线图一；

图7为实施例2的铁矿粉试样的温度与时间的曲线图一；

图8为本发明的铁矿粉试样的电阻值与温度的曲线图一；

图9为实施例2的铁矿粉试样的电阻值与时间的曲线图二；

图10为实施例2的铁矿粉试样的温度与时间的曲线图二；

图11为本发明的的铁矿粉试样的电阻值与温度的曲线图二；

图12为本发明的一种降低铁矿烧结碳素消耗及排放的配矿方法的流程图。

示意图中的标号说明：

100、加热单元；110、加热炉；120、支撑台；130、氧化钙压片；131、上层；132、中层；133下层；140、铁矿粉试样；

210、第一电极；220、第二电极；221、检测部件a；222、测温部件a；230、第三电极；231、检测部件b；232、测温部件b；

300、计时器；310、反应计时器；

400、控制处理单元。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；而且，各个实施例之间不是相对独立的，根据需要可以相互组合，从而达到更优的效果。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

实施例1

结合图12所示，本发明的一种降低铁矿烧结碳素消耗及排放的配矿方法，首先控制混合矿的同化反应特征数A_h为50～80，而后再根据计算铁矿粉的配比r_i。其中，A_i为单种铁矿粉的同化反应特征数；r_i为单种铁矿粉的配比；m为铁矿粉种类数量，m≥2。通过控制混合矿的同化反应特征数A_h为50～80，结合铁矿粉的同化温度和同化速度进行配矿，可以降低铁矿烧结碳素消耗及排放，进一步地实现了烧结过程节能与减排。本发明的一种降低铁矿烧结碳素消耗及排放的配矿方法的具体步骤为：步骤一：试样准备，将铁矿粉试样140覆盖于所述检测装置的氧化钙压片130上，且氧化钙压片130内部设置有电极；步骤二：测取数据，利用检测装置检测铁矿粉试样140的同化温度和电信号随时间变化的情况，并获取数据；步骤三：计算配比，先设定混合矿的同化反应特征数A_h，并计算单种铁矿粉的同化反应特征数A_i，最后根据计算铁矿粉的配比ri。其中，单种铁矿粉的同化反应特征数A_i通过以下公式求得：

k_i＝n_i/d_i，

k_i为单种铁矿粉的反应系数；n_i为单种铁矿粉的粒径小于0.5mm所占比例，％；d_i为粒径小于0.5mm单种铁矿粉的粒径平均值，mm；A_i为单种铁矿粉的同化反应特征数，无量纲；δ_i为单种铁矿粉的反应层厚度，mm；t_i为单种铁矿粉的反应时间，s；T_1i为单种铁矿粉的同化反应开始温度值，℃；T_2i为单种铁矿粉的反应层底部发生同化反应的温度值，℃；β_i为单种铁矿粉的升温速率，℃/s。

结合图1所示，本发明所用的检测装置包括加热单元100、计时器300、第一检测单元和第二检测单元，加热单元100用于加热铁矿粉试样140，加热单元100包括加热炉110，该加热炉110为电加热炉或者微波加热炉，也可以为燃料性加热炉等其他类型的加热炉。加热炉110内设置有支撑台120，本实施例中支撑台120位于加热炉110的中心部位，支撑台120用于承载氧化钙压片130和铁矿粉试样140，其中，铁矿粉试样140位于氧化钙压片130的上方。氧化钙压片130内设置有第一电极210、第二电极220和第三电极230，本实施中第一电极210、第二电极220和第三电极230互相平行设置。第一电极210、第二电极220与第一检测单元电连接，具体地，第一检测单元包括检测部件a221和测温部件a222，第一电极210和第二电极220分别与检测部件a221电连接，且第一电极210和第二电极220不接触，在检测过程中氧化钙压片130串联于第一电极210和第二电极220之间，即第一电极210、第二电极220、检测部件a221和氧化钙压片130组成回路。进一步地，第二电极220还与测温部件a222电连接，测温部件a222可以检测加热铁矿粉试样140的温度，由于第二电极220设置于氧化钙压片130的内部，第二电极220一端设置的测温端240设置于反应接触面处，即在同化反应过程中，测温部件a222所测得的温度是反应接触面处的温度，从而提高了实验过程的准确性。

本实施例的第一电极210、第三电极230与第二检测单元电连接，具体地，第二检测单元包括检测部件b231和测温部件b232，第一电极210和第三电极230分别与检测部件b231电连接，且第一电极210和第三电极230之间不接触，在检测过程中氧化钙压片130串联于第一电极210和第三电极230之间。此外，第三电极230与测温部件b232电连接，由于第三电极230一端设置的测温端240设置于反应接触面处，即在同化反应过程中，测温部件b232所测温度为反应接触面处的温度，进而提高了实验过程的准确性。值得说明的是，本实施例第一电极210为耐高温、惰性的铂铑丝，进而使得第一电极210在高温下不融化且不与气体反应；本实施例的第二电极220和第三电极230为热电偶，且第二电极220通过导线与测温部件a222连接，第三电极230通过导线与测温部件b232连接。

值得说明的是，第三电极230与第二电极220处于不同的高度，本实施例的第三电极230位于第二电极220的正下方，由于第三电极230和第二电极220分别电连接于第二检测单元和第一检测单元，第一检测单元和第二检测单元用于检测铁矿粉试样140的电阻信号的变化情况，本实施例的电信号可以为电压信号或者电流信号或者导电性信号。实验人员或者工作人员通过观察检测部件a221以及检测部件b231的电信号突变情况，进而可以知道铁矿粉试样140与氧化钙压片130开始反应的时间点，以及铁矿粉试样140与氧化钙压片130反应至第三电极230处的时间点，值得说明的是，本实施例的电信号突变是指电阻值在1～5s内发生数量级的变化，即电阻值在短时间内发生很大变化。本实施例通过计算第三电极230至第二电极220的厚度值与时间差值的比值即可得到同化反应速度，值得说明的是，第三电极230至第二电极220的厚度就是反应层的厚度，且比值是特定温度下的同化反应速度，特定温度是开始反应时间点所对应的温度值T₁和反应至第三电极230处的时间点所对应的温度值T₂的平均值，即该特定温度T＝(T₁+T₂)/2。

进一步地，本实施例的加热单元100、计时器300、第一检测单元和第二检测单元都与控制处理单元400连接，从而可以通过控制处理单元400记录数据并且计算分析制图，进而实验人员可以直观地去了解同化反应过程。其中，计时器300用于对铁矿粉试样140同化反应过程进行计时。

本实施例结合上述的检测装置进一步阐述本发明的具体实施步骤，以ore-B铁矿粉为例，以下步骤为计算同化反应特征数的具体步骤，本实施例的单种铁矿粉的同化反应特征数的计算都是采用以下步骤：

步骤一：设备组装

1)用天平称量一定量的氧化钙粉末并根据不同的粒度级别进行筛分，从而可以得到不同粒度级的氧化钙粉末，然后将不同粒度级的氧化钙粉末或者混合后的氧化钙粉末放置于模具内，而后在压力下压制成氧化钙压片130，氧化钙压片130由上层131、中层132、下层133组成，其中，上层131颗粒的平均粒径为d1，中层132颗粒的平均粒径为d2，下层133颗粒的平均粒径为d3，d1＜d2＜d3。值得说明的是，在烧结过程中，由于细颗粒原料比表面积大，相对与粗颗粒原料会优先反应，而本发明中氧化钙压片130的上层131、中层132、下层133的颗粒的平均粒径设置为d1＜d2＜d3，进而可以提高装置检测的准确性。

本实施例中天平称量6g的氧化钙粉末并进行筛分，筛分后的氧化钙粉末可以分为-0.5mm，0.5-1mm，+1mm三个粒度级，先取10％的-0.5mm和全部+1mm氧化钙粉末放置于模具底层，再取20％的-0.5mm和全部0.5-1mm氧化钙粉末放置于模具中层，最后将剩余的70％-0.5mm氧化钙粉末放置于模具上层，而后在20MPa压力下压制成一个氧化钙压片130，该氧化钙压片130上表面开设有一个深度1～2mm，宽度1～2mm的凹槽，本实施例中凹槽深度为1.5mm，宽度为2mm，并且在氧化钙压片130上开设一个直径为2mm的电极孔，值得说明的是，电极孔可以在凹槽的正下方，电极孔所处方向也可以与凹槽所处方向互相垂直(如图4所示)，只要电极孔位于凹槽的下部即可，具体地，本实施例中电极孔位于凹槽的正下方，且电极孔底端与凹槽底端的距离为4～5mm，本实施例中电极孔与凹槽的距离为5mm。

2)将第一电极210和第二电极220放置于氧化钙压片130开设的电极槽中，且第一电极210和第二电极220互不接触，第一电极210与第二电极220之间的水平距离为d_电极，d_电极＜R/2，R为铁矿粉试样140在氧化钙压片130上的堆积面直径。而后向电极槽中均匀添加氧化钙粉并轻压、抹平氧化钙粉末，本实施例中第一电极210和第二电极220位于同一直线上；再将第一电极210和第二电极220与第一检测单元电连接，具体地，第一电极210和第二电极220与检测部件a221电连接，且第二电极220与测温部件a222电连接。然后再将第三电极230放置于电极孔中，并用氧化钙粉末对电极孔进行填充，而后将第三电极230与第二检测单元连接，并且第一电极210也与第二检测单元连接，具体地，第一电极210和第三电极230与检测部件b231电连接，且第三电极230与测温部件b232电连接。值得说明的是，检测部件a221和检测部件b231均用于检测采集铁矿粉试样140的电信号，测温部件a222和测温部件b232用于检测采集铁矿粉试样140的同化温度。值得说明的是，第一电极210和第二电极220的顶部距离氧化钙压片130的上表面的厚度为δ1，δ1为1～2mm，第三电极230的顶部距离氧化钙压片130的上表面的厚度为δ2，δ2为5～7mm。本实施例中第一电极210、第二电极220以及第三电极230的直径均为0.5mm，且S1＝1mm，δ2＝6mm。

步骤二、试样准备

1)先将铁矿粉烘干并进行粒径筛分，并将粒度小于0.5mm颗粒作为试样，且计算试样粒度的平均粒径d，平均粒径d为试样颗粒的粒径平均值。值得说明的是，现有技术中为了便于观察接触面形成液相或者润湿角，一般是将铁矿粉进行加压制备得到一定的形状，在实际的烧结过程中，铁矿粉不需要加压制样，而且加压制备的铁矿粉的规则形状会影响烧结过程的固相扩散反应，会降低检测的准确性。由于在烧结过程中粒度小于0.5mm的铁矿粉颗粒会氧化钙熔剂反应形成液相，因此将粒度小于0.5mm的铁矿粉颗粒筛分出来作为铁矿粉试样140，从而铁矿粉试样140不需要进行加压制样，进而本发明的装置在检测时能够模拟实际的生产过程，进一步提高了检测的准确性。

2)将铁矿粉试样140覆盖于氧化钙压片130的表面，并且铁矿粉试样140与氧化钙压片130充分接触。

步骤三、检测同化反应的过程

本实施的加热单元100按照设定的升温曲线进行升温，并在氮气气氛下进行试验，具体的升温步骤为：

室温～600℃，升温速度为2.5℃/s；

600～1000℃，升温速度为3℃/s；

1000～1150℃，升温速度为1.5℃/s；

1150～1280℃，升温速度为1℃/s；

当测温部件a222检测升温至1150℃时，从1150℃开始记录电阻随时间的变化情况及温度随时间的变化情况，电阻信号记录仪记录步长为1s，通过时间介质得到温度与电信号的对应关系，并绘制铁矿粉试样140的温度-电信号曲线(如图8、图11所示)，值得注意的是，图8所示的温度-电信号曲线数据是由检测部件a221和测温部件a222采集记录，而图11所示的温度-电信号曲线数据是由231、检测部件b231和测温部件b232采集记录。

步骤四、确定同化反应温度及同化反应速度

通过观察第一检测单元的温度-电信号曲线的电信号突变，从而可以根据对应坐标轴确定最低同化温度值，本实施例的最低同化温度T1＝1214℃(如图8所示)，并且记录该温度对应的时间t1。而后观察第二检测单元的温度-电信号曲线的电信号突变，从而可以根据对应坐标轴确定铁矿粉试样140反应至第三电极230处的同化温度值，即反应层底部发生同化反应的温度值，本实施例该处的同化温度T2＝1220℃，同时记录该温度对应的时间t2。由步骤一可知，第三电极230与第二电极220的距离为反应层的厚度，即δ＝δ2-δ1＝5mm，反应时间t＝t2-t1＝8s。同化反应速度v＝δ/t＝0.625mm/s。

步骤五、计算同化反应特征数A

先计算反应系数k，k＝n/d，n为铁矿粉粒径小于0.5mm所占比例，％，即粒径小于0.5mm的试样占未筛分时整个试样的比例；d为粒径小于0.5mm铁矿粉的粒径平均值，mm，而后求同化反应特征数A：

A为同化反应特征数，无量纲；δ为反应层厚度，mm；t为反应时间，s；T1同化开始温度值，℃；T2为反应层底部发生同化反应的温度值，℃；β为升温速率，℃/s。本实施例中n＝43.2％，d＝0.307mm，δ＝5mm，t＝8s，T1＝1214℃，T2＝1220℃，β＝1℃/s(试验中在1150℃后升温速率)，计算的A＝72.26。

根据上述步骤，针对不同化学成分的铁矿粉分别进行实验，铁矿粉原料分别为Ore-A、Ore-B、Ore-C、Ore-D、Ore-E和Ore-F，不同原料的具体化学成分如表1所示。

表1铁矿粉化学成分/(wt％)

对于上述铁矿粉原料所测的同化反应速度和平均同化温度如表2所示

对于上述铁矿粉原料所测的同化反应特征数如表3所示。

表3同化反应特征数检测

结合表2和表3可知，同化反应特征数A与同化反应速度v成正比，同化反应特征数A与平均同化温度T成反比，对于非均质烧结过程而言，基于对烧结矿的固结、烧结料层透气性和烧结矿还原性能的考虑，铁矿粉与CaO发生同化反应速度和平均同化温度都要在合理范围内。因此综合考虑，铁矿粉同化反应特征数A在50-80之间，同化反应速度v适当，同化反应性能较好。当A小于50时，同化反应速度v相对较小，平均同化反应温度相对较高，烧结过程形成液相量少，影响烧结矿强度；当A大于80时，同化反应速度v相对较大，平均同化温度相对较低，烧结过程容易产生过多的液相量，造成烧结矿易形成薄壁大孔结构，影响烧结矿的强度和还原性能。

以同化反应特征数为标准，铁矿粉的反应性能从大到小排序为Ore-B＞Ore-A＞Ore-D＞Ore-C＞Ore-E＞Ore-F。本实施例首先进行基准方案的实验，而后在基准方案的基础上，基于同化反应特征数进行优化配矿烧结杯实验。对于基于同化反应特征数进行优化配矿，先设定混合矿的同化反应特征数A_h在50-80之间，本实施例混合矿的同化反应特征数A_h为57.32，基准方案混合矿的同化特征数为52.15，而后根据单种矿的同化反应特征数计算配比，本实施例中m＝6，得到的配比如表4所示。

表4烧结杯实验方案设计/％

针对上述两种方案进行烧结杯实验，实验结果如表5所示与基准方案相比，方案1烧结产质量指标及冶金性能与基准方案基本相同。

表5烧结产质量指标及冶金性能

燃料消耗计算：

其中：R：生产一吨烧结矿燃料消耗量，kg/t_烧结矿；B：烧结杯烧结燃料消耗量，kg；C：烧结成品矿重量，t。

基准方案燃料消耗计算：B为2.4kg，C为0.0336t；

方案1燃料消耗计算：B为2.28kg，C为0.0331t；

CO₂排放计算：

其中：N：生产一吨烧结矿CO₂排放量，kg/t_烧结矿；D：燃料含碳量，％；CO₂分子摩尔质量，g/mol；M_C：碳原子摩尔质量，g/mol。

基准方案的CO₂排放计算：R为71.43kg/t_烧结矿，D为80％，为44g/mol，M_C为12g/mol；

方案1的CO₂排放计算：R为68.88kg/t_烧结矿，D为80％，为44g/mol，M_C为12g/mol；

通过计算，基于同化反应特征数的优化配矿烧结能够在保证烧结产质量指标的前提下，可以降低铁矿烧结碳素消耗及排放，具体地，本实施例中减少烧结燃料消耗2.55kg/t_烧结矿，即减少了CO₂减排7.48kg/t_烧结矿，实现了烧结过程节能与减排。

实施例2

结合图5～11所示，本实施例的内容基本同实施例1，不同之处在于：本实施例的检测装置还包括有反应计时器310，反应计时器310与控制处理单元400电连接，该反应计时器310对反应过程进行计时，从而可以知道铁矿粉试样140与氧化钙压片130反应至第三电极230处所用的时间，进一步地通过计算电极之间的距离与反应所用时间的比值得出同化反应速度。本实施在检测同化反应的过程中，当测温部件a222检测升温至1150℃时，开启计时器300、检测部件a221和测温部件a222，此时第二检测单元为关闭状态，且反应计时器310未计时。本实施例中利用控制处理单元400记录电阻和温度随时间的变化情况，并且绘制出时间-电阻曲线图a和时间-温度曲线图a。电阻信号记录仪记录步长为1s，通过时间介质得到温度与电阻的对应关系，并绘制铁矿粉试样140的温度-电阻曲线图a。在温度-电阻曲线图a中电信号发生突变时开启第二检测单元和反应计时器310。具体地，利用检测部件b231和测温部件b232检测铁矿粉试样140反应过程中电阻及温度随时间的变化情况，并通过控制处理单元400记录数据并绘制出对应的时间-电阻值曲线图b和时间-温度曲线图b，并且通过时间介质得到电阻和温度的对应关系，从而可以绘制出对应的温度-电阻曲线图b。

根据温度-电阻曲线图a中的电信号的突变确定对应坐标轴的温度值为最低同化温度T1，本实施例的最低同化温度为T1＝1214℃。而后根据时间-电阻值曲线图b中电信号的突变确定对应坐标轴的时间，即为铁矿粉试样140同化反应至第三电极230处所用的时间t，本实施例中时间t＝8s，而后根据第三电极230与第二电极220的距离δ和时间t的比值得到同化反应速度v，值得说明的是，第三电极230与第二电极220的距离即为反应层的厚度。本实施例的同化反应速度v＝δ/t＝0.625mm/s。值得说明的是，同化反应速度v是特定温度下的同化反应速度，特定温度是开始反应时间点所对应的温度值T₁和反应至第三电极230处的时间点所对应的温度值T₂的平均值，T₂即为反应层底部的发生同化反应时的温度值。本实施例中T₂＝1230℃，即该特定温度T＝(T₁+T₂)/2＝1222℃。即本实施中当T＝1222℃时，铁矿粉试样140的同化反应速度为0.625mm/s。

在上文中结合具体的示例性实施例详细描述了本发明。但是，应当理解，可在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下进行各种修改和变型。详细的描述和附图应仅被认为是说明性的，而不是限制性的，如果存在任何这样的修改和变型，那么它们都将落入在此描述的本发明的范围内。此外，背景技术旨在为了说明本技术的研发现状和意义，并不旨在限制本发明或本申请和本发明的应用领域。

Claims (10)

1.一种降低铁矿烧结碳素消耗及排放的配矿方法，其特征在于：

控制保证混合矿的A_h为：50～80；

根据计算铁矿粉的配比r_i；

A_h为混合矿的同化反应特征数，A_i为单种铁矿粉的同化反应特征数；r_i为单种铁矿粉的配比；m为铁矿粉种类数量，m≥2。

2.根据权利要求1所述的一种降低铁矿烧结碳素消耗及排放的配矿方法，其特征在于：单种铁矿粉的同化反应特征数A_i的计算方法为：首先利用检测装置测取铁矿粉试样(140)数据，再通过以下公式求得单种铁矿粉的同化反应特征数A_i：

k_i＝n_i/d_i，

k_i为单种铁矿粉的反应系数；

n_i为单种铁矿粉的粒径小于0.5mm所占比例，％；

d_i为粒径小于0.5mm单种铁矿粉的粒径平均值，mm；

A_i为单种铁矿粉的同化反应特征数，无量纲；

δ_i为单种铁矿粉的反应层厚度，mm；

t_i为单种铁矿粉的反应时间，s；

T_1i为单种铁矿粉的同化反应开始温度值，℃；

T_2i为单种铁矿粉的反应层底部发生同化反应的温度值，℃；

β_i为单种铁矿粉的升温速率，℃/s。

3.根据权利要求2所述的一种降低铁矿烧结碳素消耗及排放的配矿方法，其特征在于：

步骤一：试样准备

将铁矿粉试样(140)覆盖于所述检测装置的氧化钙压片(130)上，且氧化钙压片(130)内部设置有电极；

步骤二：测取数据

利用检测装置检测铁矿粉试样(140)的同化温度和电信号随时间变化的情况，并获取数据；

步骤三：计算配比

根据计算铁矿粉的配比r_i。

4.根据权利要求3所述的一种铁矿粉同化反应特征数的配矿方法，其特征在于：所述检测装置包括

加热单元(100)，该加热单元(100)用于对氧化钙压片(130)上的铁矿粉试样(140)进行加热；

计时器(300)，该计时器(300)用于对铁矿粉试样(140)的同化反应过程进行计时；

以及第一检测单元和第二检测单元，所述第一检测单元和第二检测单元用于检测铁矿粉试样(140)的电信号的变化情况和铁矿粉试样(140)的同化温度。

5.根据权利要求3所述的一种降低铁矿烧结碳素消耗及排放的配矿方法，其特征在于：氧化钙压片(130)由上层(131)、中层(132)、下层(133)组成，上层(131)颗粒的平均粒径为d1，中层(132)颗粒的平均粒径为d2，下层(133)颗粒的平均粒径为d3，d1＜d2＜d3。

6.根据权利要求4所述的一种铁矿粉同化反应性能的判断方法，其特征在于：所述电极包括第一电极(210)、第二电极(220)和第三电极(230)，第一电极(210)、第二电极(220)与第一检测单元电连接，第一电极(210)、第三电极(230)与第二检测单元电连接，且第三电极(230)与第二电极(220)处于不同的高度。

7.根据权利要求6所述的一种降低铁矿烧结碳素消耗及排放的配矿方法，其特征在于：

第一检测单元包括检测部件a(221)和测温部件a(222)，检测部件a(221)分别与第一电极(210)、第二电极(220)电连接；测温部件a(222)与第二电极(220)电连接；

第二检测单元包括检测部件b(231)和测温部件b(232)，检测部件b(231)分别与第一电极(210)、第三电极(230)电连接；测温部件b(232)与第三电极(230)电连接。

8.根据权利要求6所述的一种降低铁矿烧结碳素消耗及排放的配矿方法，其特征在于：第一电极(210)、第二电极(220)和第三电极(230)三者之间互不接触。

9.根据权利要求8所述的一种降低铁矿烧结碳素消耗及排放的配矿方法，其特征在于：第一电极(210)、第二电极(220)和第三电极(230)互相平行设置，第一电极(210)与第二电极(220)之间的水平距离为d_电极，d_电极＜R/2，R为铁矿粉试样(140)在氧化钙压片(130)上的堆积面直径。

10.根据权利要求3-9任一项所述的一种降低铁矿烧结碳素消耗及排放的配矿方法，其特征在于：步骤三的具体步骤为：先设定混合矿的同化反应特征数A_h，并计算单种铁矿粉的同化反应特征数A_i，最后根据计算铁矿粉的配比r_i。