CN109612882A - 一种试验不同燃料粒度对烧结矿还原性差异影响的方法及装置 - Google Patents

一种试验不同燃料粒度对烧结矿还原性差异影响的方法及装置 Download PDF

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Abstract

一种试验不同燃料粒度对烧结矿还原性差异影响的方法：对要测试燃料按粒级分组，将试验用熔剂及铁矿粉分别研磨；在铁矿粉中加入溶剂；在混合料中加入燃料中的一组并混匀；装入烧结筒；将烧结筒密封套管中；烧结；破碎；对其余分组燃料采上述步骤分别重复进行；分别进行还原，并进行冶金性能评判。试验用装置：由加热炉、密封套管、进气管及热电偶、烧结筒、支撑座、排气管、流量计、抽气泵组成，其烧结筒为伸缩式；支撑座为中空式，在中空式支撑座的下端连接负压室，排气管与负压室连接。本发明通过不同粒径的燃料对烧结矿内部孔洞的影响规律，再经测试和分析不同孔洞烧结矿对其还原过程的影响，来优化烧结燃料的粒度组成，以稳定烧结矿冶金性能。

Description

一种试验不同燃料粒度对烧结矿还原性差异影响的方法及 装置
技术领域
本发明涉及一种试验方法及装置，具体地属于对烧结矿还原性的方法及装置，确切地为一种试验不同燃料粒度对烧结矿还原性差异影响的方法及装置。
背景技术
烧结用燃料的粒度对烧结矿内孔洞的尺寸和结构有很大影响，进而还会影响到烧结矿高温下还原速率，这样对高炉内炉料软熔区间的宽窄、气流的分布和炉型均会产生影响，为实现高炉稳定顺行，需要控制烧结矿的还原性能在合理范围内波动，因此，通过测试燃料粒度对烧结矿孔洞尺寸和数量的影响来稳定烧结矿的还原性能成为一条可行途径。但是在目前的实验中，仅采用的是检测产品烧结矿的还原性能，而不是从烧结源头燃料方面分析烧结矿结构和还原性能的变化情况，以从高炉冶炼需求出发，来调节烧结配煤结构和工艺。
经检索：
中国专利申请号为201711003699.7的文献，其公开了一种《涉及5mm以上铁矿石烧结后孔洞化试样的制作及测试方法》。其针对的是直径为5mm以上铁矿石埋入特制的混合料中进行烧结，在烧结完成后切开烧结试样，测量和统计铁矿内部在烧结后的孔洞率和尺寸分布，分析孔洞结构随矿石品种、温度和时间的变化规律，其虽然可准确模拟烧结生产过程；在焙烧筒中装好铁矿石和特质的混合料，送入加热炉进行烧结，方便精确控制、操作简便；插入空心铝管并采用带网孔底板的刚玉筒，保证烧结时混合料中形成均匀合理的气流通道，可提高烧结试验中烧结的质量，也为后续生产工作提供准确参数并起到一定指导作用，但其未能从燃料方面入手测试烧结矿内部结构随燃料的变化情况，及进一步研究对烧结矿还原性能的影响规律。
中国专利申请号为201610498112.3的文献，其公开了《一种烧结熔剂高温反应性能的检测方法》，其是将待检测烧结熔剂和铁矿粉标准试样按碱度1.6～2.4配料，并充分混匀；将混匀料分别至少压制成4个直径15mm～25mm，高3mm～10mm的圆形小饼；分别将小饼试样放在微型烧结炉中的试样座上，按特定控温程序升温、恒温和降温；当小饼在1000～1050℃中的某一温度、800～850℃中的某一温度、600～650℃中的某一温度和50～100℃中的某一温度恒温时，分别快速从试验装置中取出1个小饼，测定反应后小饼在该温度下的抗压强度。该文献针对高碱度烧结矿的成矿机理，通过测定烧结熔剂与标准试样反应后的粘结相抗压强度，虽然能够客观、准确的检测熔剂在烧结过程中的高温反应性能，但不能描述造成强度差异得原因，另外，该方法使用的原料未对粒度进行分级，也未添加燃料，与现场生产原料有差异，不能准确描述实际烧结矿的全部行为。
中国专利申请号为201710100489.3的文献，其公开了《一种烧结燃料粒度的控制方法》，其所述控制方法包括：控制烧结原料的平均粒径D为2.5-6.5mm；根据所述烧结原料的平均粒径调节烧结燃料平均粒径，控制所述烧结燃料的平均粒径d为1.5-3mm，同时，控制所述烧结燃料平均粒径与所述烧结原料平均粒径的比值范围为0.3≤d/D≤0.6。该文献虽然根据烧结原料粒度对烧结燃料粒度进行调节，使烧结燃料粒度与烧结原料粒度合理匹配，燃料燃烧速度适中，烧结料层透气性好，液相反应完全，达到提高烧结矿质量和降低燃耗的技术效果，但未能反映不同粒度的燃料对烧结矿高温还原性能的影响。
中国专利申请号为201210091008.4的文献，其公开了《一种烧结固体燃料粒度在线检测方法及检测装置》，其检测方法包括：固体燃料的平整压平，粒度的图像数据采集，粒度的图像数据提取，粒度的图像数据预处理，粒度的图像分割处理，粒度的图像特征提取，粒度的图像特征统计及分析。检测装置包括：在带有侧托辊的燃料皮带上选取一段并在燃料皮带下方设置一排直托辊，在侧托辊与直托辊的交界处设置一块刮板，在刮板后设置一压平辊，在燃料皮带上方设置一光源照在待测燃料平面上，在待测燃料平面上方设置一台图像采集设备。该文献通过计算机进行图像处理、特征提取与分析计算，虽能检测出固体燃料粒度分布密度，解决了人工检测劳动强度大，检测时间长，数据实时性差等问题，但只对固体燃料粒度进行了检测和分类，未能解决其如何应用的问题。
发明内容
本发明在于克服现有技术存在的不足，提供一种通过不同粒径的燃料对烧结矿内部孔洞的影响规律，然后再通过测试和分析不同孔洞结构的烧结矿对其还原过程的影响，来优化烧结燃料的粒度组成，以达到稳定烧结矿冶金性能的试验不同燃料粒度对烧结矿还原性差异影响的方法及装置。
实现上述目的的技术措施
一种试验不同燃料粒度对烧结矿还原性差异影响的方法，其步骤：
1）将要测试的燃料按粒级分组，即按照：≤1.0mm、大于1.0至≤2.0mm、大于2.0至≤3.0mm、大于3.0mm分组；将试验用熔剂及铁矿粉分别研磨至≤1.0mm；所述熔剂为生石灰与石灰石的混合物；
2）在粒度≤1.0mm的铁矿粉中加入粒度≤1.0mm的溶剂，熔剂的加入量以使经混合后料的二元碱度CaO/SiO2在1.85~2.05；
3）在步骤2）的混合料中加入步骤1）中四组燃料中的一组并混合均匀，其加入量按本组实验总重量的3.50~3.65%执行；
4）将步骤3）的混合料装入烧结筒中；
5）将装入混合料的烧结筒通过支撑座置入加热炉内的密封套管中；
6）进行烧结，其烧结制度：
A、升温阶段
密封套管内温度在900℃之前：烧结气氛为空气，其流量在1.5~2.5L/min；其间，当升温至600℃时的烧结时间不超过5min，自600℃~900℃的时间不超过1.5min；
升温至900℃时，改变炉内气氛为混合气，其体积百分比为：90%的空气：5%的CO，5%的CO2，流量在1.5~2.5L/min；其间控制升温至1200℃时的烧结时间不超过5min，自1200℃至最高设定温度的烧结时间不超过1.5min；
B、保温阶段
在最高设定温度下保温时间不超过3min，期间的气氛的体积百分比为：90%的空气及10%的CO2；
C、冷却阶段
保温结束后开始采用空气冷却至室温，空气流量在1.5~2.5L/min；其间：降温至1100℃时的时间不超过2min，降温至1000℃时的时间不超过1.5min，降温至100℃时的时间不超过5min；
7）取出测试样后进行破碎，将测试样破碎成粒度在10~12.5mm；
8）对步骤1）中不同粒度的其余分组燃料采用上述步骤2）至7）进行重复，直至全部结束；
9）对经破碎后的各试样分别进行还原：
A、各试样各取出500g，并装入还原管后置入还原炉内；
B、分别对各试样进行加热，保护气体为N2：还原炉内温度不超过150℃；
其间：控制升温速度不超过10℃/min；还原管内温度在900℃之前，N2的流量在10~15L/min；
当还原管内温度达到900℃时，N2的流量在11~15L/min，并在900℃状态下保温，保温时间不低于30min；
C、进行还原试验：
在气体流量为10~15L/min不变的情况下，由还原气体取代氮气，其还原气体的组成，体积比：30%的CO，70%的N2，在其气氛下还原3h；并在开始的15min之前，应每1min记录一次试样的质量情况；
D、试验结束后停止还原气体的输入，改为在氮气保护下将试样冷却至不超过100℃；
E、对还原过程中不同孔径试样进行分析，并依据记录情况作出各组试样的减重曲线，
以对不同粒度燃料烧结后的试样进行冶金性能评判。
用于一种试验不同燃料粒度对烧结矿还原性差异影响的方法的装置，由加热炉、加热炉内的密封套管、连接于加热炉顶部的进气管及热电偶、置于密封套管内的烧结筒、烧结筒的支撑座、与密封套管连接的排气管、排气管上的流量计、与排气管连接的抽气泵组成，其特征在于：烧结筒为伸缩式的；支撑座为中空式的，在中空式支撑座的下端连接有负压室，排气管与负压室连接。
其在于：支撑座的形状为T形，其大头中空部分为稳压部分，其余为气体通道并与负压室相通。
本发明中主要工序作用及机理：
本发明之所以将要测试的燃料按粒级≤1.0mm、大于1.0至≤2.0mm、大于2.0至≤3.0mm、大于3.0mm分组，其由于燃料与铁矿粉之间在燃烧时，会随燃料粒级的改变使烧结矿内形成尺寸不同的显孔和矿物结构，因此，当烧结矿加入高炉后，受孔洞尺寸和矿物影响使烧结矿还原速率产生差异，以此，来指导烧结调节燃料粒度组成来稳定烧结矿还原性能。
本发明之所以在升温阶段：在密封套管内温度在900℃之前：烧结气氛为空气，其流量在1.5~2.5L/min；其间，当升温至600℃时的烧结时间不超过5min，自600℃~900℃的时间不超过1.5min；升温至900℃时，改变炉内气氛为混合气，其体积百分比为：90%的空气：5%的CO，5%的CO2，流量在1.5~2.5L/min；其间当升温至1200℃时的烧结时间不超过5min，自1200℃至最高设定温度的烧结时间不超过1.5min，这是为了模拟烧结过程的升温条件和气氛，使烧结矿的结构够接近真实烧结过程，从而使试样结构和性能符合真实烧结矿。
本发明之所以在保温阶段，在最高设定温度下保温时间不超过3min，且采用气氛的体积百分比为：90%的空气及10%的CO2，是由于达到最高烧结温度后，消耗了95%燃料，烧结料中空气过剩，根据实测结果，烟气中的空气和CO2比例约为9:1。
本发明之所以在冷却阶段，控制降温至1100℃时的时间不超过2min，降温至1000℃时的时间不超过1.5min，降温至100℃时的时间不超过5min，是由于实际烧结结束后是由抽入料层的冷空气冷却，速度很快，而且在1000℃以下后，烧结料会被破碎使空冷冷速更快，为是试样制作过程更符合实际生产，因此，设定以上冷却制度。
本发明之所以在还原试验期间，在气体流量为10~15L/min不变的情况下，由还原气体取代氮气，其还原气体的组成，体积比：30%的CO，70%的N2，在其气氛下还原3h，是由于高炉内烧结料在900℃之前是被高炉内的CO气体还原的，且高炉内还原气体主要是CO，含量接近30%，剩余70%是N2为主的非还原气体，而且在900℃还原反应很快，在该温度下进行性能不同烧结料的还原测试，更能反应燃料引起烧结矿还原反应性能的差异，从而为调节烧结料中燃料用量和粒度组成提供依据。
本发明与现有技术相比，有以下技术特点：
1、依据燃料的粒度和设计烧结设备来制作不同孔隙度的烧结试样，并以此来分析燃料对烧结矿还原性能的影响。
2、通过在设计的加热炉、烧结温度和气氛制度来烧结试样，使烧结过程参数稳定，为获得准确的测试数据提供保证。
3、测试烧结后试样的孔隙情况，并按照不同孔隙结构对烧结试样进行分类和分别测试还原过程，能依据测试数据分析烧结矿孔隙结构对其还原性的作用。
根据燃料粒度对烧结矿还性能影响的规律来优化烧结用燃料的粒度，并指据此稳定或改善高炉炉料结构的性能。
附图说明
图1为本发明实验用装置的结构示意图；
图2为图1中烧结筒的结构示意图；
图中：1—加热炉，2—密封套管，3—进气管，4—热电偶，5—烧结筒，6—T形支撑座，7—排气管，8—流量计，9—抽气泵，10—负压室。
具体实施方式
下面对本发明予以详细描述：
结合附图对其试验用装置予以详细描述：
用于一种试验不同燃料粒度对烧结矿还原性差异影响的方法的装置，由加热炉1、加热炉1内的密封套管2、连接于加热炉1顶部的进气管3及热电偶4、置于密封套管2内的烧结筒5、烧结筒5的支撑座6、与密封套管2连接的排气管7、排气管7上的流量计8、与排气管7连接的抽气泵9组成，其在于烧结筒5为伸缩式的；支撑座6为中空式的，在中空式支撑座6的下端连接有负压室10，排气管7与负压室10连接。伸缩式的烧结筒5通过调节其高度而适应不同试验料量，在满足试验用料的前提下，还可适当降低试验用料量。
所述支撑座7的形状为T形，其大头中空部分为稳压部分，其余为气体通道并与负压室10相通。
以下试验实施例方法中步骤2）至步骤7）均采用上述装置进行；步骤9）采用常规还原装置进行；
实施例1
本实施例以下所述燃料为挥发分为18%的煤种；其试验步骤；
1）将要测试的挥发分为18%的煤种煤粉按粒级分组，即按照：≤1.0mm、大于1.0至≤2.0mm、大于2.0至≤3.0mm、大于3.0mm分组；将试验用熔剂及铁矿粉分别研磨至≤1.0mm；所述熔剂为生石灰及石灰石的混合物；
2）在1粒度≤1.0mm的铁矿粉中加入粒度≤1.0mm的溶剂，熔剂的加入量以使经混合后料的二元碱度CaO/SiO2为1.90；
3）在步骤2）的混合料中加入步骤1）中粒度为≤1.0mm煤粉组并混合均匀，其加入量为本组试验总重量的3.60%执行；
4）将步骤3）的混合料装入烧结筒5中；
5）将装入混合料的烧结筒5通过T形支撑座6置入加热炉1内的密封套管2中；
6）进行烧结，其烧结制度：
A、升温阶段
密封套管2内温度在900℃之前：烧结气氛为空气，其流量为1.8L/min；其间，当升温至600℃时的烧结时间为4.5min，自600℃~900℃的时间为1.4min；
升温至900℃时，改变炉内气氛为混合气，其体积百分比为：90%的空气：5%的CO，5%的CO2，流量为1.8L/min；其间当升温至1200℃时的烧结时间为4.6min，自1200℃至最高设定温度的烧结时间为1.3min；其本实施例的最高设定温度为1300℃；
B、保温阶段
在最高设定温度1300℃下保温时间为2.5min，期间的气氛的体积百分比为：90%的空气及10%的CO2；
C、冷却阶段
保温结束后开始采用空气冷却至室温，空气流量为1.8L/min；其间：当降温至1100℃时的时间为1.8min，降温至1000℃时的时间为1.2min，降温至100℃时的时间为4.5min；
7）取出测试样后进行破碎，将测试样破碎成粒度为10~12.5mm；
8）对步骤1）中不同粒度的其余分组燃料采用上述步骤2）至7）进行重复，直至全部结束；
9）对经破碎后的各试样分别在常规还原炉内进行还原试验
A、各试样各取出500g，并装入还原管后置入还原炉内；
B、分别对各试样进行加热，保护气体为N2：还原炉内温度控制在142~149℃；
其间：控制升温速度为10℃/min；还原管内温度在900℃之前，N2的流量为11L/min；
当还原管内温度达到900℃时，N2的流量加大至12L/min，并在900℃状态下保温，保温时间为35min；
C、进行还原试验：
在气体流量为12L/min不变的情况下，由还原气体取代氮气，其还原气体的组成，体积比：30%的CO，70%的N2，在其气氛下还原3h；并在开始的15min之前，采取每1min记录一次试样的质量情况；
D、试验结束后停止还原气体的输入，改为在氮气保护下将试样冷却至90℃；
E、对还原过程中不同孔径试样进行分析，并依据记录情况作出各组试样的减重曲线，
以对不同粒度燃料烧结后的试样进行冶金性能评判。
根据烧结矿物结构和还原结构判断，其说明粒度为≤1.0mm煤粉在烧结矿内部形成了78%的孔径为1.0~1.5mm的孔洞，且还原度为76%，比正常低10%，这表明烧结矿中形成的孔洞偏小，阻碍了还原气体的通入和反应速度，使还原过程延长，建议烧结生产减少使用该煤种粒级为≤1.0mm的量。
对于该煤种其它的三个粒级，即大于1.0至≤2.0mm、大于2.0至≤3.0mm、大于3.0mm的，在与该煤种粒度≤1.0mm上述相同试验条件下分别进行试验，其结果：
粒级大于1.0至≤2.0mm的，在烧结矿内部形成了62%的孔径为1.5~2.5mm的孔洞，且还原度为80%，比正常低5%，这表明烧结矿中形成的孔洞偏小，阻碍了还原气体的通入和反应速度，使还原过程略微延长，因此建议烧结生产适当减少使用该煤种1.0至≤2.0mm粒级。
粒级大于2.0至≤3.0mm的，在烧结矿内部形成了43%的孔径为2.5~3.5mm的孔洞，且还原度为86%，与正常值接近，这表明烧结矿中形成的孔洞尺寸与生产烧结矿接近，还原结果也接近，建议烧结生产使用该煤种时多使用该粒级。
粒级大于3.0mm的，在烧结矿内部形成了33%的孔径为3.5mm以上尺寸的孔洞，且还原度为90%，比正常高3%左右，这表明烧结矿中形成的孔洞比生产矿略多，还原气体可快速扩散到矿内并反应，使还原过程缩短，烧结矿低温粉化率提高，建议烧结生产使用该煤种时，适当减少使用该粒级，以使烧结矿的还原性能合理适中。
生产现场根据上述建议，减少了挥发分18%煤种≤1.0mm粒度比例3%，减少大于1.0至≤2.0mm粒级2%、增加大于2.0至≤3.0mm粒级7%，减少大于3.0mm粒级2%。
经试用证实，烧结矿的还原性能在正常范围之内稳定性达到98%以上，保证了生产的稳定及顺行提高3%，说明本方法对现场的指导意义非常大。
实施例2
本实施例以下所述燃料为焦粉在烧结中使用；
1）将要测试的焦粉按粒级分组，即按照：≤1.0mm、大于1.0至≤2.0mm、大于2.0至≤3.0mm、大于3.0mm分组；将试验用熔剂及铁矿粉分别研磨至≤1.0mm；所述熔剂为生石灰及石灰石的混合物；
2）在1粒度≤1.0mm的铁矿粉中加入粒度≤1.0mm的溶剂，熔剂的加入量以使经混合后料的二元碱度CaO/SiO2为1.95；
3）在步骤2）的混合料中加入步骤1）中粒度为≤1.0mm煤粉组并混合均匀，其加入量为本组试验总重量的3.55%执行；
4）将步骤3）的混合料装入烧结筒5中；
5）将装入混合料的烧结筒5通过T形支撑座6置入加热炉1内的密封套管2中；
6）进行烧结，其烧结制度：
A、升温阶段
密封套管2内温度在900℃之前：烧结气氛为空气，其流量为2.0L/min；其间，当升温至600℃时的烧结时间为4.3min，自600℃~900℃的时间为1.3min；
升温至900℃时，改变炉内气氛为混合气，其体积百分比为：90%的空气：5%的CO，5%的CO2，流量为2.0L/min；其间当升温至1200℃时的烧结时间为4.2min，自1200℃至最高设定温度的烧结时间为1.2min；其本实施例的最高设定温度为1290℃；
B、保温阶段
在最高设定温度1300℃下保温时间为2.4min，期间的气氛的体积百分比为：90%的空气及10%的CO2；
C、冷却阶段
保温结束后开始采用空气冷却至室温，空气流量在为2.0L/min；其间：当降温至1100℃时的时间为1.7min，降温至1000℃时的时间为1.0min，降温至100℃时的时间为4.3min；
7）取出测试样后进行破碎，将测试样破碎成粒度为10~12.5mm；
8）对步骤1）中不同粒度的其余分组燃料采用上述步骤2）至7）进行重复，直至全部结束；
9）对经破碎后的各试样分别在常规还原炉内进行还原试验
A、各试样各取出500g，并装入还原管后置入还原炉内；
B、分别对各试样进行加热，保护气体为N2：还原炉内温度控制为139~145℃；
其间：控制升温速度为10℃/min；还原管内温度在900℃之前，N2的流量在13L/min；
当还原管内温度达到900℃时，N2的流量加大至14.0L/min，并在900℃状态下保温，保温时间为32min；
C、进行还原试验：
在气体流量为14.0L/min不变的情况下，由还原气体取代氮气，其还原气体的组成，体积比：30%的CO，70%的N2，在其气氛下还原3h；并在开始的15min之前，采取每1min记录一次试样的质量情况；
D、试验结束后停止还原气体的输入，改为在氮气保护下将试样冷却至95℃；
E、对还原过程中不同孔径试样进行分析，并依据记录情况作出各组试样的减重曲线，
以对不同粒度燃料烧结后的试样进行冶金性能评判。
根据烧结矿物结构和还原结构判断，其说明粒度为≤1.0mm焦粉在烧结矿内部形成了64%的孔径为1.0~1.5mm的孔洞，且还原度为83%，与正常值接近，这表明烧结矿中形成的孔洞基本接近生产用烧结矿，使还原过程更符合生产需求，建议烧结生产合理保持该焦粉≤1.0mm粒级。
对于该焦粉其它的三个粒级，即大于1.0至≤2.0mm、大于2.0至≤3.0mm、大于3.0mm的，在与该焦粉粒度≤1.0mm上述相同试验条件下分别进行试验，其结果：
粒级大于1.0至≤2.0mm的，在烧结矿内部形成了53%的孔径为1.5~2.5mm的孔洞，且还原度为86%，与正常接近，这表明烧结矿中适合烧结矿形成良好的结构，因此建议烧结生产多使用该焦粉1.0至≤2.0mm粒级。
粒级大于2.0至≤3.0mm的，在烧结矿内部形成了40%的孔径为2.5~3.5mm的孔洞，且还原度为86%，与正常值接近，这表明烧结矿中适合烧结矿形成良好的结构，因此建议烧结生产多使用该焦粉，建议烧结生产稍增加该焦粉2.0至≤3.0mm粒级用量。
粒级大于3.0mm的，在烧结矿内部形成了34%的孔径为3.5mm以上尺寸的孔洞，且还原度为73%，比正常低8%左右，这表明烧结矿中形成的孔洞比生产矿少，还原气体可扩散到矿内并反应过程增加，还原度降低，建议烧结生产使用该焦粉时，减少该焦粉该粒级使用量，以使烧结矿的还原性能合理适中。
生产现场根据上述建议，该焦粉≤1.0mm粒度比例不变，增加1.0至≤2.0mm粒级比例3%、增加大于2.0至≤3.0mm粒级3%，减少大于3.0mm粒级6%。
经试用证实，烧结矿的还原性能在正常范围之内达到98%，保证了生产的稳定及顺行率提高4%，说明现场对烧结焦粉粒度进行了调剂，对生产改进原料品质作用大。
实施例3
本实施例以下所述燃料为挥发分为24%的煤种在烧结中使用；
1）将要测试的挥发分为24%的煤种煤粉按粒级分组，即按照：≤1.0mm、大于1.0至≤2.0mm、大于2.0至≤3.0mm、大于3.0mm分组；将试验用熔剂及铁矿粉分别研磨至≤1.0mm；所述熔剂为生石灰及石灰石的混合物；
2）在1粒度≤1.0mm的铁矿粉中加入粒度≤1.0mm的溶剂，熔剂的加入量以使经混合后料的二元碱度CaO/SiO2为1.97；
3）在步骤2）的混合料中加入步骤1）中粒度为≤1.0mm煤粉组并混合均匀，其加入量为本组试验总重量的3.65%执行；
4）将步骤3）的混合料装入烧结筒5中；
5）将装入混合料的烧结筒5通过T形支撑座6置入加热炉1内的密封套管2中；
6）进行烧结，其烧结制度：
A、升温阶段
密封套管2内温度在900℃之前：烧结气氛为空气，其流量为2.2L/min；其间，当升温至600℃时的烧结时间为4.5min，自600℃~900℃的时间为1.2min；
升温至900℃时，改变炉内气氛为混合气，其体积百分比为：90%的空气：5%的CO，5%的CO2，流量为2.2L/min；其间当升温至1200℃时的烧结时间为4.2min，自1200℃至最高设定温度的烧结时间为1.1min；其本实施例的最高设定温度为1280℃；
B、保温阶段
在最高设定温度1300℃下保温时间为2.5min，期间的气氛的体积百分比为：90%的空气及10%的CO2；
C、冷却阶段
保温结束后开始采用空气冷却至室温，空气流量为2.2L/min；其间：当降温至1100℃时的时间为1.6min，降温至1000℃时的时间为1.2min，降温至100℃时的时间为4.1min；
7）取出测试样后进行破碎，将测试样破碎成粒度在10~12.5mm；
8）对步骤1）中不同粒度的其余分组燃料采用上述步骤2）至7）进行重复，直至全部结束；
9）对经破碎后的各试样分别在常规还原炉内进行还原试验
A、各试样各取出500g，并装入还原管后置入还原炉内；
B、分别对各试样进行加热，保护气体为N2：还原炉内温度控制在145~150℃；
其间：控制升温速度为10℃/min；还原管内温度在900℃之前，N2的流量为13L/min；
当还原管内温度达到900℃时，N2的流量加大至14L/min，并在900℃状态下保温，保温时间为33min；
C、进行还原试验：
在气体流量为14L/min不变的情况下，由还原气体取代氮气，其还原气体的组成，体积比：30%的CO，70%的N2，在其气氛下还原3h；并在开始的15min之前，采取每1min记录一次试样的质量情况；
D、试验结束后停止还原气体的输入，改为在氮气保护下将试样冷却至95℃；
E、对还原过程中不同孔径试样进行分析，并依据记录情况作出各组试样的减重曲线，
以对不同粒度燃料烧结后的试样进行冶金性能评判。
根据烧结矿物结构和还原结构判断，其说明粒度为≤1.0mm煤粉在烧结矿内部形成了70%的孔径为1.0~1.5mm的孔洞，且还原度为82%，比正常低4%左右，这表明烧结矿中形成的孔洞基本接近生产用烧结矿，使还原过程更符合生产需求，建议烧结生产合理使用该煤种≤1.0mm粒级。
对于该煤种其它的三个粒级，即大于1.0至≤2.0mm、大于2.0至≤3.0mm、大于3.0mm的，在与该煤种粒度≤1.0mm上述相同试验条件下分别进行试验，其结果：
粒级大于1.0至≤2.0mm的，在烧结矿内部形成了58%的孔径为1.5~2.5mm的孔洞，且还原度为84%，与正常接近，这表明烧结矿中适合烧结矿形成良好的结构，因此建议烧结生产多使用该煤种1.0至≤2.0mm粒级时适当增加。
粒级大于2.0至≤3.0mm的，在烧结矿内部形成了49%的孔径为2.5~3.5mm的孔洞，且还原度为89%，比正常值高3%，这表明烧结矿中形成的孔洞尺寸比正常烧结矿多，还原结果略高，建议烧结生产略减少该煤种2.0至≤3.0mm粒级用量。
粒级大于3.0mm的，在烧结矿内部形成了40%的孔径为3.5mm以上尺寸的孔洞，且还原度为92%，比正常高5%左右，这表明烧结矿中形成的孔洞比生产矿大，还原气体可快速扩散到矿内并反应，使还原过程缩短，烧结矿低温粉化率提高，建议烧结生产使用该煤种时，适当减少该煤种该粒级使用量，以使烧结矿的还原性能合理适中。
生产现场根据上述建议，增加挥发分24%煤种≤1.0mm粒度比例2%，增加大于1.0至≤2.0mm粒级3%、减少大于2.0至≤3.0mm粒级2%，减少大于3.0mm粒级3%。
经试用证实，烧结矿的还原性能在正常范围之内96.5%，保证了生产的稳定及顺行率提高2%，说明本方法对现场的指导意义非常大。
实施例4
本实施例以下所述燃料为挥发分为31%的煤种在烧结中使用；
1）将要测试的挥发分为31%的煤种煤粉按粒级分组，即按照：≤1.0mm、大于1.0至≤2.0mm、大于2.0至≤3.0mm、大于3.0mm分组；将试验用熔剂及铁矿粉分别研磨至≤1.0mm；所述熔剂为生石灰及石灰石的混合物；
2）在1粒度≤1.0mm的铁矿粉中加入粒度≤1.0mm的溶剂，熔剂的加入量以使经混合后料的二元碱度CaO/SiO2为2.0；
3）在步骤2）的混合料中加入步骤1）中粒度为≤1.0mm煤粉组并混合均匀，其加入量为本组试验总重量的3.62%执行；
4）将步骤3）的混合料装入烧结筒5中；
5）将装入混合料的烧结筒5通过T形支撑座6置入加热炉1内的密封套管2中；
6）进行烧结，其烧结制度：
A、升温阶段
密封套管2内温度在900℃之前：烧结气氛为空气，其流量为2.4L/min；其间，当升温至600℃时的烧结时间为4.5min，自600℃~900℃的时间为1.1min；
升温至900℃时，改变炉内气氛为混合气，其体积百分比为：90%的空气：5%的CO，5%的CO2，流量为2.4L/min；其间当升温至1200℃时的烧结时间为4.0min，自1200℃至最高设定温度的烧结时间为1.0min；其本实施例的最高设定温度为1270℃；
B、保温阶段
在最高设定温度1300℃下保温时间为2.5min，期间的气氛的体积百分比为：90%的空气及10%的CO2；
C、冷却阶段
保温结束后开始采用空气冷却至室温，空气流量为2.4L/min；其间：当降温至1100℃时的时间为1.5min，降温至1000℃时的时间为1.2min，降温至100℃时的时间为3.9min；
7）取出测试样后进行破碎，将测试样破碎成粒度在10~12.5mm；
8）对步骤1）中不同粒度的其余分组燃料采用上述步骤2）至7）进行重复，直至全部结束；
9）对经破碎后的各试样分别在常规还原炉内进行还原试验：
A、各试样各取出500g，并装入还原管后置入还原炉内；
B、分别对各试样进行加热，保护气体为N2：还原炉内温度控制在142~149℃；
其间：控制升温速度为10℃/min；还原管内温度在900℃之前，N2的流量为4.0L/min；
当还原管内温度达到900℃时，N2的流量加大至15L/min，并在900℃状态下保温，保温时间为32min；
C、进行还原试验：
在气体流量为15L/min不变的情况下，由还原气体取代氮气，其还原气体的组成，体积比：30%的CO，70%的N2，在其气氛下还原3h；并在开始的15min之前，采取每1min记录一次试样的质量情况；
D、试验结束后停止还原气体的输入，改为在氮气保护下将试样冷却至90℃；
E、对还原过程中不同孔径试样进行分析，并依据记录情况作出各组试样的减重曲线，
以对不同粒度燃料烧结后的试样进行冶金性能评判。
根据烧结矿物结构和还原结构判断，其说明粒度为≤1.0mm煤粉在烧结矿内部形成了65%的孔径为1.0~1.5mm的孔洞，且还原度为85%，与正常值接近，这表明烧结矿中形成的孔洞基本接近生产用烧结矿，使还原过程更符合生产需求，建议烧结生产合理使用该煤种≤1.0mm粒级。
对于该煤种其它的三个粒级，即大于1.0至≤2.0mm、大于2.0至≤3.0mm、大于3.0mm的，在与该煤种粒度≤1.0mm上述相同试验条件下分别进行试验，其结果：
粒级大于1.0至≤2.0mm的，在烧结矿内部形成了58%的孔径为1.5~2.5mm的孔洞，且还原度为88%，比正常值高，这表明烧结矿中适合烧结矿较多该尺寸空洞，加快了其还原过程，因此建议烧结生产适当减少使用该煤种1.0至≤2.0mm粒级。
粒级大于2.0至≤3.0mm的，在烧结矿内部形成了44%的孔径为2.5~3.5mm的孔洞，且还原度为86%，与正常值接近，这表明烧结矿中形成的孔洞尺寸与正常烧结矿接近，还原结果合适，建议烧结生产增加该煤种2.0至≤3.0mm粒级用量。
粒级大于3.0mm的，在烧结矿内部形成了46%的孔径为3.5mm以上尺寸的孔洞，且还原度为91%，比正常高4%左右，这表明烧结矿中形成的孔洞比生产矿多，使还原过程缩短，烧结矿低温粉化率提高，建议烧结生产使用该煤种时，减少该煤种该粒级使用量，以使烧结矿的还原性能合理适中。
生产现场根据上述建议，挥发分31%煤种≤1.0mm粒度的比例不变，减少大于1.0至≤2.0mm粒级4%、增加大于2.0至≤3.0mm粒级7%，减少大于3.0mm粒级3%。
经试用证实，烧结矿的还原性能在正常范围之内达到97%，保证了生产的稳定率提高3%，说明本方法对现场烧结调节工艺和改进炉料性能意义很大。
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)

1.一种试验不同燃料粒度对烧结矿还原性差异影响的方法，其步骤：
1）将要测试的燃料按粒级分组，即按照：≤1.0mm、大于1.0至≤2.0mm、大于2.0至≤3.0mm、大于3.0mm分组；将试验用熔剂及铁矿粉分别研磨至≤1.0mm；所述熔剂为生石灰与石灰石的混合物；
2）在粒度≤1.0mm的铁矿粉中加入粒度≤1.0mm的溶剂，熔剂的加入量以使经混合后料的二元碱度CaO/SiO2在1.95~2.05；
3）在步骤2）的混合料中加入步骤1）中四组燃料中的一组并混合均匀，其加入量按本组实验总重量的3.50~3.65%执行；
4）将步骤3）的混合料装入烧结筒中；
5）将装入混合料的烧结筒通过支撑座置入加热炉内的密封套管中；
6）进行烧结，其烧结制度：
A、升温阶段
密封套管内温度在900℃之前：烧结气氛为空气，其流量在1.5~2.5L/min；其间，当升温至600℃时的烧结时间不超过5min，自600℃~900℃的时间不超过1.5min；
升温至900℃时，改变炉内气氛为混合气，其体积百分比为：90%的空气：5%的CO，5%的CO2，流量在1.5~2.5L/min；其间控制升温至1200℃时的烧结时间不超过5min，自1200℃至最高设定温度的烧结时间不超过1.5min；
B、保温阶段
在最高设定温度下保温时间不超过3min，期间的气氛的体积百分比为：90%的空气及10%的CO2；
C、冷却阶段
保温结束后开始采用空气冷却至室温，空气流量在1.5~2.5L/min；其间：降温至1100℃时的时间不超过2min，降温至1000℃时的时间不超过1.5min，降温至100℃时的时间不超过5min；
7）取出测试样后进行破碎，将测试样破碎成粒度在10~12.5mm；
8）对步骤1）中不同粒度的其余分组燃料采用上述步骤2）至7）进行重复，直至全部结束；
9）对经破碎后的各试样分别在常规还原炉内进行还原：
A、各试样各取出500g，并装入还原管后置入还原炉内；
B、分别对各试样进行加热，保护气体为N2：还原炉内温度不超过150℃；
其间：控制升温速度不超过10℃/min；还原管内温度在900℃之前，N2的流量在10~15L/min；
当还原管内温度达到900℃时，N2的流量在11~15L/min，并在900℃状态下保温，保温时间不低于30min；
C、进行还原试验：
在气体流量为10~15L/min不变的情况下，由还原气体取代氮气，其还原气体的组成，体积比：30%的CO，70%的N2，在其气氛下还原3h；并在开始的15min之前，应每1min记录一次试样的质量情况；
D、试验结束后停止还原气体的输入，改为在氮气保护下将试样冷却至不超过100℃；
E、对还原过程中不同孔径试样进行分析，并依据记录情况作出各组试样的减重曲线，以对不同粒度燃料烧结后的试样进行冶金性能评判。
2.用于如权利要求1所述的一种试验不同燃料粒度对烧结矿还原性差异影响的方法的装置，由加热炉、加热炉内的密封套管、连接于加热炉顶部的进气管及热电偶、置于密封套管内的烧结筒、烧结筒的支撑座、与密封套管连接的排气管、排气管上的流量计、与排气管连接的抽气泵组成，其特征在于：烧结筒为伸缩式的；支撑座为中空式的，在中空式支撑座的下端连接有负压室，排气管与负压室连接。
3.如权利要求2所述的一种试验不同燃料粒度对烧结矿还原性差异影响的方法的装置，其特征在于：支撑座的形状为T形，其大头中空部分为稳压部分，其余为气体通道并与负压室相通。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110793880A (zh) * 2019-09-30 2020-02-14 鞍钢股份有限公司 一种冶金还原矿料过程模拟装置及方法
CN111965298A (zh) * 2020-08-17 2020-11-20 江苏嘉耐高温材料股份有限公司 一种棕刚玉抗粉化性能检测方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980051230A (ko) * 1996-12-23 1998-09-15 김종진 괴상철광석의 샤프트형 환원로내 고온환원성상평가를 위한 모사환원방법 및 이에 사용되는 하중부하 철광석 환원실험장치
CN102768159A (zh) * 2012-07-17 2012-11-07 北京科技大学 一种铁矿石还原性测定装置和方法
CN202792964U (zh) * 2012-09-07 2013-03-13 武汉钢铁(集团)公司 外加热小型烧结中断实验炉
CN103954728A (zh) * 2014-03-24 2014-07-30 甘肃酒钢集团宏兴钢铁股份有限公司 利用焦炭反应性测定装置模拟铁矿石直接还原的试验方法
CN203869504U (zh) * 2013-12-30 2014-10-08 陕西启悦材料科技有限公司 变容积式电极板烧结炉
CN205904439U (zh) * 2016-06-30 2017-01-25 中铝广西有色金源稀土有限公司 一种可变体积的烧结用石墨料盒
CN106480307A (zh) * 2015-08-31 2017-03-08 鞍钢股份有限公司 一种改善烧结矿均质性的方法
CN107782596A (zh) * 2017-10-24 2018-03-09 武汉钢铁有限公司 5mm以上铁矿石烧结后孔洞化试样的制作及测试方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980051230A (ko) * 1996-12-23 1998-09-15 김종진 괴상철광석의 샤프트형 환원로내 고온환원성상평가를 위한 모사환원방법 및 이에 사용되는 하중부하 철광석 환원실험장치
CN102768159A (zh) * 2012-07-17 2012-11-07 北京科技大学 一种铁矿石还原性测定装置和方法
CN202792964U (zh) * 2012-09-07 2013-03-13 武汉钢铁(集团)公司 外加热小型烧结中断实验炉
CN203869504U (zh) * 2013-12-30 2014-10-08 陕西启悦材料科技有限公司 变容积式电极板烧结炉
CN103954728A (zh) * 2014-03-24 2014-07-30 甘肃酒钢集团宏兴钢铁股份有限公司 利用焦炭反应性测定装置模拟铁矿石直接还原的试验方法
CN106480307A (zh) * 2015-08-31 2017-03-08 鞍钢股份有限公司 一种改善烧结矿均质性的方法
CN205904439U (zh) * 2016-06-30 2017-01-25 中铝广西有色金源稀土有限公司 一种可变体积的烧结用石墨料盒
CN107782596A (zh) * 2017-10-24 2018-03-09 武汉钢铁有限公司 5mm以上铁矿石烧结后孔洞化试样的制作及测试方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110793880A (zh) * 2019-09-30 2020-02-14 鞍钢股份有限公司 一种冶金还原矿料过程模拟装置及方法
CN111965298A (zh) * 2020-08-17 2020-11-20 江苏嘉耐高温材料股份有限公司 一种棕刚玉抗粉化性能检测方法
CN111965298B (zh) * 2020-08-17 2022-05-27 江苏嘉耐高温材料股份有限公司 一种棕刚玉抗粉化性能检测方法

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