CN110082249A - 一种钢渣原渣中金属铁含量的测定方法 - Google Patents

一种钢渣原渣中金属铁含量的测定方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种钢渣原渣中金属铁含量的测定方法，首先用破碎机将钢渣原渣样品破碎至全部通过筛孔边长为16mm方孔筛，在破碎过程中人工选出大于16mm的铁块。再将小于16mm的钢渣取出代表性样品破碎至全部通过筛孔边长为4.75mm方孔筛，在破碎过程中人工选出大于4.75mm的铁粒。用磁铁块从小于4.75mm钢渣样品中磁选出磁性物，用球磨机粉磨后过0.6mm方孔筛，筛上物连同大于16mm铁块、4.75～16mm铁粒以静水力学天平称量，计算其金属铁含量；球磨机粉磨后的0.6mm筛下物用制样机研磨，用化学分析方法测其中的金属铁含量。磁选后的钢渣用球磨机研磨，用《水泥密度测定方法》测密度并用化学分析方法测其中的金属铁含量。钢渣原渣中的金属铁含量由上述5部分样品：大于16mm铁块、4.75～16mm铁粒、大于0.6mm磁性物、小于0.6mm钢渣和磁选后钢渣中的金属铁加权计算得到。操作简单，计算科学合理。

Description

一种钢渣原渣中金属铁含量的测定方法
技术领域
本发明涉及一种钢渣原渣中金属铁含量的测定方法，属于钢渣性质检测和环保技术领域。属于冶金、环保和节能减排领域。
背景技术
钢渣原渣是炼钢过程中排出的未经加工的冶炼废渣。钢铁企业一般要通过破碎、筛分、磁选加工线选出其中的渣钢、磁选粉返回炼钢炼铁使用。由于钢渣原渣中既含有粒径大小不一的渣钢，又在加工过程中选出粒度更细的磁选粉，剩余的尾渣也要评定其中残留的金属铁含量，因此如何科学合理地测定和评判钢渣原渣这种非均质材料的金属铁含量一直是个难题。本发明提供了一种钢渣原渣中金属铁可以准确测定的途径，解决了钢渣加工和综合利用企业科学合理测定和评判钢渣原渣中金属铁含量的难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种科学合理的方法能准确测定钢渣原渣中金属铁含量。鉴于钢渣原渣作为一种非均质材料，任何单一的化学分析方法或物理分离方法都难以合理准确测定钢渣原渣的金属铁含量。本发明通过破碎、磁选、球磨和筛分，分离出渣钢和金属铁品位较高的大于0.6mm颗粒，其中的金属铁含量依据其与金属铁密度的差异利用静水力学天平进行测定和计算，0.6mm筛下物及磁选后的钢渣磨细后采用化学分析方法测定金属铁含量，最后通过加权计算得到钢渣原渣的金属铁含量。本发明能够科学准确合理的测定钢渣原渣中的金属铁含量。
本发明涉及一种钢渣原渣中金属铁含量的测定方法，包括以下步骤：
步骤一：将钢渣原渣样品不少于100kg烘干至恒重，记为m0，单位为千克(kg)，用破碎机破碎至全部通过筛孔边长为16mm的方孔筛，在破碎过程中人工选出大于16mm的无法破碎的铁块，记为m1，单位为克(g)；自小于16mm钢渣中取出代表性渣样不少于30kg(原渣样品为100kg，破碎后再取出不少于30kg是为了具有代表性)，记为m2，单位为千克(kg)，破碎至全部通过筛孔边长为4.75mm的方孔筛，在破碎过程中人工选出大于4.75mm的无法破碎的铁粒，记为m3，单位为克(g)。
步骤二：用磁铁块从小于4.75mm的渣样中磁选出磁性物，记为m4，单位为克(g)。磁选时将渣样均匀摊铺，厚度不超过10mm，磁铁块距渣样5mm～10mm，直至将磁性物选完。
步骤三：取代表性磁性物3000g～5000g(需要限定数值，因为要送入球磨机粉磨，球磨机适合粉磨的数量为3～5kg)，记为m5，单位为克(g)，用球磨机粉磨50～70min，粉磨前后必须彻底清扫球磨机内外，保证粉磨前后的物料损失率不得超过5％。粉磨后的物料经筛孔边长为0.6mm的方孔筛筛分后，称量筛上物质量，记为m6，单位为克(g)。
步骤四：用静水力学天平分别称量步骤二中大于16mm铁块、4.75mm～16mm铁粒和步骤三中粉磨后的0.6mm筛上物在水中的质量，分别记为m7、m8和m9，单位为克(g)。
步骤五：从步骤二中磁选后的钢渣中取代表性渣样3～5kg，放入球磨机中研磨至少20min(研磨至少20min能够充分将样品磨细)，取代表性试样按GB/T 208-2014《水泥密度测定方法》测定密度，记为ρ1，单位为克每立方厘米(g/cm3)；另取代表性试样(指在球磨机中研磨至少20min的样品)研磨直到全部通过筛孔边长为75μm的方孔筛，按YB/T140-2009《钢渣化学分析方法》中规定测定其中金属铁含量，记为ω1，单位为百分比(％)。
步骤六：从步骤三球磨机粉磨50～70min后的0.6mm筛下物中取出代表性试样(是磁性物粉磨后过0.6mm的筛下物)不少于100g(为了具有代表性，取不少于100g)，研磨直到全部通过75μm方孔筛，按YB/T140-2009《钢渣化学分析方法》中规定测定其中金属铁含量ω2，单位为百分比(％)。
步骤七：通过上述5部分样品(大于16mm铁块(是指铁块的粒径大于16mm)、4.75～16mm铁粒、大于0.6mm磁性物、小于0.6mm钢渣(是磁性物研磨后过0.6mm的筛下物)和磁选后钢渣(指步骤五中磁选后的钢渣经球磨机研磨20min后的样品)中的金属铁加权计算得到钢渣原渣的金属铁含量ω。
其中，在步骤五(步骤五中有测试磁选后钢渣的密度环节)中，计算不含金属铁的钢渣(不含金属铁的钢渣指理想状态下不含任何金属铁的钢渣，通过测试步骤五中磁选后钢渣(其中含有微量金属铁)的密度，再计算理想状态下的钢渣的密度)的密度ρ2：
其中：
ρ2—不含金属铁的钢渣的密度，单位为克每立方厘米(g/cm3)；
7.85—钢的密度，单位为克每立方厘米(g/cm3)；
ρ1—小于4.75mm磁选后的钢渣的密度，单位为克每立方厘米(g/cm3)；
ω1—小于4.75mm磁选后的钢渣的金属铁含量，单位为百分比(％)。
其中，在步骤四中，所述的m7、m8和m9是指用静水力学天平分别称量大于16mm铁块、4.75mm～16mm铁粒和0.6mm筛上物在水中的质量。
其中，在步骤一中，所述的大于16mm铁块是指在破碎过程中人工选出的无法破碎的大于16mm铁块，计算大于16mm铁块中的金属铁含量ω3：
其中：
ω3—大于16mm铁块中金属铁含量，单位为百分比(％)；
m1—大于16mm铁块的质量，单位为克(g)；
m7—大于16mm铁块在水中的质量，单位为克(g)；
ρ3—水的密度，单位为克每立方厘米(g/cm3)。
其中，在步骤一中，所述的4.75mm～16mm铁粒是指小于16mm钢渣在破碎过程中人工选出的无法破碎的大于4.75mm铁粒，计算4.75mm～16mm铁粒中金属铁含量ω4：
其中：
ω4—4.75mm～16mm铁粒中金属铁含量，单位为百分比(％)；
m3—4.75mm～16mm铁粒的质量，单位为克(g)；
m8—4.75mm～16mm铁粒在水中的质量，单位为克(g)。
其中，在步骤二中，所述的磁性物是指将小于4.75mm的渣样均匀摊铺，厚度不超过10mm，磁铁块距渣样5mm～10mm，直至磁选完的磁性物。
其中，在步骤三中，所述的0.6mm筛上物是指以球磨机粉磨50～70min，且粉磨前后的物料损失率不得超过5％，粉磨后大于0.6mm方孔筛的物料，计算粉磨后的0.6mm筛上物中金属铁含量ω5：
其中：
ω5—粉磨后的0.6mm筛上物中金属铁含量，单位为百分比(％)；
m6—粉磨后的0.6mm筛上物的质量，单位为克(g)；
m9—粉磨后的0.6mm筛上物在水中的质量，单位为克(g)。
其中，在步骤七中，加权计算钢渣原渣中金属铁含量ω：
其中：
ω—钢渣中磁性金属铁含量，单位为百分比(％)；
m0—烘干后的钢渣样品质量，单位为千克(kg)；
m2—小于16mm钢渣样品质量，单位为千克(kg)；
m4—磁性物质量，单位为克(g)；
m5—代表性磁性物的质量，单位为克(g)；
ω2—粉磨后的0.6mm筛下物中金属铁含量，单位为百分比(％)。
另外，本发明的技术方案如下：
一种钢渣原渣中金属铁含量的测定方法，包括如下步骤：
步骤一：将钢渣原渣样品不少于100kg烘干至恒重，记为m0，单位为千克(kg)，用破碎机破碎至全部通过筛孔边长为16mm的方孔筛，在破碎过程中人工选出大于16mm的无法破碎的铁块，记为m1，单位为克(g)。自小于16mm钢渣中取出代表性渣样30kg，记为m2，单位为千克(kg)，破碎至全部通过筛孔边长为4.75mm的方孔筛，在破碎过程中人工选出大于4.75mm的无法破碎的铁粒，记为m3，单位为克(g)。
步骤二：用磁铁块从小于4.75mm的渣样中磁选出磁性物，记为m4，单位为克(g)。磁选时将渣样均匀摊铺，厚度不超过10mm，磁铁块距渣样5mm～10mm，直至将磁性物选完。
步骤三：取代表性磁性物3000g～5000g，记为m5，单位为克(g)，用球磨机粉磨50～70min，粉磨前后必须彻底清扫球磨机内外，保证粉磨前后的物料损失率不得超过5％。粉磨后的物料经筛孔边长为0.6mm的方孔筛筛分后，称量筛上物质量，记为m6，单位为克(g)。
步骤四：用静水力学天平分别称量步骤二中大于16mm铁块、4.75mm～16mm铁粒和步骤四中粉磨后的0.6mm筛上物在水中的质量，分别记为m7、m8和m9，单位为克(g)。
步骤五：从步骤二中磁选后的钢渣中取代表性渣样3～5kg，放入球磨机中研磨至少20min，取代表性试样按GB/T 208-2014《水泥密度测定方法》测定密度，记为ρ1，单位为克每立方厘米(g/cm3)。另取代表性试样研磨直到全部通过筛孔边长为75μm的方孔筛，按YB/T140-2009《钢渣化学分析方法》中规定测定其中金属铁含量，记为ω1，单位为百分比(％)。
步骤六：从步骤三球磨机粉磨50～70min后的0.6mm筛下物中取出代表性试样不少于100g，研磨直到全部通过75μm方孔筛，按YB/T140-2009《钢渣化学分析方法》中规定测定其中金属铁含量ω2，单位为百分比(％)。
步骤七：通过上述5部分样品(大于16mm铁块、4.75～16mm铁粒、大于0.6mm磁性物、小于0.6mm钢渣和磁选后钢渣中的金属铁加权计算得到钢渣原渣的金属铁含量ω。
其中，在步骤五中，计算不含金属铁的钢渣的密度ρ2：
其中：
ρ2—不含金属铁的钢渣的密度，单位为克每立方厘米(g/cm3)；
7.85—钢的密度，单位为克每立方厘米(g/cm3)；
ρ1—小于4.75mm磁选后的钢渣的密度，单位为克每立方厘米(g/cm3)；
ω1—小于4.75mm磁选后的钢渣的金属铁含量，单位为百分比(％)。
其中，在步骤四中，所述的m7、m8和m9是指用静水力学天平分别称量大于16mm铁块、4.75mm～16mm铁粒和0.6mm筛上物在水中的质量。
其中，在步骤一中，所述的大于16mm铁块是指在破碎过程中人工选出的无法破碎的大于16mm铁块，计算大于16mm铁块中的金属铁含量ω3：
其中：
ω3—大于16mm铁块中金属铁含量，单位为百分比(％)；
m1—大于16mm铁块的质量，单位为克(g)；
m7—大于16mm铁块在水中的质量，单位为克(g)；
ρ3—水的密度，单位为克每立方厘米(g/cm3)。
其中，在步骤一中，所述的4.75mm～16mm铁粒是指小于16mm钢渣在破碎过程中人工选出的无法破碎的大于4.75mm铁粒，计算4.75mm～16mm铁粒中金属铁含量ω4：
其中：
ω4—4.75mm～16mm铁粒中金属铁含量，单位为百分比(％)；
m3—4.75mm～16mm铁粒的质量，单位为克(g)；
m8-4.75mm～16mm铁粒在水中的质量，单位为克(g)。
其中，在步骤二中，所述的磁性物是指将小于4.75mm的渣样均匀摊铺，厚度不超过10mm，磁铁块距渣样5mm～10mm，直至磁选完的磁性物。
其中，在步骤三中，所述的0.6mm筛上物是指以球磨机粉磨50～70min，且粉磨前后的物料损失率不得超过5％，粉磨后大于0.6mm方孔筛的物料，计算粉磨后的0.6mm筛上物中金属铁含量ω5：
其中：
ω5—粉磨后的0.6mm筛上物中金属铁含量，单位为百分比(％)；
m6—粉磨后的0.6mm筛上物的质量，单位为克(g)；
m9—粉磨后的0.6mm筛上物在水中的质量，单位为克(g)。
其中，在步骤七中，加权计算钢渣原渣中金属铁含量ω：
其中：
ω—钢渣中磁性金属铁含量，单位为百分比(％)；
m0—烘干后的钢渣样品质量，单位为千克(kg)；
m2—小于16mm钢渣样品质量，单位为千克(kg)；
m4—磁性物质量，单位为克(g)；
m5—代表性磁性物的质量，单位为克(g)；
ω2—粉磨后的0.6mm筛下物中金属铁含量，单位为百分比(％)。
具体实施方式
实施例1
将A钢厂的钢渣原渣样品烘干至恒重，称重为100kg。用破碎机破碎至全部通过16mm，破碎时人工选出大于16mm的无法破碎的铁块1242.2g。自小于16mm钢渣中取出代表性渣样30.00kg，破碎至全部通过4.75mm，破碎时人工选出大于4.75mm的无法破碎的铁粒272.2g。用磁铁块从小于4.75mm的渣样中磁选出磁性物6120.0g。取代表性磁性物4000.0g，用球磨机粉磨60min，粉磨后的物料经0.6mm方孔筛筛分后，得到筛上物质量369.1g。用静水力学天平分别称量大于16mm铁块、4.75mm～16mm铁粒和0.6mm筛上物在水中的质量，分别为1051.4g、230.1g和310.9g。从磁选后的钢渣中取代表性渣样3kg，放入球磨机中研磨20min，取代表性试样按GB/T 208-2014《水泥密度测定方法》测定密度，为3.56g/cm3。另取代表性试样研磨直到全部通过75μm方孔筛，按YB/T140-2009《钢渣化学分析方法》中规定测定其中金属铁含量，为1.27％。从粉磨后的0.6mm筛下物中取出代表性试样100g，研磨直到全部通过75μm方孔筛，按YB/T140-2009《钢渣化学分析方法》中规定测定其中金属铁含量，为3.75％。不含金属铁的钢渣的密度通过计算得到为3.54g/cm3，大于16mm铁块、4.75～16mm铁粒和大于0.6mm磁性物中的金属铁含量通过计算得到分别为83.14％、82.46％和80.52％，钢渣原渣中的金属铁含量通过加权计算得到为4.94％。
实施例2
将A钢厂的钢渣原渣样品烘干至恒重，称重为100kg。用破碎机破碎至全部通过16mm，破碎时人工选出大于16mm的无法破碎的铁块1083.5g。自小于16mm钢渣中取出代表性渣样30.00kg，破碎至全部通过4.75mm，破碎时人工选出大于4.75mm的无法破碎的铁粒356.7g。用磁铁块从小于4.75mm的渣样中磁选出磁性物7581.5g。取代表性磁性物4000.0g，用球磨机粉磨60min，粉磨后的物料经0.6mm方孔筛筛分后，得到筛上物质量408.9g。用静水力学天平分别称量大于16mm铁块、4.75mm～16mm铁粒和0.6mm筛上物在水中的质量，分别为925.0g、294.6g和345.7g。从磁选后的钢渣中取代表性渣样3kg，放入球磨机中研磨20min，取代表性试样按GB/T 208-2014《水泥密度测定方法》测定密度，为3.49g/cm3。另取代表性试样研磨直到全部通过75μm方孔筛，按YB/T140-2009《钢渣化学分析方法》中规定测定其中金属铁含量，为1.89％。从粉磨后的0.6mm筛下物中取出代表性试样100g，研磨直到全部通过80μm方孔筛，按YB/T140-2009《钢渣化学分析方法》中规定测定其中金属铁含量，为2.48％。不含金属铁的钢渣的密度通过计算得到为3.45g/cm3，大于16mm铁块、4.75～16mm铁粒和大于0.6mm磁性物中的金属铁含量通过计算得到分别为88.35％、71.21％和83.25％，钢渣原渣中的金属铁含量通过加权计算得到为5.85％。

Claims (6)

1.一种钢渣原渣中金属铁含量的测定方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将钢渣原渣样品不少于100kg烘干至恒重，记为m0，单位为千克(kg)，用破碎机破碎至全部通过筛孔边长为16mm的方孔筛，得到粒径小于16mm的钢渣，在破碎过程中人工选出粒径大于16mm的无法破碎的铁块，记为m1，单位为克(g)；自粒径小于16mm的钢渣中取出代表性渣样不少于30kg，记为m2，单位为千克(kg)，破碎至全部通过筛孔边长为4.75mm的方孔筛，得到粒径小于4.75mm的渣样，在破碎过程中人工选出粒径大于4.75mm的无法破碎的铁粒，记为m3，单位为克(g)；
步骤二：用磁铁块从粒径小于4.75mm的渣样中磁选出磁性物，记为m4，单位为克(g)；优选磁选时将渣样均匀摊铺，厚度不超过10mm，磁铁块距渣样5mm～10mm，直至将磁性物选完；
步骤三：从步骤二磁选出的磁性物中取代表性磁性物3000g～5000g，记为m5，单位为克(g)，粉磨50～70min，优选为用球磨机粉磨；优选粉磨前后必须彻底清扫球磨机内外，保证粉磨前后的物料损失率不得超过5％；粉磨后的物料经筛孔边长为0.6mm的方孔筛筛分后，称量筛上物质量，记为m6，单位为克(g)；
步骤四：用静水力学天平分别称量步骤一中粒径大于16mm的无法破碎的铁块、步骤一中粒径为4.75mm～16mm铁粒和步骤三中粉磨后的粒径大于0.6mm的筛上物在水中的质量，分别记为m7、m8和m9，单位为克(g)；
步骤五：从步骤二中磁选后的渣样中取代表性渣样3～5kg，研磨至少20min，优选放入球磨机中研磨至少20min，得到代表性试样，取代表性试样测定密度，优选按GB/T 208-2014《水泥密度测定方法》测定密度，记为ρ1，单位为克每立方厘米(g/cm3)；另取代表性试样研磨直到全部通过筛孔边长为75μm的方孔筛，测定其中金属铁含量，优选按YB/T140-2009《钢渣化学分析方法》中规定测定其中金属铁含量，记为ω1，单位为百分比(％)；
步骤六：从步骤三中经边长为0.6mm的方孔筛筛分后的筛下物中取出代表性试样不少于100g，研磨直到全部通过筛孔边长为75μm的方孔筛，测定其中金属铁含量，优选按YB/T140-2009《钢渣化学分析方法》中规定测定其中金属铁含量ω2，单位为百分比(％)；
步骤七：计算步骤一中粒径大于16mm的无法破碎的铁块中金属铁含量ω3，单位为百分比(％)；计算步骤一中粒径为4.75mm～16mm铁粒中的金属铁含量ω4，单位为百分比(％)；步骤三中粉磨后的粒径大于0.6mm的筛上物中的金属铁含量ω5，单位为百分比(％)；
通过ω1、ω2、ω3、ω4、ω5加权计算得到钢渣原渣的金属铁含量ω。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤五中，通过粒径小于4.75mm的磁选后的钢渣的密度ρ1，再计算不含金属铁的钢渣的密度，即计算不含金属铁的钢渣的密度ρ2：
其中：
ρ2—不含金属铁的钢渣的密度，单位为克每立方厘米(g/cm3)；
7.85—钢的密度，单位为克每立方厘米(g/cm3)；
ρ1—粒径小于4.75mm的磁选后的钢渣的密度，单位为克每立方厘米(g/cm3)；
ω1—粒径小于4.75mm磁选后的钢渣的金属铁含量，单位为百分比(％)。
3.如权利要求1-2之一所述的方法，其特征在于，在步骤一中，所述的粒径大于16mm铁块是指步骤一中破碎过程中人工选出的无法破碎的粒径大于16mm铁块，计算粒径大于16mm铁块中的金属铁含量ω3：
其中：
ω3—粒径大于16mm铁块中金属铁含量，单位为百分比(％)；
m1—粒径大于16mm铁块的质量，单位为克(g)；
m7—粒径大于16mm铁块在水中的质量，单位为克(g)；
ρ3—水的密度，单位为克每立方厘米(g/cm3)。
4.如权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，在步骤一中，所述的粒径为4.75mm～16mm铁粒是指小于粒径16mm钢渣在破碎过程中人工选出的无法破碎的粒径大于4.75mm铁粒，计算粒径4.75mm～16mm铁粒中金属铁含量ω4：
其中：
ω4—粒径4.75mm～16mm铁粒中金属铁含量，单位为百分比(％)；
m3—粒径4.75mm～16mm铁粒的质量，单位为克(g)；
m8—粒径4.75mm～16mm铁粒在水中的质量，单位为克(g)。
5.如权利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，在步骤三中，粉磨后的粒径大于0.6mm的筛上物是指以球磨机粉磨50～70min，且粉磨前后的物料损失率不得超过5％，粉磨后粒径于0.6mm的物料，计算，粉磨后的粒径大于0.6mm的筛上物中金属铁含量ω5：
其中：
ω5—粉磨后的粒径大于0.6mm的筛上物中金属铁含量，单位为百分比(％)；
m6—粉磨后的粒径大于0.6mm的筛上物的质量，单位为克(g)；
m9—粉磨后的粒径大于0.6mm的筛上物在水中的质量，单位为克(g)。
6.如权利要求1-5之一所述的方法，在步骤七中，加权计算钢渣原渣中金属铁含量ω：
其中：
ω—钢渣原渣中磁性金属铁含量，单位为百分比(％)；
m0—烘干后的钢渣样品质量，单位为千克(kg)；
m2—粒径小于16mm代表性渣样的质量，单位为千克(kg)；
m4—步骤二中从粒径小于4.75mm的渣样中磁选出的磁性物质量，单位为克(g)；
m5—代表性磁性物的质量，单位为克(g)；
ω2—步骤六中的所述筛下物中取出的代表性试样中金属铁含量，单位为百分比(％)。
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