CN111175449A - 一种强力混合强化铁矿烧结原料混合均匀性的评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种强力混合强化铁矿烧结原料混合均匀性的评价方法。该方法采用强力混合机对烧结原料及标准粒度颗粒进行混匀后,对混合物料沿径向和轴向进行空间尺度等份划区,并检测混合物料的水分含量、CaO含量、固定碳含量及核颗粒含量等评价特性参数以及标准粒度颗粒含量;依次计算出评价参数的平均值、混匀度因数及其均值、混匀度因子,依据四类评价参数对烧结影响程度的大小进行权重赋值后,采用综合混匀度因子评价强力混合烧结原料的均匀性。该方法实现了烧结原料混合均匀性的综合性定量评价,具有很强的科学性、可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种强力混合强化铁矿烧结原料混合均匀性的评价方法,属于钢铁冶金技术领域。
背景技术
烧结矿是高炉炼铁的主要含铁炉料,在国内钢铁企业其配比超过70%。烧结原料种类繁多,包括粒度较细的铁精矿、粒度较粗的铁矿粉、熔剂、燃料、返矿等,大多数钢铁企业还会配加含铁粉尘,因此,烧结物料的均匀混合对于后续制粒、烧结环节,甚至钢铁冶炼过程均会产生重要影响。
近年来,越来越多的细粒级铁矿涌入国际铁矿市场,致使国内外许多钢铁企业配加较多细粒级物料组织烧结生产。如果继续沿用传统圆筒混合的方式,将难以保证物料的均匀混合。强力混合机具有混合均匀性好、混合效率高等优点,在球团生产过程得到较为广泛的影响。在烧结领域应用业绩有限,目前国外的日本和歌山烧结项目、巴西Usiminas烧结机改造项目、安赛乐米塔尔比利时根特厂烧结机改造项目以及国内的本钢板材560m2新建烧结项目、宝钢二烧车间等采用了强力混合机混匀烧结物料。
新型混合工艺虽然能够起到强化混匀的作用,但其对物料混合的作用效果具体表现在哪些方面关注较为片面。目前烧结厂大多通过检测混合料的水分来评价混合均匀性,这样的评价方法过于单一,没有考虑到物料中其他重要影响因素,如燃料、成分、核颗粒等的分布情况,不能对物料的混匀效果做出科学、精准的评价。
发明内容
针对现有技术中采用强力混合强化烧结物料混匀缺乏科学、系统性及全面性的准确评价,本发明的主要目的是在于提供一种基于提取烧结物料特性参数以及通过统计分析定量评价强力混合强化铁矿烧结原料混合均匀性方法,该方法实现对强力混合强化烧结物料混合均匀性的科学性、系统性、全面性评价,有利于推动强力混合在烧结行业的快速推广应用具有重要指导意义。
为了实现上述技术目的,本发明提供了一种强力混合强化铁矿烧结原料混合均匀性的评价方法,该方法包括以下步骤:
1)将烧结原料以及标准粒度颗粒置于强力混合机或圆筒混合机内进行混合,得到混合物料;
2)对强力混合机或圆筒混合机内的混合物料沿筒体的轴向和径向进行等份划区,均匀划分成若干个区域;
3)对各区域的混合物料样品分别进行水分含量、CaO含量、固定碳含量和核颗粒含量4个评价特性参数的测定,以及检测标准粒度颗粒的含量;
4)根据4个评价特性参数对烧结过程的影响强度进行权重赋值,并采用综合混匀度因子评价混合烧结原料的均匀性。
优选的方案,所述烧结原料包括铁矿、水、燃料及熔剂;烧结原料以及标准粒度颗粒的质量份组成:铁矿70~80份;燃料3~6份;熔剂8~14份;标准粒度颗粒5~10份;水为铁矿、燃料、熔剂及标准粒度颗粒物料总质量的6~10%。燃料如焦粉或无烟煤。熔剂如生石灰或石灰石。
优选的方案,所述标准粒度颗粒为直径为2mm的刚玉球或石英玻璃球。
优选的方案,所述强力混合机包括卧式强力混合机或立式强力混合机。
优选的方案,对强力混合机或圆筒混合机筒体内的混合物料沿筒体的轴向和径向进行等份划区,均匀划分成N个区域,且对各区域进行编号,依次编号为1,2,3,……,N(N为正整数),N≥50。选取N大于或等于50,保证了选取样品在空间上和数量上的代表性,有利于提高后续统计分析结果的客观性和可信度。
优选的方案,对混合物料样品的水分含量进行测定的方法为:测定混合物料样品干燥前后样品重量变化,据此计算出样品水分含量,所述干燥条件为在100±5℃干燥箱中干燥3~5小时。
优选的方案,对混合物料样品的CaO含量进行测定的方法为:采用化学分析方法测定样品中CaO含量。如现有技术常见的X射线荧光光谱分析法或化学容量法。
优选的方案,对混合物料样品的固定碳含量进行测定的方法为:采用工业分析仪测定样品中固定碳含量。如现有技术常见的专用的测定燃料的固定碳含量的工业分析仪测。
优选的方案,对混合物料样品的核颗粒含量进行测定的方法为:采用机械振动筛将混合物料样品筛分成≤0.5mm、>0.5mm两部分,>0.5mm部分的质量百分比含量即为核颗粒含量。
优选的方案,检测标准粒度颗粒的含量的方法:采用机械振动筛将混合物料样品中的标准粒度颗粒筛出,计算筛出的标准粒度颗粒占加入的标准粒度颗粒总质量的百分比,即为标准粒度颗粒含量。
优选的方案,根据4个评价特性参数对烧结过程的影响强度进行权重赋值的方法:将水分含量、CaO含量、固定碳含量以及核颗粒含量对烧结的影响权重分别为25~35%、25~35%、25~35%、10~15%,且四个权重值之和为100%。对于铁矿烧结而言,水分含量决定各类烧结原料的制粒效果,进而影响实际烧结过程料层的透气性,对于烧结产量、质量指标具有明显影响;固体碳含量实际上用于表征焦粉或无烟煤等固体燃料颗粒在混合料中的含量,其对于烧结高温过程物理化学反应的进行程度,进而对烧结矿产量、质量指标具有重要影响;CaO含量实际上是用于表征生石灰、石灰石等熔剂的含量,其对于烧结高温过程具有粘结性的铁酸钙矿物Fe2O3·CaO的生成量以及形态、机械强度均会产生影响,进而影响烧结矿产量、质量指标;烧结物料制粒是-0.5mm的物料粘附在+0.5mm核颗粒表面长大的过程,因而核颗粒的含量及分布也会对制粒效果产生影响。相比较而言,水分含量、CaO含量以及固定碳含量是影响烧结产量、质量指标的三个最为关键的参数,因此,这三个参数权重赋值较高,而影响相对较小的核颗粒含量权重赋值较小。
优选的方案,所述混匀度因子计算过程包括以下步骤:
①分别计算各区域的混合物料样品的水分含量、CaO含量、固定碳含量以及核颗粒含量4个评价特性参数、标准粒度颗粒含量的平均值M;
其中,M为评价特性参数、标准粒度颗粒含量的平均值;M1至MN为各混合物料样品区域测定的评价特性参数、标准粒度颗粒含量值;N为选取的混合物料样品区域的个数;
③用步骤②中得到的各混合物料样品区域均匀因数Wt分别计算出评价特性参数的混匀度因子Ws:
④用步骤③中得到的各混合物料样品区域均匀因数Wt分别计算出评价特性参数、标准粒度颗粒含量的综合混匀度因子W:
W=∑(WS*δs)
其中,Ws为4个评价特性参数的混匀度因子,δs为对应评价特性参数对烧结的影响权重值。
优选的方案,所述混合烧结原料的均匀性评价为:综合混匀度因子均存在W(强力混合)<W(圆筒混合),且采用经过混合后的标准颗粒含量计算得到的混匀度因数均值在1±0.1范围内波动时,即表明混合强化了烧结物料的混匀。
与现有技术相比,本发明技术方案带来的有益效果为:
(1)本发明将经过常规圆筒混合或强力混合后的混合料按照混合机筒体轴向和径向均划分成至少50个取样单元,保证了选取样品在空间上和数量上的代表性,有利于后续统计分析结果的客观性和可信度。
(2)本发明选取水分、固定碳含量、CaO含量以及核颗粒含量四个评价特性参数作为整体混合料是否均匀混合的代表,充分考虑了混合料中水分、燃料、熔剂以及在后续制粒过程起核颗粒作用的较粗颗粒是否在整体混合料均匀分散,可为续制粒效果好坏、烧结矿质量优劣的提供重要参考。
(3)本发明选取混匀度因数将差异性较大的水分含量、固定碳含量、CaO含量、核颗粒含量等类型不同、数值水平不同的评价特性参数先后进行了平均值处理、归一化处理,然后采用与其类型、数值大小无关的综合混匀度因子评价四类重要因子在混合机空间上分布的均匀性,实现对烧结过程影响权重不同的四类评价特性参数综合评价强力混合的混匀效果。
(4)本发明在选择烧结物料具备的水分、固定碳含量、CaO含量以及核颗粒含量作为评价特性参数外,还创新性的引入了堆积密度与烧结物料相近、硬度和耐磨性能优越的标准粒度颗粒含量可为评价参数,可以充分利用外加标准颗粒粒径、颗粒重量稳定的特性进一步增强评价指标的科学性、可靠性。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下文将结合较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述,但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
除非另有定义,下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专利术语只是为了描述具体实施例的目的,并不是旨在限制本发明的保护范围。
除有特别说明,本发明中用到的各种试剂、原料为可以从市场上购买的商品或者可以通过公知的方法制得的产品。
实施例1
将铁矿、燃料、石灰石和直径为2mm石英玻璃球按质量百分比78%、4%、12%、6%称量后,配加占上述物料总质量百分比7%的水分,然后将两份相同配比的物料分别进行强力混合机混合和圆筒混合机混合。沿强力混合机、圆筒混合机轴向和径向将混合后的物料均匀分成80份,分别检测每份物料的水分含量、固定碳含量、CaO含量、>5mm核颗粒含量以及石英玻璃球含量。依据的水分含量、固定碳含量、CaO含量、>5mm核颗粒含量对烧结影响程度的大小,分别赋权重值30%、30%、30%、10%。采用公式①至⑤分别计算出四个评价特性参数和石英玻璃球含量的平均值M、混匀度因数Wt及其均值混匀度因子Ws,并依据评价特性参数的权重,采用公式⑤计算出综合混匀度因子W。计算结果如表1所示。强力混合综合混匀度因子W明显小于采用圆筒混合时的,且经过强混后,依据石英玻璃球含量计算出的混匀度因数均值位于1±0.1范围。
W=∑(WS*δs) ⑤
实施例2
将铁矿、燃料、石灰石和直径为2mm石英玻璃球按质量百分比80%、5%、10%、5%称量后,配加占上述物料总质量百分比7.5%的水分,然后将两份相同配比的物料分别进行强力混合机混合和圆筒混合机混合。沿强力混合机、圆筒混合机轴向、径向将混合后的物料均匀分成100份,分别检测每份物料的水分含量、固定碳含量、CaO含量、>5mm核颗粒含量以及石英玻璃球含量。依据的水分含量、固定碳含量、CaO含量、>5mm核颗粒含量对烧结影响程度的大小,分别赋权重值32%、28%、28%、12%。采用公式①至⑤分别计算出四个评价特性参数和石英玻璃球含量的平均值M、混匀度因数Wt及其均值混匀度因子Ws,并依据评价特性参数的权重,采用公式⑤计算出综合混匀度因子W。计算结果如表2所示。强力混合综合混匀度因子W明显小于采用圆筒混合时的,且经过强混后,依据石英玻璃球含量计算出的混匀度因数均值位于1±0.1范围。
W=∑(WS*δs) ⑤
实施例3
将铁矿、焦粉、石灰石和直径为2mm石英玻璃球按质量百分比80%、5%、10%、5%称量后,配加占上述物料总质量百分比7.5%的水分,然后将两份相同配比的物料分别进行强力混合机混合和圆筒混合机混合。沿强力混合机、圆筒混合机轴向、径向将混合后的物料均匀分成150份,分别检测每份物料的水分含量、固定碳含量、CaO含量、>5mm核颗粒含量以及石英玻璃球含量。依据的水分含量、固定碳含量、CaO含量、>5mm核颗粒含量对烧结影响程度的大小,分别赋权重值32%、28%、28%、12%。采用公式①至⑤分别计算出四个评价特性参数和石英玻璃球含量的平均值M、混匀度因数Wt及其均值混匀度因子Ws,并依据评价特性参数的权重,采用公式⑤计算出综合混匀度因子W。计算结果如表2所示。强力混合综合混匀度因子W明显小于采用圆筒混合时的,且经过强混后,依据石英玻璃球含量计算出的混匀度因数均值位于1±0.1范围。
W=∑(WS*δs) ⑤
实施例4
将铁矿、焦粉、石灰石和直径为2mm石英玻璃球按质量百分比75%、6%、12%、7%称量后,配加占上述物料总质量百分比8.0%的水分,然后将两份相同配比的物料分别进行强力混合机混合和圆筒混合机混合。沿强力混合机、圆筒混合机轴向、径向将混合后的物料均匀分成150份,分别检测每份物料的水分含量、固定碳含量、CaO含量、>5mm核颗粒含量以及石英玻璃球含量。依据的水分含量、固定碳含量、CaO含量、>5mm核颗粒含量对烧结影响程度的大小,分别赋权重值30%、30%、30%、10%。采用公式①至⑤分别计算出四个评价特性参数和石英玻璃球含量的平均值M、混匀度因数Wt及其均值混匀度因子Ws,并依据评价特性参数的权重,采用公式⑤计算出综合混匀度因子W。计算结果如表2所示。强力混合综合混匀度因子W明显小于采用圆筒混合时的,且经过强混后,依据石英玻璃球含量计算出的混匀度因数均值位于1±0.1范围。
W=∑(WS*δs) ⑤
表1示例-1评价指标的计算值
表2示例-2评价指标的计算值
表3示例-3评价指标的计算值
表4示例-4评价指标的计算值
Claims (10)
1.一种强力混合强化铁矿烧结原料混合均匀性的评价方法,其特征在于:包括以下步骤:
1)将烧结原料以及标准粒度颗粒置于强力混合机或圆筒混合机内进行混合,得到混合物料;
2)对强力混合机或圆筒混合机内的混合物料沿筒体的轴向和径向进行等份划区,均匀划分成若干个区域;
3)对各区域的混合物料样品分别进行水分含量、CaO含量、固定碳含量和核颗粒含量4个评价特性参数的测定,以及检测标准粒度颗粒的含量;
4)根据4个评价特性参数对烧结过程的影响强度进行权重赋值,并采用综合混匀度因子评价混合烧结原料的均匀性。
2.根据权利要求1所述的一种强力混合强化铁矿烧结原料混合均匀性的评价方法,其特征在于:所述烧结原料包括铁矿、水、燃料及熔剂;
烧结原料以及标准粒度颗粒的质量份组成:铁矿70~80份;燃料3~6份;熔剂8~14份;标准粒度颗粒5~10份;其中,水为铁矿、燃料、熔剂及标准粒度颗粒物料总质量的6~10%。
3.根据权利要求2所述的一种强力混合强化铁矿烧结原料混合均匀性的评价方法,其特征在于:所述标准粒度颗粒为直径为2mm的刚玉球或石英玻璃球。
4.根据权利要求1所述的一种强力混合强化铁矿烧结原料混合均匀性的评价方法,其特征在于:所述强力混合机包括卧式强力混合机或立式强力混合机。
5.根据权利要求1所述的一种强力混合强化铁矿烧结原料混合均匀性的评价方法,其特征在于:对强力混合机或圆筒混合机筒体内的混合物料沿筒体的轴向和径向进行等份划区,均匀划分成N个区域,且对各区域进行编号,依次编号为1,2,3,……,N,N≥50。
6.根据权利要求1所述的一种强力混合强化铁矿烧结原料混合均匀性的评价方法,其特征在于:
对混合物料样品的水分含量进行测定的方法为:测定混合物料样品干燥前后样品重量变化,据此计算出样品水分含量,所述干燥条件为在100±5℃干燥箱中干燥3~5小时;
对混合物料样品的CaO含量进行测定的方法为:采用化学分析方法测定样品中CaO含量;
对混合物料样品的固定碳含量进行测定的方法为:采用工业分析仪测定样品中固定碳含量;
对混合物料样品的核颗粒含量进行测定的方法为:采用机械振动筛将混合物料样品筛分成≤0.5mm、>0.5mm两部分,>0.5mm部分的质量百分比含量即为核颗粒含量。
7.根据权利要求1所述的一种强力混合强化铁矿烧结原料混合均匀性的评价方法,其特征在于:
检测标准粒度颗粒的含量的方法:采用机械振动筛将各区域内混合物料样品中的标准粒度颗粒筛出,计算筛出的标准粒度颗粒占加入的标准粒度颗粒总质量的百分比,即为标准粒度颗粒含量。
8.根据权利要求1所述的一种强力混合强化铁矿烧结原料混合均匀性的评价方法,其特征在于:根据4个评价特性参数对烧结过程的影响强度进行权重赋值的方法:将水分含量、CaO含量、固定碳含量以及核颗粒含量对烧结的影响权重分别为25~35%、25~35%、25~35%、10~15%,且四个权重值之和为100%。
9.根据权利要求1所述的一种强力混合强化铁矿烧结原料混合均匀性的评价方法,其特征在于:所述混匀度因子计算过程包括以下步骤:
①分别计算各区域的混合物料样品的水分含量、CaO含量、固定碳含量以及核颗粒含量4个评价特性参数、标准粒度颗粒含量的平均值M;
其中,M为评价特性参数、标准粒度颗粒含量的平均值;M1至MN为各混合物料样品区域测定的评价特性参数、标准粒度颗粒含量值;N为选取的混合物料样品区域的个数;
③用步骤②中得到的各混合物料样品区域均匀因数Wt分别计算出评价特性参数的混匀度因子Ws:
④用步骤③中得到的各混合物料样品区域均匀因数Wt分别计算出评价特性参数、标准粒度颗粒含量的综合混匀度因子W:
W=∑(WS*δs)
其中,Ws为4个评价特性参数的混匀度因子,δs为对应评价特性参数对烧结的影响权重值。
10.根据权利要求1所述的一种强力混合强化铁矿烧结原料混合均匀性的评价方法,其特征在于:所述混合烧结原料的均匀性评价为:综合混匀度因子均存在W(强力混合)<W(圆筒混合),且采用经过混合后的标准颗粒含量计算得到的混匀度因数均值在1±0.1范围内波动时,即表明混合强化了烧结物料的混匀。
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GR01 | Patent grant | ||
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