CN111638155A - 一种基于制粒准颗粒烧结行为的配矿结构评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于制粒准颗粒烧结行为的配矿结构评价方法，涉及钢铁冶金技术领域，能够直观的了解不同配比烧结原料在烧结生产粒度下液相流动性的优劣，并通过各项评价指标结果以确定最佳配矿方式；该方法根据制粒性能选择矿粉的合适粒度，将不同矿粉按比例混匀制粒成准颗粒试样，进行烧结实验，根据评价指标进行检测评价，基于不同角度了解准颗粒试样的液相流动性，以便确定最佳配矿方式。本发明提供的技术方案适用于配矿的过程中。
Description
【技术领域】
本发明涉及钢铁冶金技术领域，尤其涉及一种基于制粒准颗粒烧结行为的配矿结构评价方法。
【背景技术】
我国烧结原料配矿一直以来都基于化学成分进行优化配矿，即按照混匀矿的化学成分，制定搭配方案并进行烧结杯实验，来确定最佳搭配方式。近年来由于国内铁矿石品位下降，使得外购矿粉增加。面对种类繁多，成分和性能差异巨大的外购矿粉，钢铁企业选择在制定搭配方案之前对单种矿粉的高温基础特性进行研究，这不仅可以更容易确定最佳搭配方案，而且降低了大量的烧结杯实验工作。但针对这种基于铁矿粉高温基础性能烧结配料优化方法，由于实际生产中多种原料混合烧结，不同原料间会相互影响，且不同原料粒度也会对其性能有较大影响。在测定铁矿粉高温基础性能时，跳过了混匀配矿及混合制粒过程，直接对单种矿粉进行高温实验，故其测定结果与实际生产中不同铁矿粉的高温基础性能有所出入。随着智能化的发展，学者们开始尝试构建数学模型进行优化配矿，将配矿成分作为目标函数，通过配加各类约束条件进行建模计算，大大降低了配矿成本。但相对于传统配矿，数学模型配矿方式由于缺乏对烧结性能的针对性，且在构建模型时约束条件与目标函数为线性关系，过于理想化，故使得配矿结果与实际差异较大。基于以上问题，学者们研究出一种新型的数学模型配矿方式：基于模糊数学的多目标非线性配矿模型，利用模糊数学理论，在数学模型中加入了一个可以充分反应烧结矿性能的参数，又通过多目标非线性配矿模型改善了一般数学模型配矿所存在的过于理想化问题，使得计算结果准确度更接近实际。对于各种数学模型以及人工智能配矿方式，仍需要更多实例来对数学模型以及大数据进行补充才能使计算结果更加准确。
矿粉烧结成矿主要是靠液相固结成块，通过对不同铁矿粉液相流动性的研究发现，不同配比的铁矿粉，其液相流动性会对烧结过程中液相生成量的多少产生影响，进而影响烧结矿的成品率、转鼓强度等烧结技术指标。在实际生产中相同配矿条件下，适当加入一些液相流动性好的矿粉可以提高烧结矿产质量。
因此，有必要研究一种基于此的配料优化方法来弥补空缺，即一种基于制粒准颗粒烧结行为的配矿结构评价方法，来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。
【发明内容】
有鉴于此，本发明提供了一种基于制粒准颗粒烧结行为的配矿结构评价方法，能够直观的了解不同配比烧结原料在烧结生产粒度下液相流动性的优劣，并通过各项评价指标结果以确定最佳配矿方式。
一方面，本发明提供一种基于制粒准颗粒烧结行为的配矿结构评价方法，其特征在于，根据制粒性能确定各矿粉的合适粒度，将制备成合适粒度的矿粉按比例混匀制粒成准颗粒试样进行烧结实验，根据评价指标进行检测评价。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述方法的步骤包括：
S1、将所需的矿粉制备成各自合适的粒度，并按比例混合均匀；
S2、对混匀后的矿粉进行制粒，获得准颗粒试样；
S3、采用布料装置将准颗粒试样布料到烧结装置中；
S4、对烧结装置进行加热升温，进行烧结室验；
S5、烧结后降温得到烧结成品；
S6、根据评价指标对烧结成品进行检测评价。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤S1中矿粉合适粒度的确认方式为：将各矿粉分别取样细磨成相同粒度，进行制粒性能检测，分析不同矿粉的制粒性能并确定其合适粒度。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述评价指标包括体积收缩率、孔隙度、转鼓强度和铁酸钙生成量。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤S4中加热升温的具体内容包括：由室温升温至1623±5K，再降至室温；升温过程中，以50K/min的速度进行升温；降温过程中，温度降至1273±5K前，降温速度为10K/min，之后降温速度为50K/min，直至降至室温。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述布料装置为小型钟式布料装置；布料过程包括：将准颗粒试样通过受料斗加入到布料漏斗中，打开料钟，将准颗粒试样铺入烧结装置中并使料面平整。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述体积收缩率利用排水法进行测定；具体为：采用防水薄膜将烧结成品包裹，放入能够浸没烧结成品的装满水的容器中，容溢出水的体积记为烧结成品体积，烧结成品体积与烧结前准颗粒试样体积的比值记为体积收缩率。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述孔隙度的计算方式包括：
测量干燥烧结成品的重力G1以及浸水饱和后的烧结成品的重力G2；
通过计算公式
计算出烧结成品中未被固体物质充填的空间体积Vs；式中，g为重力加速度，φ水为水的密度；
再通过公式
计算出烧结成品的孔隙度
式中，V2为烧结成品的体积。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述转鼓强度的计算方式包括：
将干燥的烧结成品过筛，选粒径为10mm～40mm之间的烧结成品；
将选出的烧结成品按粒径分类后再按比例配制成转鼓试样；
将转鼓试样放入转鼓内转动，倒出转鼓试样过细筛，计算重量损失和转鼓指数。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述转鼓试样的配制过程包括：取4份3±0.03kg的烧结成品，并按40mm～25mm、25mm～16mm、16mm～10mm三级筛分，再按重量比例配制成转鼓试样；
倒出转鼓试样过细筛具体内容包括：倒出转鼓试样，过6.3mm筛并称重。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述铁酸钙生成量的测定采用XRD进行定量相测量，并分析物象中铁酸钙系粘结相含量。
另一方面，本发明提供一种配矿方法，其特征在于，所述配矿方法采用如上任一所述的配矿结构评价方法对不同比例的混合制粒进行评价，确定其液相流动性，根据液相流动性确定最佳配矿比例。
与现有技术相比，本发明可以获得包括以下技术效果：传统对矿粉液相流动性测定方法为了保证测定结果的直观性，将不同矿粉细磨至相同粒度进行检测评价。在实际烧结生产中，不仅是矿粉种类，矿粉的粒度大小也会影响矿粉的液相流动性，本烧结优化方法优点在于对矿粉液相流动性进行检测评价前，对其制粒性能进行考察，根据考察结果确定矿粉合理粒度，同时利用管式炉模拟实际烧结升温与降温过程，故对各矿粉实验检测结果更加贴合实际烧结生产。此外，基于此实验方法提出的4种评价指标能够在不同角度下侧面反应各烧结原料液相流动性能的优劣，从而更直观的了解不同配矿方式对实际生产的影响及带来的效益，对钢铁企业降低烧结成本，提高烧结产量有积极作用。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明一个实施例提供的基于制粒准颗粒烧结行为的配矿结构评价方法的流程图；
图2是本发明一个实施例提供的小型钟式布料装置结构示意图。
其中，图中：
1、受料漏斗；2、布料漏斗；3、小料钟；4、防尘罩；5、坩埚。
【具体实施方式】
为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
针对现有技术的不足，有必要制定出一种基于制粒准颗粒烧结行为的配料优化方法。由于铁矿粉的粒度对其液相流动性有较大影响，在考察不同种类铁矿粉液相流动性前，需要对其制粒性能进行考察，具体流程为：先将不同种类铁矿粉细磨成相同粒度进行制粒性能检测，分析其矿粉润湿性、颗粒多孔性以考察不同种类铁矿粉的制粒性能，根据其制粒性能来确定与实际烧结相近的矿粉粒度，将不同粒度及配比的实验原料进行混匀制粒，通过高温烧结实验对其液相流动性进行分析研究，进而确定配矿结构。这种基于制粒准颗粒烧结行为的烧结配料优化方法，在保证烧结矿产量和质量改善的同时，扩大了低品位铁矿粉的使用范围，降低了烧结成本，对实际烧结生产有着重大意义。通过对这种新的配矿方法提出一系列评价指标来对产品进行评估，更加直观的了解不同配矿条件下成品液相流动性的变化，从而把控配矿比例，确定最佳配矿结构，实现降低铁前烧结配矿成本，改善烧结性能的目的。
本发明在于提供一种基于制粒准颗粒烧结行为的配矿结构评价方法，该方法对根据制粒性能细磨成不同粒度并按比例混匀制粒的准颗粒实验样品进行烧结实验，并根据设定的烧结指标利用各类实验设备进行检测评价，基于不同角度了解实验样品液相流动性的优劣，从而了解不同配矿条件下烧结性能的变化。由于粒度大小对矿粉的液相流动性影响较大，故在进行实验前须对矿粉进行制粒性能研究，确定矿粉合理粒度以保证实验贴合实际烧结过程，对烧结成品配以各种指标加以分析，能够同时兼顾烧结实际生产情况与不同配比下烧结成品液相流动性的直观了解，对于降低烧结成本，提高烧结质量具有重要意义。
本发明要解决的主要问题在于更直观的了解不同配比烧结原料在模拟实际烧结生产粒度下液相流动性的优劣，并通过各项评价指标结果以确定最佳配矿方式。该处理工艺包括以下步骤：
步骤一：要求不同矿粉在配矿前，先取样细磨成相同粒度进行制粒性能检测，分析其矿粉润湿性与颗粒多孔性以考察不同种类铁矿粉的制粒性能，并将每种矿粉根据自身制粒性能细磨至合适粒度后再进行配比混匀；
步骤二：对混合配比后的烧结原料进行混合制粒，并进行称重取样；
步骤三：将称取一定重量的样品加入到小型钟式布料装置中对坩埚进行布料；
步骤四：利用管式炉加热升温，对样品进行烧结实验；
步骤五：烧结后的成品降至室温后，取出进行评价指标测定，共设置了4个评价指标用于评价成品性能，其评价指标分别为：体积收缩率、孔隙度、转鼓强度、铁酸钙生成量。
为了保证料面平整，并避免由于粒度不同而引起的偏析问题，通过小型钟式布料装置对坩埚进行布料，主要流程为：将称重一定重量的样品用勺通过受料斗加入到布料漏斗中，打开料钟，将样品铺入坩埚中以保证料面平整。小型钟式布料装置组成如图2所示，放置于坩埚上部，由受料漏斗、布料漏斗、小料钟和防尘罩组成。
本实施例中，针对3种矿粉(A、B、C)及三种矿粉按不同比例制成的混合矿粉(先对单个矿粉进行检测，确定其最合适粒度，混合矿粉中各原料为其最合适粒度)按照上述步骤进行制粒性能检测、混合后液相流动性能检测及确定合适配矿结构，实验用矿粉种类及主要化学成分如表1所示：
表1矿粉种类及主要化学成分
1、实验过程
对于矿粉进行制粒性能检测分析，通过对3种矿粉以及不同比例混合矿粉的润湿性及颗粒多孔性进行分析，确定其合适粒度并进行细磨。
细磨后的三种矿粉按一定比例混合，并加入10％～12％的生石灰、3％～4％的煤粉及1％～2％的镁粉，进行混合制粒。百分比均为质量百分比。为了保证实验结果更加直观，选用三种混合方式进行配比，混合料配比方式如表2所示：
表2混合料配比方式(％)
对于烧结实验，称取样品重量为100g。将称重后的样品用勺通过受料斗加入到布料漏斗中，待加入完全后打开料钟，将样品铺入坩埚中以保证料面平整，关闭料钟。使用管式炉对样品进行升温烧结，冷却至室温后对烧结成品进行四项指标测定。升温以模拟实际烧结升温方式进行，具体升温方式为：对于每个实验样品，都将其由室温升至1623±5K，而后进行降温，降至室温后烧结结束，在升温过程中，以50K/min的加热速率进行加热，样品升至1623±5K后进行降温，在降至1273±5K前，降温速率为10K/min，样品降至1273±5K后，降温速率上升至50K/min直至降至室温。
对于烧结成品，利用排水法对其收缩率与孔隙度进行测定分析，具体实施方式为：将降至室温后的烧结成品用一层塑料薄膜进行包裹，放入能够浸没烧结成品并装满水的烧杯中，对溢出水体积进行测量确定烧结后成品体积V2，随后与烧结前体积V1进行对比来确定体积收缩率；测量样品在空气中的重力G1，而后将样品浸没在装有水的容器中，浸水饱和后取出测量重力G2，确定样品中未被固体物质充填的空间体积Vs，从而求出样品孔隙度。
对于烧结成品，进行转鼓强度测定，具体实施方法为：将样品放入烘干箱中烘干水分并冷却至室温；过筛后取样进行实验；计算试样转鼓指数并取有效结果的平均值。
对于烧结成品，进行铁酸钙生成量测定，具体实施方法为：取一定量烧结成品进行研磨，研磨至压片过程中，样品表面平整均匀，看不到明显的颗粒物存在；对样品进行压片处理；对样品进行XRD测量实验；收集XRD数据进行分析；确定物相中铁酸钙系粘结相含量。
2、实验结果及分析
由于矿粉A与矿粉C为地方精粉，粒度相对较大，矿粉B为超细粉，粒度相对较小，经过制粒性能检测并根据实际烧结生产分析确定3种矿粉粒度为：矿粉A合适粒度为150um、矿粉B合适粒度为45um、矿粉C确定粒度为210um±5um。
针对样品混合制粒结果，混合方式1与混合方式3混合制粒结果较一致，对于混合方式2，由于主要矿粉B粒度较小，故制粒过程中更易依附在大颗粒表面，使得大粒度准颗粒相对较多，其粒度大致组成为：三种混合方式准颗粒粒度都主要集中于5～20mm粒级，占75％～80％；混合方式1与混合方式3中低于5mm粒级准颗粒占10％～12％、高于20mm粒级准颗粒占7％～10％；混合方式2中低于5mm粒级准颗粒占7％～10％、高于20mm粒级准颗粒占10％～12％。
对于混合后液相流动性能检测中排水法测定收缩率及孔隙度，其实验数据及测定结果如表3所示，由于混合方式2混合制粒后准颗粒粒度较大，颗粒间孔隙大且多，故烧结成品孔隙度较高；混合方式3中体积收缩率相比混合方式1较大，孔隙度也相对较低，反映出混合方式3混合制粒后准颗粒烧结过程中液相生成量较多，进而认为矿粉C相比矿粉A更有利于烧结过程中液相的生成。
体积收缩率利用排水法进行测定，具体实施方法为：将降至室温后的烧结成品用一层塑料薄膜进行包裹，放入能够浸没烧结成品并装满水的烧杯中，对溢出水体积进行测量，测量体积则为烧结成品体积V2，随后与烧结前标准体积V1进行对比，所得比值为体积收缩率。
孔隙度的测定，具体实施方法为：首先测量样品在空气中的重力G1，其次将样品浸没在装有水的容器中，浸水饱和后取出测量重力G2，由公式(其中g为重力加速度，φ水为水的密度)：
测出样品中未被固体物质充填的空间体积Vs，再通过与烧结成品体积V2的比值，求出样品孔隙度
其表达式为：
表3排水法数据及测定结果
| 样品名称 | V1/cm<sup>3</sup> | V2/cm<sup>3</sup> | G1/g | G2/g | VS/cm<sup>3</sup> | 体积收缩率/％ | 孔隙度/％ |
| 混合方式1 | 44.6 | 41.5 | 96.3 | 113.2 | 16.9 | 6.9 | 40.7 |
| 混合方式2 | 45.2 | 42.7 | 97.5 | 115.9 | 18.4 | 5.5 | 43.2 |
| 混合方式3 | 43.5 | 39.8 | 95.8 | 110.0 | 14.2 | 8.5 | 35.8 |
对于混合后液相流动性能检测中转鼓强度测定，具体实施方法为：将样品放入烘干箱中，于105℃±5℃条件下烘干水分并冷却至室温；过40mm、25mm、16mm、10mm筛，舍弃大于40mm、小于10mm部分，取剩余样品进行实验；预备4份3±0.03kg试样并按40mm～25mm、25mm～16mm、16mm～10mm三级筛分重量比例配成；将试样放入转鼓内以25转/min转速转8分钟；倒出试样，过6.3mm筛，筛分出大于6.3mm部分并进行称重，重量损失不得超过初始试样重量的1％；计算试样转鼓指数并取有效结果的平均值。转股指数计算公式为：
其中，m0为入鼓前试样总重量；m1为过筛后大于6.3mm部分的试样重量。
其测定结果为：混合方式1中转鼓指数为72.4％；混合方式2中转鼓指数为62.6％；混合方式3中转鼓指数为78.1％。
通过三种混合方式烧结成品的转鼓强度测定结果可以看出，混合方式2烧结成品的转鼓强度远小于混合方式1与混合方式3烧结成品的转鼓强度，认为是混合方式2烧结成品内部粘结相过少所造成的；混合方式3烧结成品转鼓强度高于混合方式1烧结成品，进一步肯定了混合方式3在烧结过程中液相量最大。
对于混合后液相流动性能检测中铁酸钙系生成量测定，使用XRD进行定量相分析，分析物相中铁酸钙系粘结相含量，进而推断液相生成量。具体实施方法为：取一定量烧结成品进行研磨，研磨至压片过程中，样品表面平整均匀，看不到明显的颗粒物存在；对样品进行压片处理；对样品进行XRD测量实验；收集XRD数据进行分析；确定物相中铁酸钙系粘结相含量。
其测定结果为：混合方式1中样品铁酸钙系含量为32.6％；混合方式2中样品铁酸钙系含量为26.3％；混合方式3中样品铁酸钙系含量为35.1％。通过对铁酸钙系生成量的测定，由于混合方式3中铁酸钙系粘结相含量最高，确定了矿粉C更有利于烧结过程中液相的生成，而混合方式2中烧结成品孔隙度较大但铁酸钙系粘结相含量低，故确定矿粉B更不易生成液相。
通过对三种矿粉不同配比下混合实验结果分析，结果为混合方式3中液相生成量最多，流动性最好，故确定三种矿粉混合后，矿粉C最有利于烧结过程中液相的生成，其次为矿粉A，矿粉B则相对较差，基于考虑三种矿粉成本因素，最终确定混合料最佳配比为：34％～36％的矿粉A、25％～27％的矿粉B、31％～33％的矿粉C。
传统对矿粉液相流动性测定方法为了保证测定结果的直观性，将不同矿粉细磨至相同粒度进行检测评价。在实际烧结生产中，不仅是矿粉种类，矿粉的粒度大小也会影响矿粉的液相流动性，本烧结优化方法优点在于对矿粉液相流动性进行检测评价前，对其制粒性能进行考察，根据考察结果确定矿粉合理粒度，同时利用管式炉模拟实际烧结升温与降温过程，故对各矿粉实验检测结果更加贴合实际烧结生产。此外，基于此实验方法提出的4种评价指标能够在不同角度下侧面反应各烧结原料液相流动性能的优劣，从而更直观的了解不同配矿方式对实际生产的影响及带来的效益，对钢铁企业降低烧结成本，提高烧结产量有积极作用。
这种基于制粒准颗粒烧结行为的烧结配料优化方法，在保证烧结矿产量和质量改善的同时，扩大了低品位铁矿粉的使用范围，降低了烧结成本，对实际烧结生产有着重大意义。通过对这种新的配矿方法提出一系列评价指标来对产品进行评估，更加直观的了解不同配矿条件下成品液相流动性的变化，从而把控配矿比例，确定最佳配矿结构，实现降低铁前烧结配矿成本，改善烧结性能的目的。
以上对本申请实施例所提供的一种基于制粒准颗粒烧结行为的配矿结构评价方法，进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
如在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”、“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含/包括但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求书的保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于制粒准颗粒烧结行为的配矿结构评价方法，其特征在于，根据制粒性能确定各矿粉的合适粒度，将制备成合适粒度的矿粉按比例混匀制粒成准颗粒试样进行烧结实验，根据评价指标进行检测评价。
2.根据权利要求1所述的基于制粒准颗粒烧结行为的配矿结构评价方法，其特征在于，所述方法的步骤包括：
S1、将所需的矿粉制备成各自合适的粒度，并按比例混合均匀；
S2、对混匀后的矿粉进行制粒，获得准颗粒试样；
S3、采用布料装置将准颗粒试样布料到烧结装置中；
S4、对烧结装置进行加热升温，进行烧结室验；
S5、烧结后降温得到烧结成品；
S6、根据评价指标对烧结成品进行检测评价。
3.根据权利要求2所述的基于制粒准颗粒烧结行为的配矿结构评价方法，其特征在于，步骤S1中矿粉合适粒度的确认方式为：将各矿粉分别取样细磨成相同粒度，进行制粒性能检测，分析不同矿粉的制粒性能并确定其合适粒度。
4.根据权利要求2所述的基于制粒准颗粒烧结行为的配矿结构评价方法，其特征在于，所述评价指标包括体积收缩率、孔隙度、转鼓强度和铁酸钙生成量。
5.根据权利要求2所述的基于制粒准颗粒烧结行为的配矿结构评价方法，其特征在于，步骤S4中加热升温的具体内容包括：由室温升温至1623±5K，再降至室温；升温过程中，以50K/min的速度进行升温；降温过程中，温度降至1273±5K前，降温速度为10K/min，之后，降温速度为50K/min，直至降至室温。
6.根据权利要求2所述的基于制粒准颗粒烧结行为的配矿结构评价方法，其特征在于，所述布料装置为小型钟式布料装置；布料过程包括：将准颗粒试样通过受料斗加入到布料漏斗中，打开料钟，将准颗粒试样铺入烧结装置中并使料面平整。
7.根据权利要求4所述的基于制粒准颗粒烧结行为的配矿结构评价方法，其特征在于，所述体积收缩率利用排水法进行测定；具体为：采用防水薄膜将烧结成品包裹，放入能够浸没烧结成品的装满水的容器中，容溢出水的体积记为烧结成品体积，烧结成品体积与烧结前准颗粒试样体积的比值记为体积收缩率；
所述孔隙度的计算方式包括：
测量干燥烧结成品的重力G1以及浸水饱和后的烧结成品的重力G2；
通过计算公式
计算出烧结成品中未被固体物质充填的空间体积Vs；式中，g为重力加速度，φ水为水的密度；
再通过公式
计算出烧结成品的孔隙度
式中，V2为烧结成品的体积。
8.根据权利要求4所述的基于制粒准颗粒烧结行为的配矿结构评价方法，其特征在于，所述转鼓强度的计算方式包括：
将干燥的烧结成品过筛，选粒径为10mm～40mm之间的烧结成品；
将选出的烧结成品按粒径分类后再按比例配制成转鼓试样；
将转鼓试样放入转鼓内转动，倒出转鼓试样过细筛，计算重量损失和转鼓指数。
9.根据权利要求4所述的基于制粒准颗粒烧结行为的配矿结构评价方法，其特征在于，所述铁酸钙生成量的测定采用XRD进行定量相测量，并分析物象中铁酸钙系粘结相含量。
10.一种配矿方法，其特征在于，所述配矿方法采用如权利要求1-9任一所述的配矿结构评价方法对不同比例的混合制粒进行评价，确定其液相流动性，根据液相流动性确定最佳配矿比例。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113777126A (zh) * | 2021-08-17 | 2021-12-10 | 湖南华菱涟源钢铁有限公司 | 含铁矿物高温烧结性能测算方法以及矿物烧结设备 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2861154Y (zh) * | 2005-09-12 | 2007-01-24 | 邯郸钢铁股份有限公司 | 气烧石灰竖窑窑顶受料布料装置 |
| CN101666762A (zh) * | 2009-09-25 | 2010-03-10 | 中南大学 | 一种烧结铁矿石液相生成特性的检测方法 |
| CN102213659A (zh) * | 2011-04-12 | 2011-10-12 | 河北钢铁股份有限公司邯郸分公司 | 利用微型烧结试验研究铁矿石烧结性能的方法 |
| CN102251064A (zh) * | 2011-07-08 | 2011-11-23 | 北京科技大学 | 一种改善高炉炼铁过程中高铝渣流动性的方法 |
| CN104673997A (zh) * | 2015-01-22 | 2015-06-03 | 河北钢铁股份有限公司邯郸分公司 | 一种烧结配料结构优化方法 |
| CN109490351A (zh) * | 2017-09-11 | 2019-03-19 | 上海梅山钢铁股份有限公司 | 一种铁矿粉液相流动性的检测方法 |
| CN110079666A (zh) * | 2019-06-10 | 2019-08-02 | 成渝钒钛科技有限公司 | 一种钒钛烧结用麦克粉替代pb粉研究方法 |
| CN110590333A (zh) * | 2019-10-09 | 2019-12-20 | 凯里学院 | 一种改善钡渣陶瓷砖结构和性能的方法 |
-
2020
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Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2861154Y (zh) * | 2005-09-12 | 2007-01-24 | 邯郸钢铁股份有限公司 | 气烧石灰竖窑窑顶受料布料装置 |
| CN101666762A (zh) * | 2009-09-25 | 2010-03-10 | 中南大学 | 一种烧结铁矿石液相生成特性的检测方法 |
| CN102213659A (zh) * | 2011-04-12 | 2011-10-12 | 河北钢铁股份有限公司邯郸分公司 | 利用微型烧结试验研究铁矿石烧结性能的方法 |
| CN102251064A (zh) * | 2011-07-08 | 2011-11-23 | 北京科技大学 | 一种改善高炉炼铁过程中高铝渣流动性的方法 |
| CN104673997A (zh) * | 2015-01-22 | 2015-06-03 | 河北钢铁股份有限公司邯郸分公司 | 一种烧结配料结构优化方法 |
| CN109490351A (zh) * | 2017-09-11 | 2019-03-19 | 上海梅山钢铁股份有限公司 | 一种铁矿粉液相流动性的检测方法 |
| CN110079666A (zh) * | 2019-06-10 | 2019-08-02 | 成渝钒钛科技有限公司 | 一种钒钛烧结用麦克粉替代pb粉研究方法 |
| CN110590333A (zh) * | 2019-10-09 | 2019-12-20 | 凯里学院 | 一种改善钡渣陶瓷砖结构和性能的方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113777126A (zh) * | 2021-08-17 | 2021-12-10 | 湖南华菱涟源钢铁有限公司 | 含铁矿物高温烧结性能测算方法以及矿物烧结设备 |
| CN113777126B (zh) * | 2021-08-17 | 2024-04-02 | 湖南华菱涟源钢铁有限公司 | 含铁矿物高温烧结性能测算方法以及矿物烧结设备 |
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