鐵礦石低溫還原粉化率的測定說課材料

1、燒結(jié)礦低溫還原燒結(jié)礦低溫還原(hun yun)(hun yun)粉化率的測定粉化率的測定學(xué)生學(xué)生(xu sheng)：000第一頁，共20頁。一 前言(qin yn) 1.1 1.1 定義定義 低溫還原粉化性：鐵礦石低溫還原粉化性：鐵礦石( (燒結(jié)礦及球團(tuán)礦燒結(jié)礦及球團(tuán)礦) )在低溫還原過在低溫還原過程中發(fā)生碎裂粉化的特性。程中發(fā)生碎裂粉化的特性。 低溫還原粉化指數(shù)低溫還原粉化指數(shù)(zhsh)(Low Tempera-ture Break-(zhsh)(Low Tempera-ture Break-down)down)：鐵礦石這種性能的強(qiáng)弱以低溫還原粉化指數(shù)：鐵礦石這種性能的強(qiáng)弱以低溫還原粉化

2、指數(shù)(zhsh)(RDI)(zhsh)(RDI)來表示，或稱來表示，或稱LTBLTB。 1.2 1.2 危害危害 燒結(jié)燒結(jié)(shoji)(shoji)礦低溫還原粉化對高爐生產(chǎn)危害較大礦低溫還原粉化對高爐生產(chǎn)危害較大, , 主要表現(xiàn)在爐身上部料柱透氣性惡化主要表現(xiàn)在爐身上部料柱透氣性惡化, , 增加爐身結(jié)瘤危險性增加爐身結(jié)瘤危險性; ;破壞煤氣正常分布。煤氣利用變差破壞煤氣正常分布。煤氣利用變差; ;瓦斯灰吹出量增加瓦斯灰吹出量增加, , 煤煤氣凈化困難氣凈化困難, , 煤氣管道破損加劇等煤氣管道破損加劇等, , 最終導(dǎo)致冶煉強(qiáng)度難以最終導(dǎo)致冶煉強(qiáng)度難以提高提高, , 產(chǎn)量下降產(chǎn)量下降, , 焦

3、比升高。焦比升高。3第二頁，共20頁。二 粉化原因及影響(yngxing)因素 根本原因根本原因 是鐵礦石中的是鐵礦石中的Fe2O3,Fe2O3,在低溫下（在低溫下（400-600400-600）還原）還原時，由赤鐵礦變?yōu)榇盆F礦時發(fā)生的晶格變化，前者為三方晶時，由赤鐵礦變?yōu)榇盆F礦時發(fā)生的晶格變化，前者為三方晶系六方晶格，而后者為等軸晶系立方晶格，還原造成晶格的系六方晶格，而后者為等軸晶系立方晶格，還原造成晶格的扭曲，產(chǎn)生極大的內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致扭曲，產(chǎn)生極大的內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致(dozh)(dozh)鐵礦石在機(jī)械力的鐵礦石在機(jī)械力的作用下碎裂粉化。作用下碎裂粉化。4第三頁，共20頁。 2.1 2.1 晶格

4、轉(zhuǎn)變晶格轉(zhuǎn)變 生產(chǎn)溶劑性燒結(jié)礦時，石灰石與礦石中的生產(chǎn)溶劑性燒結(jié)礦時，石灰石與礦石中的SiO2SiO2發(fā)發(fā)生作用生成硅酸鈣系粘結(jié)相，它是相變物質(zhì)，具有多晶轉(zhuǎn)生作用生成硅酸鈣系粘結(jié)相，它是相變物質(zhì)，具有多晶轉(zhuǎn)變的特性。變的特性。-C2S-C2S在溫度在溫度252252至至2020可轉(zhuǎn)變成可轉(zhuǎn)變成-C2S-C2S，晶體在轉(zhuǎn)變過程中，發(fā)生晶格的重新排列，使密度發(fā)生變晶體在轉(zhuǎn)變過程中，發(fā)生晶格的重新排列，使密度發(fā)生變化，致使體積增加大約化，致使體積增加大約10%10%，由于體積膨脹產(chǎn)生，由于體積膨脹產(chǎn)生(chnshng)(chnshng)極大的內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致燒結(jié)礦粉碎。極大的內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致燒結(jié)礦粉碎。 影

5、響鐵礦石(燒結(jié)礦及球團(tuán)礦)低溫還原粉化性能的因素有礦石的種類、Fe2O3的結(jié)晶形態(tài)、人造富礦的堿度、還原溫度及鐵礦石中的其他(qt)元素的含量。燒結(jié)礦物組成越復(fù)雜、冷卻速度越快，則燒結(jié)礦的低溫還原粉化越嚴(yán)重。5第四頁，共20頁。 2.2 2.2 內(nèi)應(yīng)力內(nèi)應(yīng)力 燒結(jié)礦是多種礦物的集合體，冷卻過程中，由于燒結(jié)礦是多種礦物的集合體，冷卻過程中，由于不同礦物的冷縮系數(shù)不同而產(chǎn)生的應(yīng)力，往往不同礦物的冷縮系數(shù)不同而產(chǎn)生的應(yīng)力，往往(wngwng)(wngwng)在燒結(jié)礦中強(qiáng)度較低的部位產(chǎn)生裂紋。溫度較低時，燒結(jié)在燒結(jié)礦中強(qiáng)度較低的部位產(chǎn)生裂紋。溫度較低時，燒結(jié)礦性脆，還原過程產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力引起應(yīng)變，燒結(jié)礦

6、耐不住礦性脆，還原過程產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力引起應(yīng)變，燒結(jié)礦耐不住這種應(yīng)變，邊產(chǎn)生新的裂紋，并使原有的裂紋擴(kuò)張，致使這種應(yīng)變，邊產(chǎn)生新的裂紋，并使原有的裂紋擴(kuò)張，致使燒結(jié)礦粉碎。燒結(jié)礦粉碎。 還原過程中內(nèi)應(yīng)力主要是由于鐵礦石逐級還原時體積膨脹引起的。赤鐵礦逐級還原時體積的變化(binhu)如下：6第五頁，共20頁。 2.3 2.3 堿度的影響堿度的影響 堿度是影響堿度是影響RDIRDI的一個重要因素。隨著燒結(jié)礦堿度的提的一個重要因素。隨著燒結(jié)礦堿度的提高，燒結(jié)礦的強(qiáng)度有所提高，高，燒結(jié)礦的強(qiáng)度有所提高，RDI+3.0RDI+3.0值降低值降低(jingd)(jingd)。原因可解釋如下：原因可解釋如下：

7、 燒結(jié)礦堿度的提高，燒結(jié)礦中強(qiáng)度高的鐵酸鈣增多，燒結(jié)礦堿度的提高，燒結(jié)礦中強(qiáng)度高的鐵酸鈣增多，強(qiáng)度低的玻璃質(zhì)降低強(qiáng)度低的玻璃質(zhì)降低(jingd)(jingd)。 高堿度燒結(jié)礦中，大量的磁鐵礦受鐵酸一鈣熔蝕并與高堿度燒結(jié)礦中，大量的磁鐵礦受鐵酸一鈣熔蝕并與其交織在一起，呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。其交織在一起，呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。 高堿度燒結(jié)礦熔融充分，氣孔分布均勻，這也有利于高堿度燒結(jié)礦熔融充分，氣孔分布均勻，這也有利于提高燒結(jié)礦常溫強(qiáng)度。提高燒結(jié)礦常溫強(qiáng)度。7第六頁，共20頁。 2.4 2.4 燒結(jié)礦成分的影響燒結(jié)礦成分的影響 燒結(jié)礦中有一些燒結(jié)礦中有一些(yxi)(yxi)脈石成分，如脈石成分，如Al2O3Al2

8、O3、MgOMgO、SiO2SiO2、FeOFeO以及以及TiO2TiO2對對RDIRDI影響很大。燒結(jié)礦中影響很大。燒結(jié)礦中MgOMgO、FeOFeO使使燒結(jié)礦燒結(jié)礦RDI+3.15RDI+3.15降低；降低；TiO2TiO2、Al2O3Al2O3高則高則RDI+3.15RDI+3.15升高；升高；2.5 2.5 還原溫度的影響還原溫度的影響 在在500500左右存在左右存在(cnzi)(cnzi)著著RDIRDI的峰值，高于或低于此值，的峰值，高于或低于此值，粉化率減輕。粉化率減輕。 8第七頁，共20頁。 2.6 2.6 還原氣成分的影響還原氣成分的影響 不同不同(b tn)(b tn)還

9、原氣條件下燒結(jié)礦的還原粉化率還原氣條件下燒結(jié)礦的還原粉化率有明顯區(qū)別，隨著還原氣中有明顯區(qū)別，隨著還原氣中COCO含量下降和含量下降和H2H2含量的升高，含量的升高，燒結(jié)礦的還原粉化率明顯降低。燒結(jié)礦的還原粉化率明顯降低。 2.7 2.7 燒結(jié)工藝的影響燒結(jié)工藝的影響(yngxing)(yngxing) 受到燃料配比、混合料水分、返礦量的交互作用，而且受到燃料配比、混合料水分、返礦量的交互作用，而且還與原料配比、燒結(jié)料層厚度、燒結(jié)溫度、點火溫度等工藝有還與原料配比、燒結(jié)料層厚度、燒結(jié)溫度、點火溫度等工藝有關(guān)。關(guān)。9第八頁，共20頁。三 檢測(jin c)方法 3.1 3.1 動態(tài)法動態(tài)法 動態(tài)

10、法是將試樣直接裝入轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，在升溫同時通入動態(tài)法是將試樣直接裝入轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，在升溫同時通入保護(hù)性氣體保護(hù)性氣體(qt)(qt)，以一定速率轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)鼓，以一定速率轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)鼓, ,當(dāng)溫度升高到當(dāng)溫度升高到500500左右時，改用左右時，改用COCO、CO2CO2和和N2N2組成的還原性氣體組成的還原性氣體(qt)(qt)恒溫還原一定時間，經(jīng)冷卻后取出，篩分分級，將各級質(zhì)恒溫還原一定時間，經(jīng)冷卻后取出，篩分分級，將各級質(zhì)量與入股總質(zhì)量之百分比作為評價標(biāo)準(zhǔn)。量與入股總質(zhì)量之百分比作為評價標(biāo)準(zhǔn)。 動態(tài)動態(tài)(dngti)(dngti)有以下三種有以下三種 (1)(1)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織檢驗方法國際標(biāo)準(zhǔn)化組織檢驗方法(I

11、SO/DP4697)(ISO/DP4697) (2)(2)德國奧特弗萊森德國奧特弗萊森(Othfresen)(Othfresen)研究協(xié)會檢驗方法研究協(xié)會檢驗方法 (3)(3)前蘇聯(lián)國家標(biāo)準(zhǔn)檢驗方法前蘇聯(lián)國家標(biāo)準(zhǔn)檢驗方法(1957584)(1957584)10第九頁，共20頁。三 檢測(jin c)方法 3.2 3.2 靜態(tài)法靜態(tài)法 靜態(tài)法是將一定粒度范圍的燒結(jié)礦置于固定床中，靜態(tài)法是將一定粒度范圍的燒結(jié)礦置于固定床中，在在500500左右溫度下，用由左右溫度下，用由COCO、CO2CO2和和N2N2組成的還原氣體進(jìn)組成的還原氣體進(jìn)行靜態(tài)還原一定時間后，將試樣冷卻到行靜態(tài)還原一定時間后，將試樣

12、冷卻到100100以下，用小以下，用小轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)鼓(zhun )(zhun )轉(zhuǎn)以一定速率轉(zhuǎn)動一定時間，然后篩分分轉(zhuǎn)以一定速率轉(zhuǎn)動一定時間，然后篩分分級，將各級質(zhì)量與入股總質(zhì)量之百分比作為評價標(biāo)準(zhǔn)。級，將各級質(zhì)量與入股總質(zhì)量之百分比作為評價標(biāo)準(zhǔn)。 靜態(tài)靜態(tài)(jngti)(jngti)有以下三種有以下三種 (1)ISO(1)ISO檢驗方法檢驗方法(ISO46961984)(ISO46961984) (2)(2)日本鋼鐵廠的檢驗方法日本鋼鐵廠的檢驗方法 (3)(3)中國國家標(biāo)準(zhǔn)中國國家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T1324291)(GB/T1324291)檢驗方法檢驗方法11第十頁，共20頁。實驗(shyn)原理 還

13、原粉化指數(shù)：表示還原后的鐵礦石通過還原粉化指數(shù)：表示還原后的鐵礦石通過(tnggu)(tnggu)轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)鼓后的指數(shù)。分別用篩分得到的后的指數(shù)。分別用篩分得到的6.3mm6.3mm，3.15mm3.15mm，0.5mm0.5mm的物的物料質(zhì)量和試樣轉(zhuǎn)鼓前的總質(zhì)量之比，用百分?jǐn)?shù)表示。料質(zhì)量和試樣轉(zhuǎn)鼓前的總質(zhì)量之比，用百分?jǐn)?shù)表示。 在固定床中，500下，用CO 20%，CO2 20%，N2 60%組成(z chn)的還原氣體進(jìn)行還原，還原60min后，將試樣冷卻到100以下，用小轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)300轉(zhuǎn)。再用規(guī)格為6.3mm，3.15mm及0.5mm的方孔篩進(jìn)行篩分，用還原粉化表示鐵礦石的粉化程度。12第十一

14、頁，共20頁。實驗(shyn)條件1 1 還原氣體流量還原氣體流量 在整個在整個(zhngg)(zhngg)實驗期間，還原氣體的標(biāo)準(zhǔn)流量為實驗期間，還原氣體的標(biāo)準(zhǔn)流量為15151L/min1L/min2 2 還原還原(hun yun)(hun yun)氣體成分氣體成分 CO 20% CO 20%0.5%0.5%，CO2 20%CO2 20%0.5%0.5%，N2 60N2 600.5%0.5%3 3 實驗溫度實驗溫度 5001013第十二頁，共20頁。實驗儀器(yq)、設(shè)備1 1 還原實驗還原實驗(shyn)(shyn)儀器、儀器、設(shè)備設(shè)備14第十三頁，共20頁。實驗儀器(yq)、設(shè)備2 2

15、轉(zhuǎn)鼓實驗轉(zhuǎn)鼓實驗(shyn)(shyn)儀器、儀器、設(shè)備設(shè)備15第十四頁，共20頁。實驗(shyn)步驟1 1 制樣制樣 試樣按照試樣按照GB10122GB10122的規(guī)定進(jìn)行取樣（質(zhì)量的規(guī)定進(jìn)行取樣（質(zhì)量(zhling)(zhling)為為500g500g0.1g0.1g）和制樣，試樣粒度為）和制樣，試樣粒度為10.012.5mm10.012.5mm；2 2 烘干烘干 將試樣放入將試樣放入10510555的體系中，時間不超過的體系中，時間不超過(chogu)(chogu)兩個小時；兩個小時；3 3 裝樣裝樣 將試樣裝入還原管內(nèi)，將其表面鋪平。密封還原管的頂部，將N2通入還原管，標(biāo)態(tài)流量5L/

16、min，然后把還原管放入還原爐中，等待升溫還原；16第十五頁，共20頁。實驗(shyn)步驟4 4 還原還原通電升溫，升溫速率不得大于通電升溫，升溫速率不得大于10/min10/min；通入通入N2N2其速率為其速率為5L/min5L/min；至試樣溫度接近至試樣溫度接近500500時，將時，將N2N2流量加大到流量加大到15L/min15L/min；在在500500恒溫恒溫30min30min，用標(biāo)準(zhǔn)，用標(biāo)準(zhǔn)(biozhn)(biozhn)流量為流量為15L/min15L/min的的還原氣體代替還原氣體代替N2N2。連續(xù)還原。連續(xù)還原1 1個小時后，隨后又通個小時后，隨后又通5L/min5L

17、/min的的N2N2，并將試樣自然冷卻到，并將試樣自然冷卻到100100以下。以下。5 5 轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)鼓 從還原管中取出所有試樣從還原管中取出所有試樣(sh yn)(sh yn)，并測定質(zhì)量為，并測定質(zhì)量為m0m0，隨，隨后放入轉(zhuǎn)鼓中，固定密封蓋，以后放入轉(zhuǎn)鼓中，固定密封蓋，以30301r/min1r/min的速度轉(zhuǎn)的速度轉(zhuǎn)300r300r。取出。取出所有試樣所有試樣(sh yn)(sh yn)，測量其質(zhì)量后，用，測量其質(zhì)量后，用6.3mm6.3mm，3.15mm3.15mm，0.5mm0.5mm的方孔篩小心進(jìn)行篩分，并記下各級篩上的試樣的方孔篩小心進(jìn)行篩分，并記下各級篩上的試樣(sh yn)(s

18、h yn)質(zhì)量質(zhì)量分別記為分別記為m1m1，m2m2，m3m3。在轉(zhuǎn)鼓實驗和篩分中損失的粉末視為小于。在轉(zhuǎn)鼓實驗和篩分中損失的粉末視為小于0.5mm0.5mm的里面，并計入其質(zhì)量中。的里面，并計入其質(zhì)量中。17第十六頁，共20頁。實驗結(jié)果(ji gu)計算低溫還原粉化指數(shù)的計算低溫還原粉化指數(shù)的計算 燒結(jié)礦低溫還原粉化指數(shù)燒結(jié)礦低溫還原粉化指數(shù)RDIRDI用質(zhì)量百分?jǐn)?shù)表示用質(zhì)量百分?jǐn)?shù)表示(biosh)(biosh)。 低溫還原強(qiáng)度指數(shù)：低溫還原強(qiáng)度指數(shù)：RDI+6.3 = m1/m0RDI+6.3 = m1/m0100%100% 低溫還原粉化指數(shù)：低溫還原粉化指數(shù)：RDI+3.15 = m2/m0RDI+3.15 = m2/m0100%100% 抗磨指數(shù)：抗磨指數(shù)：RDI-0.5=RDI-0.5=（m0-m1-m2-m3m0-m1-m2-m3）/m0/m0100%100%式中：m0還原(