生球和球團(tuán)礦產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)與鑒定

17、生球和球團(tuán)礦產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)與鑒定燒結(jié)礦和球團(tuán)礦的質(zhì)量對(duì)高爐冶煉的效果及高爐各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)影響極大，改善燒結(jié)礦和球團(tuán)礦的質(zhì)量是“精料”的主要內(nèi)容。隨著高爐大型化、自動(dòng)化以及要求最大限度地降低燃料比，對(duì)高爐爐料的質(zhì)量和爐料質(zhì)量的檢驗(yàn)方法越來(lái)越重視，特別是各重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)，把提高生鐵產(chǎn)量和質(zhì)量著眼點(diǎn)放在“鐵前”工作上，對(duì)燒結(jié)礦和球團(tuán)礦的質(zhì)量提出了更高要求。27.1燒結(jié)產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)與檢驗(yàn)

評(píng)價(jià)燒結(jié)礦的質(zhì)量指標(biāo)主要有：化學(xué)成分及其穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度、粒度組成與篩分指數(shù)、落下強(qiáng)度、還原性、低溫還原粉化性、軟熔性等。34一、燒結(jié)礦化學(xué)成分及其穩(wěn)定性成品燒結(jié)礦的化學(xué)成分主要檢測(cè)：TFe、FeO、CaO、SiO2、Al2O3、MnO、TiO2、S、P等。要求有用成分要高，脈石成分要低，有害雜質(zhì)（如S、P）要少。燒結(jié)礦的化學(xué)成分穩(wěn)定性要好，如化學(xué)成分波動(dòng)會(huì)引起高爐內(nèi)溫度、爐渣堿度和生鐵質(zhì)量的波動(dòng)，從而影響高爐爐況的穩(wěn)定，使焦炭負(fù)荷難以在可能達(dá)到的最高水平上保持穩(wěn)定，不得不以較低焦炭負(fù)荷生產(chǎn)，使高爐焦比升高，產(chǎn)量降低。因此要求各成分的含量波動(dòng)范圍要小。5

燒結(jié)礦堿度一般用燒結(jié)礦中的w（CaO/SiO2）比值表示。一般認(rèn)為，燒結(jié)過(guò)程中不加熔劑的燒結(jié)礦稱酸性燒結(jié)礦或普通燒結(jié)礦，加少量熔劑，但高爐冶煉時(shí)仍加較多熔劑的稱熔劑性燒結(jié)礦，而加足熔劑，在高爐冶煉時(shí)不加或極少量加（調(diào)堿度用）的稱自熔性燒結(jié)礦，燒結(jié)礦的堿度在1.5以上與酸性料組合成合理爐料結(jié)構(gòu)的燒結(jié)礦稱高堿度燒結(jié)礦。球團(tuán)礦的區(qū)分與此相同。6二、轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度是評(píng)價(jià)燒結(jié)礦常溫強(qiáng)度的一項(xiàng)重要指標(biāo)。測(cè)定方法：取燒結(jié)礦試樣15±0.5kg，以40-25mm、25-16mm、16-10mm三級(jí)按篩分比例配制而成，裝入轉(zhuǎn)鼓，進(jìn)行試驗(yàn)。試樣在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中受到?jīng)_擊和摩擦作用，粒度發(fā)生變化。轉(zhuǎn)鼓停后，卸出試樣用篩孔為6.3mm×6.3mm和0.5mm×0.5mm的機(jī)械搖動(dòng)篩，往復(fù)30次，對(duì)各粒級(jí)質(zhì)量進(jìn)行稱量，并計(jì)算轉(zhuǎn)鼓指數(shù)和抗磨指數(shù)。7m0——入鼓試樣質(zhì)量，kg；m1——轉(zhuǎn)鼓后，>6.3mm粒級(jí)部分的質(zhì)量，kg；m2——轉(zhuǎn)鼓后，6.3-0.5mm粒級(jí)部分的質(zhì)量，kg；轉(zhuǎn)鼓指數(shù)：抗磨指數(shù)：T、A均取兩位小數(shù)值。T值越高，A值越低，燒結(jié)礦的機(jī)械強(qiáng)度越高。我國(guó)優(yōu)質(zhì)燒結(jié)礦要求T≧70.00%和A≦5.00%。8轉(zhuǎn)鼓用5mm厚鋼板焊接而，轉(zhuǎn)鼓內(nèi)徑1000mm，內(nèi)寬成500mm，內(nèi)有兩個(gè)對(duì)稱布置的提升板，用50mm×50mm×5mm，500mm長(zhǎng)的等邊角鋼焊接在內(nèi)壁上。規(guī)定轉(zhuǎn)速為（25±1）r/min共轉(zhuǎn)8min，200轉(zhuǎn)。9二、粒度組成與篩分指數(shù)目前我國(guó)對(duì)高爐爐料的粒度組成檢測(cè)尚未標(biāo)準(zhǔn)化，推薦采用方孔篩5×5、6.3×6.3、10×10、16×16、25×25、40×40、80×80等七個(gè)級(jí)別，其中前六個(gè)級(jí)別為必用篩，使用搖動(dòng)篩篩分，粒度組成按各粒級(jí)的出量用百分?jǐn)?shù)表示。篩分指數(shù)測(cè)定方法是：按取樣規(guī)定在高爐礦槽下燒結(jié)礦加入料車前取原始試樣100kg，等分為5份，每份20kg，放入篩孔為5mm×5mmm的搖篩，往復(fù)搖動(dòng)10次，以小于5mm的粒級(jí)質(zhì)量計(jì)算篩分指數(shù)C。

A—大于5mm粒級(jí)的量,kg。篩分指數(shù)表明燒結(jié)礦的粉末含量多少，此值越小越好。我國(guó)要求優(yōu)質(zhì)燒結(jié)礦篩分指數(shù)C≦6.0%，球團(tuán)礦C≧5.0%。10三、落下強(qiáng)度落下強(qiáng)度是另一種評(píng)價(jià)燒結(jié)礦常溫強(qiáng)度的方法，用來(lái)衡量燒結(jié)礦抗沖擊的能力。目前，這一檢測(cè)方法的試樣量、落下高度、落下次數(shù)都很不統(tǒng)一。測(cè)定方法：將粒度10-40mm燒結(jié)礦試樣量20±0.2kg，從2m高處，自由落到大于20mm厚的鋼板上，往復(fù)四次，落下產(chǎn)物用10mm篩孔的篩子篩分后，取大于10mm部分百分?jǐn)?shù)作為落下強(qiáng)度指標(biāo)。F——落下強(qiáng)度，%；m0——試樣總質(zhì)量，kg；m1——

落下四次后，大于粒級(jí)部分的質(zhì)量，kg。合格燒結(jié)礦80%-83%,優(yōu)質(zhì)燒結(jié)礦F=86%-87%1112四、還原性

還原性的測(cè)定方法不同，我國(guó)參照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)方法制定。試驗(yàn)條件：還原管：雙壁內(nèi)徑75mm，由耐熱不起皮的金屬板焊接而成，為了放置試樣，在還原管中裝有多孔板。試樣：粒度10.0-12.5mm，質(zhì)量500g；還原氣體成分：CO30%；N270%；H2、CO、H2O不超過(guò)0.2%；O2不超過(guò)0.1%。還原溫度：900±10℃；還原氣體流量：15±1L/min(標(biāo)態(tài))；還原時(shí)間：180min13稱取500g10.0-12.5mm經(jīng)過(guò)干燥的礦石試樣，放到還原管中鋪平；封閉還原管頂部，將惰性氣體按標(biāo)態(tài)流量15L/min通人還原管中，接著將還原管放入還原爐內(nèi)，并將其懸掛在稱量裝置的中心（此時(shí)爐內(nèi)溫度不得高于200℃）；按不大于10℃/min的升溫速加熱。在900℃時(shí)恒溫30min，使試度樣的質(zhì)量達(dá)到恒量。再以標(biāo)態(tài)流量為15L/min的還原氣體代替惰性氣體，持續(xù)180min。在開始的15min內(nèi)，至少每3min記錄一次試樣質(zhì)量，以后每10min記錄一次。還原3h后，試驗(yàn)結(jié)束，切斷還原氣體，將還原管及試樣取至爐外冷卻到100℃以下。試驗(yàn)程序要點(diǎn)1415試驗(yàn)結(jié)果表示(1)還原度計(jì)算還原度以三價(jià)鐵狀態(tài)為基準(zhǔn)（即假定鐵礦石中的鐵全部以Fe2O3形態(tài)存在，并將Fe2O3中的氧當(dāng)作100%)，還原一定時(shí)間后所達(dá)到的脫氧程度，以Rt表示，單位為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。計(jì)算公式如下：還原時(shí)間t的還原度

m0——試樣質(zhì)量，g；

m1——還原開始前試樣質(zhì)量，g；

mt——還原時(shí)間t后試樣質(zhì)量，g；

W1——試驗(yàn)前試樣中FeO含量，%；

W2——試驗(yàn)前試樣的全鐵含量，%；

0.11——使FeO氧化到Fe2O3時(shí)所需的相應(yīng)氧量的換算系數(shù)；

0.43——TFe全部氧化成時(shí)需氧量的換算系數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，以180min的還原度指數(shù)作為考核指標(biāo)，用RI表示。16（2）還原速率指數(shù)計(jì)算根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)作出還原度Rt（%）與還原時(shí)間t（min）的關(guān)系曲線。從曲線讀出還原達(dá)到30%和60%時(shí)相對(duì)應(yīng)的還原時(shí)間。以三價(jià)鐵為基為準(zhǔn)，用原子比O/Fe為0.9（相當(dāng)于還原度40%）時(shí)的還原速率作為還原速率指數(shù)，以RVI表示，單位為%/min。計(jì)算公式如下：

t30——還原度達(dá)到30%時(shí)所需時(shí)間，min；

t60——還原度達(dá)到60%時(shí)所需時(shí)間，min；

33.6——常數(shù)。17五、低溫還原粉化性燒結(jié)礦（或鐵礦石）低溫還原粉化性能是指礦石進(jìn)入高爐爐身上部大約在400-600℃之間的低溫區(qū)還原時(shí)，產(chǎn)生粉化的程度。塊礦粉化程度高，對(duì)高爐爐料順行和爐內(nèi)煤氣流分布的影響很大。低溫還原粉化性能的測(cè)定，就是模擬高爐上部條件進(jìn)行的。低溫還原粉化性能的測(cè)定方法有靜態(tài)法和動(dòng)態(tài)法兩種。靜態(tài)法的測(cè)定結(jié)果，有良好的線性相關(guān)關(guān)系，且設(shè)備簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)鼓工作條件好，密封問(wèn)題易解決，操作較方便，試驗(yàn)費(fèi)用較低，結(jié)果穩(wěn)定，并可與還原性能測(cè)定使用同一裝置，便于采用。因此大多數(shù)國(guó)家都采用靜態(tài)法。18基本原理把一定粒度范圍的試樣置于固定床中，在500℃溫度下，用CO、CO2和N2組成的還原氣體進(jìn)行靜態(tài)還原。恒溫還原1h后，將試樣冷卻至100℃以下，在室溫下裝入小轉(zhuǎn)鼓（?130×200mm）轉(zhuǎn)300轉(zhuǎn)后取出，用6.3mm、3.15mm和0.5mm的方孔篩分級(jí)，測(cè)定各篩上物的質(zhì)量，用還原粉化指數(shù)（RDI）表示鐵礦石的粉化性。19

試驗(yàn)條件還原試驗(yàn)還原管：雙壁?內(nèi)75mm

試樣粒度：10.0-12.5mm，質(zhì)量500g；還原氣體：CO和CO2各為20%±0.5%;N260%±0.5%;H2<0.2%或2.0%±0.5%;H2O<0.2%;O2<0.1%；還原溫度：500±10℃;

還原氣體流量：15±1L/min（標(biāo)態(tài)）；還原時(shí)間：60min;轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)轉(zhuǎn)鼓：?130×200mm，鼓內(nèi)壁有兩塊沿軸向?qū)ΨQ配置的鋼質(zhì)提料板;

轉(zhuǎn)速：30±1r/min

時(shí)間：10min20

試驗(yàn)結(jié)果表示21六、高溫軟化與熔滴性能高爐內(nèi)軟化熔融帶的形成及其位置，主要取決于高爐操作條件和爐料的高溫性能。而軟化熔融帶的特性對(duì)爐料還原過(guò)程和爐料透氣性將產(chǎn)生明顯的影響。為此，許多國(guó)家對(duì)鐵礦石軟化性的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行了廣泛深入研究。但是，到目前為止試驗(yàn)裝置、操作方法和評(píng)價(jià)指標(biāo)都不盡相同。一般以軟化溫度及溫度區(qū)間，滴落開始溫度和終了溫度，熔融帶透氣性，熔融滴下物的性狀作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。22通常測(cè)定時(shí)，將規(guī)定粒度和質(zhì)量的礦石試樣，經(jīng)預(yù)還原（或不經(jīng)預(yù)還原）后，放入底部有孔的石墨坩堝內(nèi)，試樣上下各鋪有一定厚度的焦炭，焦炭除起直接還原和滲碳作用外，下層焦炭還起氣體交換、調(diào)整試樣高度和保持渣、鐵滴落的作用；然后上面荷重，并從下部通入還原氣體（CO:N2=30:70）。還原氣體自下而上穿過(guò)試樣層，按一定的升溫速度升溫至1400-1450℃。過(guò)程中的有關(guān)測(cè)定參數(shù)（測(cè)定溫度、料層收縮率及還原氣體通過(guò)料層的壓差）和還原氣體成分都可自動(dòng)記錄和分析顯示出來(lái)。23以試樣在加熱過(guò)程中某一收縮值的溫度，表示開始軟化溫度和軟化終了溫度；以還原氣體壓差陡升的拐點(diǎn)溫度表示熔化開始溫度；第一滴液滴落下時(shí)溫度表示滴落溫度；以氣體通過(guò)料層的壓差變化表示軟熔帶對(duì)透氣性的影響；滴落在下部接收試樣盒內(nèi)的熔化產(chǎn)物，冷卻后，經(jīng)破碎分離出初渣和鐵，測(cè)定相應(yīng)的回收率和化學(xué)成分，作為評(píng)價(jià)熔滴特性指標(biāo)。

大量研究認(rèn)為，在今后一定時(shí)期內(nèi)，鐵礦石的高溫性能應(yīng)努力達(dá)到：3h900℃的還原度應(yīng)大于或等于65%；還原低溫粉化率RDI-3.15應(yīng)低于30%；燒結(jié)礦、球團(tuán)礦的開始軟化溫度高于1100℃，開始熔滴和滴落溫度分別高于1350℃和低于1500℃。247.2生球和球團(tuán)礦質(zhì)量的鑒定一、生球質(zhì)量的檢驗(yàn)

質(zhì)量良好的生球是獲得高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)球團(tuán)礦的先決條件。優(yōu)質(zhì)的生球必須具有適宜而均勻的粒度，足夠的抗壓強(qiáng)度和落下強(qiáng)度以及良好的抗熱沖擊性。1、生球粒度組成生球的粒度組成用篩分方法測(cè)定。我國(guó)所用方孔篩尺寸（mm）為25×25、16×16、10×10、6.3×6.3，篩底的有效面積有400mm×600mm和500mm×800mm兩種。可采用人工篩分和機(jī)械篩分。篩分后，用不同粒度（mm）>25.0、25.0-16.0、16.0-10.0、10.0-6.3和＜6.3的各粒級(jí)的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)表示。粒級(jí)生球粒度組成一般為：10-16mm粒級(jí)的含量不少于85%，>16mm和＜6.3mm的含量均不超過(guò)5%。球團(tuán)的平均直徑以不大于12.5mm為宜。25生球的抗壓強(qiáng)度是指其在焙燒設(shè)備上所能承受料層負(fù)荷作用的強(qiáng)度，以生球在受壓條件下開始龜裂變形時(shí)所對(duì)應(yīng)的壓力大小表示?？箟簭?qiáng)度的檢驗(yàn)裝置大多使用利用杠桿原理制成的壓力機(jī)。選取10個(gè)粒度均勻的生球（一般直徑為11.8-13.2mm或12.5mm左右）被測(cè)定的算術(shù)平均值作為生球的抗壓強(qiáng)度指標(biāo)。2、生球的抗壓強(qiáng)度3、生球的落下強(qiáng)度測(cè)定的方法是：取直徑為接近平均直徑的生球10個(gè)，將單個(gè)生球自0.5m的自由高度落到10mm厚的鋼板上，反復(fù)進(jìn)行，直至生球破裂時(shí)為止的落下次數(shù)，求出10個(gè)生球的算術(shù)平均值作為落下強(qiáng)度指標(biāo)，單位為“次／個(gè)球”。生球落下強(qiáng)度指標(biāo)的要求與球團(tuán)生產(chǎn)過(guò)程的運(yùn)轉(zhuǎn)次數(shù)有關(guān)，當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)次數(shù)小于3次時(shí)，落下強(qiáng)度最少應(yīng)定為4次。超過(guò)3次的最少應(yīng)定為4次。264、生球的破裂溫度生球在干燥時(shí)便會(huì)受水分強(qiáng)烈蒸發(fā)和快速加熱所產(chǎn)生的應(yīng)力，從而使生球產(chǎn)生破裂或剝到兩種強(qiáng)烈的應(yīng)力作用，結(jié)果影響了球團(tuán)的質(zhì)量。生球的破裂溫度就是反映生球熱穩(wěn)定性的重要指標(biāo)，是指生球在急熱的條件下產(chǎn)生開裂和爆裂的最低溫度。要求生球的破裂溫度越高越好。檢驗(yàn)生球破裂溫度的方法依據(jù)干燥介質(zhì)的狀態(tài)可分為動(dòng)態(tài)法和靜態(tài)法。動(dòng)態(tài)法更接近生產(chǎn)實(shí)際，故普遍采用。目前測(cè)定方法還未統(tǒng)一，我國(guó)現(xiàn)采用電爐裝置測(cè)定。方法為：取直徑10-16mm的生球10個(gè)或20個(gè)，放入用電加熱的耐火管中。每次升溫為25℃，恒溫5min，并用風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)，氣流速度控制為1.8m/s（工業(yè)條件時(shí)的氣流速度）。以10%的生球呈現(xiàn)破裂時(shí)的溫度值，作為生球的破裂溫度指標(biāo)。一般要求破裂溫度不低于375℃2728二、球團(tuán)礦質(zhì)量指標(biāo)與檢驗(yàn)球團(tuán)礦質(zhì)量評(píng)價(jià)內(nèi)容包括化學(xué)成分及其穩(wěn)定性、常溫機(jī)械性質(zhì)（轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、粒度組成）和高溫冶金性能（還原性、低溫還原粉化性、軟熔性及還原膨脹性等）。目前，雖然國(guó)內(nèi)外球團(tuán)礦冶金特性的檢驗(yàn)方法很多，有的也已列入國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，但還沒(méi)有完整統(tǒng)一的檢測(cè)方法和標(biāo)準(zhǔn)。球團(tuán)礦化學(xué)成分、轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度、落下強(qiáng)度、篩分指數(shù)以及還原性、低溫還原粉化性、軟熔性等項(xiàng)要求和檢測(cè)方法可參見(jiàn)燒結(jié)礦質(zhì)量鑒定的內(nèi)容。此外，球團(tuán)礦的檢測(cè)還包括抗壓強(qiáng)度、還原膨脹性能。291、球團(tuán)礦的抗壓強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度是檢驗(yàn)球團(tuán)礦的抗壓能力的指標(biāo)。一般采用壓力機(jī)測(cè)定。方法是：隨機(jī)取樣1kg，每一次試驗(yàn)應(yīng)取直徑10.0-12.5mm成品球團(tuán)礦60個(gè)，逐個(gè)在壓力機(jī)上加壓，壓力機(jī)的荷重能力不小于10kN，壓下速度恒定在10-20mm/min，以60個(gè)球破裂時(shí)最大壓力值的算術(shù)平均值作為抗壓強(qiáng)度。球團(tuán)礦的抗壓強(qiáng)度（直徑10-12.5mm時(shí)），對(duì)于大于1000m3的高爐，應(yīng)不小于2000N／個(gè)球；小于1000m3的高爐，應(yīng)不小于1500N／個(gè)球。302、球團(tuán)礦還原膨脹性能球團(tuán)礦的還原膨脹性能以其相對(duì)自由還原膨脹指數(shù)（簡(jiǎn)稱還原膨脹指數(shù)）表示。所謂還原膨脹指數(shù)，是