一种烧结铁矿石液相粘结特性的检测方法技术

本发明专利技术公开了一种烧结铁矿石液相粘结特性的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤１：物料准备－制备混合料团块和被液相渗透的铁氧化物团块；步骤２：烧结步骤－将混合料团块放置在铁氧化物团块的孔中，形成一个整体加热烧结，烧结温度为１２５０℃－１３５０℃，烧结时间为６－１５分钟，使混合料团块在烧结过程中产生的液相向铁氧化物团块中渗透；步骤３：测量步骤－将烧结后的所得的团块沿所述孔的中心线切片，磨制成光片，在显微镜下测量液相在铁氧化物团块中的渗透深度，该渗透深度即为衡量液相的粘结特性的指标。该方法实施简便，较之现有的检测方法能更准确反映烧结铁矿石液相粘结特性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，通过检测铁矿石在成矿过 程中的液相粘结特性指标，用来评价应用于烧结的铁矿石质量和性能。
技术介绍
铁矿粉烧结是将含铁物料与燃料、熔剂按一定的比例配合，在烧结设备上借助燃 料燃烧产生的高温，细粒铁矿石与熔剂发生物理化学反应生成低熔点物质，并软化熔融成 一定数量的液相，将未熔的粗粒铁矿石润湿粘结起来，冷却后形成具有一定强度的多孔块 状产品-烧结矿。烧结矿块度和强度不仅取决于烧结过程中形成液相的数量，同时还取决 于液相粘结未熔铁矿石的性质，因为液相与未熔粗粒铁矿石之间的粘结能力决定了两者之 间的接触强度(相间强度)。这种结合能力受液相流动性和润湿性的共同作用。对于烧结 液相流动性和润湿性的测量，以往取得的技术成就以及其不足之处总结如下东北大学采用分析纯化学试剂配制待测样品来检测流动性和润湿性。液相的流动 性是采用熔体物性综合测定仪测粘度的方法，即根据液相的成分配制试剂(总量140g)，然 后放人石墨坩埚(内衬钼片)中，升温至1450°C，恒温30min，使粘结相充分熔化且均勻，然 后采用旋转柱体法连续降温测液相的粘度。润湿性是采用静滴法进行检测，方法是根据液 相的成分配制试样，将试样压成圆柱形团块，置放在Fe3O4垫片上，并进行加热升温，通过采 集不同温度下的照片，测得液相对Fe3O4的润湿角。试验中采用的Fe3O4垫片是在纯氮的保 护下经过高压烧结得到的，在1450°C温度下恒温120min。将烧结后的Fe3O4垫片表面抛光， 制成IOmmX 1.5mm的光片。上述方法对于已知成分的液相来说是可行的。但对于不同的铁 矿石来说，其在烧结过程中能形成的液相成分是不相同的，由于难以获得铁矿石烧结形成 的液相成分，使得无法配制试样，从而无法直接测量其流动性和润湿性。北京科技大学吴胜利等提出了一种采用流动性指数来衡量液相流动性的方法。流 动性指数是通过将铁矿石小饼置放在CaO小饼上反应，测定铁矿石小饼烧结后流动的面积 与小饼原始面积的比值计算得出。铁矿石小饼按4. 6的碱度进行配料，小饼高度为5mm左 右。该法没有保证是在相同的液相量的情况下，因此铁矿石小饼烧结后流动的面积是液相 流动性和液相形成数量的综合结果，导致该流动性指数不能科学的反映液相的流动性。北 京科技大学同时还提出了润湿性的检测方法，是将CaO和铁矿石磨成细粉状，按碱度4. 6配 料，并压制成小饼；将粘附粉小饼置于铁矿石切片之上进行烧结；用照相机拍下小饼熔化 后摊在铁矿石切片上的类球冠形状，用投影仪测定浸润角，用来评价液相的润湿性。该法在 烧结温度下，小饼可能不会完全形成液相，未反应的粘附粉颗粒在液相中会影响液相的润 湿性，所表现出的润湿性不是纯液相的润湿性。上述直接检测液相性质的方法都存在各自的不足，因此需要专利技术一种间接的检测 技术，来衡量铁矿石在烧结过程中形成的液相粘结未熔铁矿石的性质。
技术实现思路
本专利技术要解决技术问题是提供，该方法 实施简便，较之现有的检测方法能更准确反映烧结铁矿石液相粘结特性。本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是，其特征在于，包括以下步骤 步骤1 物料准备制备混合料团块和被液相渗透的铁氧化物团块；混合料团块制备方法为将待测铁矿石细磨至-0. 074mm，加入生石灰配成混合 料；生石灰的加入量为占混合料总质量的6%-18% (烧结矿的碱度是根据高炉炉料结构和 炉渣碱度决定的，目前我国烧结矿的碱度范围为1. 5-3. 0，SiO2含量为4. 0-6. 0%，因此烧结 矿中CaO含量为6% -18% )，将混合料在200-400Kg/cm2的压力下压制成混合料团块；铁氧化物团块制备方法将粒度为0. 25-1. Omm的纯净的天然铁矿石，在配入质量 分数为0. 04% -0. 06%有机粘结剂的条件下，压制成铁氧化物团块；铁氧化物团块上设有 能容纳所述的混合料团块的孔；步骤2 烧结步骤将混合料团块放置在铁氧化物团块的孔中，形成一个整体加热 烧结，烧结温度为1250°C -1350°C (通过对铁矿烧结过程中最高温度的测量，温度范围为 12500C _1350°C，低硅高碱度烧结采用低温1250°C，而高硅低碱度烧结采用高温1350°C )， 烧结时间为6-15min(试验证明，烧结时间为6-15min时最有利于观察液相渗透的状况； 若时间短于6min，则渗透深度太浅，不利于检测渗透层的厚度；若时间长于15min，则可能 会出现由于烧结后期液相渗透完全，导致无液相可供渗透的情况，从而影响到检测的准确 性，)使混合料团块在烧结过程中产生的液相向铁氧化物团块中渗透；步骤3:测量步骤将烧结后的所得的团块沿所述孔的中心线切片，磨制成光片， 在显微镜下根据矿相结构观察液相渗透的界限，测量液相在铁氧化物团块中的渗透深度， 该渗透深度即为衡量液相的粘结特性的指标。所述的混合料团块为圆柱体，尺寸为Φ (6-12)mmX (10-12)mm，铁氧化物团块为 Φ (20-30)mmX (20-25)mm的圆柱体；铁氧化物团块上沿轴线设有大小为Φ (6. 5-12. 5) mmX (8-10)mm能容纳混合料团块的圆孔。所述的有机粘接剂为CMC、淀粉、糊精、SHN等。放置有混合料团块的铁氧化物团块放入刚玉瓷舟中再送入管炉中加热烧结。本专利技术的检测原理在一定烧结温度下，低熔点物质形成液相后粘结特定的未熔铁矿石，其效果取决 于液相的性质，即液相的流动能力和润湿矿石的能力。铁矿石烧结一般要求液相粘度低，并 具有良好的润湿性。根据流体力学可知，粘度小且润湿管壁能力强的液体，通过管道的阻力 就小，因而在单位时间流动的距离就大。烧结液相粘结颗粒可以看成是液相在颗粒之间的 毛细管中流动，其流动的快慢反映了液相的粘结性质。根据这一原理，可以设计烧结液相 去渗透具有一定孔隙率的铁氧化物团块(表面性质和未熔矿石相同)，其渗透的深度是烧 结液相流动性和润湿性两者综合作用的结果。流动性越好、润湿性越好，则渗透的深度也越 深。因此，可用渗透深度这一指标来间接反映液相所具有的粘结性能。本专利技术的有益效果本专利技术涉及的检测方法具有的优点如下(1)该法液相形成的速度比渗透的速度快，有足够的液相用于渗透，因此，渗透的 深度只与液相的润湿性和流动性有关。(2)渗透的液相直接来源于混合料烧结所产生的液相，因此渗透的深度能表征铁 矿石在烧结过程中产生的液相的粘结性能。(3)该试验方法操作简单，试验特征明显，能快速的、准确的检测铁矿石的粘结特性。以下检测实例可以说明和验证本专利技术的方法检测结果与铁矿石烧结特性的理论 推导结果相符采用一种巴西铁矿石(化学成分为TFe65. 69%, FeO 1. 01%, CaO 0. 00%, SiO2 3.91%, Al2O3 0. 69% )，将其粒度磨至_0. 074mm，配加生石灰制备混合料团块用来产生液 相；同时采用该巴西矿粒度为0. 25-1. Omm的颗粒制备成铁氧化物团块充当液相粘结的未 熔矿石。以下4组实例是通过改变液相的成分或产生的条件来检测各自的粘结特性(1)在铁矿石配入12. 5%的生石灰，将混合料在300Kg/cm2的压力下压制成混合 料团块，在1280°C烧结lOmin，测得烧结液相渗透铁氧化物团块的深度为3. 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种烧结铁矿石液相粘结特性的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤１：物料准备－制备混合料团块和被液相渗透的铁氧化物团块；混合料团块制备方法为：将待测铁矿石细磨至－０．０７４ｍｍ，加入生石灰配成混合料；生石灰的加入量为占混合料总质量的６％－１８％，将混合料在２００－４００Ｋｇ／ｃｍ↑［２］的压力下压制成混合料团块；铁氧化物团块制备方法：将粒度为０．２５－１．０ｍｍ的纯净的天然铁矿石，在配入质量分数为０．０４％－０．０６％有机粘结剂的条件下，压制成铁氧化物团块；铁氧化物团块上设有能容纳所述的混合料团块的孔；步骤２：烧结步骤－将混合料团块放置在铁氧化物团块的孔中，形成一个整体加热烧结，烧结温度为１２５０℃－１３５０℃，烧结时间为６－１５ｍｉｎ使混合料团块在烧结过程中产生的液相向铁氧化物团块中渗透；步骤３：测量步骤－将烧结后的所得的团块沿所述孔的中心线切片，磨制成光片，在显微镜下根据矿相结构观察液相渗透的界限，测量液相在铁氧化物团块中的渗透深度，该渗透深度即为衡量液相的粘结特性的指标。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：范晓慧，甘敏，陈许玲，袁礼顺，姜涛，黄柱成，郭宇峰，杨永斌，李光辉，张元波，李骞，白国华，许斌，胡林，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]