一种烧结铁矿石液相生成特性的检测方法技术

本发明专利技术提供一种烧结铁矿石液相生成特性的检测方法，本发明专利技术根据物料变形与液相生成存在密切关系这一原理提出了采用锥形法检测铁矿石液相生成特性。液相生成特性包括液相形成的温度、速度和数量，液相形成的特征温度具体表现为液相开始生成温度Ｔｓ、液相完全生成温度Ｔｅ和液相自由流动温度Ｔｆ，特征温度根据摄像头拍下的锥形变化特征由图像处理软件自动识别获得。液相生成平均速度用公式ｖ＝１０００／（Ｔｅ－Ｔｓ）计算得到；液相生成量是以１２８０℃下锥形面积相比１０００℃下锥形面积的收缩比例来表征。该法具有检测速度快、测量方法简单、检测结果准确的特点，并能与烧结矿产质量指标建立起对应的关系。

【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 液相生成特性指标，用来评价应用于烧结的铁矿石质量和性能。
技术介绍
现有的铁矿石评价方法，大部分都是根据铁矿石的化学成分以及物理性能来衡量铁矿石 的质量。但从烧结精料技术的角度，仅从化学成分、粒度组成、制粒性能等常温特性来评价 铁矿石是远远不够的，高温下铁矿石的成矿性能也是重要的衡量指标，因为成矿过程影响着 烧结矿的结构和矿物组成，与烧结矿的质量有极密切的联系，因此烧结矿的产量、质量和烧 结能耗更大程度上取决于高温状态下铁矿石的成矿性能。但目前人们对铁矿石在烧结过程中的成矿行为认识不足，因而无法充分和正确把握铁矿 石种类与烧结效果之间的内在联系。导致现有的配矿方法基本上都是根据铁矿石的化学成分 以及物理性能来选择铁矿石，然后通过烧结杯试验来进行配矿。由于对烧结成矿过程的认识 缺乏深度，不利于烧结生产的高效化管理以及烧结矿质量的正确预测，因而配矿具有盲目性 ，导致浪费了大量的人力和物力。如果铁矿石在烧结过程中所反映出来的高温物理化学特性能够通过成矿性能指标反映出 来，并建立其与烧结矿产质量、能耗之间的关系，就能有目的地对各种铁矿石进行合理的选 择和使用，实现真正意义上的优化配矿。同时这些指标可为了解和掌握铁矿石的基本性能、 判断其烧结性能、选择工艺参数以及为钢铁企业采购铁矿石、进行优化配矿和指导烧结生产 提供有力的理论根据。目前还没有一个比较标准的、科学的体系来评价烧结含铁原料的成矿性能，甚至没有明 确地提出烧结成矿性能的检测内容。从烧结机理出发，烧结成矿过程包括烧结过程中的固相 反应、液相生成并粘结未熔矿石、以及冷凝结晶三个主要的过程。通过试验研究，结果表明 液相是烧结矿成型固结的基础，是成矿性能中最重要的内容。液相是烧结矿的粘结相，将未 熔的固体颗粒粘结成块，保证烧结矿具有一定的强度，因此液相的数量和性质是烧结矿强度 的重要影响因素。同时液相的数量与烧结过程透气性密切相关，从而影响着烧结矿产率。而 液相生成温度、生成速度与烧结能耗具有强相关性，如果能够在低温下快速的形成烧结所需 的液相，则能降低烧结温度，从而降低烧结能耗。将上述烧结液相归纳成两类特性，分别为液相生成特性和液相粘结特性。液相生成特性 包括液相生成温度、生成速度、生成数量，本专利技术涉及的是液相生成特性的检测方法。 液相生成特性检测方法的现状及存在的问题以往的检测技术多以同化性能表征铁矿石在烧结过程中生成液相的难易程度。同化性能 是指铁矿石在烧结过程中与CaO的反应能力。 一般而言，铁矿石同化性能越高，则在烧结过 程中越易生成液相。对于同化性的研究有以下代表性的方法1. 北京科技大学吴胜利等的检测方法，是将铁矿粉和分析纯Ca0试剂制成细粉状( 100 目)，在一定的压力下分别压制成直径8mm的矿粉小饼和直径25mm的Ca0小饼，然后将铁矿粉 小饼试样置于CaO小饼试样上，放人微型烧结实验装置中按一定的烧结制度进行焙烧。以矿 粉小饼与CaO小饼接触面上生成略大于铁矿粉小饼一圈的反应物为同化特征，测定达到这一 同化特征的温度和时间，以此评价不同铁矿粉与CaO的同化能力。该方法能检测铁矿石与CaO 开始反应的温度，但不能在连续的温度下观察铁矿石的反应情况，只能在间断的温度点观察 其同化特征，导致试验的工作量大；同时由于只能检测开始反应的温度，对烧结过程液相的 生成特征指导性不强。2. 另外一种普通的方法是将原料压成团块，在一定的温度和气氛下烧结，通过检测烧结 块中的矿相组成来反映铁矿石的同化性能，不同的研究者操作条件或使用的设备会有所不同，但基本的原理大同小异。日本的FumioMATSLJNO和Takeo HARA-DA是将各种原料粉碎至 0. 125mm以下，混合后把混合料压制成O 15mmX 10mm的小饼，然后放到电炉中加热到所需温 度，最后通过显微镜，X-衍射、EPMA观察小饼中的矿相结构。台湾的Li-Heng和Sheffield 大学的J. A. Whiteman是将各种原料粉碎至O. 125mm以下，混合后压制成0 6mmX6mm的团块， 然后放到电炉中加热到所需温度，焙烧过程中通入N2、 Air、 C0、 C02混合气体来模拟烧结气 氛。BHP公司的C.E.Loo的研究方法，各种原料粉碎至O. 125mm以下，混合后压团，然后放到 红外加热炉中加热到所需温度，焙烧过程中通入N2、 Air、 C0、 C02混合气体来模拟烧结气氛 ，然后检测烧结块中铁酸钙的形成情况。这类方法需要将烧结团块磨成光片观察显微结构， 并统计烧结块的矿物组成；或者将烧结块磨碎，用X-衍射检测烧结块中的矿相，因此不能实 现快速检测。而且团块在烧结后冷却，液相在冷却过程中不断析出晶体，成分会不断发生变 化，因此检测烧结块的矿相并不能真实的反应烧结过程中液相的生成情况。述检测方法所测的同化性都未能全面的体现烧结过程液相的生成行为，而且存在检测过 程复杂的问题，与烧结效果的对应关系也不甚明显。因此，开发一种全面地、科学地衡量烧 结过程液相生成特性的方法，并实现快速、准确的检测，显得尤为重要。本专利技术所要解决的技术问题是提供了，该方法 采用锥形烧结法检测铁矿石液相生成特性。为实现上述目的，本专利技术的技术方案为，其特征在于，包括以下步骤1) 配料选用铁矿石和氧化钙，氧化钙占铁矿石和氧化钙总量的质量比例为10% 20%，使铁矿石干燥而且粒度小于O. 074mm;将氧化钙消化后捣碎，添加到铁矿石粉末中混合均匀；再加入水混合，水分质量占7-10%;得混合料；2) 烧结和检测将混合料压制成三角锥，将三角锥在空气气氛下焙烧，升温速度为(10 ± 2) °C /min;在升温焙烧过程中根据三角锥的外形变化情况获取铁矿石液相生成特性参数，具体方法如下液相开始生成温度TS为三角锥尖端开始变圆或弯曲时对应的温度；液相完全生成温度Te指三角锥锥体弯曲至锥尖触及托板时或锥体收縮成冠球形时对应的 温度；液相自由流动温度Tf是指三角锥融化成一体或展开成高度在l. 5mm以下薄层时的温度； 液相生成平均速度为v^OOO/(Te-Ts);液相生成量n是以128(TC下三角锥的侧面面积的收縮比例来表征；具体为11=( Siooo-S1280) /S1000X 100%;其中S^8o为128(TC时摄像头摄取的三角锥的一个侧面的面积， S iooo为1000 °C时摄像头摄取的三角锥的一个的面积。当三角锥初高/终高为(123±3) 。/。时的温度为液相开始生成温度Ts;当冠球体的宽/高 为(145±5) 。/。时的温度为液相完全生成温度Te;当三角锥融化成宽/高为(1100±20) %时 的温度为液相自由流动温度Tf 。通过CCD摄像头实时监测三角锥的形态特征变化。所述的三角锥的尺寸特征是底为边长7mm的正三角形，三角锥高度为20mm，其中一条棱 垂直于底面。本专利技术具有的有益效果是本专利技术根据物料变形与液相生成存在密切关系这一原理提出了采用锥形法检测铁矿石液 相生成特性。液相生成特性包括液相形成的温度、速度和数量，液相形成的特征温度具体表 现为液相开始生成温度(Ts)、液相完全生成温度(Te)和液相自由流动温度(Tf)，特征温度根据摄像头拍下的锥形变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种烧结铁矿石液相生成特性的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：　　　　１）配料：选用铁矿石和氧化钙，氧化钙占铁矿石和氧化钙总量的质量比例为１０％～２０％，使铁矿石干燥而且粒度小于０．０７４ｍｍ；将氧化钙消化后捣碎，添加到铁矿石粉末中混合均匀；再加入水混合，水分质量占７－１０％；得混合料；　　　　２）烧结和检测：将混合料压制成三角锥，将三角锥在空气气氛下焙烧，升温速度为（１０±２）℃／ｍｉｎ；在升温焙烧过程中根据三角锥的外形变化情况获取铁矿石液相生成特性参数，具体方法如下：液相开始生成温度Ｔｓ为三角锥尖端开始变圆或弯曲时对应的温度；　　　　液相完全生成温度Ｔｅ指三角锥锥体弯曲至锥尖触及托板时或锥体收缩成冠球形时对应的温度；　　　　液相自由流动温度Ｔｆ是指三角锥融化成一体或展开成高度在１．５ｍｍ以下薄层时的温度；　　　　液相生成平均速度为ｖ＝１０００／（Ｔｅ－Ｔｓ）；　　　　液相生成量η是以１２８０℃下三角锥的侧面面积的收缩比例来表征；具体为η＝（Ｓ１０００－Ｓ１２８０）／Ｓ１０００×１００％；其中Ｓ１２８０为１２８０℃时摄像头摄取的三角锥的一个侧面的面积，Ｓ１０００为１０００℃时摄像头摄取的三角锥的一个的面积。...

【技术特征摘要】

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