一种测试和评价高炉内矿石还原对料柱透气性影响的方法，属于高炉炼铁技术领域。通过对不同种铁矿石进行的多组试验研究，建立了能够模拟铁矿石入炉后在高炉块状带逐渐升温并被还原的过程，并对此过程中矿石粉化及料柱透气性变化进行实时监测和量化评价；给出了矿石逐渐升温还原对料层透气性影响的量化评价指标，优点在于，更适合用于判断高炉整个块状带内矿石还原对料柱透气性的影响，更有利于评价矿石性能对高炉操作的影响。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高炉炼铁
，特别是涉及一种，模拟铁矿石入炉后在高炉块状带逐渐升温并被还原的过程，并对此过程中矿石粉化及料柱透气性变化进行实时监测和量化评价。
技术介绍
高炉冶炼过程中铁矿石入炉后在炉身区域(块状带)被还原时，在矿石内部产生应力及裂纹，使矿石在高炉行程中破裂并粉化，进而引起料柱透气性下降，煤气流分布失调，严重时往往导致高炉悬料、崩料，炉况不顺，产量降低，焦比升高，而且对炉墙寿命及高炉热损失也造成影响。因此，对铁矿石在高炉炉身区域还原粉化和对料柱透气性影响的研究至关重要。目前已有的铁矿石低温还原粉化测试方法(国家传统GB/T13M2-91)是将铁矿石破碎筛分至10-12. 5mm，烘干后称取500 士 Ig放入铁矿石还原炉，通入N2保护加热到500°C后保持恒温，再改通由20% C0+20% C02+60% N2组成的混合气体恒温还原60min， 还原后改通队保护逐渐冷却至室温，再进行转鼓和人工筛分得到其粒度分布，将粒度大于 3. 15mm所占的比例1 1+3.15称为还原粉化指数，以此来评价铁矿石的低温还原粉化性能，并推断其对高炉炉身区域料柱透气性和高炉冶炼的影响。目前低温还原粉化指数已成为衡量铁矿石冶金性能好坏的指标之一，如果低温还原粉化指数过低则可能意味着需要相应的配矿成份调整及高炉操作变动。但是，传统低温还原粉化测试方法是否能够真正准确直观地反映矿石入炉后在块状带的粉化和对料柱透气性的影响，越来越受到高炉工作人员的质疑，质疑的原因如下(1)铁矿石入炉后在高炉块状带的实际下降过程中，其温度从常温逐渐升高至 1100°C左右并在此过程被还原，但是传统还原粉化测试方法仅选择500°C作为固定温度反应1小时，这和矿石在高炉内的实际行程差别较大，也必然影响粉化结果的真实性；(2)在高炉内部块状带区域，自上而下还原气体的成分组成是逐渐发生变化的，在块状带上部和下部气体中CO和CO2的含量差别较大，而传统粉化测试方法中气体成分固定不变；(3)在实际高炉中块状带下部存在一定区域的“热储备区”，如文献KISIJ International, 2008,48 (7) :918-924.)所述，在此区域矿石的升温速度明显低于块状带中上部，即矿石的升温速度在高炉块状带内是不同的，而传统粉化测试方法未考虑此实际情况；(5)传统粉化试验最终得到的测试结果和评价指标是还原反应后矿石的粒度分布，难以直观有效地表征矿层透气性的恶化程度，而且无法对升温还原过程中的料柱透气性变化进行监测。在国内外的高炉实际生产中也发现了传统还原粉化测试方法存在着问题，如文献 2 (烧结球团，1987,4 :69-78.)指出在高炉冶炼中采取低RDI+3.15的烧结矿得到的冶炼效果反而要远好于采取高RDI+3.15的烧结矿，并通过将两种矿石在模拟高炉内试验得出和传统还原粉化测试方法相反的结果，验证了传统粉化测试方法存在的不足。国内某钢铁企业在采用还原粉化指数较低的烧结矿进行冶炼时，其高炉透气性并未出现恶化，高炉经济技术指标反而达到国内领先水平，也说明传统还原粉化测试方法在反映矿石入炉后的实际行为和对料层透气性的影响时存在一定的问题。由于国内建设模拟高炉对铁矿石粉化性能进行检验需要耗费大量的人力物力，也不易实现其推广应用。因此，在实验室通过研究建立一种模拟铁矿石入炉后在高炉块状带逐渐升温并被还原的过程，并对此过程中矿石粉化及料柱透气性变化进行实时监测和量化评价的方法及装置至关重要。
技术实现思路
本专利技术的目带在于提供一种，克服了铁矿石传统还原粉化测试方法中存在的不足，通过对不同种铁矿石进行的多组试验研究，建立了能够模拟铁矿石入炉后在高炉块状带逐渐升温并被还原的过程，并对此过程中矿石粉化及料柱透气性变化进行实时监测和量化评价，具体的
技术实现思路
为本专利技术的测试装置如图1所示，其中加热炉1由可控温加热元件2及隔热砖3组成，在还原反应管4底部首先装入氧化铝球5，再装入多孔刚玉垫圈6，上方再装入测试用矿石试样7，在矿石试样7中插入测温电偶8并将上盖9盖好密封，上盖9上有三个半圆形吊环10，钢链11将还原反应管4悬挂在电子天平12下方以实时测试矿石试样的重量变化。 从进气口 14通入反应气体，从出气口 13将反应后的气体排出，在进气口 14和出气口 13处各接有一个三通15，在两个三通15之间接有压差传感器16用于测试矿石试验的阻损变化。 整个测试过程中电子天平12和压差传感器16的数据都通过485通讯线传入配套的计算机系统17实时显示和保存。本专利技术的工艺步骤如下(1)测试试样选择500g士 Ig粒度为10-12. 5mm的矿石；(2)将矿石装入耐高温还原反应管，再把反应管放进铁矿石还原炉膛内，吊挂在电子天平的下挂钩上，保持反应管处于自由摆动状态，使电子天平能准确地称取试样的质量； 在还原反应开始后通过电子天平自动采集矿石的实时失重数据，并计算出矿石的实时还原度；(3)在还原反应管的进气口和出气口各安装1个三通(不是三通阀，不需要控制气体是否流通，只是起到分流的作用)，三通的一头连接反应管的接头，另一头连接进气或出气的胶管，三通垂直的一端则连接压差传感器的胶管，在刚开始通入还原气体时读取的压差即为料层的初始阻损，在试验过程中每分钟读取的压差，即为升温还原过程中料柱的阻损；(4)由于矿石在400°C以下不发生还原粉化，因此将盛有矿石试样的还原反应管放置好后，从室温至400°C以10°C /min的速率升温，并通入51/min的N2,以提高试验效率并保护矿石试样不被氧化。(5)由矿石入炉时为常温，到达高炉块状带下沿时(块状带是指从高炉炉喉至炉身区域，该区域内的炉料均为固态，本专利中提出的测试方法是为了研究高炉内固态炉料在升温还原过程中透气性的变化，因此选择的模拟高炉的测试范围为炉喉至块状带下沿，CN 102410966 A说明书3/5页 即炉身下部)温度一般为900°C 士5°C，计算出矿石在块状带内平均升温速度一般为5°C/ min,因此在400°C至900°C以5°C /min的速率升温，在温度高于400°C后矿石开始发生明显地还原粉化，因此并将通入的气体成分调整为20% C0+20% C02+60% N2，气体流速为151/ min,以模拟矿石在高炉块状带内逐渐地升温还原；(6)根据生产中高炉内部在炉身下部900-1100°C为热储备区，相应地此范围内升温缓慢，因此在900°C后将升温速率降低到2. 50C /min,继续升温至1100°C，同时由于在炉身以下气体中CO含量降低，因此从900°C开始将通入的气体成分调整为30% C0+10% C02+60% N2,以模拟矿石在高炉热储备区内逐渐地升温还原。(7)矿石温度达到1100°C后，停止加热，并改通51/min的N2进行保护，使矿石自然冷却至室温；(8)取出冷却至室温后的矿石试样进行转鼓(以30转/min的转速转动IOmin)、 筛分及称重，记录大于6. 3mm的质量百分比(记为NRDI+6.3)、大于3. 15mm的质量百分比 (NRDI+3.15)和小于0. 5mm的质量百分比(NRDL0.5)。本专利技术的评价指标\P _ 八ρ(1)通过比较还原前后的料层压差增加率(ΔΡ% = (1本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：马金芳，程树森，赵宏博，万雷，王尉平，贾国利，贾军民，刘艳玲，徐士成，焦月生，龚卫民，
申请(专利权)人：河北省首钢迁安钢铁有限责任公司，首钢总公司，
类型：发明
国别省市：
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