[发明专利]一种铁矿烧结过程液相生成特性的测量方法

说明书

本发明公开了一种铁矿烧结过程液相生成特性的测量方法，包括如下步骤：矿粉筛分、细磨；试样与熔剂混合；测量装置温度校准；加样；模拟烧结气氛变化和升温速度进行快速高温烧结；采用图像分析软件ImageProPlus分析测量试样在烧结过程的面积变化；获得铁矿粉烧结过程液相初始生成温度T_i、液相开始自由流动温度T_fs、液相结束自由流动温度T_fe、液相自由流动温度区间ΔT_f、液相完全生成温度T_e以及液相生成特征曲线L‑T曲线。本发明使用SHTT‑TA‑III型高温原位热分析仪进行测试，该设备升温速度快、温控效果好，气氛控制精准，本方法具有实验条件与实际烧结过程高度契合、测量结果准确可靠、可重复性好等优点。

技术领域

本发明属于高炉炼铁中的烧结技术领域，尤其涉及一种铁矿烧结过程液相生成特性的测量方法。

背景技术

我国钢铁生产工业发展势头迅猛，钢铁产量已超过10亿吨/年，目前高炉炼铁原料有70％以上依靠烧结工序提供，稳定优质的烧结矿为高炉顺行和提高炼铁效率提供了保证。然而，原料的波动使得烧结生产难以平稳运行，优化配矿方案是解决原料波动的一个有效手段。时至今日，优化配矿研究已经改变了以往只参照化学成分、粒度组成、制粒性能等常温特性对铁矿石烧结性能进行评价的方式，更多的考虑铁矿粉在高温下的烧结行为特性。为了实现科学合理的配矿研究，需要对铁矿的基础烧结特性进行研究，而铁矿烧结过程的液相生成特性便是其中之一。

目前相关的测试方法主要有以下几种：

方法一：将矿粉磨细后根据其化学成分配入熔剂，使团块碱度达到2.0，混合均匀后压制成直径3mm高度3mm的圆柱体，用样品架推入管炉，在空气气氛中以10℃/min的升温速度进行焙烧；用摄像机记录并测量样品高度变化量，得到样品收缩量与温度特征关系以及液相生成特征温度T_10％、T_50％、T_90％。该方法采用定碱度的方法进行配料，未考虑烧结过程各种铁矿与熔剂接触到的概率相同，并且未考虑气氛对液相生成的影响、升温速度过慢，与烧结实际不合，对实际烧结配矿的指导意义有限。

方法二：将铁矿细磨至-200目后与一定比例消石灰混合压制成三角锥，在空气气氛中以10±2℃/min的升温速度在管炉中进行焙烧，采用摄像机记录并测量升温过程三角锥外形的变化情况来获取铁矿石液相生成特性，得到液相开始生成温度Ts、液相完全生成温度Te和液相自由流动温度Tf以及1280℃下液相生成量S。该方法也未考虑气氛和铁矿粒度对液相生成的影响，并且升温速度过慢，与实际烧结不符，测试结果对指导实际烧结配矿意义不大。

方法三：将铁矿粉破碎至-100目，配入固定比例CaO纯试剂，混合30分钟使之均匀，取0.8g混好样品在15MPa的压力下保压2分钟，压制成直径8mm的圆柱形团块；将管炉升温至1280℃，将样品放在刚玉片上缓慢送入，在样品600℃以下时通入3L/min的空气，600℃以上切换为3L/min的氮气，采用热电偶测量样品温度和CCD相机记录样品高度变化；分析所测温度和图像得到样品的熔融曲线和样品慢速收缩温度区间范围T_R、安全液相生成量S_R、1250℃后慢速收缩温度区间ΔT_H-1250。这种测试方法考虑了烧结气氛对液相生成特性的影响，但样品升温曲线受到样品本身性质影响，每次测试温度制度均不一致；且样品过大，影响传热、传质过程的进行，样品内外温度不一致对液相生成的影响未被考虑。

综上，目前相关研究方法均具有一定的不足之处，特别是个别方法脱离实际烧结过程条件，其测量结果和评价体系对实际烧结的指导意义存在争议。因此，发明一种全新的、科学的、更加符合实际烧结过程条件的液相生成特性的测量方法具有十分重要的意义。

发明内容

本发明旨在突破现有测定方法难以完全模拟实际烧结气氛、传热、传质条件等难题，提供一种贴合实际烧结过程条件、测量结果准确的铁矿烧结过程液相生成特性的测定方法。