[发明专利]检测铁矿石软熔性能的坩埚装料结构和检测铁矿石软熔性能的方法

说明书

本发明提供了检测铁矿石软熔性能的坩埚装料结构，包括：坩埚，放置于坩埚内的第一焦炭层、矿石层，第二焦炭层和第三焦炭层；所述第一焦炭层上设置有矿石层和第二焦炭层；在坩埚的径向方向上，所述坩埚的内壁与所述矿石层之间设置有第二焦炭层；所述矿石层和所述第二焦炭层上设置有第三焦炭层。本申请还提供了利用上述结构检测铁矿石软熔性能的检测方法。本申请通过在矿石层外侧添加了第二焦炭层作为外层，避免了炉料软熔后堵塞矿石层与石墨坩埚壁的间隙，从而堵塞煤气流上升的通道的问题。

技术领域

本发明涉及高炉炼铁技术领域，尤其涉及检测铁矿石软熔性能的坩埚装料结构和检测铁矿石软熔性能的方法。

背景技术

高炉软熔带是铁矿石中铁氧化物逐渐被还原，铁矿石从固态向液态逐渐转变的区域。在此过程中，铁氧化物逐渐变为金属铁并与渣相分离，金属铁、渣相化学成分和物相组成不断变化并成为液态滴落，矿石层的透气性逐渐恶化，对煤气流的阻力逐渐增大。检测铁矿石的软熔性能对于预测软熔带在高炉内的位置和形状以及料层透气性具有重要参考价值。

目前普通铁矿石软熔性能检测为高温荷重还原法，主要按照国家标准《铁矿石高温荷重还原软熔滴落性能测定方法》(GB/T 34211-2017)进行，将铁矿石和焦炭破碎筛分后取粒度为10～12.5mm的部分进行检测。检测时，模拟高炉内焦炭层和矿石层交替装料，先将一定质量的焦炭放入石墨坩埚内，再将一定质量的铁矿石置于焦炭上，然后在铁矿石上放置一定质量的焦炭上；在装有焦炭和铁矿石的石墨坩埚上通过压杆加压，模拟炉料在高炉内承受的上部料柱压力；按照设定的程序升温，检测过程中按设定程序控制气体流量和成分。在升温过程中，料层厚度和压差不断变化，料层逐渐软化直至熔融滴落，记录检测过程中料层收缩、压差和温度，用以表征铁矿石软熔性能。不同的检测装置的石墨坩埚的尺寸、焦炭和铁矿石的重量、荷重压力并完全相同，但检测方法是一样的。

在高炉实际冶炼过程中，炉内软熔带形状如图1所示。上升的高温煤气流穿过焦炭柱将矿石熔化，但只能使料层部分软化和熔化。同一层未熔化的矿石料层在下降过形成位置软低的软熔层。在两软熔层之间为焦炭，上升的煤气流主要从侧向穿过两软熔矿石之间的焦炭层，然后再上升。此外，还有大量煤气穿过高炉中心的焦炭柱，直接从高炉中内迅速上升至上部料层。虽然铁矿石软熔后，铁矿石颗粒间的空隙减少，甚至粘结一起，严重阻碍煤气流的上升，使此区域内煤气的压力损失增大。但在实际情况下，铁矿石软熔以后在上部荷重的作用下，可以向两侧延伸，并不会将其料层的煤气通道完全堵塞。而在目前的测定方法下，铁矿石在软熔以后，在上部荷重的作用下逐渐向外侧延伸，逐渐将料层与石墨坩埚壁的间隙完全堵塞，使煤气流的压力损失显著升高，这与实际情况存在较大差别，如图2～图4所示。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供检测铁矿石软熔性能的坩埚装料结构，该结构可避免炉料软熔后堵塞煤气流上升通道的问题。

有鉴于此，本申请提供了检测铁矿石软熔性能的坩埚装料结构，包括：坩埚，放置于坩埚内的第一焦炭层、矿石层，第二焦炭层和第三焦炭层；

所述第一焦炭层上设置有矿石层和第二焦炭层；

在坩埚的径向方向上，所述坩埚的内壁与所述矿石层之间设置有第二焦炭层；

所述矿石层和所述第二焦炭层上设置有第三焦炭层。

优选的，所述第一焦炭层的高度为10～20mm，所述第一焦炭层中的焦炭的粒度为5～12.5mm。

优选的，所述第二焦炭层的厚度为3～5mm，高度为50～70mm，所述第二焦炭层中焦炭的粒度为3～12.5mm。

优选的，所述矿石层的高度为50～70mm，所述矿石层中矿石的粒度为5～12.5mm。

优选的，所述第三焦炭层中焦炭的粒度≥所述矿石层中矿石的粒度，且粒度差不超过2.5倍。

优选的，所述第三焦炭层中焦炭的粒度为5～12.5mm。