球团矿的制备及性能测试.doc

冶金104班，109124183
郑伟伟

实验1 保护性炉渣粘度测定实验

一、实验目的：
1) 通过实验掌握炉渣粘度的测定方法和原理。
2) 不同炉渣成分粘度和温度数据分析比较。
3) 了解炉渣组成对粘度及熔化性的影响。

二、实验原理：
采用旋转式热矩粘度计测定炉渣粘度的依据是：用一根制作的标钼。其上端固定于作匀旋转的轴上。下端为测头。钼杆下部放于渣中并证转。由于渣的粘度，钼棒上端相矩传递给传感器，扭距大小等比于熔渣粘度。所以电信号下比于粘度。
Y=k·v y=k(t-t0)

三、 实验仪器、设备
旋转式扭矩粘度计、铂丝炉、控制柜、单电机数据采集系统四：实验步骤：
1. 装备样品：将炉渣破碎到1mm以下用磁铁吸收其中残铁，混匀 然后称180g。
􀂇 2. 将渣样装入外套有石墨坩埚内，然后将其放入钼丝炉内的恒然带。然后检查气路保护系统及冷却水系统是否正常。方可通电升温。
􀂇 3. 严格按铂丝炉升温制度逐渐增加透入钼丝炉的电压。渣化后搅拌。温度不超过1500℃然后将钼杆测头放入渣中指定位置。待温度稳定5～10min后，可测粘度。
4.
①安铂杆在传感器上
②　 开动电机使钼杆交融转动
􀂄 ③ 开启计算机系统电源
④ 运行测定粘度软件WKW
􀂄 ⑤ 逐步降低电炉电压

四、实验数据及结果分析

测得结果后重新加大电压，使渣面再次熔化并将钼丝测头从渣中提出。但仍保持在炉内。逐渐减小炉子电压，待炉温到800℃
时，关电源降温，当T=150℃时，关闭冷却水及保护气。

实验2 球团矿的性能测试
一、 球团矿与烧结矿冶金性能的比较
目前国内普遍认为球团矿比烧结矿在冶金性能上有以下优点：
（1） 粒度小而均匀，有利于高炉料柱透气性的改善和气流的均匀分布。通常球团粒度在8~16mm的占90%~95%以上。这一点即使整粒最好的烧结矿也难以相比。
（2） 冷度强度（抗压和抗磨）高。在运输、装卸和贮存时产生粉末少。
（3） 铁粉高和堆密度大，有利于增加高炉料柱的有效重量，提高产量和降低焦比。
（4） 还原性好，改善煤气化学能的利用。测定表明，在用低二氧化硅的优质原料时，球团矿与烧结矿的还原性相差不大，而使用二氧化硅较高的优质原料时，球团的还原性由于烧结矿。
二、 球团矿的生产
球团矿的生产工艺主要有以下三种：竖炉法、带式焙烧机法和链蓖机一回转窑法。
1、竖炉球团法
现今有两种主要炉型。一种炉型的特点是高炉身、无外部冷却器, 另一种是矮炉身,带单独的球团冷却器和热交换器。竖炉法主要是为处理磁铁精矿而提出来的, 通过研完使用各种不同精矿之后认为;精矿的磁铁含量要尽量保持高些。在一定条件下, 配入少量赤铁矿是可以容许的, 但是,在任何情况下, 精矿内的二价铁含量都应高于20%。
2、带式焙烧机球团法
对于带式焙烧机法来说, 最重要的一项进展可能就是带式机有效面积的增大, ,而仍旧保持鼓风干燥、,抽风干燥、抽风预热、抽风焙烧和鼓风冷却各工艺段的作用, 同时设计保持较高的工艺供热流的辅助设备。
近些年来, 向焙烧机提供热源的燃烧器有了改进。现在, 在带式焙烧机上采用吸引式烧咀利用从焙烧系统回收的显热, 这已成为标准操作方式。根据球团厂厂址的不同, 带式焙烧机一般采用的燃抖有天燃气或者6号燃油。由子天燃气与燃油缺乏,目前， 正在研究用煤作燃料。
3、链蓖机一回转窑法
与带式焙烧机法的情况相同, 链篦机一回转窑的重大进展, 也是设备规格的增大。第一套工业性链蓖机一回转窑是用赤铁精矿作原料的, 设计能力为33万吨一年。目前, 处理同类原料的链蓖机一回转窑球团厂, 单套机组的生产能力可超过400万吨/年。如果焙烧磁铁矿，则同一套设备的产量会大大超过这一数字。目前, 世界链蓖机一回转窑球团厂总生产能力估计约为9700万吨/年。
三、 球团矿冶金性能的影响因素
(1)铁精矿的矿物类型。生产球团矿常用的原料有磁铁矿和赤铁矿二种。就成球性而言，赤铁矿优于磁铁矿，就焙烧固结性能而言，则相反。磁铁矿更易固结的原因有二：一为焙烧过程中，磁铁矿发生氧化和晶变二为氧化放热效应。赤铁矿则全靠高温下的再结晶，故要求更高的焙烧温度。
铁精矿中含有脉石，有的数量不多，但对焙烧固结有重要影响。脉石矿物品种很多，其对球团固结的影响机理，不外乎能否与铁矿物反应，是否能成为液相，以及液相对铁矿物的润湿能力。

为了研究脉石的影响，以常见的石英和长石为例。石英熔点甚高，在氧化气氛中，不与赤铁矿反应。长石熔点较低，在焙烧温度下成为液相，并对赤铁矿润湿性强，极易渗入铁矿晶粒间隙。现取极纯的赤铁矿精矿(含SiO2仅0.15%)分,别配以不同数量的石英粉、长石粉，在空气中以1250℃焙烧30分钟，然后测定其强度，并在显微镜下观察其结构，其结果见图1.石英不参与反应，故对强度无明显的影响，而长石熔融，渗入赤铁矿晶粒之间，形成液相渣键，只要有2%，便对固结影响显著。还原性实验表明，石英对于球团矿的低温(550℃)、中温(900℃)还原性没有影响，只恶化其高温(1250℃)还原性。长石将孔隙堵塞，并且封闭了部分赤铁矿表面，使球团矿的还原性全面降低。
铁精矿粒度和粒度组成对于固结的影响，与对成球性的影响一致。粒度小，比表面积大，不仅有利于气一固相反应，而且有利于固一固相反应，它使磁铁矿氧化迅速，表面晶格缺陷较多，易于进行固相扩散反应。所以原料粒度细，球团矿强度高。此外粒度对气孔率和气孔大小有关，强度高的球团矿，其气孔必然小而均匀。
(2)焙烧温度的影响。焙烧温度水平，对于球团矿固结影响最大。一般认为温度愈高，反应速度愈快，对磁铁矿氧化反应如此，对赤铁矿扩散、再结晶也如此。实际上，预热温度到达900°～1000℃以上，再提高温度对加速磁铁矿氧化作用不大。

赤铁矿或磁铁矿再结晶和晶粒长大的速度，主要决定于焙烧温度。图2是焙烧温度对于球团矿抗压强度的影响。由图可见，在1000℃以下，球团矿的强度增长缓慢。只有更高的温度。才能使其强度迅速提高。对不同的原料制成的球团矿，适宜的焙烧温度各异。在图2中，焙烧磁铁矿球团的适宜温度尚不及1200℃,这可能因为磁铁矿氧化成亦铁矿放热反应，使球团矿内部温度高于焙烧介质温度。
(3)加热速度的影响。焙烧球团矿时，加热速度可以在120℃/分至57℃/分范围内变动。对不同原料，要通过实验探求适宜的加热速度。
升温过快会使磁铁矿球团中心得不到充分氧化，升温过慢使设备生产率降低。
此外，球团矿导热性不良，升温过快使沿半径方向温差升高，因膨胀差异而产生裂纹，降低了球团矿的强度。实验证明，降低加热速度到57～80℃/分，保持总焙烧时间不变，可使球团的强度，由88千克力/个(862.9852牛/个)增加到222千克力/个(2177.0763牛/个)。图3是对我国某地球团矿实验的结果。

(4)高温下持续的时间。球团矿固结过程中，一系列物理及化学变化，均需一定时间才能完成，因此必须在高温下持续一定时间。

为了研究球团矿在高温下持续时间的影响，以赤铁矿做成球团矿，其实验结果见图4.对于每一个温度水平，都有一相应的临界时间。超过此时间，球团矿的强度不会再升高。在1350℃以下，随温度水平升高，临界时间缩短。
(5)焙烧气氛的影响。焙烧气氛的性质按含氧量而定，分类如下：
含O＞8%: 强氧化气氛
含O:4～8%: 氧化性气氛
含O:1.5～4%: 弱氧化气氛
含O:1～1.5%: 中性气氛
焙烧气氛的性质，对于磁铁矿球团十分重要，它关系到磁铁矿的氧化。为了使焙烧介质中含氧量达到需要的程度，应当使用高发热值燃料。焙烧赤铁矿球团，虽然不存在氧化的要求，但要求较高的焙烧温度，故仍不能降低对燃料的要求。
(6)冷却的影响。冷却是焙烧球团矿过程中的一个环节。它虽然不直接作用于焙烧固结过程，却严重影响焙烧固结的后果。过快的冷却速度，造成沿球团矿半径收缩不均，产生应力，使球团矿的强度降低。见图5其中1-实验室试验;2-工业试验。

为了研究冷却对球团矿强度的影响，将磁铁矿精矿球团在1250℃下焙烧，然后分别以不同速度冷却。结果发现，冷却速度为70～80℃/分时，球团矿的强度最高。在工业生产中，为了获得高强度的球团矿，应以100℃/分的冷却速度，使球团矿降到运输皮带可以承受的温度，用喷水激冷，会严重破坏球团矿的强度。
参考文献：1、Fe O 一51 0 2 一C a O 一M g O 系高镁炉渣粘度的测定，中南工业大学学报第二十八卷四期
2、 2、高炉炉渣粘度的测定方法，马钢研究所，徐荣
3333高炉炉渣粘度的测试