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=kv y=k(t-t0)3、 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510min后，可测粘度。 4. 安铂杆在传感器上2 开动电机使钼杆交融转动 开启计算机系统电源 运行测定粘度软件WKW 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816mm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9001000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5780/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O8%: 强氧化气氛含O:48%: 氧化性气氛含O:1.54%: 弱氧化气氛含O:11.5%: 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7080/分时，球团矿的