GBT 24515-2009 高炉用铁矿石 用还原速率表示的还原性的测定

1、l C S7 3 0 6 0 1 0 D3 1 圆目 中华人民共和国国家标准 G B T2 4 515 - - 2 0 0 9 I S 04 6 9 5 ：2 0 0 7 高炉用铁矿石 用还原速率表示的还原性的测定 I r o no r e sf o rb l a s tf u r n a c ef e e d s t o c k s - - D e t e r m i n a t i o no ft h er e d u c i b i l i t yb yt h er a t eo fr e d u c t i o ni n d e x 2 0 0 9 - 10 - 3 0 发布 ( I

2、S 04 6 9 5 ：2 0 0 7 ，I D T ) 2 0 1 0 - 0 5 - 0 1 实施 宰瞀鳃紫瓣警麟赞星发布中国国家标准化管理委员会捉1 9 刚置 G B T2 4 5 1 5 - - 2 0 0 9 I S 04 6 9 5 ：2 0 0 7 本标准等同采用I S O4 6 9 5 ：2 0 0 7 高炉用铁矿石用还原速率表示的还原性的测定( 英文版) 。 为了便于使用，本标准做了下列编辑性和非技术差异性的修改： “本国际标准”改为“本标准”； 用小数点“”代替作为小数点的逗号“，”； 删除国际标准的前言； 引用文件修改为对应的国家标准。 本标准的附录A 为规范性附录，附录

3、B 为资料性附录。 本标准由中国钢铁工业协会提出。 本标准由全国铁矿石与直接还原铁标准化技术委员会归口。 本标准负责起草单位：宝山钢铁股份有限公司。 本标准参加起草单位：冶金工业信息标准研究院、上虞市宏兴机械仪器制造有限公司。 本标准主要起草人：陈小奇、郭洪涛、李风芸、周星、陆平、孙良、王晗、于成峰、陈良、张关来。 G B T2 4 5 1 5 - - 2 0 0 9 I S O4 6 9 5 ：2 0 0 7 高炉用铁矿石 用还原速率表示的还原性的测定 警告：使用本标准的人员应有正规实验室工作的实践经验。本标准并未指出所有可能的安全问题。 使用者有责任采取适当的安全和健康措施，并保证符合国家

4、有关法规规定的条件。 1 范围 本标准规定了在模拟高炉还原区域的条件下，氧从铁矿石中分离出来的相对测量方法。 本标准适用于块矿、烧结矿和球团矿。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有 的修改单( 不包括勘误的内容) 或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究 是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 G B T6 7 3 0 5 铁矿石全铁含量的测定三氯化钛还原法( G B T6 7 3 0 5 2 0 0 7 ，I S O9 5 0 7 ： 1 9 9 0 M O

5、D ) G B T1 0 3 2 2 1 铁矿石取样和制样方法( G B T1 0 3 2 2 1 2 0 0 0 ，i d tI S O3 0 8 2 ：1 9 9 8 ) G B T2 0 5 6 5 铁矿石和直接还原铁术语( G B T2 0 5 6 5 2 0 0 6 ，I s O1 1 3 2 3 ：2 0 0 2 ，I D T ) I S O2 5 9 7 1 ：2 0 0 6 铁矿石全铁含量的测定第1 部分：二氯化锡还原滴定法 I s O9 0 3 5 ：1 9 8 9 铁矿石酸容亚铁含量的测定滴定法 3 术语和定义 本标准采用G B T2 0 5 6 5 中的术语和定义。 4

6、原理 试验样在固定床内9 5 0 温度下，用一氧化碳和氮气组成的还原气体等温还原，按规定的时间间隔 称量，当还原度达到6 5 时，还原速率通过计算O F e 的比率进行计算。 5 取样、制样和试验样的制备 5 1 取样和试样的制备 取样和试样的制各执行G B T1 0 3 2 2 1 。 球团矿、烧结矿和块矿的粒度范围为1 0m m 1 2 5m m 。 符合粒度要求的干基试样至少2 5k g 。 试样在1 0 5 士5 的干燥箱中干燥到恒重，试验样制备前冷却至室温。 注：若连续两次干燥试样的质量变化不应超过试样原始质量的o 0 5 ，则认为试样达到恒重状态。 5 2 试验样的制备 收集随机抽

7、取的矿石颗粒组成试验样。 注：手工缩分推荐采用G B T1 0 3 2 2 1 ，例如缩分器可用于缩分试样。 从试样中制备最少5 份试验样，每份约5 0 0g ( 土1 颗的质量) ，4 份用于试验，1 份用于化学分析。 1 G B T2 4 5 1 5 - - 2 0 0 9 1 S 04 6 9 5 ：2 0 0 7 称量试验样精确至1g ，并记录每个试验样质量和对应的容器编号。 6 设备 6 1 通则 试验设备组成 a ) 试验设备一般包括干燥箱、手工工具、计时器和安全设备； b ) 反应管； c ) 炉子、在试验期间随时可以称量和显示试验样质量的天平； d ) 供气和流量调节系统； e

8、 ) 称量装置。 试验设备示意图如图1 所示。 6 2 还原反应管 由耐9 5 0 高温不变形、抗氧化的金属材料制成，内径7 5m m Im m ，反应管内安装一个可取出、 能耐9 5 0 高温不变形的金属孔板。孔板支撑试验样并确保气体均匀流过。孔板厚4m m ，直径比反应 管的内径小1m m ，孔板上的小孔直径为2m m 3m m ，孔间距4m m 5m m 。 反应管示意图如图2 所示。 6 3 加热炉 加热能力和温度控制能维持整个试验过程，气体进入试验床后须达到9 5 0 士1 0 的温度。 6 4 天平 可称量整套反应管包括试验样精确至0 5g 。天平应有对应的装置便于悬挂或支撑整套反

9、应管。 6 5 供气系统 能够供给气体和调节气体流量，确保供气系统和还原反应管的连接没有摩擦，不影响还原期间对失 重的称量。 6 6 称量装置 能够称量试验样精确至1g 。 7 试验条件 7 1 一般条件 测量所用气体的体积和流量的温度是0 ，气压是1 0 1 3 2 5k P a ( 1 0 1 32 5b a r ) 。 7 2 还原气体 7 2 1 组成 还原气体应包括： C O ：4 0 o 0 5 ( 体积分数) ； N 2 ：6 0 o 土0 5 ( 体积分数) 。 7 2 2 纯度 还原气体中的杂质不超过： H 2 ：0 2 ( 体积分数) ； C 0 2 ：0 2 ( 体积分数

10、) ； O z ：0 1 ( 体积分数) ； H 2 0 ：0 2 ( 体积分数) 。 7 2 3 流量 在整个还原过程中，还原气体的流量应保持在5 0L m i n + 0 5L r a i n 。 2 G B T2 4 5 1 5 - - 2 0 0 9 I S 04 6 9 5 ：2 0 0 7 7 3 加热和冷却用气体 用氨气( N 。) 作为加热和冷却气体。氮气中的杂质含量不超过0 1 ( 体积分数) 。 氮气流量应保持在2 5L r a i n 直至试验样到达9 5 0 ；在保温期间，氮气流量保持在5 0L m i n 。 7 4 试验温度 还原气体在接触试验样前应预热，以使试验样

11、的温度在整个还原过程中保持在9 5 0 士1 0 。 8 试验步骤 8 1 试验测定次数 根据附录A 的规定进行必要的试验次数。 8 2 化学分析 从5 2 制备的试验样中随机抽取一份按照I S O9 0 3 5 和I S O2 5 9 7 1 或G B T6 7 3 0 5 分别测定F e O ( w 1 ) 和T F e ( w 2 ) 。 8 3 还原 任取一个5 2 中制备好的试验样记录它的质量( m o ) 。放人还原反应管( 6 2 ) 中，并使试验样表面 水平。 注：为了使气体到达时更均匀，在孔板和试验样之间放置两层1 0 m m 1 2 5 m m 的瓷球。 在靠近还原反应管的

12、顶部连接热电偶，确保热电偶的末端插在试验样的中心区。 将还原反应管插入加热炉( 6 3 ) 中，悬挂或支撑它在天平( 6 4 ) 的中心位置，确保反应管不与炉壁和 加热元件接触，连接供气系统( 6 5 ) 。 使N 2 通过试验样流量至少2 5L r a i n ，并开始加热。当试验样温度接近9 5 0 时，流量增至5 0L m i n 。 保持N 2 流量继续加热直到试验样质量恒定不变，温度在9 5 0 1 0 恒温1 5m i n 。 警告：一氧化碳和含有一氧化碳的还原性气体是有毒的和危险的。还原试验的过程应在通风良好 或在一个抽风罩下进行。应根据每个国家安全条例采取防护措施以保护操作者的

13、安全。 记录试验样质量( m 1 ) ，立即切换流量为5 0L m i n 0 5L m i n 的还原气体代替N 2 ，还原1 8 0r a i n 结束，记录试验样质量( m 。) ，前1 5 r a i n 每3 m i n 记录一次，此后每1 0 m i n 记录一次试验样质量。 还原度R 是根据还原t r a i n 后三价铁的状态计算出来，见式( 1 ) 。 R 。一( 万0 1 面l l 面w l 十磊叉m l 百- - 西m 面t1 0 0 ) X 1 0 0 ( 1 ) 式中： m o 试验样的质量，单位为克( g ) m 1 还原开始前试验样的质量，单位为克( g ) 5

14、m ：还原t 时间后试验样的质量，单位为克( g ) ； w 。试验样中F e O 的质量分数； w z 在试验前按照I S O2 5 9 7 1 或G B T6 7 3 0 5 测定的试验样中T F e 的质量分数。 当还原度达到6 5 时，切断加热电源和还原气体，如果4h 后失氧量仍然达不到6 5 还原可以停 止，用流量为5L r a i n 的N 2 吹扫5m i n 以上，以便清除反应管内的还原气体。 9 结果表示 9 1 还原指数的计算警( o F e o 9 ) 根据还原度R 对时间t 的变化绘制还原曲线图。 从还原曲线可以读出达到还原度为3 0 和6 0 所需的时间，单位为r a

15、 i n 。 还原速率，即在原子比O F e = 0 9 时的还原速率( r a i n ) ，由式( 2 ) 给出： 3 G B T2 4 5 1 5 - - 2 0 0 9 I S O4 6 9 5 ：2 0 0 7 d R ( O F e 一0 9 ) 一塑：! d 6 0 f 3 0 注1 ：原子比O F e = 0 9 含义是还原度为4 0 。 注2 ：计算公式推导参见附录B 。 式中： 3 0 到达还原度为3 0 的时间，单位为分钟( r a i n ) ； t 6 0 到达还原度为6 0 的时间，单位为分钟( r a i n ) ； 3 3 6 常数。 计算结果保留两位小数。 注

16、：如果在试验过程中还原度达不到6 0 ，可以由式( 3 ) 得到一个低值： 警( O F e 一0 9 ) = i 式中： f ，到达还原度为y 的时间；用r a i n 表示； 随Y 而定的常数。 如果y 一5 0 ，则k 一2 0 2 ；如果y ；5 5 “，则t 一2 6 5 。 9 2 试验结果的重复性和可接受性 按照附录A 给出的流程进行操作，试验结果满足表1 的重复性值，报告结果保留二位小数。 表1 重复性( r ) 铁矿石种类R r a i n 球团矿 o o ，( 誓) 烧结矿 0 1 7 块矿0 1 0 注：面d R 是五d R 结果的平均值。 1 0 校验 定期检查设备对保

17、证试验结果的可靠性是非常必要的。检查应定期进行，间隔时间由每个试验室 自己决定。 检查的项目应包括： 称量装置； 还原反应管； 温度控制和测量装置； 天平； 气体流量计； 气体纯度； 记录系统； 时间控制装置。 推荐使用内部参考物质定期检查试验的重复性或再现性，并保存试验过程的适当记录。 1 1 试验报告 试验报告应包含下列信息： a ) 本标准编号； b ) 区分试样的必要信息； 4 G B T2 4 5 1 5 - - 2 0 0 9 I S 04 6 9 5 ：2 0 0 7 c ) 试验室的名称和地址； d ) 试验日期； e ) 试验报告日期； f ) 试验者签字； g ) 本标准中

18、没有规定的任何操作细节和试验条件，或可能对试验结果有影响的因素 h ) 还原性指数d R d r ( O F e = 0 9 ) ； i ) 还原前试验样的T F e 和F e O 含量； j ) 如果需要，按时间顺序描出还原曲线。 设备要点： ( 1 ) 还原反应管 1 还原反应管； 2 孔板； 3 进气口； 4 盖子； 5 出气口； 6 测量还原温度的热电偶 7 瓷球层 8 试验样。 ( 2 ) 试验炉 9 电加热炉； 1 0 控制炉温用热电偶 1 1 天平。 ( 3 ) 供气系统 1 2 气瓶； 1 3 气体流量计； 1 4 混合罐。 图1 试验设备举例( 示意图) 1 3 5 G B

19、T2 4 5 1 5 - - 2 0 0 9 I S 04 6 9 5 ：2 0 0 7 6 设备要点： l 还原反应管； 2 孔板； 3 进气口； 4 盖子； 5 出气口； 6 热电偶插孔。 注意：并没有列出设备的详细尺寸，仅仅标识一些基本信息。 图2 还原反应管举例( 示意图) 注：r 见表1 附录A ( 规范性附录) 试验结果验收流程圈 从独立的重复结果开始 j = 中位报( 五，乜，局，以) G B T2 4 5 1 5 - - 2 0 0 9 I S 04 6 9 5 ：2 0 0 7 x q x 2 + x r x t ) 4 7 G B T2 4 5 1 5 - - 2 0 0 9 I S 04 6 9 5 ：2 0 0 7 附录B ( 资料性附录) 还原性计算公式的推导 “还原度”是描述氧从铁的氧化物中去除的程度，通常定义如下 还原度一觜虢籍襻c ， 9 1 中的关系式是在假定与铁化合的全部氧量均以赤铁矿( F e 2 0 3 ) 的形式存在的条件下推导出来， 但是对大多数铁矿石来说，也同时存在磁铁矿( F e 3 0 4 ) ，维氏体( F e O ) 和金属铁。因此，还原度是根据在 还原过程中试样的质量损失加上基于所有的铁结合成F e 2 0 s 的原始试样中理论含氧量，与基于 F