[发明专利]一种矿石水膜厚度的检测方法

说明书

本发明公开了一种矿石水膜厚度的检测方法，实施步骤包括取总重量M的矿石颗粒样本；测量矿石颗粒样本的所有颗粒的体积总和；获取矿石颗粒样本的扫描图像，获取矿石颗粒样本的颗粒总数以及矿石颗粒样本的平均表面积；检测矿石颗粒样本的矿石总孔体积及最大分子水含量或最大毛细水含量作为矿石水含量，计算最大分子水或最大毛细水对应的矿石水膜厚度。本发明能够准确计算最大分子水膜厚度和最大毛细水膜厚度、为实现定量研究矿石颗粒制粒性能打下基础、适用范围广，对定量表征矿石颗粒制粒性能，作为研究矿石制粒行为特征的基础有重大的现实意义，能够弥补制粒性能目前只能定性表征的不足，填补定量表征矿石颗粒制粒性能的空白。

技术领域

本发明涉及钢铁冶金烧结球团领域，具体涉及一种矿石水膜厚度的检测方法。

背景技术

铁矿粉的分布状态是烧结过程进行的基础，其主要由混合制粒过程决定，主要受铁矿粉粒度分布和制粒性能的影响。铁矿石成球性与众多因素密切相关，且存在复杂的耦合关系，这给准确评价制粒性能带来困难，目前对铁矿粉制粒性能好坏常规利用铁矿粉的最大毛细水、分子水，计算成球性指数来定性评价天矿石制粒性能的好坏，在性能表征和应用方面存在局限性，且不够直观。

铁矿粉制粒在毛细水的作用下靠近，在分子水以及颗粒表面菱角的契合作用下加强连接，这其中的力学关系需要在知悉毛细水膜和分子水膜厚度以及颗粒表面菱角的粗糙度的基础下进行定量分析判断，在定量研究力学关系的基础上研究矿石颗粒的制粒行为特征更为直观清晰准确。目前没有水膜厚度的直接检测方法，同时矿石颗粒为不规则体，通过检测计算颗粒体表面积来计算水膜厚度也存在较大的困难，孔径极小的孔洞可以完全被分子水和毛细水填充，此部分水含量与可形成的水膜厚度无直接关系，影响了水膜厚度的准确计算。目前，已有检测颗粒内外比表面积的方法，多采用吸附法，此方法可检测出达到包含纳米级孔洞的表面积，但此方法无法检测出只与分子水膜厚度有直接关系的那部分外表面积。文献中有报道鸡蛋、蚕茧等的表面积检测方法，计算鸡蛋的表面积是在假设理想鸡蛋纵径对称的基础上提出的像素表面积检测方法，准确率达92％，由于鸡蛋表面相对光滑，且鸡蛋的形状相对单一，而矿石表面凸凹不平，且不同矿石形状差异较大，因此该方法不适用于矿石颗粒表面积的计算；蚕茧表面积的计算也是按近似椭球体处理，按计算椭球体表面积积分计算其表面积，不适用于形状极不规则且差异较大的矿石颗粒。有文献报道采用基于三维激光扫描技术的不规则物体表面积的测定方法，此方法针对体积较大的单一颗粒测定表面积，用于处理颗粒量大的矿石工作量太大，无法一次处理完成。因此，如何完成矿石水膜厚度检测，已经成为一项亟待解决的关键技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种能够准确计算最大分子水膜厚度和最大毛细水膜厚度、为实现定量研究矿石颗粒制粒性能打下基础、适用范围广的矿石水膜厚度的检测方法，能够计算出矿石颗粒水膜厚度，对定量表征矿石颗粒制粒性能，作为研究矿石制粒行为特征的基础有重大的现实意义，能够弥补制粒性能目前只能定性表征的不足，填补定量表征矿石颗粒制粒性能的空白。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种矿石水膜厚度的检测方法，实施步骤包括：

1)从被检测矿石中取总重量M的矿石颗粒样本；

2)测量矿石颗粒样本的所有颗粒的体积总和V；

3)获取矿石颗粒样本的扫描图像，基于扫描图像获取矿石颗粒样本的颗粒总数n以及矿石颗粒样本的平均表面积S_avg；

4)检测矿石颗粒样本的矿石总孔体积v_h以及最大分子水含量或最大毛细水含量作为矿石水含量R，并根据式(1)计算得到被检测矿石最大分子水或最大毛细水膜对应的矿石水膜厚度D；