[发明专利]一种铁矿烧结粘结相高温润湿性测定方法

说明书

本发明公开了一种铁矿烧结粘结相高温润湿性测定方法，包括如下步骤：基片制备；将粘结相试样置于制备的基片上；预先升温管炉，当炉体升至指定温度后以一定速率手动匀速将试样送入炉体中；实验过程中拍摄粘结相试样在基片上的熔解、润湿情况，通过专业软件对实验过程中的图像进行分析获取粘结相试样在基片上的接触角，用来表征其高温润湿性能。本发明通过一台带有摄像装置的卧式管炉即可完成铁矿烧结粘结相高温润湿性的测定，具有适用范围广、实验条件可控、操作简单快捷、实验数据无波动、与实际烧结过程相符等优点。

技术领域

本发明属于高炉炼铁中的烧结技术领域，尤其涉及一种铁矿烧结粘结相高温润湿性测定方法。

背景技术

我国钢铁生产工业发展势头迅猛，钢铁产量常年稳居世界第一，虽然目前国家进行供给侧结构性改革，钢铁工业去产能，但由于多年的高速发展，我国钢铁生产总量巨大，近几年粗钢产量一直稳定在8亿吨以上，2018年粗钢产量92800.9万吨。钢铁生产是工业生产中的能耗大户，虽然烧结工序能耗仅占到钢铁生产流程能耗的10％左右，但烧结除生产本身正常能耗外，大量的能源浪费主要体现在废气带走余热量大、烧结设备漏风率高、烧结矿强度低、返矿率高，加之我国钢铁工业基数大，因此烧结工序能耗高的问题亟待解决。

由烧结矿显微结构可知，烧结矿主要由含铁矿物相和粘结相两部分组成，不同结构的粘结相矿物充填于未熔含铁矿物结构之间，由于未熔的含铁矿物相(Fe₂O₃、Fe₃O₄)其自身强度均较好，因此提高粘结相自身强度及其与未熔含铁矿物粘结效果可以改善烧结矿质量，降低烧结返矿量，进而降低烧结工序能耗，提高利用系数。对烧结粘结相自身特性研究一直是烧结行业的热门方向。

润湿是指固体界面由固-气界面转变为固-液界面的一种现象。而润湿性是指液体在固体表面铺展的能力或倾向性。固体的润湿性用接触角表示，当液滴滴在固体表面时，润湿性不同可出现不同铺展状态。液滴在固液接触边缘的切线与固体平面间的夹角称为接触角。烧结过程可以简单的分为升温时的液相生成、高温时液相与固相润湿和冷却时的液相凝固三个过程。烧结过程中由于抽风作用的存在,固、液、气三相共存现象满足液固润湿条件。

重庆大学采用通管滴落法(改进的座滴法)研究了铁酸钙系粘结相矿物在不同脉石基片上的润湿现象。此方法是先通过微型烧结法在固定配比条件下提前制备粘结相试样，制备好的固体试样在高温状态下熔融后滴落在基片上开始润湿过程。而烧结过程则是粘结相矿物与未熔固相矿物同时升温，开始反应。其中粘结相矿物与基片之间在升温过程中的反应未被考虑。

东北大学对烧结粘结相物性进行了深入研究，主要包括流动性、液相生成能力、润湿性、自身强度。实验结果表明：当n_CaO∶n_Fe2O3＝1时,铁酸钙粘结相的流动性、液相生成能力、高温润湿性均最好，在粘结相中添加一定量的MgO、Al₂O₃、SiO₂都会使体系流动性、润湿性变差。此方法粘结相试样随炉升温，实验周期较长，波动较大。

北京科技大学通过可视化微型烧结设备观察试样小饼在不同基片上的熔化特性、铺展面积研究了铁矿粉的液相熔融性、流动性。得到了一些较为可行的检测铁矿粉特性的指标，对于实际烧结过程具有一定的指导作用。但仍具有一定的不足之处，如测定熔融特性时试样在合金基片上进行熔融，与实际烧结过程中烧结原料的熔化条件不符。

目前对于烧结粘结相高温润湿性的研究方法均具有一定的不足，对于实际烧结过程的指导意义存在争议。因此，发明一种新的、周期短的、可靠科学的、更加符合实际烧结过程的检测烧结粘结相高温润湿性的方法具有十分重要的意义。

发明内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的问题之一。为此，本发明的目的之一在于提供一种实验条件可控、操作简单快捷的烧结粘结相高温润湿性测定方法。