[發(fā)明專利]測試和評價高爐內(nèi)礦石還原對料柱透氣性影響的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110283476.7
• 申請日: 2011-09-22
• 公開（公告）號: CN102410966A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬金芳;程樹森;趙宏博;萬雷;王尉平;賈國利;賈軍民;劉艷玲;徐士成;焦月生;龔衛(wèi)民
• 申請（專利權(quán)）人: 河北省首鋼遷安鋼鐵有限責(zé)任公司;首鋼總公司
• 主分類號: G01N5/00
• 分類號: G01N5/00;G01N5/04
• 代理公司: 北京華誼知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11207
• 代理人: 劉月娥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高爐煉鐵技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種測試和評價高爐內(nèi)礦石還原對料柱透氣性影響的方法，模擬鐵礦石入爐后在高爐塊狀帶逐漸升溫并被還原的過程，并對此過程中礦石粉化及料柱透氣性變化進(jìn)行實時監(jiān)測和量化評價。

背景技術(shù)

高爐冶煉過程中鐵礦石入爐后在爐身區(qū)域(塊狀帶)被還原時，在礦石內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力及裂紋，使礦石在高爐行程中破裂并粉化，進(jìn)而引起料柱透氣性下降，煤氣流分布失調(diào)，嚴(yán)重時往往導(dǎo)致高爐懸料、崩料，爐況不順，產(chǎn)量降低，焦比升高，而且對爐墻壽命及高爐熱損失也造成影響。因此，對鐵礦石在高爐爐身區(qū)域還原粉化和對料柱透氣性影響的研究至關(guān)重要。目前已有的鐵礦石低溫還原粉化測試方法(國家傳統(tǒng)GB/T13242-91)是將鐵礦石破碎篩分至10-12.5mm，烘干后稱取500±1g放入鐵礦石還原爐，通入N₂保護(hù)加熱到500℃后保持恒溫，再改通由20％CO+20％CO₂+60％N₂組成的混合氣體恒溫還原60min，還原后改通N₂保護(hù)逐漸冷卻至室溫，再進(jìn)行轉(zhuǎn)鼓和人工篩分得到其粒度分布，將粒度大于3.15mm所占的比例RDI_+3.15稱為還原粉化指數(shù)，以此來評價鐵礦石的低溫還原粉化性能，并推斷其對高爐爐身區(qū)域料柱透氣性和高爐冶煉的影響。

目前低溫還原粉化指數(shù)已成為衡量鐵礦石冶金性能好壞的指標(biāo)之一，如果低溫還原粉化指數(shù)過低則可能意味著需要相應(yīng)的配礦成份調(diào)整及高爐操作變動。但是，傳統(tǒng)低溫還原粉化測試方法是否能夠真正準(zhǔn)確直觀地反映礦石入爐后在塊狀帶的粉化和對料柱透氣性的影響，越來越受到高爐工作人員的質(zhì)疑，質(zhì)疑的原因如下：

(1)鐵礦石入爐后在高爐塊狀帶的實際下降過程中，其溫度從常溫逐漸升高至1100℃左右并在此過程被還原，但是傳統(tǒng)還原粉化測試方法僅選擇500℃作為固定溫度反應(yīng)1小時，這和礦石在高爐內(nèi)的實際行程差別較大，也必然影響粉化結(jié)果的真實性；

(2)在高爐內(nèi)部塊狀帶區(qū)域，自上而下還原氣體的成分組成是逐漸發(fā)生變化的，在塊狀帶上部和下部氣體中CO和CO₂的含量差別較大，而傳統(tǒng)粉化測試方法中氣體成分固定不變；

(3)在實際高爐中塊狀帶下部存在一定區(qū)域的“熱儲備區(qū)”，如文獻(xiàn)1(ISIJ?International，2008，48(7)：918-924.)所述，在此區(qū)域礦石的升溫速度明顯低于塊狀帶中上部，即礦石的升溫速度在高爐塊狀帶內(nèi)是不同的，而傳統(tǒng)粉化測試方法未考慮此實際情況；

(5)傳統(tǒng)粉化試驗最終得到的測試結(jié)果和評價指標(biāo)是還原反應(yīng)后礦石的粒度分布，難以直觀有效地表征礦層透氣性的惡化程度，而且無法對升溫還原過程中的料柱透氣性變化進(jìn)行監(jiān)測。

在國內(nèi)外的高爐實際生產(chǎn)中也發(fā)現(xiàn)了傳統(tǒng)還原粉化測試方法存在著問題，如文獻(xiàn)2(燒結(jié)球團(tuán)，1987，4：69-78.)指出在高爐冶煉中采取低RDI_+3.15的燒結(jié)礦得到的冶煉效果反而要遠(yuǎn)好于采取高RDI_+3.15的燒結(jié)礦，并通過將兩種礦石在模擬高爐內(nèi)試驗得出和傳統(tǒng)還原粉化測試方法相反的結(jié)果，驗證了傳統(tǒng)粉化測試方法存在的不足。國內(nèi)某鋼鐵企業(yè)在采用還原粉化指數(shù)較低的燒結(jié)礦進(jìn)行冶煉時，其高爐透氣性并未出現(xiàn)惡化，高爐經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)反而達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平，也說明傳統(tǒng)還原粉化測試方法在反映礦石入爐后的實際行為和對料層透氣性的影響時存在一定的問題。

由于國內(nèi)建設(shè)模擬高爐對鐵礦石粉化性能進(jìn)行檢驗需要耗費(fèi)大量的人力物力，也不易實現(xiàn)其推廣應(yīng)用。因此，在實驗室通過研究建立一種模擬鐵礦石入爐后在高爐塊狀帶逐漸升溫并被還原的過程，并對此過程中礦石粉化及料柱透氣性變化進(jìn)行實時監(jiān)測和量化評價的方法及裝置至關(guān)重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目帶在于提供一種測試和評價高爐內(nèi)礦石還原對料柱透氣性影響的方法，克服了鐵礦石傳統(tǒng)還原粉化測試方法中存在的不足，通過對不同種鐵礦石進(jìn)行的多組試驗研究，建立了能夠模擬鐵礦石入爐后在高爐塊狀帶逐漸升溫并被還原的過程，并對此過程中礦石粉化及料柱透氣性變化進(jìn)行實時監(jiān)測和量化評價，具體的發(fā)明內(nèi)容為：