[發明專利]一種檢測塊狀鐵氧化物還原粘結強度的方法及裝置

有效

• 申請號: 201610138542.4
• 申請日: 2016-03-11
• 公開（公告）號: CN105548002B
• 公開（公告）日: 2018-07-27
• 發明（設計）人: 徐健;王冬東;徐揚;胡招文;鄧青宇;溫良英
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01N19/04
• 分類號: G01N19/04
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 李海華;李明

本發明公開了一種檢測塊狀鐵氧化物還原粘結強度的方法及裝置，該方法是將塊狀鐵氧化物磨碎后壓制成塊狀試樣進行燒結實驗，然后將燒結好的實驗樣品放入還原粘結強度檢測裝置中進行扭力實驗，以扭開實驗樣品的扭力最大值表征塊狀鐵氧化物還原粘結強度。該方法解決了現有的實驗方法及裝備無法有效且直接準確地檢測出還原粘結強度的問題。本發明還提供了實現上述方法的裝置，該裝置結構簡單，操作方便，實驗結果精確。

技術領域

本發明屬于冶金工程技術領域，具體涉及一種檢測塊狀鐵氧化物還原粘結強度的方法及裝置。

背景技術

在忽略氫氣參與鐵氧化物還原的前提下，那么在煉鐵過程中，間接還原度的主要表征是一氧化碳還原浮氏體產生的金屬鐵量占全部被還原的金屬鐵量的比例。該過程以氣固相間反應為主要形式，促進鐵氧化物的間接還原反應會帶來金屬鐵量的增多，繼而發生固態下顆粒的粘結現象。高爐內中上部發生塊狀爐料還原粘結雖然對爐況整體順行影響不大，但是粘結會造成局部氣流的偏析分布，制約著間接還原度的進一步提高。而對于采用預還原豎爐為代表的各類非高爐煉鐵工藝流程而言，通常將氣基還原成分與液態熔分置于不同的高溫容器中，一旦塊狀鐵氧化物在固態下發生的還原粘結，勢必嚴重影響整個工藝流程的順行，造成巨大的資源浪費與能源消耗。

因此，研究塊狀鐵氧化物在氣固相界面的還原粘結機理，對于節能減排、降低二氧化碳排放量具有重要的指導意義。而研究塊狀氧化物的還原粘結機理的前提則是檢測其還原粘結強度。但是目前檢測粘結強度的方法和設備都很少，其中最主要的方法是轉鼓實驗，具體試驗方法為：首先，將鐵礦石在還原階段下粉化試驗轉鼓30min后得到的爐料取出一半作為粘結試驗的試樣，充分混勻后放入還原爐中；而后，在N₂保護下將試樣升溫至還原溫度；接著，通入高還原勢煤氣進行恒溫還原；當試樣的金屬化率達到85%后，改通N₂進行保護，并繼續恒溫擠壓120min；最后，切斷熱源并卸除荷重，使用N₂將試樣冷卻到室溫。對高溫粘結試驗后得到的試樣進行冷態轉鼓試驗，分別獲取試樣在轉鼓試驗10、20、30min后的粒級分布，根據轉鼓后大于16 mm（DI+16 mm）粒級范圍內的顆粒質量百分比來考察在豎爐內不同還原階段發生還原粉化后試樣的粘結特征。

這種方法主要存在以下兩點不足：①所需樣品量較大，不易操作且實驗過程較為復雜。②該方法得到的結果是不同轉鼓試驗時間所得到的粒級分布，不能直觀有效的表征塊狀鐵氧化物的粘結強度。因此，有必要設計一種樣品量小、操作簡單、重現性好，且能直觀的檢測塊狀鐵氧化物的還原粘結強度的方法。

發明內容

針對現有技術存在的上述不足，本發明的目的在于提供一種過程簡便，檢測結果精確，能夠有效直觀的反映出塊狀鐵氧化物的還原粘結強度的檢測塊狀鐵氧化物還原粘結強度的方法，并提供檢測塊狀鐵氧化物還原粘結強度的裝置。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種檢測塊狀鐵氧化物還原粘結強度的方法，包括以下步驟：

1）實驗樣品制備：先將含鐵原料與熔劑研磨成粉末并置于100~150℃的烘箱中烘干2~4h，再置于模具中在下壓成兩個邊長為3cm的正方體；將上述正方體進行燒結，得到兩個燒結礦塊作為實驗樣品。

2）高溫荷重氣基還原實驗：將步驟1）得到的兩塊實驗樣品各取一個面貼合在一起拼成一個長方體，在該長方體兩端施加壓力使之固定；再進行氣基還原，使兩塊實驗樣品的貼合處變為粘結帶；氣基還原后置于大氣中降至室溫，撤掉施加的壓力，得到粘結在一起的實驗樣品。