[發(fā)明專利]一種在線測量球團礦還原膨脹的方法及系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2017-10-27
• 公開（公告）號: CN107632041A
• 公開（公告）日: 2018-01-26
• 發(fā)明（設計）人: 劉征建;張建良;王曉哲;王耀祖;劉興樂;張亞鵬;王榕榕
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: G01N25/16
• 分類號: G01N25/16
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司11401
• 代理人: 皋吉甫

技術領域

本發(fā)明屬于鋼鐵冶金領域，具體涉及一種在線測量球團礦還原膨脹的方法及系統(tǒng)。

背景技術

大多數球團礦都具有較好的冶金性能，如低溫粉化率低、還原性優(yōu)良等，但球團礦的另一項重要的冶金性能指標—還原膨脹率卻不一定理想，而球團礦的還原膨脹率的高低對于高爐生產卻恰恰是至關重要的。這是因為在高爐冶煉過程中，最主要的要求是爐料在通過各個還原階段時，整個高爐內的爐料應具有足夠的穩(wěn)定性和透氣性，尤其是在高爐上部，盡管爐料處于低溫下的弱還原氣氛中，但爐料停留時間較長，因此作為高爐主要爐料之一的球團礦應具有良好的還原性能和較低的膨脹率。

目前測量球團礦還原膨脹的方法普遍按照《鐵礦球團相對自由膨脹指數的測定方法》GB/T13240標準進行，即試樣在900℃條件下還原，試樣粒度為Ф10.0～12.5mm的18個球團礦，且沒有裂縫，還原氣體的成分是CO 30％±0.5％(V/V)，N₂70％±0.5％(V/V)，當試樣溫度達到900℃后恒溫30min，向還原管中按照70％∶30％的比例通入N₂10.5L及CO 4.5L進行還原反應，還原時間為60min。在整個試驗期間溫度保持在900±10℃之間，還原性氣體的標態(tài)流量保持在15±1L/min。球團礦體積(V₁和V₀)的測量方法有OKG法(Oleate-Gakushin Method)和水浸法。還原膨脹指數RSI用下列公式表示：

式中：V₁——還原后球團試樣的體積(ml)；V₀——還原前球團試樣的體積(ml)。

用這種方法只能測量出球團礦還原初始和還原1h后球團礦的體積，并不知道球團礦在還原膨脹的變化情況，而且這種方法的誤差較大，因為在還原1h后表面會出現裂紋，在用OKG法和水浸法測量球團礦體積時會進入到球團礦內部，并不能反映出球團礦的真實體積，對球團礦還原膨脹率指數的影響較大，需要進一步改進。

此外，中南大學在研究球團礦還原膨脹性能時使用了CCD照相技術，用照片記錄下球團礦在還原過程中的大小，然后使用圖像處理技術得出球團礦在還原過程中直徑的變化。這種雖然能夠在線測量球團礦在還原過程中膨脹指數的變化，但這種方法每次只能測量一個球團礦，無法同時測量多個球團礦的體積變化，實驗偶然誤差較大，需重復做多組實驗，而且實際球團礦成分不可能完全均勻，因此并不能完全反映所有球團礦的膨脹性能。因此，需要更精確測量球團礦還原膨脹方法。

發(fā)明內容

為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種在線測量球團礦還原膨脹的方法，所述方法先將氣體通入溫控干燥器，然后將多個球團礦呈一列放在一起，消除個別球團礦由于成分不均勻而膨脹指數異常的缺點，利用位移傳感器記錄多個球團礦在一個方向的位移變化，在線記錄數據，實現在線測量球團礦還原膨脹；

進一步地，所述方法包括以下步驟：

1)：球團礦干燥：在進行實驗前，挑選粒度為Ф10.0～12.5mm的多個球團礦，然后將球團礦在105±5℃的溫度下烘干，烘干時間不小于2h，然后冷卻至室溫，并保存在干燥器中；

2)：溫度控制：升溫時由電腦程序控溫，不同溫度段應設置不同的升溫速率，低溫時升溫速率快，高溫時升溫速率低，當溫度到達目標溫度時保持恒溫，準備進行實驗；

3)：裝樣和取樣：將干燥后的球團礦并排放入試樣槽中，讓每個球團礦之間緊密連接，不要留空隙，讓球團礦充滿整個試樣槽，然后將試樣槽緩慢放入爐體恒溫段，通入保護性氣氛，進行升溫，待實驗結束爐體溫度降到室溫后將卡槽取出，取出試樣；

4):在線記錄數據:通入還原性氣體后點擊開始實驗圖標，進行實驗數據記錄，停止通入還原性氣體后，點擊停止實驗圖標，儲存數據；

進一步地，一種在線測量球團礦還原膨脹的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括制備裝置、還原爐體、位移傳感器、傳動裝置、和電腦，所述制備裝置包括冷卻裝置和排氣口，所述冷卻裝置連接一端連接排氣口，另一端連接還原爐體，所述還原爐體通過傳動裝置連接位移傳感器，所述還原爐體包括還原爐、氣體流量控制和氣瓶，所述氣體流量控制分別連接氣瓶、電腦和還原爐；

進一步地，所述電腦連接位移傳感器；

進一步地，所述制備裝置通過還原氣體的發(fā)生、制備、凈化、分析和調節(jié)裝置制備還原氣體，也可以使用瓶裝高純CO配制還原氣體，通過凈化，分析和調節(jié)，使得還原氣體純度達到99.8％以上；