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不同单种炉料熔滴特征及初渣形成变化.pdf

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不同单种炉料熔滴特征及初渣形成变化.pdf
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第15卷第13期2015年5月1671—1815(2015)13-0036—05科学技术与工程Science Technology and EngineeringV01.15 No.13 May 2015@2015 Sci.Tech.Engrg.不同单种炉料熔滴特征及初渣形成变化张开发吴胜利 刘新亮黄威(北京科技大学冶金与生态工程学院,北京100083)摘要研究了烧结矿、球团矿、块矿等不同单种炉料在模拟高炉条件下的软化熔融特征,显示了酸性炉料和碱性炉料成渣过程的差异性。同时提取各单种炉料在不同阶段形成的渣样,对其进行化学成分和矿物组成分析,得出各种单种炉料的炉渣形成变化过程。关键词 高炉 含铁炉料 软化熔融特性 初渣中图法分类号TF5234.3; 文献标志码A高炉炉料在炉内下降过程中经历着复杂的物理化学性状变化;一方面由于不同含铁炉料在化学组成、冶金性能方面存在明显差异,造成其在炉内的软化熔融行为和成渣历程各不相同¨-31;另一方面,高炉内不同含铁炉料形成的渣相组成结构H_71,因炉内环境条件的改变以及炉料间的高温交互反应自上而下不断变化。因而,目前人们还未能清晰把握上述渣相的形成过程。为此,本文在此方面进行研究,解明各类炉料的成渣过程行为、渣相形成机制及其组成结构变化规律,为高炉综合炉料的合理搭配使用提供理论基础和技术依据。1试验方法1.1试验装置和试验条件目前,国内外对铁矿石熔滴性能的检测还没有统一的标准,本研究采用北京科技大学设定的铁矿石高温荷重还原软化熔滴性能试验方法。图1为熔滴性能测试及初渣提取装置,主要分为熔滴炉、配气系统、计算机数据采集、处理系统等。其中熔滴炉是主体设备,主要由高温加热炉、坩埚装置、智能控温装置、荷重设备、实时压差记录系统以及料层位移测定系统、观测口、旋转台、进气口、出气口等组成。升温系统采用可编程温度控制仪控制,可按设定的升温制度控制温度,最高温度可达到1 600℃。温度、压差、收缩率等检测数据由计算机采集,其中,温度误差控制在5℃范围内;压差误差控制在0.03 kPa范围内;收缩率误差控制在1%范围内。试验时的升温制2014年12月23日收到 高等学校博士学科点专项科研基金(201200061 10002)资助第一作者简介:张开发(1983一),男,汉族,江苏省淮安市人,博士。研究方向:炼铁原料和技术。E·mail:zhangkair@sohu.corn。度和通气制度模拟了高炉环境,具体设定见图2。本试验选择的熔滴炉对装料试样要求见表1。为了模拟高炉,在试样层上部、下部各放20 g焦炭。试验中需要测试的铁矿石熔滴性能指标见表2h 8|。荷重出气加热试样石墨士1观测旋转热电儡图1 熔滴性能测试及初渣提取试验装置图Fig.1 A 8et of softening and melting test andformation of primary slag表1熔滴性能测试及初渣提取试验的装置要求TaMe 1 Test conditions used in a softening melting test项目 要求石墨管内径初始试样高度矿石粒度焦炭粒度上层焦炭厚度下层焦炭厚度1.2试样准备实验中选用含铁炉料有高碱度烧结矿,标记为S;酸性球团矿和碱性球团矿,分别标记为P—A、P—B;南非块矿和澳大利亚块矿,分别标记为L—A、L.B。其化学成分见表3。眦眦帆ggmh,嘛””c耋圳ⅢⅢⅢⅢ稍如on加加∞旧&00万方数据13期 张开发,等:不同单种炉料熔滴特征及初渣形成变化 37图2熔滴试验的通气制度及升温制度Fig.2 The stream flowing and temperature conditions表2熔滴试验指标参数及其意义Table 2 Typical softening and meltingparameters and meaning参数 意义 参数 意义. 软化开始温度/℃:试 熔化开始温度/℃:料qo样软化10%时的温度t 柱压差达到0.5 kPa时的温度. 软化结束温度/℃:试 。 滴落开始温度/6C:试1 40样软化4JD%时的温度 。 样开始滴落时的温度△n软化温度区间/℃:△几熔滴温度区间/℃:1’r柏一Tlo ‘ 乃一t最大压差/kPa:试验 熵值/(kPa·℃):S=△P。 过程中压差达到的最 5 』r。d(AP。一AP。)dr高值2各种单种炉料初渣形成试验研究2.1各种单种炉料的熔滴特征在本研究中,针对一种烧结矿、两种球团矿和两种天然块矿,分别进行了熔滴特征的试验研究。其结果如图3一图7,表4所示。针对软化性能而言,烧结矿的软化特性最好,具体表现为软化温度高,同时软化温度区间最窄;块矿的软化特性最差,软化温度区间最宽,其中,L.A由于是致密的赤铁矿,软化温度较高,L—B由于
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