专利名称：一种高炉炉尘中煤粉、焦炭和含铁炉料含量的测定方法
技术领域：
本发明涉及高炉炼铁，特别属于高炉炉尘组成的测定方法，具体地说是一种高炉 炉尘中煤粉、焦炭和含铁炉料含量的测定方法。
背景技术：
高炉炉尘是高炉炼铁过程中随煤气流溢出的粉尘，主要由破裂焦炭的粉末、喷吹 入炉的未及时燃烧的煤粉以及含铁炉料(烧结矿、球团矿、天然块矿)塌落过程中产生的微 粒组成。炉尘分为一次炉尘和二次炉尘，一次炉尘是重力除尘的产物，颗粒较大；二次炉尘 是采用洗涤方法或布袋方法进行除尘的产物，粒度较细。炉尘吹出量的增加不仅降低了原燃料的利用率，加重高炉除尘系统的负担，降低 高炉的使用寿命，提高生产成本，还增加对环境的污染。焦炭、煤粉在高炉内的利用状况对 高炉技术经济指标有较大影响，分析高炉炉尘组成中煤、焦的含量，有利于追溯炉尘产生的 原因，提出煤、焦质量及高炉冶炼技术的改进措施，减少炉尘的产生。目前还没有成熟、有效的方法测定高炉炉尘组成中煤、焦、烧结矿、球团矿、天然块 矿的含量。有研究尝试用煤岩显微分析的方法测定高炉炉尘组成中煤、焦的含量。根据煤、 焦在显微镜下呈现的不同结构特征、颜色和各向异同性，利用数点统计法进行炉尘中煤、焦 含量的显微定量分析。但是这种方法操作繁琐，结果误差大，不能准确地反映高炉炉尘煤、 焦的组成情况。因此，有效测定高炉炉尘的组成是目前悬而未决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高炉炉尘中煤粉、焦炭和含铁炉料含量的测 定方法，该方法操作简单、测定准确度较高。本发明依据的原理是高炉炉尘中煤粉、焦炭、含铁炉料的粒度范围接近，步骤3-1中分离后的含铁炉料中还含有沉煤和沉焦，测定含铁炉料中碳的质量百 分含量CdFe，测定步骤1-1中细磨煤粉、焦粉中碳的质量百分含量CdS、C⑶；假设沉焦的质量百分含量Hlira与沉煤的质量百分含量!!!^^相等，根据碳值平衡计 算沉煤、沉焦的质量百分含量m^j、Hiira ； 5)计算炉尘中煤粉、焦炭的质量百分含量m煤=X煤+m沉煤；m焦=χ焦+m沉焦。优选地，还包括6)炉尘中含铁炉料组成测算6-1利用光学矿相显微镜，采用数点显微计量分析方法，测定的点数不低于1000个，对步骤1-1中的烧结矿粉、球团矿粉及步骤3-1中的离心出的含铁炉料进行矿物组成鉴 定，分别测算烧结矿粉中铁酸钙和橄榄石类矿物的含量VS1、Vs2，球团矿粉中橄榄石类矿物 的含量\2’离心后含铁炉料中铁酸盐和橄榄石类矿物的含量Vttl、Vtt2 ；6-2根据以下公式求得\、\的 Vs、Vq分别为烧结矿、球团矿在离心后含铁炉料中的体积百分含量；6-3测定离心后含铁炉料的真密度P Λ，按下式计算块矿在离心后含铁炉料中的 体积百分含量Vk: 6-4按下式计算高炉炉尘中烧结矿、球团矿、块矿的质量百分含量ms、含量。与现有煤岩显微分析的方法相比，大大简化了操作过程；3.测试准确性高现有煤岩显微分析方法测定炉尘中的煤、焦的准确性受样品中 各相的统计点数、操作人员的经验、光片制样质量等人为因素影响，具有不确定性；而本发 明测定方法受人为因素影响较小，其准确性比煤岩显微分析方法高。4.利用光学矿相显微镜，采用数点显微计量分析方法，对炉尘中含铁炉料组成进 行测算。
具体实施例方式实施例在高炉生产现场取样一次炉尘、二次炉尘及同期生产中的焦炭、煤粉、烧结矿、球 团矿、块矿等，干燥后研磨至粒度< 0. 125mm，测得各原、燃料真密度，结果如表1 表1原、燃料真密度
煤粉 焦粉 块矿烧结矿 球团矿 根据煤、焦与炼铁原料真密度值差异，选用密度为1. 60g/cm3的氯化锌ZnCl2溶液 为分离介质，分离出炉尘中煤粉，离心机转速8000rpm，离心管体积50ml，离心时间30min， 分离介质的液面高度为离心管高度的85%，每一离心管中装入的炉尘质量与分离介质体积 的比为1 8，分离时间为30分钟。离心后仔细倾出上层液，用虹吸法将管中剩余少量上层 液吸出。用pH = 2. 5的HCl液反复清洗从上层液中过滤出的煤粉5-6遍，烘干、称重、计算 出分离出的煤粉的质量百分比含量xs，结果如表2
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再向存有管底物的离心管中装入密度为2. OOg/cm3的ZnCl2溶液，充分搅拌后在相 同条件下离心分离，离心后仔细倾出上层液，用同样方法测算X胃。结果如表2 将管底含铁炉料从离心管中清洗出，用pH = 2. 5的HCl液反复洗涤5_6遍后过滤、 烘干、称重，计算出含铁炉料质量百分比含量mFe，结果如表2 表2 —、二次炉尘xffi、χ焦、含铁炉料mFe测算结果 将离心所得含铁炉料清洗、过滤、干燥。用BCH-I型半自动碳氢分析仪测定煤、焦、 离心所得含铁炉料、中碳含量，结果如表4:根据公式(1)计算沉煤、沉焦的质量百分含量m
沉煤、m沉焦5 表4物料干基碳值Cd 分别按m煤=χ煤+m沉煤、m焦=χ焦+m沉焦式计算出一次炉尘、二次炉尘中煤、焦的质量 百分含量ms、Iiii,,结果如表5 表5 —次、二次炉尘中煤、焦、分离原料的质量百分含量 用显微计量法测得烧结矿粉、球团矿粉及离心后含铁炉料铁酸钙和橄榄石含量如 表6 表6物料铁酸钙和橄榄石含量 根据公式(2)和(3)计算一次炉尘、二次炉尘离心后含铁炉料中烧结矿、球团矿体积百分含量Vs、Vq，测得离心后含铁炉料的真密度P Λ，根据公式(4)计算出块矿体积百分 含量Vk，再根据(5) (7)换算出一次炉尘、二次炉尘中烧结矿、球团矿、块矿的质量百分含 量Iivnvmk,结果如表7 表7高炉炉尘中烧结矿、球团矿的含量 本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明， 而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变 化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。
权利要求
一种高炉炉尘中煤粉、焦炭和含铁炉料含量的测定方法，其特征在于包括如下步骤1)物料真密度测定1 1将高炉生产现场取样的包括焦炭、煤粉的燃料和包括烧结矿、球团矿、块矿的含铁炉料研磨成粒度＜0.125mm；1 2将细磨的焦粉、煤粉及烧结矿粉、球团矿粉、块矿粉干燥后，测定真密度ρj、ρm、ρs、ρq、ρk；2)分离介质配制2 1根据焦粉和煤粉间的真密度值差异，配制出密度介于焦粉和煤粉之间的分离介质；2 2根据焦粉与含铁炉料间的真密度值差异，配制出密度介于焦粉与含铁炉料之间的分离介质；3)炉尘离心分离3 1向炉尘中加入密度介于焦粉与含铁炉料之间的分离介质，用离心分离方法分离出含铁炉料，并计算出分离出的含铁炉料的质量百分含量mFe；3 2向炉尘中加入密度介于焦粉和煤粉之间的分离介质，用离心分离法分离出焦粉和煤粉，并分别计算出分离出的焦粉和煤粉的质量百分比含量x焦和x煤；4)沉煤、沉焦质量百分含量测算步骤3 1中分离后的含铁炉料中还含有沉煤和沉焦，测定含铁炉料中碳的质量百分含量CdFe，测定步骤1 1中细磨煤粉、焦粉中碳的质量百分含量Cd煤、Cd焦；假设沉焦的质量百分含量m沉焦与沉煤的质量百分含量m沉煤相等，根据碳值平衡计算沉煤、沉焦的质量百分含量m沉煤、m沉焦；5)计算炉尘中煤粉、焦炭的质量百分含量m煤＝x煤+m沉煤；m焦＝x焦+m沉焦。
2.如权利要求1所述的高炉炉尘中煤粉、焦炭和含铁炉料含量的测定方法，其特征在 于还包括6)炉尘中含铁炉料组成测算6-1利用光学矿相显微镜，采用数点显微计量分析方法，测定的点数不低于1000个，对 步骤1-1中的烧结矿粉、球团矿粉及步骤3-1中的离心出的含铁炉料进行矿物组成鉴定，分 别测算烧结矿粉中铁酸钙和橄榄石类矿物的含量VS1、Vs2，球团矿粉中橄榄石类矿物的含量 Vtl2，离心后含铁炉料中铁酸盐和橄榄石类矿物的含量Vttl、Vtt2; 6-2根据以下公式求得Vs、Vq的Vs= Ik X100% VsiVq=HvS X100% Vq2vs、Vq分别为烧结矿、球团矿在离心后含铁炉料中的体积百分含量； 6-3测定离心后含铁炉料的真密度ρ Λ，按下式计算块矿在离心后含铁炉料中的体积百分含量Vk: 6-4按下式计算高炉炉尘中烧结矿、球团矿、块矿的质量百分含量ms、nvmk
3.如权利要求2所述的高炉炉尘中煤粉、焦炭和含铁炉料含量的测定方法，其特征在 于所述的步骤2-1和2-2中，分离介质为四氯化碳与三溴甲烷的混合液，通过调节四氯化 碳与三溴甲烷的体积比来控制分离介质的密度。
4.如权利要求2所述的高炉炉尘中煤粉、焦炭和含铁炉料含量的测定方法，其特征在 于所述的步骤2-1和2-2中，分离介质是氯化锌水溶液，通过调节氯化锌质量百分浓度来 控制氯化锌水溶液的密度。
5.如权利要求3或4所述的高炉炉尘中煤粉、焦炭和含铁炉料含量的测定方法，其特征 在于所述步骤3)炉尘离心分离以如下步骤代替3-1向炉尘中加入密度介于焦粉和煤粉之间的分离介质，用离心分离法分离出上层的 煤粉，并计算出分离出的煤粉的质量百分比含量X煤；3-2向炉尘中加入密度介于焦粉与含铁炉料之间的分离介质，用离心分离方法分离出 焦粉和含铁炉料，并分别计算出分离出的焦粉和含铁炉料的质量百分比含量χ胃和％e。
6.如权利要求5所述的高炉炉尘中煤粉、焦炭和含铁炉料含量的测定方法，其特征在 于所述步骤3)离心分离法中离心机转速不低于2000rpm，离心管体积不低于50ml，离心时 间不低于lOmin，分离介质的液面高度不高于离心管高度的85%，每一离心管中装入的炉 尘质量与分离介质体积的比不高于1 8。
7.如权利要求6所述的高炉炉尘中煤粉、焦炭和含铁炉料含量的测定方法，其特征在 于所述步骤3)中，将分层的液体分别过滤、干燥、称重。
全文摘要
本发明公开了一种高炉炉尘中煤粉、焦炭和含铁炉料含量的测定方法，包括如下步骤1)物料真密度测定；2)分离介质配制；3)炉尘离心分离；4)沉煤、沉焦质量百分含量测算；5)计算炉尘中煤、焦的质量百分含量；6)炉尘中含铁炉料组成测算，本发明与现有技术相比，具有以下优点和积极效果创意新颖性，利用高炉炉尘中各种组分粒度范围接近、真密度相差较大，采用离心沉降的物理分离方法测算高炉炉尘中煤、焦、含铁炉料的含量；操作简单，测试准确性高，测定方法受人为因素影响较小，其准确性比煤岩显微分析方法高。
文档编号G01N9/00GK101929995SQ20091005384
公开日2010年12月29日 申请日期2009年6月25日 优先权日2009年6月25日
发明者刘晓荣, 张永忠, 杨俊和 申请人:宝山钢铁股份有限公司;上海应用技术学院