专利名称：一种获取烧结过程中铁矿粉高温特性的方法
一种获取烧结过程中铁矿粉高温特性的方法技术领域
本发明属于烧结矿粉监测技术领域，特别是涉及一种获取烧结过程中铁矿粉高 温特性的方法，可适时观察烧结高温过程中铁矿粉与熔剂的反应，准确判断铁矿粉从初 始液相生成到液相固结终了的整个高温过程。
背景技术：
作为高炉最主要的原料之一，烧结矿的性能对于高炉的各项技术经济指标有重 要影响；而烧结矿的性能，在很大程度上有取决于其自身的原料——铁矿粉的性能。由 于烧结矿的粘结效果和最终性能，在很大程度上取决于铁矿粉与熔剂在高温时进行的物 理化学反应，故铁矿粉的高温性能，被众多研究者所关注。
近年来，通过研究铁矿粉的高温特性进行优化烧结配矿，已经得到了较大的进 展，出现了一系列判断铁矿粉高温特性的指标，如同化性、液相流动性、熔融性等，对 于评价烧结过程中铁矿粉的高温特性具有很多意义。然而，现有的研究方法也存在不足 之处。
整体上看，目前对铁矿粉高温特性的研究方法可归纳为两类，一类是通过观察 烧结后的“终了态”来判断和推测铁矿粉在高温过程中的变化，如矿相分析和SEM分 析，即是通过铁矿粉烧成试样中的矿物来判断烧结过程中铁矿粉与熔剂发生了哪些反 应、如何生成了矿物，至于何时发生反应生成该矿物，则只能从理论上推测；另一类是 通过从宏观上比较“初始态”和“终了态”的形状变化来判断铁矿粉的高温特性，如北 京科技大学开发的液相流动性试验，即为将铁矿粉与CaO试剂混合后制成小饼，放入高 温炉加热，最后通过比较初始态小饼和烧后小饼的铺展面积来度量流动性的大小，对于 何时发生反应、导致液相流动等难以判断；还有东北大学开发的参考测定炉渣和煤灰熔 点方法来测定铁矿粉的熔融性方法，也是通过比较烧结前后试样在高度方向上的不同来 判断铁矿粉的熔融特性。
严格意义上讲，这两类方法由于无法直接观察高温状态下铁矿粉与熔剂的反 应，不仅难以准确判断初始液相生成的温度和液相固结终了的温度等，而且对高温变化 过程中铁矿粉与熔剂反应的实时变化过程无法了解，对于初始液相生成后，液相如何发 展、液相如何固结等则更是难以掌握。随着对铁矿粉高温性能进行深入了解的迫切性， 这些缺陷越发显得巨大。发明内容
本发明的目的在于提供一种获取烧结过程中铁矿粉高温特性的方法，克服了以 往仅通过观察铁矿粉烧后的“终了态”或者通过烧前与烧后试样简单的形状变化来判断 铁矿粉高温特性的缺陷，可适时观察烧结高温过程中铁矿粉与熔剂的反应，准确判断铁 矿粉从初始液相生成到液相固结终了的整个高温过程。并对整个高温过程中发生的现象 进行实时观察和分析。
本发明采用CaO试剂，通过制样设备、混样器、装样及高温共焦显微镜获取烧 结过程中铁矿粉高温特性。铁矿粉和CaO试剂分别在制样设备(3)中制成-100目的粉 末，然后按碱度为4进行配样，并在混样器中混合8-12分钟混合均勻形成试样，然后取 0.6-1.2g混合试样放在钼金片(3*3mm)上，并将钼金片放入Al2O3坩埚的底部，然后将 Al2O3坩埚放入高温共焦显微镜中。在模拟烧结温度的温度制度(从25°C到800°C，升 温速率为2V /s ； 800°C下保温60s ；然后从800°C以20°C /s的升温速率升到1300°C ； 1300°C下保温120s ；然后从1300°C以2V /s的降温速率降至25°C )下进行升降温，气氛 为空气；观察铁矿粉与CaO试剂的反应过程，根据观察现象确定初始液相生成温度和液 相固结终了温度。
初始液相形成温度是在升温加热过程中，试样从静止状态到突然发生迅速移动 (以0.1-0.3mm/S的速度)，记录试样变化时的温度，此即初始液相形成温度。
液相固结终了温度是在降温冷却过程中，试样从熔化状态到凝固的转化过程 中，当液相表面被一层固相完全覆盖时，记录下该时刻温度，此即液相固结终了温度。
从液相开始生成，到液相固结终了，这一过程均可观察到，并根据不同类型铁 矿粉在不同温度下表现出的这些特征，对不同铁矿粉的高温特性进行比较，进而为优化 烧结配矿提供理论指导。
本发明实现了如下创新一，对铁矿粉在烧结过程中液相生成温度和固结温度 等的判断更加直观和准确；二，可对铁矿粉在高温过程中液相的生成、发展进行全面的 了解。
本发明的有益效果是，该发明通过适时观察铁矿粉与熔剂在高温状态下的反 应，可准确判断出液相形成的温度、液相发展的状况以及液相固结终了的温度，通过准 确评价铁矿粉的高温特性，为评价烧结矿的质量和性能提供重要的参考依据。
该发明采用原位观察铁矿粉高温特性的方法，可准确获取铁矿粉在烧结过程中 从初始液相生成到液相固结终了的整个高温过程，尤其可获得初始液相形成温度和液相 固结终了温度两个关键的温度点。与现有单纯靠“初始态”与“终了态”试样形状对 比来判断铁矿粉高温特性的方法相比，该发明由于“可视化”而对各关键温度点的判断 更加准确，而且由于全程观察，可使得判断更加全面并减少了试验次数。该发明对分析 不同铁矿粉的高温特性及实现科学地优化配矿有良好的帮助。
下面结合附图和实施例对本发明专利进一步说明。
图1为分析烧结过程中铁矿粉高温特性方法的示意图。其中，铁矿粉1、CaO 试剂2、制样设备3、混样器4、钼金片5、Al2O3坩埚6、高温共焦显微镜7。
图2为模拟烧结过程温度制度的示意图。
图3是表示本发明的判断一种铁矿粉的液相开始生成温度方法的概念图。A矿 粉左图矿粉温度为1082°C，右图为1093°C。
图4是表示本发明的观察一种铁矿粉在高温过程中液相生成变化的示意图。A 矿粉左图矿粉温度为1260°C，右图为1300°C。
图5是表示本发明的判断一种铁矿粉在高温过程中液相固结终了的示意图。A矿粉左上图矿粉温度为1180°C，右上图为1160°C，左下图矿粉温度为1140°C，右下图 为 1120°C。
图6是表示本发明的判断另一种铁矿粉判的液相开始生成温度方法的概念图。B 矿粉左图矿粉温度为10 °C，右图为1038°C。
图7是表示本发明的观察另一种铁矿粉在高温过程中液相生成变化的示意图。B 矿粉左图矿粉温度为1299°C，右图为1310°C。
图8是表示本发明的判断另一种铁矿粉在高温过程中液相固结终了的示意图。B 矿粉左上图矿粉温度为1200°C，右上图为1180°C，左下图矿粉温度为1160°C，右下图 为 1140 0C ο具体实施方式
图3-5所指的铁矿粉为同一种铁矿粉，图6-8所指的铁矿粉为另一种铁矿粉。通 过对这两种不同铁矿粉在高温过程中熔化和固结行为进行观察、比较和分析，可掌握不 同铁矿粉的高温特性及发现它们的异同。
在图1中，将铁矿粉1和CaO试剂2分别通过制样设备3，分别制成-100目， 然后在一定量铁矿粉的条件下，按碱度为4进行配加CaO ；在混样器4中混合10分钟以 将二者充分混勻；将混合的试样放在3*3mm的钼金片5上，然后将钼金片放到Al2O3坩 埚6的底部；将Al2O3坩埚放入高温共焦显微镜7中进行观察，试验的温度制度见图2。
在升、降温过程中，可通过高温共焦显微镜观察试样初始形成液相的温度和固 结终了温度等，判断液相开始出现的温度和液相固结终了的温度，从而获得不同铁矿粉 在高温特性方面的异同。
除了能观察到初始液相开始生成的温度和液相固结终了的温度，铁矿粉在高温 过程中的复杂变化也可观察到。不同铁矿粉在这个过程中所呈现的不同特征，可作为评 价不同铁矿粉高温特性的重要手段。从图3-图8即为两种不同矿粉在熔化和固结行为方 面存在差异的示意图。两种矿粉分别为矿粉A和矿粉B，二者主要的化学成分列于表1。
表权利要求
1.一种获取烧结过程中铁矿粉高温特性的方法，采用CaO试剂，通过制样设备、混 样器、装样及高温共焦显微镜获取烧结过程中铁矿粉高温特性；铁矿粉(1)和CaO试剂 (2)分别在制样设备(3)中制成-100目的粉末，然后在混样器(4)中混合均勻形成试样， 并将试样置于钼金片(5)上；钼金片(5)放到Al2O3坩埚(6)的底部，然后将Al2O3坩埚 (6)置于高温共焦显微镜(7)下进行观察；在模拟烧结温度的温度制度下进行升降温，从 25°C到800°C，升温速率为2°C /s ； 800°C下保温60s ；然后从800°C以20°C /s的升温速 率升到1300°C ； 1300°C下保温120s ；然后从1300°C以2°C /s的降温速率降至25°C下进 行，气氛为空气；观察铁矿粉与CaO试剂的反应过程，根据观察现象确定初始液相生成 温度和液相固结终了温度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的温度制度是指从25°C到 800°C,升温速率为2°C /s ； 800°C下保温60s ；然后从800°C以20°C /s的升温速率升到 13000C ； 1300°C下保温120s ；然后从1300°C以2°C /s的降温速率降至25°C。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的初始液相形成温度是在升温加 热过程中，试样从静止状态到突然发生以0.1-0.3_Λ的速度移动，记录试样变化时的温 度，此即初始液相形成温度。
4.根据权利要求1所述的方法，所述的液相固结终了温度是在降温冷却过程中，试样 从熔化状态到凝固的转化过程中，当液相表面被一层固相完全覆盖时，记录下该时刻温 度为液相固结终了温度。
全文摘要
一种获取烧结过程中铁矿粉高温特性的方法，属于烧结矿粉监测技术领域。采用CaO试剂，通过制样设备、混样器、装样及高温共焦显微镜获取烧结过程中铁矿粉高温特性；铁矿粉和CaO试剂分别在制样设备中制成-100目的粉末，然后在混样器中混合均匀形成试样，并将试样置于铂金片上；铂金片放到Al2O3坩埚的底部，然后将Al2O3坩埚置于高温共焦显微镜下进行观察；在模拟烧结温度的温度制度下进行升降温，气氛为空气；观察铁矿粉与CaO试剂的反应过程，根据观察现象确定初始液相生成温度和液相固结终了温度。优点在于，“可视化”对各关键温度点的判断更加准确，全程观察，使得判断更加全面并减少了试验次数，对分析不同铁矿粉的高温特性及实现科学地优化配矿有良好的帮助。
文档编号G01N25/02GK102023176SQ20101060241
公开日2011年4月20日 申请日期2010年12月13日 优先权日2010年12月13日
发明者张勇, 李国玮, 潘文, 班丽丽, 秦岳义, 裴元东, 赵勇, 赵志星, 马泽军 申请人:首钢总公司