专利名称：测量铁矿粉湿容量、水接触角和料层孔隙率的系统及方法
测量铁矿粉湿容量、水接触角和料层孔隙率的系统及方法技术领域
本发明属于钢铁冶金领域，尤其涉及一种测量铁矿粉湿容量、水接触角和料层孔隙率的系统及方法。
背景技术：
钢铁冶金领域中，将铁矿粉、焦炭、熔剂等配水混合，通过圆筒混料机的制粒作用， 获得具有一定粒度分布的混合料小球，然后在台车上通过抽风烧结最终获得高炉炼铁所需的烧结矿。该制粒过程中，配水量对混合料的造球行为，以及最终混合料小球的粒度分布有重要影响随着水分的增大，混合料透气性增大，提高生产率；但若水分过大，将在烧结断面上形成过湿带，使料层阻力变大，同时使能源消耗上升；若水分过小，则影响混合料造球效果，直接影响烧结过程的透气性。因此，混合料水分控制的重要性是不言而喻的，适宜的配水量既能保证混合小球的强度和尺寸，又能最大程度上节约用水和减少烧结所需的配碳。
我国绝大多数大型钢铁联合企业生产所需的铁矿石主要依靠进口。目前，随着优质铁矿石资源的不断减少和进口铁矿石价格的上涨，原料成本在格钢铁企业中所占的比例越来越高。钢铁企业为了缓解压力，不断的扩大原料的来源，很多种类的含铁物料被用到了烧结过程中，例如硫酸渣、转炉赤泥、高磷矿、铁品位矿等，造成了目前烧结所用原料种类繁多、成分波动大，影响着烧结工序的经济效益。原料的不稳定性给混合料制粒过程最佳配水量的选择带来困难。然而，在烧结混合料中，铁矿粉的湿容量、水接触角、料层孔隙率等湿润性参数对混合料的配水量以及造球强度和尺寸有着决定性的影响，如果能够测算和掌握所用铁矿粉原料的这些湿润性参数，便能够为烧结混合料配水控制及造球工艺的提高提供有利的数据基础。本申请人的团队研究出了一种测量铁矿粉湿容量及测算烧结混合料配水量的方法，并就该方法在我国申请了发明专利，专利号为ZL200910104357. 3。其中公布的方法及其使用的装置已经能够在工业控制程度上实现铁矿粉湿容量的测量即烧结混合料料配水量的测算，但经过后期研究和反复试验，发现其测量和测算结果的重复性还不够强、准确性还不够高，所采用的装置体积庞大，测量操作不太方便，并且测量和测算结果的重复性不够强、准确性不够高，其所采用的装置及方法都有待改进，也没有能够同时测量获得铁矿粉的水接触角和料层孔隙率，因此对烧结混合料配水控制及造球工艺的提高帮助有限。发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种测量铁矿粉湿容量、水接触角和料层孔隙率的系统，通过对系统结构和功能的改进，装置总体积更小，占用更少空间，使用和操作也更加方便，对测量条件的要求也更宽松，而且能够同时测量铁矿粉的湿容量、水接触角和料层孔隙率。为实现该目的，本发明采用了如下的技术手段
测量铁矿粉湿容量、水接触角和料层孔隙率的系统，包括饱和吸液量检测装置和计算机；
所述饱和吸液量检测装置主要由水槽、圆筒容器和电子天平构成；所述电子天平设置于水槽的上方，电子天平的称重盘通过挂绳连接有低位挂钩和高位挂钩，所述低位挂钩能够升降调节其挂钩高度，所述高位挂钩位于低位挂钩的上方；所述圆筒容器主要由一竖直放置的圆筒以及圆筒下端口平铺绷制的滤纸构成，圆筒容器的上方设有吊绳并能够通过吊绳吊挂在与电子天平的称重连接的低位挂钩或高位挂钩上；所述水槽能够容纳圆筒容器伸入水槽中；
所述计算机的数据输入端与饱和吸液量检测装置中电子天平的测量数据输出端相连，计算机根据饱和吸液量检测装置检测的质量为M的待测铁矿粉吸收环己烷的饱和吸液量Hitl以及质量为M的待测铁矿粉吸收水的饱和吸液量mw测算出待测铁矿粉的湿容量Mc、 水接触角θ w和料层孔隙率ρ;其中，
待测铁矿粉湿容量Mc的求取公式为
权利要求
1.测量铁矿粉湿容量、水接触角和料层孔隙率的系统，其特征在于，包括饱和吸液量检测装置和计算机；所述饱和吸液量检测装置主要由水槽、圆筒容器和电子天平构成；所述电子天平设置于水槽的上方，电子天平的称重盘通过挂绳连接有低位挂钩和高位挂钩，所述低位挂钩能够升降调节其挂钩高度，所述高位挂钩位于低位挂钩的上方；所述圆筒容器主要由一竖直放置的圆筒以及圆筒下端口平铺绷制的滤纸构成，圆筒容器的上方设有吊绳并能够通过吊绳吊挂在与电子天平的称重连接的低位挂钩或高位挂钩上；所述水槽能够容纳圆筒容器伸入水槽中；所述计算机的数据输入端与饱和吸液量检测装置中电子天平的测量数据输出端相连， 计算机根据饱和吸液量检测装置检测的质量为M的待测铁矿粉吸收环己烷的饱和吸液量mQ 以及质量为M的待测铁矿粉吸收水的饱和吸液量πν测算出待测铁矿粉的湿容量Mc、水接触角θ w和料层孔隙率《^；其中，待测铁矿粉湿容量Mc的求取公式为 待测铁矿粉水接触角θ w的求取公式为
2.根据权利要求1所述的测量铁矿粉湿容量、水接触角和料层孔隙率的系统，其特征在于，所述圆筒容器的圆筒直径在5 20厘米之间。
3.根据权利要求1所述的测量铁矿粉湿容量、水接触角和料层孔隙率的系统，其特征在于，所述圆筒容器的圆筒下端口还扣接有网板，所述滤纸平铺绷制于圆筒下端口与网板之间。
4.测量铁矿粉湿容量、水接触角和料层孔隙率的方法，其特征在于，采用如权利要求 1 3中任一项所述测量铁矿粉湿容量、水接触角和料层孔隙率的系统进行测量，具体包括如下步骤A)用环己烷和水分别作为测试液体，测量质量为M的待测铁矿粉吸收环己烷的饱和吸液量Hitl和吸收环己烷直至饱和所经历的时长、，以及测量质量为M的待测铁矿粉吸收水的饱和吸液量mw和吸收水直至饱和所经历的时长tw ；每次测量质量为M的待测铁矿粉吸收测试液体的饱和吸液量和吸收测试液体直至饱和所经历的时长的具体方法为al)在水槽中盛装测试液体，取干净滤纸平铺绷制于圆筒容器的圆筒下端口，将圆筒容器底部的滤纸浸泡入测试液体中，让滤纸吸收测试液体至完全饱和；a2)将圆筒容器吊挂在电子天平连接的低位挂钩上称量，保证圆筒容器的下表面脱离水槽中的测试液体，待电子天平的测量示数稳定后，将电子天平置零；然后调节低位挂钩的挂钩高度使圆筒容器向下运动，当圆筒容器的底部接触水槽中测试液体的表面时电子天平的测量示数增大，随后电子天平的测量示数随圆筒容器继续向下运动而逐渐减小，当电子天平的测量示数减小为零时固定低位挂钩的高度；a3)从低位挂钩上取下圆筒容器，另称取干燥的质量为M的待测铁矿粉装入圆筒容器， 使其在圆筒容器内均勻堆放，然后将装有待测铁矿粉的圆筒容器吊挂在电子天平连接的高位挂钩上称量，保证圆筒容器的下表面脱离水槽中的测试液体，待电子天平的测量示数稳定后，将电子天平置零；a4)再将装有待测铁矿粉的圆筒容器吊挂在固定高度的低位挂钩上称量，此时计算机开始计时并记录电子天平的测量数据，随时间变化，待测铁矿粉吸收测试液体，电子天平的测量示数逐渐增大，当电子天平的测量示数稳定后待测铁矿粉吸收测试液体至饱和，此时电子天平的测量示数即为质量为M的待测铁矿粉吸收测试液体的饱和吸液量，由计算机根据记录的数据计算出质量为M的待测铁矿粉吸收测试液体直至饱和所经历的时长；B)测量质量为M的待测铁矿粉堆设的料层的体积V，并输入至计算机，由计算机测算出待测铁矿粉的湿容量Mc、水接触角θ w和料层孔隙率ρ ；其中， 待测铁矿粉湿容量Mc的求取公式为
全文摘要
本发明提供了一种测量铁矿粉湿容量、水接触角和料层孔隙率的系统及方法，该系统通过对系统结构和功能的改进，装置总体积更小，占用更少空间，使用和操作也更加方便，对测量条件的要求也更宽松，而且能够同时测量铁矿粉的湿容量、水接触角和料层孔隙率；该方法通过综合考虑容器所受浮力与固液界面张力的平衡、铁矿粉料层分布对液体吸收的影响以及铁矿粉吸收液体的过程控制准确度等因素，减小了偶然误差对测试结果的影响，使测量数据的重复性更强、准确性更高，从而能够为烧结混合料配水控制及造球工艺的提高提供更有利的数据信息基础。
文档编号G01N15/08GK102494967SQ201110396149
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月3日 优先权日2011年12月3日
发明者吕学伟, 周茂军, 张忍德, 扈玫珑, 邱贵宝, 黄小波 申请人:重庆大学