5mm以上铁矿石烧结后孔洞化试样的制作及测试方法与流程

本发明属于烧结领域，具体涉及5mm以上铁矿石烧结后孔洞化试样的制作及测试方法。

背景技术：

烧结矿是烧结过程中由细颗粒矿粉和熔剂(主要为-2.0mm)形成的熔融液相，液相通过包裹和粘接大可颗粒矿石(主要为+5mm)形成了多孔结构，因此，烧结矿中孔洞的数量和尺寸分布，在很大程度上决定了烧结矿的冷强度和还原性能。对于一些结晶水或脉石含量高的大颗粒铁矿在烧结时自身就会形成尺寸和数量不等的孔洞。基于以上情况，5mm以上铁矿石烧结后孔洞化率测试方法能够有效的测试矿石种类、烧结时间和温度改变后大颗粒矿石后自身形成孔洞的能力，可有效的评价铁矿粉对烧结矿冷强度和高温性能的影响，可为烧结优化配矿结构，改善烧结矿质量提供科学合理的的方法和数据。

目前对烧结强度的评价只定性的认为铁矿粉在烧结后形成大孔薄壁的结构后不利于烧结矿的强度，而没有具体的定量分析孔洞的形成条件、数量和类型与烧结矿强度的规律。另外，矿料形成过程中，如果料层的透气性较差，可能造成其它有害相的生成，降低烧结质量，对冶金工艺造成不利的影响；而且不均匀的气流分布会造成不同的垂直烧结速度，反过来又会加重气流分布的不均匀性，降低烧结矿成品率，破坏正常的烧结过程。

技术实现要素：

为克服上述不足，同时为研究铁矿粉烧结工艺制度对烧结矿结构的影响，本发明要提供一种烧结试样的制作及测试方法，测量矿石烧结后的孔洞结构的数量和分布，为进一步评价烧结矿性能提供数据支撑。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种5mm以上铁矿石烧结后孔洞化试样的制作及测试方法，包括以下步骤：

1)配制烧结用基体混合料，混合料由粒级小于0.5mm的工业纯剂配制，成分及其质量百分比为：cao＝12％、sio2＝5％、fe2o3＝80％、al2o3＝1.5％和mgo＝1.5％，混合料均匀加入质量百分比为6％的雾化水；

2)将5颗直径为5mm～7mm的铁矿石埋入上述加湿的混合物中，并按插入8根直径为2mm空心铝管，在焙烧筒中装好，送入加热炉进行烧结，得到烧结试样；

3)切开烧结试样，测量和统计5颗铁矿颗粒烧结后内部的孔洞率、尺寸分布及其随矿石品种、温度和时间的变化规律，评价不同矿种对烧结孔洞的影响。

具体的，所述步骤2)中烧结温度在1200～1300℃范围内，恒温时间不超过2.5min，升温和恒温烧结气氛为弱氧化气氛，降温气氛为空气。

上述任一一种5mm以上铁矿石烧结后孔洞化试样的制作及测试方法中，所述焙烧筒为带网孔底板的刚玉筒，直径为30mm，高30mm。

本发明的设计思路在于：通过对设计一种测试方法，对直径为5mm以上铁矿石埋入特制的混合料中进行烧结，在烧结完成后切开烧结试样，测量和统计铁矿内部在烧结后的孔洞率和尺寸分布，分析孔洞结构随矿石品种、温度和时间的变化规律，并由此来评价不同矿种对烧结孔洞的影响、以及铁矿粉对烧结矿冷强度和高温性能的影响，为烧结优化配矿结构，改善烧结矿质量提供科学合理的的方法和数据。

本发明的有益效果是：1)采用基体混合料模拟烧结混合物，可准确模拟烧结生产过程；2)在焙烧筒中装好铁矿石和特质的混合料，送入加热炉进行烧结，方便精确控制，操作简便；3)插入空心铝管并采用带网孔底板的刚玉筒，保证烧结时混合料中形成均匀合理的气流通道，可提高烧结试验中烧结的质量，为后续生产工作提供准确参数并起到一定指导作用。

附图说明

图1是5mm以上铁矿石烧结后孔洞化试样制作过程示意图；

图2～4是分别测试a、b、c三种铁矿石烧结后切开的结构及孔洞情况图。

图1中：1、加热炉，2、焙烧筒，3、网孔底板，4、混合料，5、焙烧试样台，6、试验铁矿石，7、空心铝管。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不限制本发明。凡是不背离本发明构思的改变或等同替代均包括在本发明的保护范围之内。

如附图1所示，图1中左侧为试验前试样的制备和盛装容器，试验前将配制的混合料(4)，其成分及质量百分比为：cao＝12％，sio2＝5％，fe2o3＝80％，al2o3＝1.5％，mgo＝1.5％，均匀加入质量百分比为6％的雾化水，将润湿的混合料装入一个底部安装有网孔底板(3)的焙烧筒(2)中，混合料(4)的厚度为15mm。在混合料(4)的中部埋入5颗直径为5～7mm的试验铁矿石(6)，5颗试验铁矿石(6)按照一定规律安置在混合料(4)内，试验铁矿石(6)的中心要在混合料7mm±1.0mm的高度，然后在矿石周围按照一定规律插入8根直径为2mm的空心铝管(7)，试验铁矿石(6)和空心铝管(7)的布置如图1中a-a所示；将装好试样的焙烧筒放置在焙烧试样台(5)上送入加热炉(1)，并按照设定的温度和焙烧时间进行烧结，烧结过程中根据气氛要求，由进气孔通入试验气体，气体进过试验试样后，由焙烧试验台(5)的排气孔排出。由于试验时气流很难均匀分布在整个试样表面和内部，为保证在试验高温下气流能均匀到达试样，使用空心铝管(7)，这样在温度达到600℃后空心铝管(7)会燃烧，并形成通道，试验气流就可均匀通过料层和试样上。

试验时，将装有试样的焙烧筒(2)放置在焙烧试样台(5)上，然后一起送入加热炉内，试验设置的最高温度在1200～1300℃范围内，最高温度保持时间为不超过2.5min，试验的升温和保温过程中要通入流量为2l/min成分为co:co2:o2:n2＝2％:10％:18％:70％的气体，在降温过程中通入流量为2l/min的空气，气流要由加热炉(1)顶部通入，经由试样后再由焙烧筒(2)底抽走。具体试验的温度和时间参照表1进行，最高温度可根据试验要求取1200～1300℃内的任意温度，例如温度点1200℃、1220℃、1240℃、1260℃、1280℃、1300℃；最高温度保持时间可选取一个时间段，例如：1.0min，或选多个时间段开展试验，例如0min、1.0min、2.0min。

表1试验的温度和时间

试验结束后取出焙烧套筒(2)内试样，并在试样的7mm高度处进行横向切割，然后使用显微镜对试样内部的孔洞的数量和尺寸进行测量和统计，并分析烧结孔洞随矿石品种、温度和时间的变化规律。

试验对三种铁矿石a、b、c在1260℃下，进行了1.0min的烧结后切开，表2为具体三种铁矿石烧结后内部孔洞的尺寸分布，结合图2～4显示的烧结后切开试样内铁矿石结构及孔洞情况图，进一步即可分析烧结孔洞随矿石品种、温度和时间的变化规律。

表2铁矿石烧结后孔洞分布情况