燒結用生石灰反應性的評價方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種燒結用生石灰反應性的評價方法，包括如下步驟：S100，將待評價的生石灰和Fe2O3試劑均勻混合，形成混合物試樣，并對該混合物試樣的粒度進行研磨并壓制成型；S200，對壓制成型的該混合物試樣加熱至設定溫度，并保溫預定時間，使該混合物試樣中的該生石灰和該Fe2O3試劑進行反應；S300，對反應后的該混合物試樣在保護性氣氛中快速冷卻；S400，確定冷卻后單位質量該混合物試樣熔化攤開后的投影面積以及冷卻后該混合物試樣生成鐵酸鈣相的百分比，并根據(jù)該投影面積和該百分比，對該生石灰的反應性進行評價。本發(fā)明的燒結用生石灰反應性的評價方法，不需要特殊設備，簡單易操作，可重現(xiàn)性強，能夠準確地對用于高堿度燒結礦的生石灰的反應性進行評價。
【專利說明】燒結用生石灰反應性的評價方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及鐵礦石燒結技術，更具體地，是一種用于對燒結用生石灰的反應性進行評價的方法。

【背景技術】
[0002]在鐵礦石燒結技術中，生石灰是鐵礦石燒結過程中重要的鈣基熔劑，其主要作用有兩個:一是強化鐵礦粉的制粒。生石灰粒度細，比表面積大，遇水消化后，可形成膠體溶液，能大大改善燒結料的強度和穩(wěn)定性，即可加快造球速度，又能提高干、濕球的強度和熱穩(wěn)定性。二是在燒結過程中與鐵礦粉反應生成鐵酸鈣等低熔點相?，F(xiàn)實生產(chǎn)中，燒結用生石灰種類繁多，品質也差別較大。
[0003]目前，對燒結用生石灰的評價只停留在化學成分、活性度分析或者水化分析等層面。活性度分析法主要是根據(jù)酸堿中和原理，將一定量的生石灰熔于水中，攪拌均勻，用酚酞做指示劑，并用鹽酸進行滴定，以一定時間內(nèi)消耗的鹽酸量表征生石灰的活性度。水化分析法是將一定量的生石灰溶入水中，生石灰會與水反應生成Ca(0H)2，并釋放出熱量，通過測量水溫的增加值來判斷生石灰的優(yōu)劣。
[0004]然而，在燒結過程中，特別是針對目前的高堿度燒結礦，滴定法測量活性度以及水化法不能合理評價生石灰在燒結過程中的真實反應性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的，在于解決現(xiàn)有技術中生石灰在用于高堿度燒結礦時不能對其反應性進行合理評價這一缺陷，從而提供了一種新的燒結用生石灰反應性的評價方法。
[0006]本發(fā)明的燒結用生石灰反應性的評價方法，包括如下步驟:
[0007]S100,將待評價的生石灰和Fe203試劑均勻混合，形成混合物試樣，并對該混合物試樣的粒度進行研磨并壓制成型；
[0008]S200，對壓制成型的該混合物試樣加熱至設定溫度，并保溫預定時間，使該混合物試樣中的該生石灰和該Fe203試劑進行反應；
[0009]S300，對反應后的該混合物試樣在保護性氣氛中快速冷卻；
[0010]S400，確定冷卻后單位質量該混合物試樣熔化攤開后的投影面積以及冷卻后該混合物試樣生成鐵酸鈣相的百分比，并根據(jù)該投影面積和該百分比，對該生石灰的反應性進行評價。
[0011]優(yōu)選地，所述步驟S100中，該生石灰和該Fe203試劑的比例為從1:1到1:2摩爾比之間。
[0012]優(yōu)選地，所述步驟S200中，所述設定溫度為1250°C到1260°C之間。
[0013]優(yōu)選地，所述步驟S200中，所述預定時間為1分鐘到4分鐘之間。
[0014]優(yōu)選地，所述步驟S200中，所述對壓制成型的該混合物試樣加熱至設定溫度，包括:
[0015]在室溫條件下，加熱所述混合物試樣兩分鐘至500°C，再加熱1分鐘至1000°C，然后以2°C /分鐘的加熱速率加熱至所述設定溫度。
[0016]優(yōu)選地，所述保護性氣氛為氮氣保護性氣氛或氬氣保護性氣氛。
[0017]本發(fā)明的燒結用生石灰反應性的評價方法，不需要特殊設備，簡單易操作，可重現(xiàn)性強，能夠準確地對用于高堿度燒結礦的生石灰的反應性進行評價。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明的燒結用生石灰反應性的評價方法的流程示意圖；
[0019]圖2為本發(fā)明的方法中的加熱爐示意圖；
[0020]圖3A、3B分別為兩種不同的生石灰形成的混合物試樣在高溫反應熔化后形成的形貌不意圖；
[0021]圖4A、4B分別為兩種不同的生石灰形成的混合物試樣在高溫反應后的微觀組織圖。

【具體實施方式】
[0022]如上所述，在燒結過程中，特別是在高堿度燒結礦中，滴定法測量活性度以及水化法不能合理評價生石灰在燒結過程中的真實反應性。這是因為，生石灰主要是與鐵礦石中的Fe203等發(fā)生反應生成鐵酸鈣或者復合鐵，其反應機理與酸堿中和或者水化反應完全不同。
[0023]本發(fā)明主要基于上述高堿度燒結礦中粘結相鐵酸鈣生成理論而形成，即生石灰在燒結過程中與礦粉發(fā)生反應生成鐵酸鈣或復合鐵酸鈣，鐵酸鈣或復合鐵酸鈣具有良好的強度與還原性，是燒結礦的理想礦物結構。由鐵酸鈣或復合鐵酸鈣的生成量，可表征生石灰和Fe203之間反應的難易程度，而該難易程度才能夠真實反映其在燒結過程中的反應性。
[0024]以下結合附圖，對本發(fā)明的燒結用生石灰反應性的評價方法的流程步驟和工作原理進行詳細說明。
[0025]如圖1所示，是本發(fā)明的燒結用生石灰反應性的評價方法的流程圖，該方法包括步驟S100至S400，以下結合圖1，對各步驟進行詳細說明。
[0026]步驟S100。
[0027]在該步驟S100中，將待評價的生石灰和Fe203試劑均勻混合，形成混合物試樣，并對該混合物試樣的粒度進行研磨并壓制成型。
[0028]具體地，可將適量的待評價的生石灰和Fe203試劑按照一定的比例混合，并將混合物試樣的粒度研磨至0.075mm以下，并壓制成型。
[0029]生石灰和Fe203試劑的比例為從1:1到1:2摩爾比之間，在本發(fā)明的一個實施例中，生石灰和Fe203試劑的比例為1:1摩爾比。
[0030]步驟S200。
[0031]在該步驟S200中，對壓制成型的該混合物試樣加熱至設定溫度，并保溫預定時間，使該混合物試樣中的該生石灰和該Fe203試劑進行反應。
[0032]該步驟中，設定溫度的選取非常重要，既要保證在該溫度下混合物試樣能發(fā)生反應生成鐵酸鈣，又要保證生成的鐵酸鈣不發(fā)生分解，且能反映出不同混合物試樣間的差異。優(yōu)選地，在該步驟中，設定溫度為1250°C到1260°C之間。
[0033]同時，該步驟中，需要保溫預定時間，以觀察反應進行的速率。優(yōu)選地，該預定時間為1分鐘到4分鐘之間。
[0034]另外，在加熱過程中，對加熱速率的設定非常重要，為模擬實際燒結生產(chǎn)中的升溫速率，優(yōu)選地，將混合物試樣從室溫加熱至設定溫度，包括:在室溫條件下，加熱所述混合物試樣兩分鐘至500°C，再加熱1分鐘至1000°C，然后以2V /分鐘的加熱速率加熱至所述設定溫度。
[0035]參考圖3，對混合物試樣的加熱及保溫，可在加熱爐內(nèi)進行。加熱過程可在控溫裝置的控制下，利用熱電偶對混合物試樣進行加熱。
[0036]步驟S300。
[0037]參考圖2，在該步驟S300中，對反應后的該混合物試樣在保護性氣氛中快速冷卻。將經(jīng)步驟S200反應后的混合物試樣在保護性氣氛中快速冷卻，是為了使其依然保持高溫時的微觀組織。該保護性氣氛為氮氣保護性氣氛或氬氣等惰性氣體保護性氣氛。
[0038]步驟S400。
[0039]在該步驟S400中，確定冷卻后單位質量該混合物試樣熔化攤開后的投影面積以及冷卻后該混合物試樣生成鐵酸鈣相的百分比，并根據(jù)該投影面積和該百分比，對該生石灰的反應性進行評價。
[0040]為對不同的待評價生石灰進行反應性評價，可根據(jù)單位質量混合物試樣熔化攤開后的投影面積做為反應性評價的標準之一。該投影面積可反應出生石灰的液相生成能力及液相流動性，熔化攤開后投影面積越大，則表明該生石灰液相生成能力及液相流動性越強，進而表明該生石灰的反應性較好。在該標準下進行反應性評價，即可根據(jù)不同的生石灰在相同條件下(與Fe203試劑的混合比例、加熱速率、設定溫度、保溫時間)所形成的投影面積進行相對評價，也可設置參考值，分別對不同的待評價生石灰進行對照評價。例如，對于后者而言，可利用純氧化鈣在相同條件下形成的投影面積作為參考量，對各生石灰進行反應性評價。
[0041]該步驟中，對生石灰進行反應性評價的另一個標準是冷卻后該混合物試樣生成鐵酸鈣相的百分比，生成鐵酸鈣的百分比能夠反應燒結礦的強度和還原性。對于反應性強的生石灰而言，相同的時間內(nèi)，生成的鐵酸鈣相比例就越大。與上述反應后形成的投影面積相同，在利用鐵酸鈣相百分比作為一個標準進行反應性評價時，可以在不同的生石灰之間基于相同條件來進行相對性評價，也可設置一個參考量，進行對照評價。
[0042]實施例
[0043]使用上述方法中的步驟S100至S400，對A、B兩種燒結用生石灰的反應性進行對比評價。首先，將A、B兩種燒結用生石灰分別與Fe203試劑混合均勻，取約0.8克混合物試樣壓制成直徑8mm的試樣，設定溫度為1250°C，保溫時間設定為1分鐘、2分鐘和4分鐘。然后按照步驟S300冷卻。如圖3A、3B所示，為兩種生石灰在不同保溫時間下反應熔化后的形貌不意圖。
[0044]直接觀察兩種生石灰和Fe203試劑在高溫下反應熔化后的試樣，可見A生石灰試樣攤開面積大于B試樣。計算單位質量試樣熔化攤開后的投影面積，A試樣在不同保溫時間下分別為62.8mm2/g、75.36mm2/g、89.12mm2/g ;B試樣在不同保溫時間下分別為35.33mm2/g>41.15mm2/g、48.08mm2/g。這說明,在同等條件下，A生石灰的反應性高于B生石灰。
[0045]然后將反應后的試樣打磨、拋光后在礦相顯微鏡下觀察，如圖4A、4B所示，可見兩種生石灰與Fe203試劑反應后的微觀組織也有很大差別。通過定量分析可得，A生石灰與Fe203試劑反應生成了的鐵酸鈣相35.9%，且鐵酸鈣相晶體結晶完整，形成良好的固結組織。相反，由于B生石灰與Fe203試劑反應性差,只有少量的鐵酸I丐，約17.5%,且鐵酸I丐相發(fā)育不完善，沒有形成有效的固結組織。由此也表明了 A生石灰的反應性高于B生石灰。
[0046]綜上所述，本發(fā)明的評價方法具有以下優(yōu)點:
[0047]1、評價方法更加合理。與活性度方法和水化方法不同，本方法直接針對高堿度燒結礦的成礦機理，采用Fe203化學試劑與待評價的生石灰混合制成試樣。且通過在合適的設定溫度下，通過不同的反應時間來判斷反應的速率，能夠客觀的反應出生石灰在燒結過程中的反應性。
[0048]2、方法簡單，易操作。該方法在普通的能夠控溫和控制氣氛的爐子內(nèi)都可以進行，操作簡單。通過反應后試樣的形貌及微觀組織，可以很容易進行判斷。
[0049]3、可再現(xiàn)性強。由于采用Fe203試劑，即可以排除由于鐵礦石性能差異帶來的誤差，也可以生成比較簡單的礦相，易于判斷。試驗的可再現(xiàn)性強。
[0050]4、采用定量的方法計算單位質量試樣熔化攤開后投影面積以及生成的鐵酸鈣相百分比衡量生石灰的反應性，更加直觀合理。
【權利要求】
1.一種燒結用生石灰反應性的評價方法，其特征在于，包括如下步驟: S100,將待評價的生石灰和Fe2O3試劑均勻混合，形成混合物試樣，并對該混合物試樣的粒度進行研磨并壓制成型； S200,對壓制成型的該混合物試樣加熱至設定溫度，并保溫預定時間，使該混合物試樣中的該生石灰和該Fe2O3試劑進行反應； S300，對反應后的該混合物試樣在保護性氣氛中快速冷卻； S400，確定冷卻后單位質量該混合物試樣熔化攤開后的投影面積以及冷卻后該混合物試樣生成鐵酸鈣相的百分比，并根據(jù)該投影面積和該百分比，對該生石灰的反應性進行評價。
2.根據(jù)權利要求1所述的燒結用生石灰反應性的評價方法，其特征在于，所述步驟SlOO中，該生石灰和該Fe2O3試劑的比例為從1:1到1:2摩爾比之間。
3.根據(jù)權利要求1所述的燒結用生石灰反應性的評價方法，其特征在于，所述步驟S200中，所述設定溫度為1250°C到1260°C之間。
4.根據(jù)權利要求1所述的燒結用生石灰反應性的評價方法，其特征在于，所述步驟S200中，所述預定時間為I分鐘到4分鐘之間。
5.根據(jù)權利要求2所述的燒結用生石灰反應性的評價方法，其特征在于，所述步驟S200中，所述對壓制成型的該混合物試樣加熱至設定溫度，包括: 在室溫條件下，加熱所述混合物試樣兩分鐘至500°C，再加熱I分鐘至1000°C，然后以2°C /分鐘的加熱速率加熱至所述設定溫度。
6.根據(jù)權利要求2所述的燒結用生石灰反應性的評價方法，其特征在于，所述保護性氣氛為氮氣保護性氣氛或氬氣保護性氣氛。
【文檔編號】C22B1/16GK104250688SQ201310261021
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2013年6月26日 優(yōu)先權日:2013年6月26日
【發(fā)明者】張麗, 周茂軍, 齊偉, 王炎文 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司