基于电阻突变原理的铁矿粉同化性检测新方法研究

发布时间：2020-05-11 18:50

【摘要】：基于铁矿粉烧结高温特性的优化配矿对实现烧结生产降本增效具有重要意义,铁矿粉同化性表征的是铁矿粉在烧结过程中生成液相的难易程度(以最低同化温度表示),是一项非常重要的高温特性指标,通过铁矿粉同化性互补降低烧结混匀料的最低同化温度能够有效降低烧结温度,减少燃料消耗。目前对铁矿粉最低同化温度检测已开展大量研究工作,并在烧结优化配矿领域取得了较好的研究成果,但现有检测方法(观察法)需要进行多次重复实验,检测效率偏低。本文根据同化反应是一个由固相变成液相的特点,提出一种通过测量同化反应前后接触面物质导电性变化,以此判断同化反应时机的新方法(电阻法),为基于铁矿粉最低同化温度进行优化配矿提供数据支撑与理论指导。探究电阻法检测铁矿粉最低同化温度的最佳实验条件并对检测过程进行分析,结果表明:在CaO薄片直径为20 mm的条件下,铁矿粉添加量应为0.5 g,电极设置深度为2 mm,升温速率为1℃/s;检测过程根据电阻值变化分为电阻值下降阶段、电阻值突变阶段和电阻值稳定阶段。对不同温度下铁矿粉与CaO的反应界面的宏观形貌和微观物相组成进行分析,证明了电阻法检测铁矿粉最低同化温度的准确性,结果表明:未同化试样中,铁矿粉与CaO接触面处有明显分界线,部分细小铁矿粉颗粒与CaO发生固相反应生成铁酸钙;恰好同化试样中,接触面的分界线变成锯齿状,铁矿粉与CaO反应形成了厚度大约为0.3 mm铁酸钙层;过同化试样中,CaO全面扩散进入铁矿粉中进行反应,铁矿粉逐渐熔合形成一个整体。分别利用电阻法和观察法对国内某钢厂常用铁矿粉最低同化温度进行检测,结果对比发现:电阻法检测结果与观察法总体变化规律一致;烧结现场参考电阻法检测结果调整了烧结料配比及工艺参数,烧结矿转鼓指数及成品率均得到了有效提高;同时,通过电阻法探究化学成分对铁矿粉最低同化温度的影响规律,并与现有研究结论进行对比,结果表明:电阻法得到的MgO含量、Al_2O_3含量、SiO_2含量和LOI含量对最低同化温度的影响规律与现有研究结论基本一致,进一步证明了电阻法检测铁矿粉最低同化温度的准确性与有效性。
【图文】：

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实验时将铁矿粉磨制 100 目以下的细粉状，将铁矿粉与 CaO 试剂在一定的压力下分别压制成 8 mm 和 25 mm 的柱状小饼，把铁矿粉小饼放在 CaO 薄饼中心位置，然后放在竖式高温炉中按照一定的升温曲线进行加热，如图1-4所示，加热到预定温度后停止加热，冷却后进行观察，当铁矿粉小饼与 CaO 薄饼反应生成刚好大于矿粉小饼一圈的液相量时视为开始同化现象，并且此现象出现的温度即为最低同化温度。如未出现同化现象或出现过同化现象，以此温度为基准，不断的降低或提高温度重复进行实验，直到观察到取出的样品出现开始同化现象，图 1-5 为同化反应示意图。此方法检测铁矿粉最低同化温度时须通过多次尝试才能确定同化温度，影响检测的效率

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图 1-5 同化反应现象示Fig.1-5 Schematic diagram of assiDebrincat D 等[57]将烧结所用原料进行破碎热，，并且在焙烧过程中通入空气、CO、CO2等据显微结构判断铁酸钙的生成情况，以此推断光森和金明芳[58,59]等人利用灰熔点检测设备结实验设备，根据国标中测定煤粉灰熔点的方温度，半球温度和流动温度，设计出一种根据球和流动等特征判断同化反应发生的方法。开始生成温度、液相完全生成温度等概念判断未同化同化刚玉管样品电炉
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TF046.4

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