[发明专利]一种检测块状铁氧化物还原粘结强度的方法及装置

说明书

本发明公开了一种检测块状铁氧化物还原粘结强度的方法及装置，该方法是将块状铁氧化物磨碎后压制成块状试样进行烧结实验，然后将烧结好的实验样品放入还原粘结强度检测装置中进行扭力实验，以扭开实验样品的扭力最大值表征块状铁氧化物还原粘结强度。该方法解决了现有的实验方法及装备无法有效且直接准确地检测出还原粘结强度的问题。本发明还提供了实现上述方法的装置，该装置结构简单，操作方便，实验结果精确。

技术领域

本发明属于冶金工程技术领域，具体涉及一种检测块状铁氧化物还原粘结强度的方法及装置。

背景技术

在忽略氢气参与铁氧化物还原的前提下，那么在炼铁过程中，间接还原度的主要表征是一氧化碳还原浮氏体产生的金属铁量占全部被还原的金属铁量的比例。该过程以气固相间反应为主要形式，促进铁氧化物的间接还原反应会带来金属铁量的增多，继而发生固态下颗粒的粘结现象。高炉内中上部发生块状炉料还原粘结虽然对炉况整体顺行影响不大，但是粘结会造成局部气流的偏析分布，制约着间接还原度的进一步提高。而对于采用预还原竖炉为代表的各类非高炉炼铁工艺流程而言，通常将气基还原成分与液态熔分置于不同的高温容器中，一旦块状铁氧化物在固态下发生的还原粘结，势必严重影响整个工艺流程的顺行，造成巨大的资源浪费与能源消耗。

因此，研究块状铁氧化物在气固相界面的还原粘结机理，对于节能减排、降低二氧化碳排放量具有重要的指导意义。而研究块状氧化物的还原粘结机理的前提则是检测其还原粘结强度。但是目前检测粘结强度的方法和设备都很少，其中最主要的方法是转鼓实验，具体试验方法为：首先，将铁矿石在还原阶段下粉化试验转鼓30min后得到的炉料取出一半作为粘结试验的试样，充分混匀后放入还原炉中；而后，在N₂保护下将试样升温至还原温度；接着，通入高还原势煤气进行恒温还原；当试样的金属化率达到85%后，改通N₂进行保护，并继续恒温挤压120min；最后，切断热源并卸除荷重，使用N₂将试样冷却到室温。对高温粘结试验后得到的试样进行冷态转鼓试验，分别获取试样在转鼓试验10、20、30min后的粒级分布，根据转鼓后大于16 mm（DI+16 mm）粒级范围内的颗粒质量百分比来考察在竖炉内不同还原阶段发生还原粉化后试样的粘结特征。

这种方法主要存在以下两点不足：①所需样品量较大，不易操作且实验过程较为复杂。②该方法得到的结果是不同转鼓试验时间所得到的粒级分布，不能直观有效的表征块状铁氧化物的粘结强度。因此，有必要设计一种样品量小、操作简单、重现性好，且能直观的检测块状铁氧化物的还原粘结强度的方法。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种过程简便，检测结果精确，能够有效直观的反映出块状铁氧化物的还原粘结强度的检测块状铁氧化物还原粘结强度的方法，并提供检测块状铁氧化物还原粘结强度的装置。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种检测块状铁氧化物还原粘结强度的方法，包括以下步骤：

1）实验样品制备：先将含铁原料与熔剂研磨成粉末并置于100~150℃的烘箱中烘干2~4h，再置于模具中在下压成两个边长为3cm的正方体；将上述正方体进行烧结，得到两个烧结矿块作为实验样品。

2）高温荷重气基还原实验：将步骤1）得到的两块实验样品各取一个面贴合在一起拼成一个长方体，在该长方体两端施加压力使之固定；再进行气基还原，使两块实验样品的贴合处变为粘结带；气基还原后置于大气中降至室温，撤掉施加的压力，得到粘结在一起的实验样品。