Vol.22 No.5 段东平等：微型烧结法分析 ·423· 微型烧结试验研究装置主要由气源、焙烧、 与体积变化值：同时记录焙烧后的外形特征，包 监控三大部分组成，图1所示. 括颜色、体积变化、表面状态等特征，以说明小 试验过程包括配料、压饼、升温、焙烧、检 饼的熔融与物化反应进行的程度.然后在压力 验、观察等几个步骤.因为配料方案不同，混合 机上侧向加压测量每个小饼的抗压强度，抗压 料的密度则不同，故体积相同的小饼质量不同. 强度的修正公式m为：O:=2WπD1.最后，选取有 压饼时，将0.6000-0.7000g之间的某一质量 代表性的试样磨制光片，在显微镜下观察其组 的混合料在压饼容器中压至压力为1.2kN/cm2, 织结构和矿物组成的变化及特点. 保持20s,得到（φ8.0mm±0.1mm)×(4.0mm±0.1 选N2气氛模拟还原（分解）过程，选Air气 mm)的圆柱型小饼，自然干燥：焙烧前用千分尺 氛模拟氧化过程.根据动力学计算，化学反应速 测量每个小饼的厚度并记录，计算每个生饼的 度的临界值+10%为试验值，选定气流量5 体积和平均值.将生饼放入用FeCr-Al丝编织 L/min.试验按设定的升温制度焙烧，同时记录 的吊筐中焙烧，焙烧后用游标卡尺测量小饼的 试验过程中时间、温度的显示值：并用三笔记录 直径和厚度，记录并计算小饼被烧结后的体积 仪绘制时间一温度曲线，如图2所示. 1400 记录曲线 1200 1000 800 C 600 设定曲线 400 200 0 2 46810 图1微型烧结法设备系统图.1-YEW型三笔记录仪： z/min 2-PZ26型数字电压表：3-焙烧炉：4-螺旋升降装置： 图2试验升温曲线 5-Pt-Rh10热电偶：6-试样，7-LZB-6型玻璃转子流 Fig.2 Recorded temperature curves 量计：8-JWK-702型温控仪：9-氨气瓶：10-空压机 注：记录曲线在恒温段出现的不凹谷，即是的换气交叉点： Fig.1 The system of mini-sintering test 升温阶段是依靠手动螺旋控制，致使设定曲线与记录曲 线在初始阶段存在较大差距 2微型烧结法的设计原理 向的温度不同，在烧结料层的同一高度上所经 铁氧化物的分解、还原和再氧化是烧结物 历的温度变化也不同 化反应的重要部分，它影响着烧结矿的矿物组 在实际烧结料层中，温度分布是一个由低 成和液相形成，从而影响烧结矿的质量.因而， 温到高温、然后从高温迅速下降到低温的过 微型烧结法可以通过调节温度与气氛来模拟各 程，其温度在燃烧带达到最高点，此温度分布曲 种物理化学反应对烧结矿矿物组成和结构的影 线随着烧结过程沿着气流方向波浪式地移动， 响。 同时不断改变位置，其间有2个重要的变化 球团与烧结的生产过程有很大差别.由于 是：①最高温度点上升：②降温速度加快，即降 球团生产过程始终是氧化性气氛，球团的粒度 温段曲线斜率增大， 也均匀，其物化反应过程比较容易模拟，在此不 此外，物料的粒度、燃料消耗量以及空气消 作为主要论述内容， 耗量等对料层内温度分布都有不同影响阿.物 2.1烧结过程理论分析 料粒度越大、燃料消耗越低、气流速度（空气消 烧结过程沿料层高度方向大致可以分为冷 耗量)越大则最高温度越低.烧结粉料的成矿固 凝带、干燥预热带、燃烧带、烧结成矿旷带，烧结 结是烧结的根本目的，液相粘结又是成矿固结 的热变化过程主要表现在烧结各带温度的变化 的中心环节；烧结过程中形成的热分布状况明 上.事实上，由于烧结反应是由上而下沿料层 显地影响着烧结矿的形态及其物理特性与还原 高度方向进行，所以在同一时间，沿料层高度方 特性山.因而烧结的热变化过程、物理化学变化V b】 一 2 2 N 0 . 5 段东平 等 : 微 型烧 结 法分 析 . 4 2 3 - 微型烧 结试 验研究装 置主 要 由气源 、 焙烧 、 监控 三大部分 组成 , 图 1 所 示 . 试验 过程包 括配料 、 压饼 、 升温 、 焙烧 、 检 验 、 观 察等几 个步骤 . 因 为配料方案 不 同 , 混合 料 的密 度 则不 同 , 故体积 相 同 的 小 饼质量不 同 . 压 饼 时 , 将 .0 6 0 0司.7 0 0 9 之 间 的 某 一 质量 的 混合料在压饼容 器 中压至 压力 为 1 . 2 k N / c m , , 保 持 2 0 5 , 得到 帅8 . o m 士 0 . l urn ) X ( 4 . o mrn 士 0 . 1 ~ ) 的圆柱 型小饼 , 自然干燥 ; 焙烧前用千 分尺 测 量每个 小饼 的厚 度并记 录 , 计 算每个 生饼 的 体积和 平 均值 . 将 生饼放入 用 F e 曰C r - A l 丝 编织 的吊筐 中焙烧 , 焙烧 后 用游标 卡尺测量 小饼的 直径 和 厚度 , 记录并 计算 小饼 被烧结后 的 体积 与体积变化值 ; 同时记录焙烧后 的外形特征 , 包 括 颜色 、 体积变 化 、 表面 状态等特 征 , 以说 明小 饼 的熔 融与物化 反应进行 的程度 . 然后 在压力 机 上侧 向加压测 量每个 小饼 的抗压 强度 , 抗压 强度的 修正 公 式 t7] 为 : a 压 = 2 月夕兀〕 . 最后 , 选取有 代 表性 的 试样磨 制光片 , 在显 微镜下观 察其组 织结构和 矿物 组成 的变 化及特 点 . 选 N Z 气 氛模 拟还原 ( 分 解 ) 过程 , 选 A ir 气 氛模拟氧化过程 . 根据动力学计算 , 化学反 应速 度 的 临界 值 +l 0 % 为试 验 值 , 选 定 气 流量 5 L /m in . 试验按 设定 的升温 制度焙烧 , 同 时记录 试验过程 中时间 、 温度 的显示值 ; 并用三笔记录 仪绘制 时 间一 温 度 曲线 , 如 图 2 所示 . 1 4 0 0 1 2 0 0 1 0 0 0 8 0 0仁 n00 nU 0 了042 洛g 1} 图 1 微型烧结法设备 系统图 . 1 一 Y EW 型三笔记录仪 : 2一 P z 2 6 b 型数 字电压 表 ; 3一 焙烧炉 ; 4 一 螺旋升降装置 ; 5 一 P t- R血 1 0 热 电偶 ; 6 一 试样 , 7 一 L Z B 一 6 型玻璃 转子 流 量计 : 8 一刃胃 K 一 7 02 型温控仪 ; , 一氮气瓶 ; 10 一 空压机 Fi g · 1 T h e s y s t e m o f m in i 一 s in t e ir n g t es t 图 2 试验升温 曲线 F啥 · 2 R c o dr de t e m P e r a t u er e u vr e s 注 : 记 录 曲线在 恒温段 出现 的不 凹谷 , 即是的换气 交叉点 ; 升温 阶段 是依靠 手 动螺 旋控 制 , 致 使设 定 曲线与 记录 曲 线 在初 始 阶段 存在 较 大差距 . 2 微型烧结法 的设计原理 铁氧 化物 的分 解 、 还原和 再氧化是 烧 结物 化 反应 的重要 部分 , 它影 响着 烧结矿 的矿物 组 成和 液相 形成 , 从而 影响 烧 结矿的质量 . 因 而 , 微 型烧 结法可 以通 过调 节温度与 气氛来模拟 各 种物理化 学反 应对 烧结矿矿物组成和 结构 的影 响 . 球 团与烧 结的 生 产过程有 很大差 别 . 由于 球 团生 产过 程始终 是氧化 性气氛 , 球 团的粒度 也 均匀 , 其物化 反应过程 比较容易模拟 , 在此不 作为主 要 论述 内容 . .2 1 烧结过程理论分析 烧结过程 沿料 层高度方 向大致可 以分 为冷 凝 带 、 干燥预 热 带 、 燃烧带 、 烧结 成矿 带 , 烧结 的热变化过程主要表 现在烧 结各带温度 的变化 上 `9] . 事 实上 , 由于烧 结反应是 由上 而 下 沿 料层 高度方 向进行 , 所 以在 同一 时间 , 沿料层 高度方 向的温度 不 同 , 在烧结料层 的同一 高度 上所经 历 的温 度变化也 不 同 . 在 实际 烧结料层 中 , 温 度分布 是一个 由低 温 到高 温 、 然 后 从高 温迅 速 下 降到低 温 的 过 程 , 其温度在燃烧带 达到 最 高点 . 此温度 分布 曲 线 `9] 随着烧结 过程沿着气流方 向波浪式地移动 , 同 时 不 断 改变位 置 . 其 间 有 2 个重 要 的 变 化 是 : ① 最高温 度点 上升 ; ② 降温速 度加 快 , 即 降 温段 曲线斜 率增 大 . 此 外 , 物料 的粒度 、 燃料 消耗 量以及 空气 消 耗量等 对料层 内温度分布 都有不 同影 响 「明 . 物 料粒度 越大 、 燃 料消耗越 低 、 气流速度 ( 空 气 消 耗量 ) 越大则最高温度越低 . 烧 结粉料 的成矿 固 结 是烧 结 的根本 目的 , 液相 粘结 又 是成矿 固结 的 中心 环节 ; 烧 结 过程 中形 成 的热 分布 状况 明 显 地影 响着烧 结矿 的形态及其物理特性与还原 特性 【, ” . 因而烧结 的热 变化过程 、 物理化学变化