D0I:10.13374/i.issn1001-053x.2000.05.008 第22卷第5期 北京科技大学学报 Vol.22 No.5 2000年10月 Journal of University of Science and Technology Beijing 0ct2000 微型烧结法分析 段东平王树同 孔令坛 北京科技大学冶金学院，北京100083 摘要在了解国内外烧结机理研究方法的基础上，介绍了由北京科技大学设计的微型烧结法 的构成和用法，并详细阐述了微型烧结法的的设计原理和理论依据，通过试验数据和生产过程 的分析对比，从理论推导和试验结果上分析、验证了其可靠性.该法把烧结过程的各阶段与微 型烧结法的试验联系起来，实现了烧结机理研究和生产研究的互补和关联. 关键词微型烧结法：机理：原理：分析 分类号T℉124.5 文献标识码：A 随着烧结和球团生产技术水平的不断提 外线加热炉中合成针状铁酸钙等矿物的反应情 高，炼铁工作者已经不满足于仅仅依靠烧结杯 况.同样，比利时的Renard Chaigneau也用红外 试验来开展烧结研究.因为，烧结杯试验更适合 线加热炉研究烧结合成反应阿.红外线加热炉能 于模拟生产实际和为生产提供工艺参数，但在 在设定速度的前提下控制加热和冷却，所以能 进行机理方面的研究工作时受到较大限制.于 够模拟在烧结机上所看到的温度制度，炉中的 是，一些研究人员开始探索适合于烧结、球团机 气氛也可以通过通入的不同气体来控制.目前， 理研究的试验研究方法， 这是一种控制精确、结果接近实际的实验方法， 有一种简单的方法四是：将粉状的化学试剂 但因其价格十分昂贵而不能被广泛采用. 按设定成分混合，压制成直径约45~74mm的压 北京科技大学烧结球团研究室研究设计的 块，然后放入镁质坩埚中加热至1300℃，用来 一种可以模拟烧结、球团生产过程的微型烧结 研究铁酸钙的形成和孔洞情况，该法还可以对 试验装置，可以通过对温度和气氛的控制达到 压块进行还原性测定， 模拟烧结和球团过程的目的剧.试样可以进行 日本的Fumio MATSUNO和Takeo HARA- 强度、体积测定，也可以做还原性研究，并能借 DA也用压制小饼的方法冈研究矿相结构，他 助于显微镜、X-射线等手段研究分析矿物组成 们先将各种原料粉碎、筛分至0.125mm以下： 和显微结构.北京科技大学的研究人员已用该 配料混合后，把约15g的混合料在钢模中压 装置先后为宝钢、韩国浦项钢铁公司等进行过 成中15mm×10mm的小饼，然后放入电炉中加热 多次研究试验，得到了厂家的认可.本文对微型 至所需温度.最后，通过显微镜和X-射线、 烧结法的实验原理和方法进行详细阐述， EPMA观察并检验结果. 台湾的Li-Heng HSIEH和Sheffield大学的 1微型烧结法 J.A.Whiteman在一项关于烧结矿中矿相形成过 微型烧结法是根据解剖烧结、球团过程中 程同化问题的研究中，采用了另外一种电炉加 的温度、废气成分和不同烧结带的矿相结构而 热的方法.他们将设定成分的混合料压制 设计的一种烧结及球团固结机理研究方法.该 成中6mm×6mm的试样后，在一个全封闭的反应 法能够定性地模拟烧结温度、气氛的变化对矿 体系中通入N,CO,CO2,Air混合气体，也能够 物形成带来的影响，微型烧结法与烧结生产或 较好地完成试验任务. 烧结杯试验相比，因为避开了混料、制粒、布料、 BHP公司的C.E.Loo等用红外线加热炉研 燃料及工艺操作参数等因素的影响，所以能够 究烧结料中核料被同化的影响因素，以及在红 有针对性地进行单因素解剖分析，因此更适合 2000-01-19收稍段东平男，31岁，工程师，博士生 于指导机理研究.第 2 卷 第 5 期 2 0 0 年 1 0 月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u rn a l o f U n vi e o ity o f s e i e n c e a n d l’e c h n o l o gy B e ji i n g Vb l . 2 2 N 0 . 5 O C t . 2 00 微型烧结法分析 段 东平 王树同 孔令坛 北京科技大学冶金学院 , 北京 10 0 0 83 摘 要 在 了解 国 内外烧 结机理 研究 方法 的基 础上 , 介绍 了 由北京 科技 大 学设计 的微型烧 结 法 的构 成和 用法 , 并详 细阐 述 了微 型烧 结法 的的设 计原理 和理 论依 据 , 通 过试 验数据 和生产 过程 的分 析对 比 , 从 理论 推 导和试 验 结果上 分析 、 验 证 了其可 靠性 . 该 法把 烧 结过程 的 各阶段 与微 型烧 结法 的试 验 联系 起来 , 实现 了烧 结 机理研 究和 生产 研 究的互 补和 关联 . 关键 词 微 型烧 结法 : 机 理 ; 原 理 : 分 析 分类 号 吓 1 24 .5 文 献标 识码 : A 随 着烧 结和 球 团 生 产 技术 水 平 的 不 断 提 高 , 炼铁工 作者 己经 不满足于 仅仅依靠烧 结杯 试验来开 展烧 结研究 . 因为 , 烧结杯试验更适合 于 模拟 生 产实 际 和 为生 产提供工 艺 参数 , 但在 进行机 理方面 的研 究工 作时受 到较 大 限制 . 于 是 , 一 些研究人员 开 始探索适合于烧 结 、 球 团机 理研 究 的试验研 究方法 . 有一 种 简单 的方法 lJ 是 : 将粉状的 化学 试剂 按设 定成 分混合 , 压制成直径约 45 一 74 In n l 的 压 块 , 然后 放入 镁质柑祸 中加热至 1 3 0 ℃ , 用来 研 究铁 酸钙 的形 成和 孔洞 情况 , 该 法还可 以对 压块进 行还原性测 定 . 日本 的 F um in M AT S U N O 和 几k e o H A R A - D A 也用 压制小饼 的方法 『2] 研 究矿 相结构 . 他 们先 将各种原料粉 碎 、 筛 分至 0 . 12 5 ~ 以下 ; 配 料混 合后 , 把约 15 9 的 混合料 在钢 模 中 压 成中巧 r n 〔 。 x lo ~ 的小 饼 , 然后 放入 电炉中加 热 至 所 需温度 . 最 后 , 通 过显 微镜 和 X 一 射线 、 E PM A 观 察并 检验 结果 . 台湾 的 L i 一 H e n g H S I E H 和 S h e if e ld 大 学的 .J .A 认七it e m an 在一 项 关 于烧结矿 中矿相 形 成 过 程 同化 问题 的研 究 中 , 采 用 了 另外 一 种 电炉 加 热 的方法 `3, 4, . 他 们将设 定成分 的混合料压 制 成中6 1ll l l l X 6 r n 们以的试样后 , 在一 个全封闭 的 反应 体系 中通入 N Z , C O , C 0 2 , A ir 混合气体 , 也 能够 较好地完成试 验任务 . B H P 公 司 的 C . E . L 0 o 等用 红外 线加 热炉 研 究烧 结料 中核料 被 同化 的影响 因素 , 以及在红 外 线加热炉 中合成针状铁酸钙等矿物 的反 应情 况 「5] . 同样 , 比利 时 的eR n adr C ha ign e au 也用红 外 线加 热炉研究烧结 合成反 应6[] . 红 外线加 热炉能 在设定 速度 的前 提下 控制加 热和 冷却 , 所 以 能 够模拟 在烧 结机 上所看到 的温 度制度 , 炉 中的 气氛也 可 以通过通入 的不 同气体来控制 . 目前 , 这是 一 种控制精确 、 结果接近 实际 的 实验方法 , 但 因其 价格 十分 昂 贵而 不 能被广 泛采用 . 北 京科技大 学烧 结球团 研究室研究设计 的 一 种可 以模 拟烧 结 、 球 团生 产过程 的微 型烧 结 试验装 置 , 可 以通 过对温度 和 气氛 的控 制达到 模拟烧 结和 球 团过程 的 目的 〔7, 吕, . 试样可 以进行 强 度 、 体积 测定 , 也可 以做还 原性研究 , 并能借 助于 显 微镜 、 X - 射 线等手段研 究分析矿 物组成 和显 微 结构 . 北京 科技大学 的研究人 员 已用该 装置 先后 为宝 钢 、 韩 国浦项钢 铁公 司等 进行过 多次研 究试验 , 得 到 了厂家 的认可 . 本文对微型 烧 结法 的实验原 理和 方法进行详 细 阐述 . 20 0 一 01 一 19 收稿 段 东平 男 , 31 岁 , 工程 师 , 博士 生 1 微型烧结法 微型烧结法 是根据解剖 烧结 、 球 团过程 中 的温 度 、 废 气成分和 不 同烧 结带的矿相 结构而 设计 的一种烧 结及 球 团固结机理研 究方法 . 该 法 能 够定 性地模 拟烧结 温度 、 气 氛的变化对矿 物形成 带 来 的 影响 . 微 型 烧结法 与烧 结生 产或 烧结杯试验相 比 , 因 为避 开 了 混料 、 制粒 、 布料 、 燃料及 工 艺 操作参 数等 因素 的影响 , 所 以能够 有针对 性地进行单 因 素解剖分 析 , 因 此更适合 于 指导机 理研究 . DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2000. 05. 008