第10期 吴胜利等：铁矿粉烧结液相流动性评价 ,1099 是距燃料区域远近的温度不同；二是同一区域的温 S3-S2 度随时间也在变化 T3-T2 1.124 铁矿粉液相流动面积随温度升高而增大，在烧 A3一A2。-bB+4A2-3A3 20 e X4πRdR .7 结温度变化过程中，铁矿粉液相流动均存在一个变 化率，该变化率过大将引起烧结成矿过程的稳定性 (7) 下降，同时也会影响烧结的有效液相量，出现低温段 其中， ?二斗为试样小饼在低温区域随温度的变 液相流动不足而高温段流动过大，影响烧结料固结 1.65 和烧结料层透气性，从而导致烧结矿产量、质量指标 化率， 1.124 42A山。bR+3A1-2A2X 20 下降， 4πdR为准颗粒内低温区域的真实流动面积， 因此，在烧结过程中，合理的液相流动不仅需要 有合适的液相流动面积，还需要液相流动随温度变 )二兰为试样小饼在高温区域随温度的变化率， T3-T2 化的程度小一些，即随温度升高液相能够均匀流动， 1.124 如图6所示，假设矿H在随温度升高的过程中，其 A3A2e-b服+4A2-3A 20 ×4πR2dR 0.75L 液相流动逐渐展开；而矿L在温度升高的大部分阶 为准颗粒内高温区域的真实流动面积 段里，一直不出现液相流动状况，直到某个温度下才 本研究建立的准颗粒模型以两个温度段为基准 出现液相流动，且流动面积增幅很大，前者属于液 讨论基于温度分布的液相流动，则ISFT相应地在 相流动对温度的敏感性相对小的铁矿粉，而后者则 两个温度段上进行分析 属于这一“敏感性”相对大的铁矿粉.显然，矿H能 式(7)右边的分子项表示等体积的物料生成液 较好地粘结未熔颗粒，有利于烧结料的有效固结；而 相流动面积对温度的变化率，分母项表示此温度变 矿L则不仅适宜的粘结范围很窄，而且烧结成矿过 化范围内实际料层的真实流动面积，分子除以分母 程很不稳定，事实上，矿L是一种典型的褐铁矿，由 表示液相流动随温度变化对单位液相流动面积的影 于其上述液相流动对温度的极敏感性，导致实际烧 响.可见，ISFT值反映了单位液相流动面积内铁矿 结中过多使用后带来生产状况难以控制以及烧结矿 粉液相流动随温度的变化率；其值越大，表示铁矿粉 强度下降等问题 液相流动对温度的敏感性越大， 适宜的粘结范围 四种铁矿粉ISFT值的计算结果列于表4， 表4四种铁矿粉的ISFT值 Table 4 ISFT data of four ores 矿名 Pl P2 P3 P4 ISFT值/C-1 0.539 0.827 0.537 0.164 4铁矿粉烧结液相流动的评价 图6不同铁矿粉粘结情况比较 Fig.6 Comparison of adhering condition of different ores 根据以往的评价方法，在1280℃下的液相流动 面积的大小顺序为：P1>P4>P3>P2.按照本文给 为评价铁矿粉液相流动性随温度的变化率，本 出的新指标之一，即基于温度分布的液相流动面积 文提出了“液相流动对温度的敏感性”指标，它表征 (FAT值)大小顺序为：P4P1P3>P2.两种方法 铁矿粉在烧结过程中形成的液相流动随温度变化的 得到的评价结果有所不同.这是因为，从1300℃到 波动程度.为度量这一指标，本文给出液相流动对 1320℃时P1的液相流动面积比P4大，而从 温度的敏感性指数（简称敏感性指数，ISFT),如下 1280℃到1300℃时P4的液相流动面积比P1大， 式所示： 但同时考虑温度分布后，可计算得P4的基于温度 ISFT= 分布液相流动面积更大，由此可见，评价铁矿粉液 S2-S1 T?-T1 相流动性时，按温度“点”考虑是不足的，应基于温度 1.65 1.124 42A。-b+3A1-2A4标R]dR 分布计算铁矿粉实际的液相流动面积， 20e 以往的评价方法中没有强调铁矿粉烧结液相流 动性随温度的变化率问题，根据本文给出的新指标是距燃料区域远近的温度不同；二是同一区域的温 度随时间也在变化． 铁矿粉液相流动面积随温度升高而增大‚在烧 结温度变化过程中‚铁矿粉液相流动均存在一个变 化率‚该变化率过大将引起烧结成矿过程的稳定性 下降‚同时也会影响烧结的有效液相量‚出现低温段 液相流动不足而高温段流动过大‚影响烧结料固结 和烧结料层透气性‚从而导致烧结矿产量、质量指标 下降． 因此‚在烧结过程中‚合理的液相流动不仅需要 有合适的液相流动面积‚还需要液相流动随温度变 化的程度小一些‚即随温度升高液相能够均匀流动． 如图6所示‚假设矿 H 在随温度升高的过程中‚其 液相流动逐渐展开；而矿 L 在温度升高的大部分阶 段里‚一直不出现液相流动状况‚直到某个温度下才 出现液相流动‚且流动面积增幅很大．前者属于液 相流动对温度的敏感性相对小的铁矿粉‚而后者则 属于这一“敏感性”相对大的铁矿粉．显然‚矿 H 能 较好地粘结未熔颗粒‚有利于烧结料的有效固结；而 矿 L 则不仅适宜的粘结范围很窄‚而且烧结成矿过 程很不稳定．事实上‚矿 L 是一种典型的褐铁矿‚由 于其上述液相流动对温度的极敏感性‚导致实际烧 结中过多使用后带来生产状况难以控制以及烧结矿 强度下降等问题． 图6 不同铁矿粉粘结情况比较 Fig．6 Comparison of adhering condition of different ores 为评价铁矿粉液相流动性随温度的变化率‚本 文提出了“液相流动对温度的敏感性”指标‚它表征 铁矿粉在烧结过程中形成的液相流动随温度变化的 波动程度．为度量这一指标‚本文给出液相流动对 温度的敏感性指数（简称敏感性指数‚ISFT ）‚如下 式所示： ISFT＝ 1 2 S2－ S1 T2－ T1 ∫ 1∙65 1∙124 k A2－ A1 20 e －bR ＋3A1－2A2 ×4πR 2 d R ＋ S3－ S2 T3－ T2 ∫ 1∙124 0∙75 k A3－ A2 20 e －bR ＋4A2－3A3 ×4πR 2 d R （7） 其中‚ S2—S1 T2— T1 为试样小饼在低温区域随温度的变 化率‚∫ 1∙65 1∙124 k A2— A1 20 e —bR ＋3A1 —2A2 × 4πR 2 d R 为准颗粒内低温区域的真实流动面积‚ S3—S2 T3— T2 为试样小饼在高温区域随温度的变化率‚ ∫ 1∙124 0∙75 k A3— A2 20 e —bR ＋4A2—3A3 ×4πR 2 d R 为准颗粒内高温区域的真实流动面积． 本研究建立的准颗粒模型以两个温度段为基准 讨论基于温度分布的液相流动‚则 ISFT 相应地在 两个温度段上进行分析． 式（7）右边的分子项表示等体积的物料生成液 相流动面积对温度的变化率‚分母项表示此温度变 化范围内实际料层的真实流动面积‚分子除以分母 表示液相流动随温度变化对单位液相流动面积的影 响．可见‚ISFT 值反映了单位液相流动面积内铁矿 粉液相流动随温度的变化率；其值越大‚表示铁矿粉 液相流动对温度的敏感性越大． 四种铁矿粉 ISFT 值的计算结果列于表4． 表4 四种铁矿粉的 ISFT 值 Table4 ISFT data of four ores 矿名 P1 P2 P3 P4 ISFT 值／℃—1 0∙539 0∙827 0∙537 0∙164 4 铁矿粉烧结液相流动的评价 根据以往的评价方法‚在1280℃下的液相流动 面积的大小顺序为：P1＞P4＞P3＞P2．按照本文给 出的新指标之一‚即基于温度分布的液相流动面积 （FAT 值）大小顺序为：P4＞P1＞P3＞P2．两种方法 得到的评价结果有所不同．这是因为‚从1300℃到 1320℃ 时 P1 的 液 相 流 动 面 积 比 P4 大‚而 从 1280℃到1300℃时 P4的液相流动面积比 P1大‚ 但同时考虑温度分布后‚可计算得 P4的基于温度 分布液相流动面积更大．由此可见‚评价铁矿粉液 相流动性时‚按温度“点”考虑是不足的‚应基于温度 分布计算铁矿粉实际的液相流动面积． 以往的评价方法中没有强调铁矿粉烧结液相流 动性随温度的变化率问题．根据本文给出的新指标 第10期 吴胜利等： 铁矿粉烧结液相流动性评价 ·1099·