第1期 王崇茂等：铁矿粉与CO同化反应性能的表征方法 ·19· ℃增加1，不足10℃的部分取分数，同化温度小于烧 动性恶化，反应界面不能有效增加，导致反应速度很 结温度取正值，大于烧结温度取负值；i为铁矿粉 慢.由于同化反应特征数综合考虑了同化反应的时 种类. 间和温度等因素，它可以细分出不同铁矿粉同化反 按式(3)可计算出不同铁矿粉的同化反应特征 应过程的性能的差别 数.考虑到烧结过程中，不同的配碳量、烧结设备的 3结论 热效率和操作水平等对烧结温度的影响是不相同 的，因而烧结温度不同.表5给出了以烧结温度分 (1)铁矿粉与Ca0同化反应过程是既有熔化又 别为1290、1300和1310℃作为标准时，不同铁矿粉 有同化的过程，既有物理过程又存在着化学反应过 同化反应特征参数 程.其过程可以分成两种情况：第一种是矿粉的熔 表5不同烧结温度下的铁矿粉同化反应特征数TH 化温度比其同化温度低时，首先是铁矿粉熔化，之后 Table 5 Assimilation characteristics number TH of iron ores at different 与Ca0进行同化反应：另一种是矿粉的熔化温度比 sintering temperatures 其同化温度高时，铁矿粉试样不熔化.因同化反应 烧结温度/℃ 矿粉 可生成较低熔点的产物，铁矿粉直接在与CaO接触 1290 1300 1310 面进行同化反应. 哈扬迪粉 15.98 31.96 63.92 (2)同化反应参数考虑了升温速率、同化反应 海南富粉 11.19 22.38 44.76 温度和同化反应速度的影响.通过同化过程不同阶 PL粉 6.08 12.16 24.32 段试样的X射线衍射分析，确定了铁矿粉与Ca0同 印度59% 4.26 8.52 17.04 化反应过程的起始点和终点，以及同化反应过程的 梅山精粉 0.13 0.54 1.08 时间.考虑升温速率的影响是因为它对同化反应时 间有影响，采用的高温同化反应时的升温速率，因为 由表5可见，选择的烧结温度不同，同化反应特 在低温段并没有同化反应发生 征数就不同，但同化反应特征数大小的顺序相同，即 (3)根据范特霍夫公式给出了反应速度与温度 TH哈扬造>TH寿甫>TH%>TH印度>TH梅山，哈扬迪粉 的关系式，结合同化反应参数提出了表征铁矿粉与 的同化特性参数是最大，其次是海南富粉，然后是 Ca0同化反应新的同化特征数.该特征数综合了铁 Pb粉和印度粉，梅山精粉最小.将同时考虑铁矿粉 矿粉同化反应中各重要信息，改进了不考虑同化反 同化反应速度和温度的同化特性参数与仅考虑平均 应过程的缺陷，又解决了用多个参数表示同化反应 同化反应温度的结果进行对比，如表6所示，其中烧 过程时使用不便的问题 结矿的温度为1290℃ (4)将用新的同化反应特征数的结果与用同化 表6不同表征方法结果对比 温度的结果进行了比较，其结果略有变化，主要是同 Table 6 Result comparison of using different methods to represent as- 化反应时间比较长的铁矿粉的排序发生了变化.由 similation 此可见，对单独考虑同化温度这一终点只能得到相 平均同化 同化反应 排序 矿粉 排序 矿粉 温度/℃ 特征数，TH 同的结果，而用同化特性参数就可以进一步细分出 哈扬迪粉 1254 哈扬迪粉 15.98 它们之间的差异，提高了结果的精度.同化特性参 2 P%粉 1260 海南富粉 11.19 数是考虑了多种影响的中间过程参数，其量纲为1， 2 海南富粉 1260 3 P%粉 6.08 具有实际的物理意义，其意义的拓展与应用的开发 4 印度59% 1302 印度59% 4.26 有待进一步发掘. 5 梅山精粉 1342 梅山精粉 0.13 参考文献 从表6可见，使用同化反应特征参数得到的结 果与使用最低完全同化温度的结果的差别在于P弘 Loo C E.A perspective of goethitic ore sintering fundamentals. 粉和海南富粉，最低完全同化温度较低的P弘粉却需 1nt.,2005,45(4):436 2] 要相对来说特别长的时间才能同化完全.所以在用 Su B X,Zhang JL,Chang J,et al.Sintering characteristics of iron ores and experiment study on optimizing ore-blending.fron 同化特性参数进行评估时不如海南富粉.造成这种 Steel,2011,46(9):22 现象的原因可能是Pb粉中的A山0，含量过高，导致 (苏步新，张建良，常健，等.铁矿粉的烧结特性及优化配矿 了生成的铁酸钙复合物的黏度增加，生成的液相流 试验研究.钢铁，2011,46(9)：22)第 1 期 王崇茂等: 铁矿粉与 CaO 同化反应性能的表征方法 ℃增加 1，不足 10 ℃的部分取分数，同化温度小于烧 结温度取正值，大于烧结温度取负值; i 为铁矿粉 种类． 按式( 3) 可计算出不同铁矿粉的同化反应特征 数． 考虑到烧结过程中，不同的配碳量、烧结设备的 热效率和操作水平等对烧结温度的影响是不相同 的，因而烧结温度不同． 表 5 给出了以烧结温度分 别为 1290、1300 和 1310 ℃作为标准时，不同铁矿粉 同化反应特征参数． 表 5 不同烧结温度下的铁矿粉同化反应特征数 TH Table 5 Assimilation characteristics number TH of iron ores at different sintering temperatures 矿粉 烧结温度/℃ 1290 1300 1310 哈扬迪粉 15. 98 31. 96 63. 92 海南富粉 11. 19 22. 38 44. 76 Pb 粉 6. 08 12. 16 24. 32 印度 59% 4. 26 8. 52 17. 04 梅山精粉 0. 13 0. 54 1. 08 由表 5 可见，选择的烧结温度不同，同化反应特 征数就不同，但同化反应特征数大小的顺序相同，即 TH哈扬迪 ＞ TH海南 ＞ THPb ＞ TH印度 ＞ TH梅山，哈扬迪粉 的同化特性参数是最大，其次是海南富粉，然后是 Pb 粉和印度粉，梅山精粉最小． 将同时考虑铁矿粉 同化反应速度和温度的同化特性参数与仅考虑平均 同化反应温度的结果进行对比，如表 6 所示，其中烧 结矿的温度为 1290 ℃ ． 表 6 不同表征方法结果对比 Table 6 Ｒesult comparison of using different methods to represent as￾similation 排序 矿粉 平均同化 温度/℃ 排序 矿粉 同化反应 特征数，TH 1 哈扬迪粉 1254 1 哈扬迪粉 15. 98 2 Pb 粉 1260 2 海南富粉 11. 19 2 海南富粉 1260 3 Pb 粉 6. 08 4 印度 59% 1302 4 印度 59 % 4. 26 5 梅山精粉 1342 5 梅山精粉 0. 13 从表 6 可见，使用同化反应特征参数得到的结 果与使用最低完全同化温度的结果的差别在于 Pb 粉和海南富粉，最低完全同化温度较低的 Pb 粉却需 要相对来说特别长的时间才能同化完全． 所以在用 同化特性参数进行评估时不如海南富粉． 造成这种 现象的原因可能是 Pb 粉中的 Al2O3 含量过高，导致 了生成的铁酸钙复合物的黏度增加，生成的液相流 动性恶化，反应界面不能有效增加，导致反应速度很 慢． 由于同化反应特征数综合考虑了同化反应的时 间和温度等因素，它可以细分出不同铁矿粉同化反 应过程的性能的差别． 3 结论 ( 1) 铁矿粉与 CaO 同化反应过程是既有熔化又 有同化的过程，既有物理过程又存在着化学反应过 程． 其过程可以分成两种情况: 第一种是矿粉的熔 化温度比其同化温度低时，首先是铁矿粉熔化，之后 与 CaO 进行同化反应; 另一种是矿粉的熔化温度比 其同化温度高时，铁矿粉试样不熔化． 因同化反应 可生成较低熔点的产物，铁矿粉直接在与 CaO 接触 面进行同化反应． ( 2) 同化反应参数考虑了升温速率、同化反应 温度和同化反应速度的影响． 通过同化过程不同阶 段试样的 X 射线衍射分析，确定了铁矿粉与 CaO 同 化反应过程的起始点和终点，以及同化反应过程的 时间． 考虑升温速率的影响是因为它对同化反应时 间有影响，采用的高温同化反应时的升温速率，因为 在低温段并没有同化反应发生． ( 3) 根据范特霍夫公式给出了反应速度与温度 的关系式，结合同化反应参数提出了表征铁矿粉与 CaO 同化反应新的同化特征数． 该特征数综合了铁 矿粉同化反应中各重要信息，改进了不考虑同化反 应过程的缺陷，又解决了用多个参数表示同化反应 过程时使用不便的问题． ( 4) 将用新的同化反应特征数的结果与用同化 温度的结果进行了比较，其结果略有变化，主要是同 化反应时间比较长的铁矿粉的排序发生了变化． 由 此可见，对单独考虑同化温度这一终点只能得到相 同的结果，而用同化特性参数就可以进一步细分出 它们之间的差异，提高了结果的精度． 同化特性参 数是考虑了多种影响的中间过程参数，其量纲为 1， 具有实际的物理意义，其意义的拓展与应用的开发 有待进一步发掘． 参 考 文 献 ［1］ Loo C E． A perspective of goethitic ore sintering fundamentals． ISIJ Int． ，2005，45( 4) : 436 ［2］ Su B X，Zhang J L，Chang J，et al． Sintering characteristics of iron ores and experiment study on optimizing ore-blending． Iron Steel，2011，46( 9) : 22 ( 苏步新，张建良，常健，等． 铁矿粉的烧结特性及优化配矿 试验研究． 钢铁，2011，46( 9) : 22) ·19·