D0I:10.13374/i.issn1001053x.2005.03.009 第27卷第3期 北京科技大学学报 Vol.27 No.3 2005年6月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jun.2005 铁矿粉烧结液相流动特性 吴胜利杜建新马洪斌田筠清 许海发 北京科技大学治金与生态工程学院，北京100083 摘要在铁矿粉烧结过程中，铁矿粉与CO反应生成的液相的流动特性，是衡量烧结混合 料能否有效粘结的重要指标之一，采用微型烧结法和基于流动面积的粘度测量法，以10种常 用进口铁矿粉为对象，研究其液相流动特性及其影响因素，分析了铁矿粉的液相流动特性对 实际烧结过程的影响.结果表明：不同种类的铁矿粉由于其自身特性的不同，所生成的液相 的流动能力及其随温度、碱度的变化规律有很大差异， 关键词铁矿粉；烧结；液相流动特性；优化配 分类号T℉046.4 “铁矿粉烧结基础特性”新概念中指出：铁 后根据实际烧结过程的升温曲线，将试样小饼放 矿粉液相流动特性是其“烧结基础特性”中的重 入微型烧结实验装置中焙烧：实验结束后取出烧 要指标之一.铁矿粉的同化性虽然表征了铁矿 结小饼，测定其垂直投影面积，并根据下式计算 粉在烧结过程中生成低熔点液相的能力，但并没 出试样的液相流动性指数，以此确定铁矿粉液相 有完全反映出生成液相的流动特性.因此，仅仅 流动 依靠铁矿粉的同化性还无法全面判断铁矿粉在 流动性指煮-个-1. 烧结过程中的固结行为和作用. 液相流动性指数描述的是试样因液相流动 烧结矿的固结主要是通过生成的液相对周 而呈现出的面积增长率，其数值越大，则流动性 围未熔物料浸润、反应、粘结而完成的.研究表 越强.若烧结后试样未出现熔化流动，即试样面 明：烧结矿的结构强度不仅决定于残留原矿和粘 积仍为原始面积，则其流动性指数为零. 结相的自身强度，还取决于两者之间的接触程 主要的实验设备是微型烧结装置，它由红外 度，合适的烧结液相流动性，可确保固液接触面 线快速高温护以及温控仪等设备组成.实验所使 积，从而有利于获得足够的固结强度， 用的铁矿粉的化学成分列于表1.本实验以非均 铁矿粉液相流动特性是指在烧结过程中铁 质烧结矿为研究对象，考虑到存在一定数量的残 矿粉与CaO反应生成的液相的流动能力，它表征 留原矿及烧结原料的偏析，故选取烧结液相的二 的是粘结相的“有效粘结范围”，不同种类的铁矿 元碱度为3.54.5. 粉由于自身特性的不同，在烧结过程中生成的液 相的流动特性也各不相同.因此，可以通过配矿 表1实验用铁矿粉的化学成分（质量分数） 设计来控制烧结液相的流动性，掌握各铁矿粉的 Table 1 Chemical composition of iron ores for experiment 液相流动特性对提高烧结矿的产量、质量具有重 矿粉TFe SiO,Ca0A,O,Mg0TiO,SFe0烧损 要的意义. A65.703.970.030.900.030.0400.0040.200.92 B67.501.370.100.940.100.0600.0080.370.92 1实验方法 C65.613.470.091.580.030.0580.3000.392.22 D 66.354.400.300.200.260.0200.0056.920.26 本实验采用了“基于流动面积的粘度测定E62.603.780.052.150.080.1100.0130.142.10 法"0.其要点是：将要考查的试样压制成小饼，然F58574610.0412600700600010020866 G57.395.080.372.580.200.1200.0090.078.66 收稿日期：20040426修回日期：200408-31 H63.574.030.042.350.100.0660.0090.252.34 基金项目：国家自然科学基金资助项目N0.50074005) 165.403.760.041.230.090.0350.0050.410.33 作者简介：吴胜利(1956一)，男，教授，博士生导师 J58.684.370.031.380.080.0520.0050.179.89第 2 7 卷 第 3 期 2 0 0 5 年 6 月 北 京 科 技 大 学 学 报 OJ u ur a l o f U n iv e sr i yt o f S e i e n e e a n d l ’e c h n o lo gy B e ij i n g V b】 一 2 7 N 0 . 3 J u n 。 2 0 0 5 铁矿粉烧结液相流动特性 吴 胜 利 杜 建新 马 洪 斌 田 药清 许 海发 北京 科技 大学冶 金与 生态工程 学 院 , 北 京 10 0 0 83 摘 要 在铁矿 粉烧 结过程 中 , 铁 矿粉 与 C aO 反应 生成 的液相 的流 动特性 , 是衡 量烧 结混 合 料 能否有 效粘 结的重要 指标之 一 采 用微型烧 结法 和基 于流动 面积 的粘 度测 量法 , 以 10 种 常 用进 口 铁 矿粉 为对 象 , 研究 其液 相流动特 性及 其 影响 因素 . 分 析 了铁 矿粉 的液相 流动特性对 实 际烧 结 过程 的影 响 . 结 果表 明 : 不 同种类 的铁 矿粉 由于其 自身特 性 的不 同 , 所 生成 的液相 的流 动 能力及 其随温 度 、 碱 度的 变化规 律有 很大 差异 . 关键 词 铁 矿粉 ; 烧 结 ; 液 相流动 特性 ; 优 化配矿 分类号 钾 04 .6 4 后根 据 实际烧 结过 程 的升温 曲线 , 将试 样 小饼 放 入微 型烧 结实验 装 置 中焙 烧 ; 实验 结束 后取 出烧 结小 饼 , 测 定 其垂 直投 影 面积 , 并根据 下式计 算 出试 样的液 相流 动性 指数 , 以此确 定铁矿 粉液 相 流动 性 . 流动 性 指数 = 小饼 原始 面 积 液 相流 动性 指 数 描 述 的是 试 样 因 液 相 流动 而 呈现 出的面 积增长 率 , 其数 值 越大 , 则流 动性 越 强 . 若烧 结 后试 样 未 出现熔 化 流动 , 即试 样面 积仍 为 原始 面积 , 则其 流动 性 指数 为零 . 主 要 的实验 设 备是 微型烧 结 装置 , 它 由红外 线快速 高温 炉 以及温 控仪 等设 备组 成 . 实验所 使 用 的铁矿 粉 的化 学成 分列 于 表 1 . 本实 验 以非 均 质 烧结矿 为 研究对 象 , 考虑 到存 在一 定数 量 的残 留原矿及 烧 结原料 的偏 析 , 故选 取烧 结液 相 的二 元 碱度 为 3 . 5码 . 5 . 表 1 实验用铁 矿粉 的化 学成 分 (质 , 分 数 ) aT b le 1 C h e m iaC l e o m P o ,泊。 n o f ior n o溉 fo r ex p e ir m e n t 矿 粉 5 10 : C a 0 A 儿0 , M g o 0 . 0 3 5 8 0 % 烧 损 0 . 9 2 0 . 9 2 2 2 2 一1nU, 刀 到9 一乙凡, 不几一n 汽j Un甘nU 0 , J , . 盆 O ù ; 940 八“n 03l0 n ù 0 `Unlj `气, ù了O 且. U 恤 : 20 0 “34 丘.0 07254192147 0520612063510 nn ù 0 0 . 2 0 2 . 15 0 . 2 6 0 . 0 8 iT 0 2 0 . 0 4 0 0 . 0 6 0 0 . 0 5 8 0 . 0 2 0 0 . 00 4 0 . 0 0 8 0 . 3 0 0 0 . 0 0 5 0 . 0 13 0 . 0 10 0 . 0 0 9 0 . 0 0 9 0 . 0 0 5 0 . 0 0 5 9 、ùnUù n ù内乡nU , : 0n U O ō了 八U n 匕. 、乙 9R n材甘 : 0 , J 内 0 `凡ù、 : 0437 ǐ” ó 00 0803376973470861 内J I 凡J J 络伟峥、ùōJ J 伟任凡J BACDEGHFIJ “ 铁矿 粉烧 结基础 特 性 ” 新概 念 `I] 中指 出 : 铁 矿 粉 液相 流 动特 性是 其 “ 烧 结基 础特 性 ” 中 的重 要指标 之 一 铁 矿粉 的 同化 性倒 虽 然表 征 了铁 矿 粉 在烧 结过程 中生成低 熔 点液相 的 能力 , 但并 没 有 完全 反 映 出生成 液 相 的流动 特性 . 因此 , 仅仅 依 靠铁 矿 粉 的 同化 性 还 无 法全 面判 断铁 矿 粉在 烧 结过 程 中的 固结 行 为和 作用 . 烧 结 矿 的固 结 主 要 是通 过 生 成 的液 相 对 周 围未 熔物 料 浸润 、 反应 、 粘 结而 完 成 的 . 研 究表 明 : 烧 结矿 的结构 强度不 仅决 定于残 留原矿和 粘 结相 的 自身强 度 , 还取 决 于 两者 之 间 的接 触 程 度 . 合适 的烧 结 液相 流 动性 , 可确保 固液接 触 面 积 , 从 而 有利 于获得 足够 的 固结 强度 . 铁矿 粉 液 相 流 动 特 性 是指 在 烧 结 过 程 中铁 矿粉 与 C ao 反应 生成 的液相 的流动 能力 , 它 表征 的是 粘结相 的 “ 有 效粘结 范 围 ” . 不 同种 类 的铁矿 粉 由于 自身特性 的不 同 , 在烧 结过 程 中生成 的液 相 的流 动特 性也 各 不相 同 . 因 此 , 可 以通 过配 矿 设计 来控制 烧 结液相 的流 动性 , 掌握各铁 矿粉 的 液 相流 动特 性对 提 高烧 结矿 的产量 、 质量 具有 重 要 的 意义 . 1 实验 方 法 本 实验 采 用 了 “ 基 于流 动 面 积 的 粘度 测 定 法 ” 13J . 其要 点是 : 将要考 查 的试样压制成 小饼 , 然 收稿 日期 : 2 0 4 -() 4 - 2 6 修 回 日期 : 20 0 4-() 8一 l 基金项 目 : 国家 自然科 学基金 资助项 目N( 以 50 74 0 5) 作 者简 介 : 吴胜利 ( 195 6一 ~ ) , 男 , 教授 , 博 士 生 导师 T F e 65 . 7 0 6 7 . 5 0 6 5 . 6 1 6 6 . 3 5 6 2 . 6 0 5 8 . 5 7 5 7 3 9 6 3 5 7 6 5 . 4 0 5 8 . 6 8 2 6 0 2 . 5 8 2 3 5 0 . 10 0 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2005. 03. 009