铁矿石低温还原粉化率测定20页PPT
试验铁矿石900℃间接还原性能检测
实验三、 铁矿石900℃间接还原性能检测【实验性质】综合性实验；学时：43.1实验目的（1） 了解并掌握铁矿石还原动力学性能测定方法。
（2） 了解所用设备的工作原理及基本操作方法。
（3） 进一步巩固所学冶金物理化学过程热力学、动力学等专业基础知识，并运用所学相关知识，对影响铁矿石还原动力学性能的相关因素进行分析讨论，提高理论联系实际的水平。
（4） 通过实验，使得同学们的动手能力和分析问题与解决问题的能力得到提高。
3.2实验装置及实验原理现代高炉生产中，铁矿石的还原是高炉冶炼要完成基本任务，还原过程包括两部分，既间接还原和直接还原。
间接还原是指还原剂是气体为即CO或H2的还原过程；直接还原是指用固体C完成的还原。
间接还原是高炉上部最主要的反应，在目前高炉冶炼技术条件下，尽量发展间接还原。
充分利用高炉煤气中的CO(H2)，对于改善高炉冶炼过程的能量利用，降低焦比具有重要的意义。
间接还原的反应是由高价氧化物到低价氧化物的反应，即：3Fe2O3+CO(H2)=2Fe3O4+CO2(H2O)Fe3O4+CO(H2)=3FeO+CO2(H2O)FeO+CO(H2)=Fe+CO2(H2O)所谓铁矿石的还原性，是指铁矿石中的氧化铁被CO(H2)还原的难易程度。
高炉工作者力求铁矿石具有良好的还原性，因此需要通过实验测定铁矿石的还原性。
还原性是评价铁矿石冶炼价值的重要指标。
在本实验采用热天平失重法，其原理为：在900℃条件下，将悬挂于电子天平下反应管内的500克铁矿石通入还原气体CO或H2，铁氧化物中的氧与还原性气体发生反应，生成CO2或H2O而排出反应管外，铁矿石因失氧而重量逐渐减轻，这样便可计算出各时刻的相对还原度；画出还原度随时间变化的还原曲线。
本实验方法为《铁矿石的还原性测定方法》GB/T13241-91标准方法，该方法参照ISO7215标准实验装置见图3-1。
图3-1 铁矿石还原实验装置系统图3.3 实验步骤将铁矿石（烧结矿、球团矿、块矿）样品在105℃温度下烘干120分钟，以除去水分，铁矿石试样重500克，粒度为10—12.5mm，为保证粒度需用10—12.5mm 的标准筛进行试样筛分。
直接还原铁指数、还原度和化率的测定
直接还原炉料用铁矿石－还原挃数、最终还原度和金属化率的测定1 范围本标准规定了一种在气体直接还原条件下，通过测定还原挃数、最终还原度和金属化率来评价氧从铁矿石中去除的难易程度的试验方法。
本标准适合于块矿和球团矿。
2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
ISO 2597-1:2006 铁矿石－全铁量的测定－第1 部分：三氯化锡还原滴定法ISO 3082:2000 铁矿石－取样和制样方法ISO 5416:2006 直接还原铁－金属铁含量的测定－溴－甲醇滴定法ISO 9035:1989 铁矿石－酸溶亚铁含量的测定－滴定法ISO 9507:1990 铁矿石－全铁量的测定－三氯化钛还原法ISO 11323:2002 铁矿石和直接还原铁－名词术语3 术语和定义本标准中采用ISO 11323中的术语和定义。
4 原理将试验样固定在试样床后，在800℃时通入由氢气、一氧化碳、二氧化碳和氮气组成的还原气体对试验样进行等温还原。
在90分钟的还原时间内，连续或间隔一定的时间称量试验样。
在氧铁比为0.9时计算还原度，同时通过90分钟后氧质量的损失（R90）来计算最终还原度。
通过化学分析还原后的试样或R90的公式计算金属化率。
5 取样、制样和试验样制备5.1 取样和制样按照ISO 3082进行取样和试样的制备。
球团矿的粒度组成：10.0mm～12.5mm占50%，12.5mm～16.0mm占50%。
块矿的粒度组成：10.0mm～16.0mm占50%，16.0mm～20.0mm占50%。
上述粒度组成的干燥试样至少需要2.5kg。
试样在105℃±5℃的炉中烘干至恒重，然后冷却至室温。
注：若连续两次干燥试样的质量变化不超过试样原始质量的0.05%，则认为试样达到恒重状态。
国家标准批准发布公告2009年第9号(总第149号)－－关于批准197项国家标准的公告
国家标准批准发布公告2009年第9号(总第149号)－－关于批准197项国家标准的公告
文章属性
•【制定机关】国家质量监督检验检疫总局(已撤销),国家标准化管理委员会•【公布日期】2009.08.27
•【文号】国家标准批准发布公告2009年第9号[总第149号]
•【施行日期】2009.08.27
•【效力等级】部门规范性文件
•【时效性】现行有效
•【主题分类】标准化
正文
国家标准批准发布公告
（2009年第9号总第149号）
国家质量监督检验检疫总局、国家标准化管理委员会批准以下197项国家标准，现予以公布（见附件）。
2009年8月27日
备注：1.GB/T 5953-1999已被代替完
2.从即日起，废止GB/T 21783-2008塑料毛细管法和偏光显微镜法测定部分结晶聚合物的熔融行为（熔融温度或熔融范围）。
钢铁冶金实验1.2 (2016)
在某种情况下，试验达不到60％的还原度，此时，下列公式适用于较低的还原度：RVI= (1-23）
式中：tY—还原度达到Y%时的时间，min；
k；
Y = 50%时，k= 20.0。
O/Fe= 0.9，相当于还原度为40%。
四实验设备
实验设备流程示意图见图1-10。图中各设备、仪器名称和用途说明如下。
18温控仪：DWK—702，控制还原炉炉温。
19温控仪：KSY-6-16，控制CO发生炉炉温。
图1—10铁矿石还原性能实验流程
五方法步骤
1.实验方法
将一定粒度范围内的试样置于固定床中，用CO和N2组成的还原气体，在900℃的温度下进行等温还原，每隔一定时间（或连续）称量试样质量，以三价铁状态为基准，计算还原3小时后的还原度和原子比O／Fe等于0.9时的还原速率。
其余杂质气体成分要求与铁矿石还原性能测定相同，即：
H2≤0.2%（V/V）
H2O≤0.2%（V/V）
O2≤0.1%（V/V）
在整个还原期间，还原气体的标态流量保持15±1升/min。
3.装样：称取试样500g±1粒,称量精度至1g。将试样装入还原管，
表面整平，封闭顶部，放入电炉，吊挂于电子天平上，检查称量系统。
RDI＋6.3，RDI＋3.15，RDI-0.5。
六.实验报告
1.结果及试样评价。
2.回答问题
（1）低温还原粉化与烧结矿冷却粉化有什么不同？
（2）还原过程中的减重为什么不等于还原过程中的失氧量？3.叙述你在实验中了解到了什么，学到了什么。
一.试验的目的及意义
铁矿石（包括烧结矿、球团矿）的软化是造渣过程中对高炉行程影响较大的一个环节。铁矿石软化后由于受到上部炉料的荷重作用，使矿石本身和矿石之间的孔隙度大大降低，使得上升的煤气受到阻力显著增加，从而减慢了炉料的下降速度。因此，铁矿石的软化性能成为铁矿石冶金性能的重要组成部分。
烧结矿低温还原粉化指数的试验与研究
• 3）烧结矿SiO2含量对低温还原粉化率的影 响： • 有关资料表明，在900℃以上的高温下， Fe3O4可以被还原，特别是SiO2存在时， 更会加快它的还原，生成低熔点化合物铁橄 榄石，随着SiO2含量的提高，烧结矿的 FeO升高，低温还原粉化率（+3.15mm） 增大。
• 4）Al2O3对低温还原粉化率的影响： • 烧结矿中含有一定的Al2O3有利于四元系针 状交织结构的铁酸钙的形成，有利于提高烧 结矿强度。但过高有助于玻璃质的形成，使 烧结矿强度和低温还原粉化率升高。
1 国内研究现状
• 目前我国宝钢、攀钢、武钢等部分企业生产的烧结 矿低温还原粉化率较高，一般小于3.15mm达到 30~40%，接近日本平均水平（-3mm部分为 36.3%）。 • 除以上几个方面的技术措施外，国内外还进行了以 下试验与生产：烧结使用复合熔剂；熔剂分加技术； 混合料预压烧结；煤气无焰烧结；富氧点火；富氧 烧结与富氧双层烧结等。
2 选题的目的和意义
• 2.1张钢矿粉的烧结特性 • 张钢烧结常用的几种矿粉的化学成分见表2.1 • 在烧结生产中，应根据各种矿粉的含铁品位， SiO2和Al2O3的含量进行优化，使之在烧结过程中 获得合适的烧结性能。
产地 巴西 澳大利 亚 澳大利 亚 印度 中国 品种 巴西粗 粉 PB粉 烧损 1.07 5.79
前言
• 受国内铁矿石资源和开发技术经济条件的限制，国 内铁矿石产量严重不足，造成进口铁矿石数年大幅 度增长，进口依赖度将进一步增加。但是，随着优 质铁矿粉供应紧张、价格逐年上涨，质量逐步下降， 对烧结生产造成较大影响。因此，合理地利用国内 外廉价铁矿粉资源，生产高质量的烧结矿以及获得 理想的经济效益是每个钢铁企业追求的目标。 • 烧结矿低温还原粉化率（RDI）是烧结矿冶金性能 的一个重要指标，烧结矿RDI的波动，不但直接影 响到高炉料柱的透气性，造成炉况不顺，而且增加 炉顶喷吹出量。因此烧结矿低温还原粉化率直接关 系到高炉的顺行生产，对提高高炉的技术经济指标 起着举足轻重的作用。
低温还原粉化的知识与分析
低温还原粉化性(reduction disintegration property)铁矿石(烧结矿及球团矿)在低温还原过程中发生碎裂粉化的特性。
在高炉炼铁过程中，当铁矿石进入高炉后，炉料下降到400～600℃的区间，在这里受到来自高炉下部的煤气的还原作用，会发生不同程度的碎裂粉化。
严重时则影响高炉上部料柱的透气性，破坏炉况顺行。
铁矿石这种性能的强弱以低温还原粉化指数(RDI)来表示，或称LTB(Low Temperature Break-down)。
粉化原因及影响因素低温还原粉化的根本原因是矿石中的Fe2O3。
在低温(400～600℃)还原时，由赤铁矿变成磁铁矿发生了晶格的变化，前者为三方晶系六方晶格，而后者为等轴晶系立方晶格，还原造成了晶格的扭曲，产生极大的内应力，导致铁矿石在机械力作用下碎裂粉化。
影响铁矿石(烧结矿及球团矿)低温还原粉化性能的因素有矿石的种类、Fe2O3的结晶形态、人造富矿的碱度、还原温度及铁矿石中的其他元素的含量。
矿石的种类以赤铁矿粉为原料的烧结矿RDI，较高；以磁铁矿粉为原料的烧结矿RDI，较低。
例如：烧结原料中澳大利亚赤铁矿配加量由43.5％增加到60.6％时，烧结矿的RDI值由31.36％提高到38.08％。
德国K．格勒勃等研究表明：在烧结矿中碱度、脉石含量及机械应力相同的条件下，烧结矿中Fe。
0。
(包括原始及次生Fe2O3)含量与RDI有密切的关系，Fe2O3含量愈高，则RDI愈高。
Fe2O3的结晶形态Fe2O3结晶形态的差异能引起RDI较大的变化。
结晶良好的天然Fe2O3，RDI一般在30％以下(按日本钢铁厂方法检验，以下同)；天然磁铁矿氧化焙烧成的Fe2O3的结晶，焙烧初期呈线状，RDI为22.4％，焙烧后期呈多晶状，RDI为10.3％；焙烧良好的球团矿，其中的Fe2O3大部分是斑状，RDI较低，酸性球团矿RDI为34.1％，自熔性球团矿为3.1％；烧结矿中的Fe2O3，如斑状结晶体RDI较低，但当磁铁矿原料高温烧结后，在降温初期Fe3O4迅速再氧化成Fe2O3，内部尚包裹着Fe3O4、硅酸盐玻璃质、CaO•Fe2O3，它的晶体外形多为菱形的骸晶状Fe2O3，具有最高的RDI。
低温还原粉化特性
低温还原粉化性(reduction disintegration property)铁矿石(烧结矿及球团矿)在低温还原过程中发生碎裂粉化的特性。
在高炉炼铁过程中，当铁矿石进入高炉后，炉料下降到400～600℃的区间，在这里受到来自高炉下部的煤气的还原作用，会发生不同程度的碎裂粉化。
严重时则影响高炉上部料柱的透气性，破坏炉况顺行。
铁矿石这种性能的强弱以低温还原粉化指数(RDI)来表示，或称LTB(Low Temperature Break-down)。
粉化原因及影响因素低温还原粉化的根本原因是矿石中的Fe2O3。
在低温(400～600℃)还原时，由赤铁矿变成磁铁矿发生了晶格的变化，前者为三方晶系六方晶格，而后者为等轴晶系立方晶格，还原造成了晶格的扭曲，产生极大的内应力，导致铁矿石在机械力作用下碎裂粉化。
影响铁矿石(烧结矿及球团矿)低温还原粉化性能的因素有矿石的种类、Fe2O3的结晶形态、人造富矿的碱度、还原温度及铁矿石中的其他元素的含量。
矿石的种类以赤铁矿粉为原料的烧结矿RDI，较高；以磁铁矿粉为原料的烧结矿RDI，较低。
例如：烧结原料中澳大利亚赤铁矿配加量由43.5％增加到60.6％时，烧结矿的RDI值由31.36％提高到38.08％。
德国K．格勒勃等研究表明：在烧结矿中碱度、脉石含量及机械应力相同的条件下，烧结矿中Fe。
0。
(包括原始及次生Fe2O3)含量与RDI有密切的关系，Fe2O3含量愈高，则RDI愈高。
Fe2O3的结晶形态 Fe2O3结晶形态的差异能引起RDI较大的变化。
结晶良好的天然Fe2O3，RDI一般在30％以下(按日本钢铁厂方法检验，以下同)；天然磁铁矿氧化焙烧成的Fe2O3的结晶，焙烧初期呈线状，RDI为22.4％，焙烧后期呈多晶状，RDI为10.3％；焙烧良好的球团矿，其中的Fe2O3大部分是斑状，RDI较低，酸性球团矿RDI为34.1％，自熔性球团矿为3.1％；烧结矿中的Fe2O3，如斑状结晶体RDI较低，但当磁铁矿原料高温烧结后，在降温初期Fe3O4迅速再氧化成Fe2O3，内部尚包裹着Fe3O4、硅酸盐玻璃质、CaO•Fe2O3，它的晶体外形多为菱形的骸晶状Fe2O3，具有最高的RDI。
铁矿粉造块学习.pptx
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2.1 铁矿石的种类
• 具有金属光泽的结晶态片状赤铁矿称镜铁矿。 • 结晶态的赤铁矿呈铁黑色或钢灰色，非结晶态赤铁矿呈红色或暗红色，但无论是
哪种形态的赤铁矿，其条痕均为砖红色。
赤铁矿所含S和P杂质比磁铁矿少。呈结晶状的赤铁矿，其颗粒内空隙多，而 易还原和破碎。但因其铁氧化程度高而难形成低熔点化合物，故其可烧性较差， 造块时燃料消耗比磁铁矿高。
二 次 混 料（制粒）
布料
点火器
水 水蒸汽
烟道灰 灰尘
烧
结机
除尘
破碎
抽风 烟筒
筛分 冷却
热返矿
排放
整粒
冷返矿
高炉矿槽
冷返矿
高炉
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2.2.4 烧结生产工艺流程
(1) 配料与混料
将精矿粉、富矿粉(小于8mm)与配入的熔剂粉(小于3mm的石灰 石粉和白云石粉等)和燃料粉(焦粉或无烟煤粉)组成混合料，同时加入 一定量的水，将混合料制成小球。
• 气化反应： 脱硫85％～95％。 FeS2+11/2O2=Fe2O3+4SO2 2FeS+7/2O2=Fe2O3+2SO2
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2.2.4 烧结生产工艺流程
当台车行走到烧结机尾部时，烧结过程结束。红热的烧结块 滑落到单辊破碎机(Crusher)上被剪切破碎。
破碎后的烧结矿经热振动筛(Hear Resistrant Shaker)筛除-5mm的粉
铺底料 布料 点火器
除
单辊破碎机
尘
器
降尘管
铁矿石低温还原粉化率的测定
实验条件
1 还原气体流量 在整个实验期间，还原气体的标准流量为15±1L/min
2 还原气体成分 CO 20%±0.5%，CO2 20%±0.5%，N2 60±0.5%%
3 实验温度 500±10℃
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实验仪器、设备
1 还原实验仪器、设备
14
实验仪器、设备
2 转鼓实验仪器、设备
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实验步骤
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误差要求
1.允许误差 ①入得鼓大试于样1.量0%m，0和即转鼓后筛分分级总出量（m1+m2+m3）之差不
m0 (m1 m2 m3) 100%＜1.0% m0
若试样损失量大于1.5%时作废。
②若采用双试样,则
两次强度指数差值 RDL6.3 1.4%(绝对值) 两次粉化指数差值 RDL0.5 0.8%(绝对值)
5
• 2.2 内应力 烧结矿是多种矿物的集合体，冷却过程中，由于不
同矿物的冷缩系数不同而产生的应力，往往在烧结矿中强 度较低的部位产生裂纹。温度较低时，烧结矿性脆，还原 过程产生的内应力引起应变，烧结矿耐不住这种应变，边 产生新的裂纹，并使原有的裂纹扩张，致使烧结矿粉碎。
还原过程中内应力主要是由于铁矿石逐级还原时体 积膨胀引起的。赤铁矿逐级还原时体积的变化如下：
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实验原理
• 还原粉化指数：表示还原后的铁矿石通过转鼓后的指数。 分别用筛分得到的6.3mm，3.15mm，0.5mm的物料质量和试 样转鼓前的总质量之比，用百分数表示。
• 在固定床中，500℃下，用CO 20%，CO2 20%，N2 60%组成 的还原气体进行还原，还原60min后，将试样冷却到100℃ 以下，用小转鼓转300转。再用规格为6.3mm，3.15mm及 0.5mm的方孔筛进行筛分，用还原粉化表示铁矿石的粉化 程度。
《铁矿石和熔剂》PPT课件
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原料包括：铁矿石、焦炭和熔剂。 产品包括：生铁、高炉煤气、炉尘和炉渣。
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1100
高炉冶炼的燃料
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一
天然矿物
本 二
次
铁矿石及分类
课
三 高炉冶炼对铁矿石的要求
内
四
铁矿石的准备处理
容
五
选矿
辽宁冶金职业技术学院
2.铁矿石和熔剂 2.1铁矿石 2.1.1天然矿物 ⑴.矿物 【矿物】就是指地壳中的化学元素经各种地质作用（自 然的物理化学作用或生物作用）所形成的自然元 素或化合物。
球磨、棒磨机
细磨
1～0.3
-0.1
球磨、棒磨机
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常用破碎机械与磨矿机械的类型
• 压碎：大多用于脆性、坚硬物料的粗碎。 • 劈碎：对物料的破碎最为有利。 • 击碎：主要用于脆性物料的破碎。 • 磨碎：多用于小块物料的细磨。
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⑶.筛分
【筛分】就是通过单层或多层筛面，将颗粒大小不同的
②.地下采矿：就是指从隐藏的地下矿场采出有用矿物。
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⑵.破碎 【破碎】就是指利用设备使矿石破成碎块的过程。
破碎阶段
粗碎 中碎 细碎 粗磨
Hale Waihona Puke 粒度/mm给料产品
1000～300 350～100
350～100
100～40
100～40 20～12
20～12 1～0.3
破碎设备
颚式 圆锥破碎机
颚式 圆锥破碎机 锤式破碎机
2750
7.874