生球和球团矿产品质量检验与鉴定

17、生球和球团矿产品质量检验与鉴定烧结矿和球团矿的质量对高炉冶炼的效果及高炉各项技术经济指标影响极大，改善烧结矿和球团矿的质量是“精料”的主要内容。随着高炉大型化、自动化以及要求最大限度地降低燃料比，对高炉炉料的质量和炉料质量的检验方法越来越重视，特别是各重点钢铁企业，把提高生铁产量和质量着眼点放在“铁前”工作上，对烧结矿和球团矿的质量提出了更高要求。27.1烧结产品的质量指标与检验

评价烧结矿的质量指标主要有：化学成分及其稳定性、转鼓强度、粒度组成与筛分指数、落下强度、还原性、低温还原粉化性、软熔性等。34一、烧结矿化学成分及其稳定性成品烧结矿的化学成分主要检测：TFe、FeO、CaO、SiO2、Al2O3、MnO、TiO2、S、P等。要求有用成分要高，脉石成分要低，有害杂质（如S、P）要少。烧结矿的化学成分稳定性要好，如化学成分波动会引起高炉内温度、炉渣碱度和生铁质量的波动，从而影响高炉炉况的稳定，使焦炭负荷难以在可能达到的最高水平上保持稳定，不得不以较低焦炭负荷生产，使高炉焦比升高，产量降低。因此要求各成分的含量波动范围要小。5

烧结矿碱度一般用烧结矿中的w（CaO/SiO2）比值表示。一般认为，烧结过程中不加熔剂的烧结矿称酸性烧结矿或普通烧结矿，加少量熔剂，但高炉冶炼时仍加较多熔剂的称熔剂性烧结矿，而加足熔剂，在高炉冶炼时不加或极少量加（调碱度用）的称自熔性烧结矿，烧结矿的碱度在1.5以上与酸性料组合成合理炉料结构的烧结矿称高碱度烧结矿。球团矿的区分与此相同。6二、转鼓强度转鼓强度是评价烧结矿常温强度的一项重要指标。测定方法：取烧结矿试样15±0.5kg，以40-25mm、25-16mm、16-10mm三级按筛分比例配制而成，装入转鼓，进行试验。试样在转动过程中受到冲击和摩擦作用，粒度发生变化。转鼓停后，卸出试样用筛孔为6.3mm×6.3mm和0.5mm×0.5mm的机械摇动筛，往复30次，对各粒级质量进行称量，并计算转鼓指数和抗磨指数。7m0——入鼓试样质量，kg；m1——转鼓后，>6.3mm粒级部分的质量，kg；m2——转鼓后，6.3-0.5mm粒级部分的质量，kg；转鼓指数：抗磨指数：T、A均取两位小数值。T值越高，A值越低，烧结矿的机械强度越高。我国优质烧结矿要求T≧70.00%和A≦5.00%。8转鼓用5mm厚钢板焊接而，转鼓内径1000mm，内宽成500mm，内有两个对称布置的提升板，用50mm×50mm×5mm，500mm长的等边角钢焊接在内壁上。规定转速为（25±1）r/min共转8min，200转。9二、粒度组成与筛分指数目前我国对高炉炉料的粒度组成检测尚未标准化，推荐采用方孔筛5×5、6.3×6.3、10×10、16×16、25×25、40×40、80×80等七个级别，其中前六个级别为必用筛，使用摇动筛筛分，粒度组成按各粒级的出量用百分数表示。筛分指数测定方法是：按取样规定在高炉矿槽下烧结矿加入料车前取原始试样100kg，等分为5份，每份20kg，放入筛孔为5mm×5mmm的摇筛，往复摇动10次，以小于5mm的粒级质量计算筛分指数C。

A—大于5mm粒级的量,kg。筛分指数表明烧结矿的粉末含量多少，此值越小越好。我国要求优质烧结矿筛分指数C≦6.0%，球团矿C≧5.0%。10三、落下强度落下强度是另一种评价烧结矿常温强度的方法，用来衡量烧结矿抗冲击的能力。目前，这一检测方法的试样量、落下高度、落下次数都很不统一。测定方法：将粒度10-40mm烧结矿试样量20±0.2kg，从2m高处，自由落到大于20mm厚的钢板上，往复四次，落下产物用10mm筛孔的筛子筛分后，取大于10mm部分百分数作为落下强度指标。F——落下强度，%；m0——试样总质量，kg；m1——

落下四次后，大于粒级部分的质量，kg。合格烧结矿80%-83%,优质烧结矿F=86%-87%1112四、还原性

还原性的测定方法不同，我国参照国际标准方法制定。试验条件：还原管：双壁内径75mm，由耐热不起皮的金属板焊接而成，为了放置试样，在还原管中装有多孔板。试样：粒度10.0-12.5mm，质量500g；还原气体成分：CO30%；N270%；H2、CO、H2O不超过0.2%；O2不超过0.1%。还原温度：900±10℃；还原气体流量：15±1L/min(标态)；还原时间：180min13称取500g10.0-12.5mm经过干燥的矿石试样，放到还原管中铺平；封闭还原管顶部，将惰性气体按标态流量15L/min通人还原管中，接着将还原管放入还原炉内，并将其悬挂在称量装置的中心（此时炉内温度不得高于200℃）；按不大于10℃/min的升温速加热。在900℃时恒温30min，使试度样的质量达到恒量。再以标态流量为15L/min的还原气体代替惰性气体，持续180min。在开始的15min内，至少每3min记录一次试样质量，以后每10min记录一次。还原3h后，试验结束，切断还原气体，将还原管及试样取至炉外冷却到100℃以下。试验程序要点1415试验结果表示(1)还原度计算还原度以三价铁状态为基准（即假定铁矿石中的铁全部以Fe2O3形态存在，并将Fe2O3中的氧当作100%)，还原一定时间后所达到的脱氧程度，以Rt表示，单位为质量百分数。计算公式如下：还原时间t的还原度

m0——试样质量，g；

m1——还原开始前试样质量，g；

mt——还原时间t后试样质量，g；

W1——试验前试样中FeO含量，%；

W2——试验前试样的全铁含量，%；

0.11——使FeO氧化到Fe2O3时所需的相应氧量的换算系数；

0.43——TFe全部氧化成时需氧量的换算系数。标准规定，以180min的还原度指数作为考核指标，用RI表示。16（2）还原速率指数计算根据试验数据作出还原度Rt（%）与还原时间t（min）的关系曲线。从曲线读出还原达到30%和60%时相对应的还原时间。以三价铁为基为准，用原子比O/Fe为0.9（相当于还原度40%）时的还原速率作为还原速率指数，以RVI表示，单位为%/min。计算公式如下：

t30——还原度达到30%时所需时间，min；

t60——还原度达到60%时所需时间，min；

33.6——常数。17五、低温还原粉化性烧结矿（或铁矿石）低温还原粉化性能是指矿石进入高炉炉身上部大约在400-600℃之间的低温区还原时，产生粉化的程度。块矿粉化程度高，对高炉炉料顺行和炉内煤气流分布的影响很大。低温还原粉化性能的测定，就是模拟高炉上部条件进行的。低温还原粉化性能的测定方法有静态法和动态法两种。静态法的测定结果，有良好的线性相关关系，且设备简单，转鼓工作条件好，密封问题易解决，操作较方便，试验费用较低，结果稳定，并可与还原性能测定使用同一装置，便于采用。因此大多数国家都采用静态法。18基本原理把一定粒度范围的试样置于固定床中，在500℃温度下，用CO、CO2和N2组成的还原气体进行静态还原。恒温还原1h后，将试样冷却至100℃以下，在室温下装入小转鼓（Ø130×200mm）转300转后取出，用6.3mm、3.15mm和0.5mm的方孔筛分级，测定各筛上物的质量，用还原粉化指数（RDI）表示铁矿石的粉化性。19

试验条件还原试验还原管：双壁Ø内75mm

试样粒度：10.0-12.5mm，质量500g；还原气体：CO和CO2各为20%±0.5%;N260%±0.5%;H2<0.2%或2.0%±0.5%;H2O<0.2%;O2<0.1%；还原温度：500±10℃;

还原气体流量：15±1L/min（标态）；还原时间：60min;转鼓试验转鼓：Ø130×200mm，鼓内壁有两块沿轴向对称配置的钢质提料板;

转速：30±1r/min

时间：10min20

试验结果表示21六、高温软化与熔滴性能高炉内软化熔融带的形成及其位置，主要取决于高炉操作条件和炉料的高温性能。而软化熔融带的特性对炉料还原过程和炉料透气性将产生明显的影响。为此，许多国家对铁矿石软化性的实验方法进行了广泛深入研究。但是，到目前为止试验装置、操作方法和评价指标都不尽相同。一般以软化温度及温度区间，滴落开始温度和终了温度，熔融带透气性，熔融滴下物的性状作为评价指标。22通常测定时，将规定粒度和质量的矿石试样，经预还原（或不经预还原）后，放入底部有孔的石墨坩埚内，试样上下各铺有一定厚度的焦炭，焦炭除起直接还原和渗碳作用外，下层焦炭还起气体交换、调整试样高度和保持渣、铁滴落的作用；然后上面荷重，并从下部通入还原气体（CO:N2=30:70）。还原气体自下而上穿过试样层，按一定的升温速度升温至1400-1450℃。过程中的有关测定参数（测定温度、料层收缩率及还原气体通过料层的压差）和还原气体成分都可自动记录和分析显示出来。23以试样在加热过程中某一收缩值的温度，表示开始软化温度和软化终了温度；以还原气体压差陡升的拐点温度表示熔化开始温度；第一滴液滴落下时温度表示滴落温度；以气体通过料层的压差变化表示软熔带对透气性的影响；滴落在下部接收试样盒内的熔化产物，冷却后，经破碎分离出初渣和铁，测定相应的回收率和化学成分，作为评价熔滴特性指标。

大量研究认为，在今后一定时期内，铁矿石的高温性能应努力达到：3h900℃的还原度应大于或等于65%；还原低温粉化率RDI-3.15应低于30%；烧结矿、球团矿的开始软化温度高于1100℃，开始熔滴和滴落温度分别高于1350℃和低于1500℃。247.2生球和球团矿质量的鉴定一、生球质量的检验

质量良好的生球是获得高产、优质球团矿的先决条件。优质的生球必须具有适宜而均匀的粒度，足够的抗压强度和落下强度以及良好的抗热冲击性。1、生球粒度组成生球的粒度组成用筛分方法测定。我国所用方孔筛尺寸（mm）为25×25、16×16、10×10、6.3×6.3，筛底的有效面积有400mm×600mm和500mm×800mm两种。可采用人工筛分和机械筛分。筛分后，用不同粒度（mm）>25.0、25.0-16.0、16.0-10.0、10.0-6.3和＜6.3的各粒级的质量百分数表示。粒级生球粒度组成一般为：10-16mm粒级的含量不少于85%，>16mm和＜6.3mm的含量均不超过5%。球团的平均直径以不大于12.5mm为宜。25生球的抗压强度是指其在焙烧设备上所能承受料层负荷作用的强度，以生球在受压条件下开始龟裂变形时所对应的压力大小表示。抗压强度的检验装置大多使用利用杠杆原理制成的压力机。选取10个粒度均匀的生球（一般直径为11.8-13.2mm或12.5mm左右）被测定的算术平均值作为生球的抗压强度指标。2、生球的抗压强度3、生球的落下强度测定的方法是：取直径为接近平均直径的生球10个，将单个生球自0.5m的自由高度落到10mm厚的钢板上，反复进行，直至生球破裂时为止的落下次数，求出10个生球的算术平均值作为落下强度指标，单位为“次／个球”。生球落下强度指标的要求与球团生产过程的运转次数有关，当运转次数小于3次时，落下强度最少应定为4次。超过3次的最少应定为4次。264、生球的破裂温度生球在干燥时便会受水分强烈蒸发和快速加热所产生的应力，从而使生球产生破裂或剥到两种强烈的应力作用，结果影响了球团的质量。生球的破裂温度就是反映生球热稳定性的重要指标，是指生球在急热的条件下产生开裂和爆裂的最低温度。要求生球的破裂温度越高越好。检验生球破裂温度的方法依据干燥介质的状态可分为动态法和静态法。动态法更接近生产实际，故普遍采用。目前测定方法还未统一，我国现采用电炉装置测定。方法为：取直径10-16mm的生球10个或20个，放入用电加热的耐火管中。每次升温为25℃，恒温5min，并用风机鼓风，气流速度控制为1.8m/s（工业条件时的气流速度）。以10%的生球呈现破裂时的温度值，作为生球的破裂温度指标。一般要求破裂温度不低于375℃2728二、球团矿质量指标与检验球团矿质量评价内容包括化学成分及其稳定性、常温机械性质（转鼓强度、抗压强度、粒度组成）和高温冶金性能（还原性、低温还原粉化性、软熔性及还原膨胀性等）。目前，虽然国内外球团矿冶金特性的检验方法很多，有的也已列入国际标准，但还没有完整统一的检测方法和标准。球团矿化学成分、转鼓强度、落下强度、筛分指数以及还原性、低温还原粉化性、软熔性等项要求和检测方法可参见烧结矿质量鉴定的内容。此外，球团矿的检测还包括抗压强度、还原膨胀性能。291、球团矿的抗压强度抗压强度是检验球团矿的抗压能力的指标。一般采用压力机测定。方法是：随机取样1kg，每一次试验应取直径10.0-12.5mm成品球团矿60个，逐个在压力机上加压，压力机的荷重能力不小于10kN，压下速度恒定在10-20mm/min，以60个球破裂时最大压力值的算术平均值作为抗压强度。球团矿的抗压强度（直径10-12.5mm时），对于大于1000m3的高炉，应不小于2000N／个球；小于1000m3的高炉，应不小于1500N／个球。302、球团矿还原膨胀性能球团矿的还原膨胀性能以其相对自由还原膨胀指数（简称还原膨胀指数）表示。所谓还原膨胀指数，是