本項發(fā)明涉及冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體說是一種測定鐵礦石軟熔透氣性的方法。

背景技術(shù)：

高爐內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，軟熔帶透氣性會對高爐透氣性產(chǎn)生較大的影響，而軟熔帶的形狀和位置對高爐煤氣流分布及高爐下部透氣性也會產(chǎn)生重要的影響。目前，研究人員主要通過礦石軟熔滴落實驗來探究鐵礦石的高溫軟熔性能。在此類實驗中，通過考察坩堝上下壓差來表征軟熔帶的透氣性：坩堝上下壓差小，說明其軟熔帶透氣性較好，否則較差。

現(xiàn)有的裝料方式中，為了模擬高爐礦焦分裝的布料模式，在坩堝上下部分裝入焦炭，中間裝入礦石(如圖2)。然而采用此裝料方式，氣流的流動方向是自下向上流動，礦石軟熔時，氣流必須強制穿過軟熔帶，這與實際高爐嚴重不符。實際高爐生產(chǎn)過程中，礦石軟熔時在軟熔帶位置，氣體是選擇壓力阻力小的焦窗流過，并不必強制通過透氣性差的礦石軟熔帶(如圖3)。因此傳統(tǒng)的熔滴實驗裝料方式不能很好的反映實際的高爐生產(chǎn)狀況。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，本項發(fā)明的目的是提供一種新的裝料方式，從而改變氣體在坩堝內(nèi)流動時的阻力(尤其是礦石軟熔時)，借此模擬高爐內(nèi)的氣流運動規(guī)律，從而使實驗結(jié)果更加貼近于實際生產(chǎn)，得出不同鐵礦石對高爐透氣性的影響。具體技術(shù)方案如下：

一種測定鐵礦石軟熔透氣性的方法，其特征在于：改變焦炭和鐵礦石的裝料方式，從而使氣體流動的方式與高爐生產(chǎn)的實際情況更加符合；具體結(jié)構(gòu)為：在鐵礦石層旁邊添加焦炭層；鐵礦石軟熔而導致透氣性差時，焦炭作為焦窗，為氣體流動的主要通道。

坩堝中礦焦裝入比如下：

(1)設(shè)鐵礦石加入量為ag，焦炭負荷為x，則焦炭加入量為a/xg；

(2)設(shè)鐵礦石層的收縮率為η，則軟熔層與焦窗的截面積比為

ms-鐵礦石質(zhì)量，g；

mc-焦炭質(zhì)量，g；

ps-鐵礦石堆密度，t/m³；

pc-焦炭堆密度，t/m³；

η-鐵礦石收縮率，％；

ss′-軟熔層截面積，m²；

s′c-焦窗截面積，m²；

ss-鐵礦石截面積，m²；

sc-焦炭截面積，m²。

將轉(zhuǎn)化為圓形坩堝內(nèi)徑向上的分布比例為:rc/rs，

rc為焦炭的坩堝內(nèi)徑，rs為鐵礦石的坩堝內(nèi)徑；

按照這個直徑將鐵礦石和焦炭裝入坩堝。

本發(fā)明的優(yōu)點是：本項發(fā)明的裝料模式中，煤氣的流動方式是通過焦窗進行流動，極少部分的煤氣通過透氣性差的礦石軟熔層，這樣坩堝中的煤氣流分布情況與高爐的生產(chǎn)實踐更加相似，有利于達到預(yù)期的實驗?zāi)康摹?/p>

附圖說明

圖1是傳統(tǒng)熔滴實驗的氣體流動情況；

圖1中，1為碳棒，2為加熱爐，3為熱電偶，4為石墨坩堝，5為樣品；

圖2為圖1圓圈處的放大圖；10為焦炭，20為礦石；

圖3為高爐軟熔帶內(nèi)實際的氣體流動情況，箭頭方向為氣體流動方向；

圖4為本發(fā)明的裝料方式示意圖；

圖5為圖4的俯視圖；

圖6為傳統(tǒng)型和改進型裝料方式的壓差曲線。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例來說明本發(fā)明。

本項發(fā)明是在原有裝料方式基礎(chǔ)上，提出一種新的坩堝內(nèi)布料模式。在傳統(tǒng)裝料方式下，需要鐵礦石質(zhì)量為500g，新的裝料模式也需要鐵礦石500g。在新的裝料方式下，為了使爐料分布方式與高爐軟熔帶結(jié)構(gòu)相似，需對高爐軟熔帶中礦石軟熔層和焦窗的截面積進行計算，以此確定坩堝橫截面積上礦石和焦炭的比例。大型高爐的礦/焦比(也即焦炭負荷)約為4～5，本例中將選擇焦炭負荷為5，作為計算的基準。傳統(tǒng)的軟熔滴落實驗中，普遍認為鐵礦石收縮率達40％時，鐵礦石全部熔化，形成軟熔層，故選用40％為礦石全部熔化時的收縮率。

坩堝中礦焦裝入比計算過程如下：

(1)設(shè)鐵礦石加入量為ag，焦炭負荷為x，則焦炭加入量為a/xg。

(2)鐵礦石在高爐中進行加熱后，軟化并最終形成熔融態(tài)的軟熔層，而焦炭層則形成了焦窗。設(shè)鐵礦石層的收縮率為η，則軟熔層與焦窗的截面積比為

ms-鐵礦石質(zhì)量，g；

mc-焦炭質(zhì)量，g；

ps-鐵礦石堆密度，t/m³；

pc-焦炭堆密度，t/m³；

η-鐵礦石收縮率，％；

ss′-軟熔層截面積，m²；

s′c-焦窗截面積，m²；

ss-鐵礦石截面積，m²；

sc-焦炭截面積，m²。

本例中取鐵礦石質(zhì)a＝500g，焦炭負荷x＝5.0，鐵礦石收縮率為40％，鐵礦石堆密度ρs＝2.5，焦炭堆密度ρc＝1.8，帶入以上式得：

故可設(shè)定坩堝中鐵礦石與焦炭的截面積比為2.16，即若焦炭層的橫截面積為1時，礦石層的橫截面積為2.16，總面積為3.16。坩堝實際內(nèi)徑為75mm，故面積為4416mm²，焦炭層的截面積1397mm²，礦石層截面積為3019mm²。將其轉(zhuǎn)化為圓形坩堝內(nèi)徑向上的分布比例為:rc/rs＝0.33(rc為焦炭的坩堝內(nèi)徑，rs為鐵礦石的坩堝內(nèi)徑)rc為18mm，rs為57mm，如附圖4所示，按照這個直徑將鐵礦石和焦炭裝入坩堝即可。

實施例1及使用效果

本實驗與其它熔滴實驗不同的是原料的裝入方式不同，比較兩組實驗結(jié)果，考察兩種不同裝入方式對鐵礦石軟熔滴落性能及軟熔帶透氣性造成的影響，由此得出新式的裝料模式更能有效反映出高爐的實際生產(chǎn)狀況。兩種裝料模式的壓差曲線如附圖6所示。

礦石軟熔后，即使完全不透氣，只有焦炭層保持良好透氣性時，氣體通道面積為原來的1/3.16＝0.32。根據(jù)氣體方程，最大壓差應(yīng)為原來的1/0.32＝3.16倍。附圖5中，料柱初始壓力約0.3kpa，(1)原裝料模式下，最大壓差為11.35kpa，是原料柱壓差的38倍，顯然與實際情況不符；(2)新裝料模式下，最大壓差為0.88kpa，是原料柱壓差的2.93倍，與實際情況更加符合。在實際的高爐生產(chǎn)中，氣體的流動也遵循這一規(guī)律。因此認為在研究高爐軟熔帶透氣性時，使用改進型實驗的裝料方式時，其內(nèi)部的料層分布方式和氣體流動方式等更加貼近于高爐實際生產(chǎn)的情況。