鐵礦石的高溫荷重還原軟化性
荷重還原軟化性(softeningpropertyunderloadduringreduction)鐵礦石在荷重和升溫還原條件下發(fā)生軟化收縮的特性。鐵礦石被加熱還原生成大量fe0,它容易與礦石中sio2、cao、al2o3等脈石礦物形成低熔點(diǎn)的液相。隨著溫度的升高,液相數(shù)量增加。當(dāng)升高到一定溫度后,礦石在荷重條件下開始變形、收縮、軟化。繼續(xù)升溫,則繼續(xù)軟化收縮,直至熔化滴落。在高爐煉鐵過程中,從軟化開始發(fā)生熔滴,即在爐內(nèi)形成了軟熔帶。軟熔帶中的透氣性差,還原和傳熱過程受到限制。因此,要求軟熔帶薄一些,位置低一些。軟熔帶的厚度和位置同礦石的軟化性在高爐內(nèi)和熔滴性有直接關(guān)系。礦石的軟化溫度高、軟化溫度區(qū)間窄,則高爐內(nèi)的軟熔帶薄,在爐內(nèi)位置低,透氣性好,所以礦石的荷重還原軟化性是評(píng)價(jià)鐵礦石高溫冶金性能的主要指標(biāo)之一。不同礦石具有不同的荷重還原軟化性,并可用專門的裝置測(cè)定。測(cè)試方法20世紀(jì)60年代以前,研究礦石軟化性的方法是取一定數(shù)量和粒度的礦石置于坩堝中,試樣上加一定的荷重,在一定升溫速度下加熱,測(cè)定其收縮率同溫度的關(guān)系。用軟化開始溫度和軟化區(qū)間為評(píng)價(jià)礦石軟化性的指標(biāo)。但是,測(cè)試溫度不超過1200℃,試驗(yàn)氣氛和試樣還原程度不予控制,升溫制度和荷重的控制也無統(tǒng)一的規(guī)范,裝置的自動(dòng)化水平較低。到60年代,出現(xiàn)了一些新的測(cè)試裝置和方法。為了控制試樣的還原程度,先將試樣預(yù)還原到不同的還原度,然后在n。氣氛下進(jìn)行加熱,測(cè)定不同溫度下的收縮率,以比較不同礦石的軟化性。為了測(cè)定礦石在軟化收縮時(shí)的透氣性和還原性的變化,研制了一種荷重還原透氣性測(cè)定裝置。但是,這種裝置由于使用耐熱金屬反應(yīng)管,測(cè)試溫度只能達(dá)到1050~1100℃,而且測(cè)定是在恒溫下進(jìn)行。為使測(cè)試條件同高爐內(nèi)相近,采用了程序升溫和在高溫下通入n2+co混合氣,用高al2o3管代替金屬管,使測(cè)試溫度可提高到1350~1400℃。評(píng)價(jià)指標(biāo)評(píng)價(jià)礦石荷重軟化性有3項(xiàng)指標(biāo):(1)軟化開始溫度。表示軟化開始的判據(jù)、無統(tǒng)一規(guī)定,一般以開始收縮時(shí)的溫度或收縮率為4%或10%時(shí)的溫度為軟化開始溫度。(2)軟化終了溫度。也無統(tǒng)一的判據(jù)。20%和25%收縮率曾被用作軟化終了的判據(jù),后來改為40%的收縮率。一般認(rèn)為,軟化終了即為熔化開始,由于鐵礦石是一個(gè)含多種氧化物的復(fù)雜體系,不存在明確的熔化溫度,只有一個(gè)溫度區(qū)間,所以熔化開始溫度常以通過試樣層的氣流壓差陡升時(shí)的溫度來表示。(3)軟化區(qū)間。即軟化終了溫度和軟化開始溫度之間的溫度差。溫差大表示軟化區(qū)間長(zhǎng),軟熔帶的透氣性不好。影響因素影響鐵礦石還原荷重軟化性的因素有5:(1)礦石還原程度低,軟化前礦石feo含量高,會(huì)促使低熔點(diǎn)渣相形成,軟化開始溫度即低;若礦石還原程度高,礦石中feo低,并可能還原成部分金屬鐵則軟化開始溫度高。(2)堿度升高,軟化溫度一般升高。(3)增加mgo,形成高熔點(diǎn)鎂浮土體和含mgo的硅酸鹽,軟化溫度則提高。(4)提高礦石品位和降低sio2含量,可以減少低熔點(diǎn)渣相,使軟化溫度提高。(5)礦石中含有k2o和na2o時(shí),形成渣相的溫度下降,軟化溫度會(huì)大幅度降低。