一种铁矿粉连晶性能的评价及测量方法
技术领域
本发明涉及铁矿粉造块
技术领域
，尤其涉及一种铁矿粉连晶性能的评价及测量方法。背景技术
高碱度烧结矿配加酸性球团矿长期以来一直是我国高炉普遍采用的炉料结构，球团矿作为一种重要的含铁炉料，其具有铁品位高、强度好、粒度均匀、冶金性能优越以及生产过程更为环保等优点，受到炼铁工作者的高度重视。而且近年来，我国球团矿的产量和工艺设备得到持续的发展，特别是熔剂型球团、镁质球团和含钛球团矿的研制更是广大院校和企业研究的热点。
然而，由于自然界中铁矿石原料的多样性以及矿粉中铁氧化物存在形式的复杂性，使得不同铁矿粉在制备氧化球团过程表现出明显的差异性。除了化学成分、粒度组成、矿物特征等常温特性的评价，前人针对铁矿粉烧结固结机制提出了评价烧结用铁矿粉高温性能的量化指标，有同化性能、液相流动性能、粘结相强度性能、铁酸钙生成性能、连晶性能、粘附粉/核矿石的高温结合性能等，这些量化的指标为烧结优化配矿及改善烧结矿的质量提供了新的思路和方法。然而，人们对球团矿用铁矿粉的高温评价，主要沿用烧结过程铁矿粉的连晶性能，采用压块的抗压强度作为球团的连晶强度，测试压块抗压强度时往往不可避免会对压块造成破坏。铁矿粉的连晶性能是指在焙烧过程中矿物间连晶固结的强度，即矿物晶体结合成球的能力，连晶能力越强，球团的抗压强度越大，通过比较在同一焙烧条件下，不同精矿粉连晶性的强弱，可判断所生产球团矿的强度。然而现有测定铁矿粉连晶特性的方法并不能精确表示铁矿粉连晶强度，该测定方法会受到铁矿粉粒度及试样制备过程压力大小等实验条件的影响，而且该测试属于破坏性测试，不利于后续微观检测的进行。
因此，有必要研究一种新的铁矿粉连晶性能的评价及测量方法来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种铁矿粉连晶性能的评价及测量方法，定义焙烧后压块界面间连晶的强度为铁矿粉的连晶能力，能够无损检测焙烧后铁矿粉的连晶强度，且不受矿粉颗粒及制样过程压力的影响。
本发明提供一种铁矿粉连晶性能的评价及测量方法，其特征在于，所述方法的步骤包括：
S1、用铁矿粉进行压块操作，得到若干压块坯体；
S2、取两个及以上所述压块坯体，叠置设置，并进行轴向压制，使相邻压块坯体的界面紧密接触，得到团块；
S3、对所述团块进行焙烧，得到团块焙烧体；
S4、测量所述团块焙烧体的界面固结强度，根据所述界面固结强度表征铁矿粉连晶性能。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤S4中表征铁矿粉连晶性能的具体方式为：铁矿粉连晶强度＝界面固结强度/界面个数。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤S1中的所述铁矿粉为预处理后的铁矿粉；预处理内容包括：烘干和研磨。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述团块和所述团块焙烧体的数量均为2～5个；
所述界面固结强度为2～5个团块焙烧体所有界面固结强度的总和。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤S1中压块操作具体内容包括：取预设量的铁矿粉，在5～10MPa的压力下压制成圆柱体。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述圆柱体的直径为8～15mm，高度为6～12mm。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述铁矿粉为赤铁矿粉、磁铁矿粉、炼钢污泥或者含铁粉尘。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤S2中轴向压制的压力为5～10MPa。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤S3中焙烧条件为：焙烧温度为1200～1300℃，焙烧时间为15～25分钟，焙烧气氛为空气。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述方法的步骤还包括：
S5、根据所述铁矿粉连晶强度和界面面积，计算出单位面积连晶强度。
与现有技术相比，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：定义焙烧后压块界面间连晶的强度为铁矿粉的连晶能力，即测定压块间的剪应力铁矿粉的连晶强度，可无损检测焙烧后铁矿粉的连晶强度，不对焙烧试验进行粉碎性破坏，测完强度后的试样可进一步进行其他检测；
上述技术方案中的另一个技术方案具有如下优点或有益效果：不受矿粉颗粒及制样过程压力的影响，所测量的强度能够更加精确的反应铁矿粉的连晶能力；现有技术中采用压块的抗压强度作为连晶强度的方式中，其测出的抗压强度包括连晶能力和材料本身的抗压能力，因此存在较大误差，而本申请的界面的固结强度基本等同于连晶能力，故而能够更精确的反应铁矿粉的连晶能力；
上述技术方案中的另一个技术方案具有如下优点或有益效果：制备的试样经强度检测后能有效将矿粉的连晶断面暴露出来，有利于下一步对连晶断面微观检测；
上述技术方案中的另一个技术方案具有如下优点或有益效果：对择优选择铁矿粉的种类以及以后球团矿的优化配矿提供了理论基础和实践经验，对进一步系统细致地研究铁矿粉在高温焙烧过程的高温行为及各项反应提供了必要的技术支撑。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明一个实施例提供的铁矿粉连晶性能的评价及测量方法的流程图；
图2是本发明一个实施例提供的单一压块压制示意图；
图3是本发明一个实施例提供的紧密压块间界面示意图；
图4是本发明一个实施例提供的团块焙烧后测量界面间连晶强度示意图。
具体实施方式
为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
针对现有技术的不足，本发明提供一种铁矿粉连晶强度的测定方法，该方法可检测焙烧后铁矿粉的连晶强度，而且该方法不受矿粉颗粒及压样过程压力的影响，该测量方法对于择优选择铁矿粉的种类及为以后球团矿的优化配矿提供了理论基础和实践经验，对进一步系统细致地研究铁矿粉在高温焙烧过程的高温行为及各项反应提供了必要的实践手段。
一种测定铁矿粉连晶性能的测定方法，如图1所示，该方法定义焙烧后压块界面间连晶的强度为铁矿粉的连晶能力，即测定压块间的剪应力来评定铁矿粉的连晶性能，包括如下测定步骤：
第一、取一定量的铁矿粉在100～150℃的烘箱中烘干3～5小时，去除矿粉中的体相水；
铁矿粉是指一切用于球团造块的含铁物料，可以是赤铁矿粉、磁铁矿粉、炼钢污泥或者是含铁的粉尘等；
第二、将铁矿粉置于研钵中轻轻研磨一段时间，可以是5分钟，使矿粉充分混合均匀，消除干燥过程产生的板结，同时使矿粉颗粒粒度分布更加均匀；
第三、称取5g混匀后铁矿粉9份，在10MPa的压力下通过压样机将铁矿粉压制成的圆柱形团块9个；根据具体情况，团块个数、每份铁矿粉的重量以及压块力度可以改变；
步骤三中压制团块的压力可以为5～10MPa，团块的直径为8～15mm，团块的高度为6～12mm；
第四、将9个团块分成3份，每三个圆柱团块摞起来形成两个接触面，并通过压样机对这三个团块进行轴向加压，使界面紧密接触；
步骤四中制备焙烧团块的样品可以是2～5个，产生界面是1～4个；为了使界面接触更为紧密，对团块施加的压力为5～10MPa；
第五、将压制成的团块置于高温炉中焙烧一段时间，然后将试样取出后在空气中冷却至室温；
步骤五中团块的焙烧温度为1200～1300℃，焙烧时间为15～25分钟，焙烧过程的气氛为空气；
第六、用剪应力测定仪测定团块间界面的固结强度即为铁矿粉的连晶强度，同时可求出单位面积上的连晶强度；
步骤六中用单个界面的剪应力定义为铁矿粉的连晶强度，同时可求出单位面积上的连晶强度。
实施例一：铁矿粉连晶性能的测定：
取一定量的铁矿粉在100℃的烘箱中烘干3小时，去除矿粉中的体相水；然后，将烘干后的铁矿粉置于研钵中轻轻研磨5分钟，使矿粉充分混合均匀，消除干燥过程产生的板结，同时使矿粉颗粒粒度分布更加均匀；称取5g混匀后铁矿粉9份，在10MPa的压力下通过压样机将铁矿粉压制成直径为10mm，高度为8mm的圆柱形团块(如图2所示)9个；将9个团块分成3份，每三个圆柱团块形成两个接触面，并通过压样机在5MPa的压力下对这三个团块进行加压，使界面紧密接触(如图3所示)。将压制成的团块置于高温炉中焙烧一段时间，然后将试样取出后在空气中冷却至室温。用剪应力测定仪测定团块间的固结强度(如图4所示)为τ(该固结强度τ为所有界面的固结强度之和)，压制试样的底面积为A。定义连晶强度和单位面积的连晶强度的计算公式如下，测量得到铁矿粉的连晶强度如表1所示，测试获得3次测试矿粉的平均固结强度τ为2242N，连晶强度FL为1121N，A为78.5mm2，单位面积连晶强度FA为7.140N/mm2。
连晶强度FL：FL＝τ/2；(τ/2中的2为界面个数，也可以用n表示，n的取值为正整数)
单位面积连晶强度FA：FA＝τ/(2A)。
表1铁矿粉连晶性能实测数据
编号
τ
F<sub>L</sub>
A
F<sub>A</sub>
团块1
2250
1125
78.5
7.165
团块2
2230
1115
78.5
7.102
团块3
2246
1123
78.5
7.153
表2铁矿粉连晶性能平均数据
编号
τ
F<sub>L</sub>
A
F<sub>A</sub>
团块
2242
1121
78.5
7.140
以上对本申请实施例所提供的一种铁矿粉连晶性能的评价及测量方法，进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
如在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”、“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含/包括但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求书的保护范围内。
