什么是高炉炉料的冶金性能和焦炭的热态性能

高炉炉料类型包括烧结矿、球团矿、焦炭、块矿以及不太常用的熔剂，例如锰矿、二氧化硅和萤石。 炉料的常规测试主要涉及成分和粒度分析。 有些人可能对炉料冶金性能测试不太熟悉。 今天我们就来说一下炉料的冶金性能是什么，为什么要检测炉料的冶金性能，以及如何检测炉料的冶金性能。

1、炉料的冶金性能包括哪些内容？

铁矿石冶金性能包括铁矿石900℃还原性、500℃低温还原粉化性能、球团矿900℃还原膨胀指数、铁矿石荷重软化性能和熔滴性能。 测试这些性能的设备和方法基于ISO标准，即GB/T13240-91标准、GB/T13241-91标准和GB/T13242-91标准。 北京科技大学是该研发项目的主要参与者。 同时，经过多年的实验研究，北京科技大学还研发出了铁矿石减荷软化性能、熔滴性能的试验设备和试验方法。 目前国内大部分钢铁企业和科研院所的铁矿石冶金性能及测试方法均由北京科技大学开发并提供。

2、为什么要测试炉料的冶金性能？

原燃料质量是高炉炼铁的基础，原燃料质量由原燃料的化学成分、物理性能和冶金性能三个方面组成。 三者之间的关系是化学成分是基础，物理性能是保证，冶金性能是关键。 炉料的冶金性能决定高炉的炉况。 烧结矿的500℃低温还原粉化（RDI）和球团矿的还原膨胀指数（RSI）决定了高炉上部的透气性，是高炉上部向前运动的限制环节。高炉。 炉料的回流特性和焦炭的热特性（焦炭反应性CRI和反应后强度CSR）决定了高炉下部的透气性，是高炉下部向前移动的限制环节。高炉。 保持高炉炼铁状态稳定前进，离不开对烧结矿、球团矿、块矿、焦炭冶金性能的检测。

3、如何检测炉料的冶金性能？

3.1 铁矿石900℃还原试验设备（GB/T13241-91标准方法）

图1 铁矿石900℃还原性检测装置

设备组成：

还原炉及测量台、电子天平、温度控制器、还原反应管、样品温度测量及显示系统、CO气体转化炉及温度控制器、还原气体净化及气体混合系统、计算机数据采集、处理及打印系统。 （见图2）

图2 铁矿石冶金性能测试计算机数据采集、处理和打印系统

铁矿石900℃还原试验方法：

样品：500g±1粒，粒径10-12.5mm，预先干燥；

测试温度：900±10℃；

还原气体：30%CO+70%N2

还原气体纯度：O2＜0.1%、CO2＜0.2%、H2O气体＜0.2%H2

还原气体流量：15升/分钟±1升/分钟。

测试时间：样品在900℃恒温下连续还原180分钟。

测试结果减少程度的计算：

试验时：m0为样品质量（g）

m1是还原开始前样品的质量（g）

mt是减少180分钟时样品的质量（g）

A为样品中Feo含量(%)

B为样品总铁含量(%)

测试结果减少率的计算：减少率是指减少程度达到40%时一分钟内的减少程度。

式中：33.6为常数

t30和t60分别是还原程度达到30%和60%的时间（分钟）。 我国以“RI”为主要减排指标，以“RVI”为参考指标。

3.2铁矿石低温粉化试验和静态还原后使用冷滚筒的方法（GB/T13242-91标准方法）：

样品：与900℃还原试验方法相同，即粒径10-2.5mm，干样品500g±1粒。

还原气体：由20%CO+20%CO2+60%N2组成。 杂质含量与900℃还原性测定方法相同。 流量：15升/分钟±1升/分钟。

还原温度500°±10℃，还原时间：样品在500℃恒温还原60分钟，转鼓试验：

图3 铁矿石低温粉碎冷滚筒装置

样品经500℃还原冷却后，称重（质量为mog），倒入Φ130×120mm的圆桶中。 以30rpm±1rpm的速度连续旋转10分钟。 用 6.3、3.15 和 0.5mm 倒出。 过方孔筛并分别称重。 +6.3、+3.15、+0.5mm的样品质量分别为m1、m2、m3。 将结果输入计算机，打印出测试结果报告。

低温降低粉化强度指标

低温降低粉化指数

低温降低粉化抗磨指标

测试结果以RDI+3.15为主要指标，RDI+6.3和RDI-0.5为参考指标。

3.3 颗粒相对自由膨胀指数测试设备和方法（GB/T13240-91标准方法）

球团矿相对自由膨胀指数的测定也是在用于测量900℃铁矿石还原性的设备上进行的。 样品为18个直径为10-2.5mm的球，置于还原反应管的反应容器中。 容器分为三层，每层放置6个球。 测量还原前后样品的质量（g）和体积（mL）。

还原气体成分、杂质含量、还原气体流量、还原温度同GB/T1324-91标准方法，还原时间60分钟。

测试结果以“RSI”表示

测试时：V0、V1分别为还原前后的样品体积（mL）

3.4 铁矿石减载及软化性能试验设备及方法（北京科技大学标准）

图4 铁矿石减荷软化性能试验装置

测量系统组成：

转换炉及测量架、温度智能控制器、样品位移测量系统、计算机数据采集处理、打印系统

实验方法：

样品及样品尺寸：在纯N2气体保护下经900℃还原180分钟并冷却至室温后，将样品粉碎至1-2mm，置于Φ20mm刚玉反应容器中，高度为20mm。 样品加热系统：0-900℃，10℃/min，>900℃，5℃/min。

在样品加热过程中，使用1升/分钟的纯N2气体来保护样品。 测量样品收缩率随温度升高的变化。 将样品收缩4％时的温度作为软化开始温度(TBS)。

样品收缩40%时的温度为最终软化温度（TBE）。

测试结果：软化区间（△TB）=TBE-TBS℃

5、铁矿石熔滴性能测试设备及方法（北京科技大学制定标准）

图5.6 铁矿石熔滴性能测试装置

试验装置由：高温液滴炉及测量架、取样箱、智能温控装置组成

CO气体重整炉及温度控制器、样品位移测量系统、试验过程压差（△P）测量系统、计算机数据采集、处理和打印系统。

实验方法：

样品粒径：10-12.5mm 样品尺寸：180-220g干样品（65±5mm）。

还原气体成分：30% CO + 70% N2 还原气体流量：12 升/分钟。

还原气体杂质含量同GB/T13241-91标准。

升温速率：0-900℃：10℃/min，900℃恒温60分钟，>900℃：5℃/min。

测试容器及装载：反应容器为Φ48mm石墨管，在样品的顶部和底部放置20g粒径为10-12.5mm的焦炭颗粒。

负载：1kg/cm2

铁矿石熔滴性能试验是在加负荷降温工况，即模拟高炉工况下，测量试样收缩10%（T10%）和40%（T40%）时的温度值和范围，样品开始熔化（即压差开始急剧上升时的温度值（TS）、最大压差（△Pm）、样品开始滴落的温度值（Td）

测试结果以液滴性能的总特征值（S）表示。

℃)

熔滴性能测试装置还可以测试高炉炉料结构。

部分数据来源：数据来自北京东方永成科技有限公司冶金技术研究中心。