專利名稱：一種高爐爐塵中煤粉、焦炭和含鐵爐料含量的測定方法
技術領域：
本發明涉及高爐煉鐵，特別屬于高爐爐塵組成的測定方法，具體地說是一種高爐 爐塵中煤粉、焦炭和含鐵爐料含量的測定方法。
背景技術：
高爐爐塵是高爐煉鐵過程中隨煤氣流溢出的粉塵，主要由破裂焦炭的粉末、噴吹 入爐的未及時燃燒的煤粉以及含鐵爐料(燒結礦、球團礦、天然塊礦)塌落過程中產生的微 粒組成。爐塵分為一次爐塵和二次爐塵，一次爐塵是重力除塵的產物，顆粒較大；二次爐塵 是采用洗滌方法或布袋方法進行除塵的產物，粒度較細。爐塵吹出量的增加不僅降低了原燃料的利用率，加重高爐除塵系統的負擔，降低 高爐的使用壽命，提高生產成本，還增加對環境的污染。焦炭、煤粉在高爐內的利用狀況對 高爐技術經濟指標有較大影響，分析高爐爐塵組成中煤、焦的含量，有利于追溯爐塵產生的 原因，提出煤、焦質量及高爐冶煉技術的改進措施，減少爐塵的產生。目前還沒有成熟、有效的方法測定高爐爐塵組成中煤、焦、燒結礦、球團礦、天然塊 礦的含量。有研究嘗試用煤巖顯微分析的方法測定高爐爐塵組成中煤、焦的含量。根據煤、 焦在顯微鏡下呈現的不同結構特征、顏色和各向異同性，利用數點統計法進行爐塵中煤、焦 含量的顯微定量分析。但是這種方法操作繁瑣，結果誤差大，不能準確地反映高爐爐塵煤、 焦的組成情況。因此，有效測定高爐爐塵的組成是目前懸而未決的問題。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種高爐爐塵中煤粉、焦炭和含鐵爐料含量的測 定方法，該方法操作簡單、測定準確度較高。本發明依據的原理是高爐爐塵中煤粉、焦炭、含鐵爐料的粒度范圍接近，步驟3-1中分離后的含鐵爐料中還含有沉煤和沉焦，測定含鐵爐料中碳的質量百 分含量CdFe，測定步驟1-1中細磨煤粉、焦粉中碳的質量百分含量CdS、C⑶；假設沉焦的質量百分含量Hlira與沉煤的質量百分含量!!!^^相等，根據碳值平衡計 算沉煤、沉焦的質量百分含量m^j、Hiira ； 5)計算爐塵中煤粉、焦炭的質量百分含量m煤=X煤+m沉煤；m焦=χ焦+m沉焦。優選地，還包括6)爐塵中含鐵爐料組成測算6-1利用光學礦相顯微鏡，采用數點顯微計量分析方法，測定的點數不低于1000個，對步驟1-1中的燒結礦粉、球團礦粉及步驟3-1中的離心出的含鐵爐料進行礦物組成鑒 定，分別測算燒結礦粉中鐵酸鈣和橄欖石類礦物的含量VS1、Vs2，球團礦粉中橄欖石類礦物 的含量\2’離心后含鐵爐料中鐵酸鹽和橄欖石類礦物的含量Vttl、Vtt2 ；6-2根據以下公式求得\、\的 Vs、Vq分別為燒結礦、球團礦在離心后含鐵爐料中的體積百分含量；6-3測定離心后含鐵爐料的真密度P Λ，按下式計算塊礦在離心后含鐵爐料中的 體積百分含量Vk: 6-4按下式計算高爐爐塵中燒結礦、球團礦、塊礦的質量百分含量ms、含量。與現有煤巖顯微分析的方法相比，大大簡化了操作過程；3.測試準確性高現有煤巖顯微分析方法測定爐塵中的煤、焦的準確性受樣品中 各相的統計點數、操作人員的經驗、光片制樣質量等人為因素影響，具有不確定性；而本發 明測定方法受人為因素影響較小，其準確性比煤巖顯微分析方法高。4.利用光學礦相顯微鏡，采用數點顯微計量分析方法，對爐塵中含鐵爐料組成進 行測算。
具體實施例方式實施例在高爐生產現場取樣一次爐塵、二次爐塵及同期生產中的焦炭、煤粉、燒結礦、球 團礦、塊礦等，干燥后研磨至粒度< 0. 125mm，測得各原、燃料真密度，結果如表1 表1原、燃料真密度
煤粉 焦粉 塊礦燒結礦 球團礦 根據煤、焦與煉鐵原料真密度值差異，選用密度為1. 60g/cm3的氯化鋅ZnCl2溶液 為分離介質，分離出爐塵中煤粉，離心機轉速8000rpm，離心管體積50ml，離心時間30min， 分離介質的液面高度為離心管高度的85%，每一離心管中裝入的爐塵質量與分離介質體積 的比為1 8，分離時間為30分鐘。離心后仔細傾出上層液，用虹吸法將管中剩余少量上層 液吸出。用pH = 2. 5的HCl液反復清洗從上層液中過濾出的煤粉5-6遍，烘干、稱重、計算 出分離出的煤粉的質量百分比含量xs，結果如表2
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再向存有管底物的離心管中裝入密度為2. OOg/cm3的ZnCl2溶液，充分攪拌后在相 同條件下離心分離，離心后仔細傾出上層液，用同樣方法測算X胃。結果如表2 將管底含鐵爐料從離心管中清洗出，用pH = 2. 5的HCl液反復洗滌5_6遍后過濾、 烘干、稱重，計算出含鐵爐料質量百分比含量mFe，結果如表2 表2 —、二次爐塵xffi、χ焦、含鐵爐料mFe測算結果 將離心所得含鐵爐料清洗、過濾、干燥。用BCH-I型半自動碳氫分析儀測定煤、焦、 離心所得含鐵爐料、中碳含量，結果如表4:根據公式(1)計算沉煤、沉焦的質量百分含量m
沉煤、m沉焦5 表4物料干基碳值Cd 分別按m煤=χ煤+m沉煤、m焦=χ焦+m沉焦式計算出一次爐塵、二次爐塵中煤、焦的質量 百分含量ms、Iiii,,結果如表5 表5 —次、二次爐塵中煤、焦、分離原料的質量百分含量 用顯微計量法測得燒結礦粉、球團礦粉及離心后含鐵爐料鐵酸鈣和橄欖石含量如 表6 表6物料鐵酸鈣和橄欖石含量 根據公式(2)和(3)計算一次爐塵、二次爐塵離心后含鐵爐料中燒結礦、球團礦體積百分含量Vs、Vq，測得離心后含鐵爐料的真密度P Λ，根據公式(4)計算出塊礦體積百分 含量Vk，再根據(5) (7)換算出一次爐塵、二次爐塵中燒結礦、球團礦、塊礦的質量百分含 量Iivnvmk,結果如表7 表7高爐爐塵中燒結礦、球團礦的含量 本技術領域中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本發明， 而并非用作為對本發明的限定，只要在本發明的實質精神范圍內，對以上所述實施例的變 化、變型都將落在本發明的權利要求書范圍內。
權利要求
一種高爐爐塵中煤粉、焦炭和含鐵爐料含量的測定方法，其特征在于包括如下步驟1)物料真密度測定1 1將高爐生產現場取樣的包括焦炭、煤粉的燃料和包括燒結礦、球團礦、塊礦的含鐵爐料研磨成粒度＜0.125mm；1 2將細磨的焦粉、煤粉及燒結礦粉、球團礦粉、塊礦粉干燥后，測定真密度ρj、ρm、ρs、ρq、ρk；2)分離介質配制2 1根據焦粉和煤粉間的真密度值差異，配制出密度介于焦粉和煤粉之間的分離介質；2 2根據焦粉與含鐵爐料間的真密度值差異，配制出密度介于焦粉與含鐵爐料之間的分離介質；3)爐塵離心分離3 1向爐塵中加入密度介于焦粉與含鐵爐料之間的分離介質，用離心分離方法分離出含鐵爐料，并計算出分離出的含鐵爐料的質量百分含量mFe；3 2向爐塵中加入密度介于焦粉和煤粉之間的分離介質，用離心分離法分離出焦粉和煤粉，并分別計算出分離出的焦粉和煤粉的質量百分比含量x焦和x煤；4)沉煤、沉焦質量百分含量測算步驟3 1中分離后的含鐵爐料中還含有沉煤和沉焦，測定含鐵爐料中碳的質量百分含量CdFe，測定步驟1 1中細磨煤粉、焦粉中碳的質量百分含量Cd煤、Cd焦；假設沉焦的質量百分含量m沉焦與沉煤的質量百分含量m沉煤相等，根據碳值平衡計算沉煤、沉焦的質量百分含量m沉煤、m沉焦；5)計算爐塵中煤粉、焦炭的質量百分含量m煤＝x煤+m沉煤；m焦＝x焦+m沉焦。
2.如權利要求1所述的高爐爐塵中煤粉、焦炭和含鐵爐料含量的測定方法，其特征在 于還包括6)爐塵中含鐵爐料組成測算6-1利用光學礦相顯微鏡，采用數點顯微計量分析方法，測定的點數不低于1000個，對 步驟1-1中的燒結礦粉、球團礦粉及步驟3-1中的離心出的含鐵爐料進行礦物組成鑒定，分 別測算燒結礦粉中鐵酸鈣和橄欖石類礦物的含量VS1、Vs2，球團礦粉中橄欖石類礦物的含量 Vtl2，離心后含鐵爐料中鐵酸鹽和橄欖石類礦物的含量Vttl、Vtt2; 6-2根據以下公式求得Vs、Vq的Vs= Ik X100% VsiVq=HvS X100% Vq2vs、Vq分別為燒結礦、球團礦在離心后含鐵爐料中的體積百分含量； 6-3測定離心后含鐵爐料的真密度ρ Λ，按下式計算塊礦在離心后含鐵爐料中的體積百分含量Vk: 6-4按下式計算高爐爐塵中燒結礦、球團礦、塊礦的質量百分含量ms、nvmk
3.如權利要求2所述的高爐爐塵中煤粉、焦炭和含鐵爐料含量的測定方法，其特征在 于所述的步驟2-1和2-2中，分離介質為四氯化碳與三溴甲烷的混合液，通過調節四氯化 碳與三溴甲烷的體積比來控制分離介質的密度。
4.如權利要求2所述的高爐爐塵中煤粉、焦炭和含鐵爐料含量的測定方法，其特征在 于所述的步驟2-1和2-2中，分離介質是氯化鋅水溶液，通過調節氯化鋅質量百分濃度來 控制氯化鋅水溶液的密度。
5.如權利要求3或4所述的高爐爐塵中煤粉、焦炭和含鐵爐料含量的測定方法，其特征 在于所述步驟3)爐塵離心分離以如下步驟代替3-1向爐塵中加入密度介于焦粉和煤粉之間的分離介質，用離心分離法分離出上層的 煤粉，并計算出分離出的煤粉的質量百分比含量X煤；3-2向爐塵中加入密度介于焦粉與含鐵爐料之間的分離介質，用離心分離方法分離出 焦粉和含鐵爐料，并分別計算出分離出的焦粉和含鐵爐料的質量百分比含量χ胃和％e。
6.如權利要求5所述的高爐爐塵中煤粉、焦炭和含鐵爐料含量的測定方法，其特征在 于所述步驟3)離心分離法中離心機轉速不低于2000rpm，離心管體積不低于50ml，離心時 間不低于lOmin，分離介質的液面高度不高于離心管高度的85%，每一離心管中裝入的爐 塵質量與分離介質體積的比不高于1 8。
7.如權利要求6所述的高爐爐塵中煤粉、焦炭和含鐵爐料含量的測定方法，其特征在 于所述步驟3)中，將分層的液體分別過濾、干燥、稱重。
全文摘要
本發明公開了一種高爐爐塵中煤粉、焦炭和含鐵爐料含量的測定方法，包括如下步驟1)物料真密度測定；2)分離介質配制；3)爐塵離心分離；4)沉煤、沉焦質量百分含量測算；5)計算爐塵中煤、焦的質量百分含量；6)爐塵中含鐵爐料組成測算，本發明與現有技術相比，具有以下優點和積極效果創意新穎性，利用高爐爐塵中各種組分粒度范圍接近、真密度相差較大，采用離心沉降的物理分離方法測算高爐爐塵中煤、焦、含鐵爐料的含量；操作簡單，測試準確性高，測定方法受人為因素影響較小，其準確性比煤巖顯微分析方法高。
文檔編號G01N9/00GK101929995SQ20091005384
公開日2010年12月29日 申請日期2009年6月25日 優先權日2009年6月25日
發明者劉曉榮, 張永忠, 楊俊和 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司;上海應用技術學院