測量鐵礦粉溼容量、水接觸角和料層孔隙率的系統及方法
2023-04-23 04:55:41 4
專利名稱：測量鐵礦粉溼容量、水接觸角和料層孔隙率的系統及方法
測量鐵礦粉溼容量、水接觸角和料層孔隙率的系統及方法技術領域
本發明屬於鋼鐵冶金領域，尤其涉及一種測量鐵礦粉溼容量、水接觸角和料層孔隙率的系統及方法。
背景技術：
鋼鐵冶金領域中，將鐵礦粉、焦炭、熔劑等配水混合，通過圓筒混料機的制粒作用， 獲得具有一定粒度分布的混合料小球，然後在臺車上通過抽風燒結最終獲得高爐煉鐵所需的燒結礦。該制粒過程中，配水量對混合料的造球行為，以及最終混合料小球的粒度分布有重要影響隨著水分的增大，混合料透氣性增大，提高生產率；但若水分過大，將在燒結斷面上形成過溼帶，使料層阻力變大，同時使能源消耗上升；若水分過小，則影響混合料造球效果，直接影響燒結過程的透氣性。因此，混合料水分控制的重要性是不言而喻的，適宜的配水量既能保證混合小球的強度和尺寸，又能最大程度上節約用水和減少燒結所需的配碳。
我國絕大多數大型鋼鐵聯合企業生產所需的鐵礦石主要依靠進口。目前，隨著優質鐵礦石資源的不斷減少和進口鐵礦石價格的上漲，原料成本在格鋼鐵企業中所佔的比例越來越高。鋼鐵企業為了緩解壓力，不斷的擴大原料的來源，很多種類的含鐵物料被用到了燒結過程中，例如硫酸渣、轉爐赤泥、高磷礦、鐵品位礦等，造成了目前燒結所用原料種類繁多、成分波動大，影響著燒結工序的經濟效益。原料的不穩定性給混合料制粒過程最佳配水量的選擇帶來困難。然而，在燒結混合料中，鐵礦粉的溼容量、水接觸角、料層孔隙率等溼潤性參數對混合料的配水量以及造球強度和尺寸有著決定性的影響，如果能夠測算和掌握所用鐵礦粉原料的這些溼潤性參數，便能夠為燒結混合料配水控制及造球工藝的提高提供有利的數據基礎。本申請人的團隊研究出了一種測量鐵礦粉溼容量及測算燒結混合料配水量的方法，並就該方法在我國申請了發明專利，專利號為ZL200910104357. 3。其中公布的方法及其使用的裝置已經能夠在工業控制程度上實現鐵礦粉溼容量的測量即燒結混合料料配水量的測算，但經過後期研究和反覆試驗，發現其測量和測算結果的重複性還不夠強、準確性還不夠高，所採用的裝置體積龐大，測量操作不太方便，並且測量和測算結果的重複性不夠強、準確性不夠高，其所採用的裝置及方法都有待改進，也沒有能夠同時測量獲得鐵礦粉的水接觸角和料層孔隙率，因此對燒結混合料配水控制及造球工藝的提高幫助有限。發明內容
針對上述問題，本發明的目的在於提供一種測量鐵礦粉溼容量、水接觸角和料層孔隙率的系統，通過對系統結構和功能的改進，裝置總體積更小，佔用更少空間，使用和操作也更加方便，對測量條件的要求也更寬鬆，而且能夠同時測量鐵礦粉的溼容量、水接觸角和料層孔隙率。為實現該目的，本發明採用了如下的技術手段
測量鐵礦粉溼容量、水接觸角和料層孔隙率的系統，包括飽和吸液量檢測裝置和計算機；
所述飽和吸液量檢測裝置主要由水槽、圓筒容器和電子天平構成；所述電子天平設置於水槽的上方，電子天平的稱重盤通過掛繩連接有低位掛鈎和高位掛鈎，所述低位掛鈎能夠升降調節其掛鈎高度，所述高位掛鈎位於低位掛鈎的上方；所述圓筒容器主要由一豎直放置的圓筒以及圓筒下埠平鋪繃制的濾紙構成，圓筒容器的上方設有吊繩並能夠通過吊繩吊掛在與電子天平的稱重連接的低位掛鈎或高位掛鈎上；所述水槽能夠容納圓筒容器伸入水槽中；
所述計算機的數據輸入端與飽和吸液量檢測裝置中電子天平的測量數據輸出端相連，計算機根據飽和吸液量檢測裝置檢測的質量為M的待測鐵礦粉吸收環己烷的飽和吸液量Hitl以及質量為M的待測鐵礦粉吸收水的飽和吸液量mw測算出待測鐵礦粉的溼容量Mc、 水接觸角θ w和料層孔隙率ρ;其中，
待測鐵礦粉溼容量Mc的求取公式為
權利要求
1.測量鐵礦粉溼容量、水接觸角和料層孔隙率的系統，其特徵在於，包括飽和吸液量檢測裝置和計算機；所述飽和吸液量檢測裝置主要由水槽、圓筒容器和電子天平構成；所述電子天平設置於水槽的上方，電子天平的稱重盤通過掛繩連接有低位掛鈎和高位掛鈎，所述低位掛鈎能夠升降調節其掛鈎高度，所述高位掛鈎位於低位掛鈎的上方；所述圓筒容器主要由一豎直放置的圓筒以及圓筒下埠平鋪繃制的濾紙構成，圓筒容器的上方設有吊繩並能夠通過吊繩吊掛在與電子天平的稱重連接的低位掛鈎或高位掛鈎上；所述水槽能夠容納圓筒容器伸入水槽中；所述計算機的數據輸入端與飽和吸液量檢測裝置中電子天平的測量數據輸出端相連， 計算機根據飽和吸液量檢測裝置檢測的質量為M的待測鐵礦粉吸收環己烷的飽和吸液量mQ 以及質量為M的待測鐵礦粉吸收水的飽和吸液量πν測算出待測鐵礦粉的溼容量Mc、水接觸角θ w和料層孔隙率《^；其中，待測鐵礦粉溼容量Mc的求取公式為 待測鐵礦粉水接觸角θ w的求取公式為
2.根據權利要求1所述的測量鐵礦粉溼容量、水接觸角和料層孔隙率的系統，其特徵在於，所述圓筒容器的圓筒直徑在5 20釐米之間。
3.根據權利要求1所述的測量鐵礦粉溼容量、水接觸角和料層孔隙率的系統，其特徵在於，所述圓筒容器的圓筒下埠還扣接有網板，所述濾紙平鋪繃制於圓筒下埠與網板之間。
4.測量鐵礦粉溼容量、水接觸角和料層孔隙率的方法，其特徵在於，採用如權利要求 1 3中任一項所述測量鐵礦粉溼容量、水接觸角和料層孔隙率的系統進行測量，具體包括如下步驟A)用環己烷和水分別作為測試液體，測量質量為M的待測鐵礦粉吸收環己烷的飽和吸液量Hitl和吸收環己烷直至飽和所經歷的時長、，以及測量質量為M的待測鐵礦粉吸收水的飽和吸液量mw和吸收水直至飽和所經歷的時長tw ；每次測量質量為M的待測鐵礦粉吸收測試液體的飽和吸液量和吸收測試液體直至飽和所經歷的時長的具體方法為al)在水槽中盛裝測試液體，取乾淨濾紙平鋪繃制於圓筒容器的圓筒下埠，將圓筒容器底部的濾紙浸泡入測試液體中，讓濾紙吸收測試液體至完全飽和；a2)將圓筒容器吊掛在電子天平連接的低位掛鈎上稱量，保證圓筒容器的下表面脫離水槽中的測試液體，待電子天平的測量示數穩定後，將電子天平置零；然後調節低位掛鈎的掛鈎高度使圓筒容器向下運動，當圓筒容器的底部接觸水槽中測試液體的表面時電子天平的測量示數增大，隨後電子天平的測量示數隨圓筒容器繼續向下運動而逐漸減小，當電子天平的測量示數減小為零時固定低位掛鈎的高度；a3)從低位掛鈎上取下圓筒容器，另稱取乾燥的質量為M的待測鐵礦粉裝入圓筒容器， 使其在圓筒容器內均勻堆放，然後將裝有待測鐵礦粉的圓筒容器吊掛在電子天平連接的高位掛鈎上稱量，保證圓筒容器的下表面脫離水槽中的測試液體，待電子天平的測量示數穩定後，將電子天平置零；a4)再將裝有待測鐵礦粉的圓筒容器吊掛在固定高度的低位掛鈎上稱量，此時計算機開始計時並記錄電子天平的測量數據，隨時間變化，待測鐵礦粉吸收測試液體，電子天平的測量示數逐漸增大，當電子天平的測量示數穩定後待測鐵礦粉吸收測試液體至飽和，此時電子天平的測量示數即為質量為M的待測鐵礦粉吸收測試液體的飽和吸液量，由計算機根據記錄的數據計算出質量為M的待測鐵礦粉吸收測試液體直至飽和所經歷的時長；B)測量質量為M的待測鐵礦粉堆設的料層的體積V，並輸入至計算機，由計算機測算出待測鐵礦粉的溼容量Mc、水接觸角θ w和料層孔隙率ρ ；其中， 待測鐵礦粉溼容量Mc的求取公式為
全文摘要
本發明提供了一種測量鐵礦粉溼容量、水接觸角和料層孔隙率的系統及方法，該系統通過對系統結構和功能的改進，裝置總體積更小，佔用更少空間，使用和操作也更加方便，對測量條件的要求也更寬鬆，而且能夠同時測量鐵礦粉的溼容量、水接觸角和料層孔隙率；該方法通過綜合考慮容器所受浮力與固液界面張力的平衡、鐵礦粉料層分布對液體吸收的影響以及鐵礦粉吸收液體的過程控制準確度等因素，減小了偶然誤差對測試結果的影響，使測量數據的重複性更強、準確性更高，從而能夠為燒結混合料配水控制及造球工藝的提高提供更有利的數據信息基礎。
文檔編號G01N15/08GK102494967SQ201110396149
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月3日 優先權日2011年12月3日
發明者呂學偉, 周茂軍, 張忍德, 扈玫瓏, 邱貴寶, 黃小波 申請人:重慶大學