GBT24515-2009高炉用铁矿石用还原速率表示的还原性的测定.pdf 11页

'lCS73．060．10D31圆目中华人民共和国国家标准GB／T24515--2009／IS04695：2007高炉用铁矿石用还原速率表示的还原性的测定Ironoresforblastfurnacefeedstocks--Determinationofthereducibilitybytherateofreductionindex2009-10-30发布(IS04695：2007，IDT)2010-05-01实施宰瞀鳃紫瓣警麟赞星发布中国国家标准化管理委员会捉19 刚置GB／T24515--2009／IS04695：2007本标准等同采用ISO4695：2007《高炉用铁矿石用还原速率表示的还原性的测定》(英文版)。为了便于使用，本标准做了下列编辑性和非技术差异性的修改：——“本国际标准”改为“本标准”；——用小数点“．”代替作为小数点的逗号“，”；——删除国际标准的前言；——引用文件修改为对应的国家标准。本标准的附录A为规范性附录，附录B为资料性附录。本标准由中国钢铁工业协会提出。本标准由全国铁矿石与直接还原铁标准化技术委员会归口。本标准负责起草单位：宝山钢铁股份有限公司。本标准参加起草单位：冶金工业信息标准研究院、上虞市宏兴机械仪器制造有限公司。本标准主要起草人：陈小奇、郭洪涛、李风芸、周星、陆平、孙良、王晗、于成峰、陈良、张关来。 GB／T24515--2009／ISO4695：2007高炉用铁矿石用还原速率表示的还原性的测定警告：使用本标准的人员应有正规实验室工作的实践经验。本标准并未指出所有可能的安全问题。使用者有责任采取适当的安全和健康措施，并保证符合国家有关法规规定的条件。1范围本标准规定了在模拟高炉还原区域的条件下，氧从铁矿石中分离出来的相对测量方法。本标准适用于块矿、烧结矿和球团矿。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。6730．5铁矿石全铁含量的测定三氯化钛还原法(GB／T6730．52007，ISO9507：1990．MOD)10322．1铁矿石取样和制样方法(GB／T10322．1—2000，idtISO3082：1998)20565铁矿石和直接还原铁术语(GB／T20565—2006，IsO11323：2002，IDT)ISO2597—1：2006铁矿石全铁含量的测定第1部分：二氯化锡还原滴定法IsO9035：1989铁矿石酸容亚铁含量的测定滴定法3术语和定义本标准采用GB／T20565中的术语和定义。4原理试验样在固定床内950℃温度下，用一氧化碳和氮气组成的还原气体等温还原，按规定的时间间隔称量，当还原度达到65％时，还原速率通过计算O／Fe的比率进行计算。5取样、制样和试验样的制备5．1取样和试样的制备取样和试样的制各执行GB／T10322．1。球团矿、烧结矿和块矿的粒度范围为10mm～12．5mm。符合粒度要求的干基试样至少2．5kg。试样在105℃士5℃的干燥箱中干燥到恒重，试验样制备前冷却至室温。注：若连续两次干燥试样的质量变化不应超过试样原始质量的o．05％，则认为试样达到恒重状态。5．2试验样的制备收集随机抽取的矿石颗粒组成试验样。注：手工缩分推荐采用GB／T10322．1，例如缩分器可用于缩分试样。从试样中制备最少5份试验样，每份约500g(土1颗的质量)，4份用于试验，1份用于化学分析。1 GB／T24515--2009／1S04695：2007称量试验样精确至1g，并记录每个试验样质量和对应的容器编号。6设备6．1通则试验设备组成a)试验设备一般包括干燥箱、手工工具、计时器和安全设备；b)反应管；c)炉子、在试验期间随时可以称量和显示试验样质量的天平；d)供气和流量调节系统；e)称量装置。试验设备示意图如图1所示。6．2还原反应管由耐950℃高温不变形、抗氧化的金属材料制成，内径75mm±Imm，反应管内安装一个可取出、能耐950℃高温不变形的金属孔板。孔板支撑试验样并确保气体均匀流过。孔板厚4mm，直径比反应管的内径小1mm，孔板上的小孔直径为2mm～3mm，孔间距4mm～5mm。反应管示意图如图2所示。6．3加热炉加热能力和温度控制能维持整个试验过程，气体进入试验床后须达到950℃士10℃的温度。6．4天平可称量整套反应管包括试验样精确至0．5g。天平应有对应的装置便于悬挂或支撑整套反应管。6．5供气系统能够供给气体和调节气体流量，确保供气系统和还原反应管的连接没有摩擦，不影响还原期间对失重的称量。6．6称量装置能够称量试验样精确至1g。7试验条件7．1一般条件测量所用气体的体积和流量的温度是0℃，气压是101．325kPa(1．01325bar)。7．2还原气体7．2．1组成还原气体应包括：CO：40．o％±0．5％(体积分数)；N2：60．o％土0．5％(体积分数)。7．2．2纯度还原气体中的杂质不超过：H2：0．2％(体积分数)；C02：0．2％(体积分数)；Oz：0．1％(体积分数)；H20：0．2％(体积分数)。7．2．3流量在整个还原过程中，还原气体的流量应保持在50L／min+0．5L／rain。2 GB／T24515--2009／IS04695：20077．3加热和冷却用气体用氨气(N。)作为加热和冷却气体。氮气中的杂质含量不超过0．1％(体积分数)。氮气流量应保持在25L／rain直至试验样到达950℃；在保温期间，氮气流量保持在50L／min。7．4试验温度还原气体在接触试验样前应预热，以使试验样的温度在整个还原过程中保持在950℃士10℃。8试验步骤8．1试验测定次数根据附录A的规定进行必要的试验次数。8．2化学分析从5．2制备的试验样中随机抽取一份按照ISO9035和ISO2597—1或GB／T6730．5分别测定FeO(w1)和TFe(w2)。8．3还原任取一个5．2中制备好的试验样记录它的质量(mo)。放人还原反应管(6．2)中，并使试验样表面水平。注：为了使气体到达时更均匀，在孔板和试验样之间放置两层10mm～12．5mm的瓷球。在靠近还原反应管的顶部连接热电偶，确保热电偶的末端插在试验样的中心区。将还原反应管插入加热炉(6．3)中，悬挂或支撑它在天平(6．4)的中心位置，确保反应管不与炉壁和加热元件接触，连接供气系统(6．5)。使N2通过试验样流量至少25L／rain，并开始加热。当试验样温度接近950℃时，流量增至50L／min。保持N2流量继续加热直到试验样质量恒定不变，温度在950℃±10℃恒温15min。警告：一氧化碳和含有一氧化碳的还原性气体是有毒的和危险的。还原试验的过程应在通风良好或在一个抽风罩下进行。应根据每个国家安全条例采取防护措施以保护操作者的安全。记录试验样质量(m1)，立即切换流量为50L／min±0．5L／min的还原气体代替N2，还原180rain结束，记录试验样质量(m。)，前15rain每3min记录一次，此后每10min记录一次试验样质量。还原度R是根据还原train后三价铁的状态计算出来，见式(1)。R。一(万0．1面ll面wl十磊叉ml百--西m面t×100)X100⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(1)式中：mo——试验样的质量，单位为克(g)’m1——还原开始前试验样的质量，单位为克(g)5m：——还原t时间后试验样的质量，单位为克(g)；w。——试验样中FeO的质量分数；wz——在试验前按照ISO2597—1或GB／T6730．5测定的试验样中TFe的质量分数。当还原度达到65％时，切断加热电源和还原气体，如果4h后失氧量仍然达不到65％还原可以停止，用流量为5L／rain的N2吹扫5min以上，以便清除反应管内的还原气体。9结果表示9．1还原指数的计算『警(o／Fe—o．9)]根据还原度R对时间t的变化绘制还原曲线图。从还原曲线可以读出达到还原度为30％和60％所需的时间，单位为rain。还原速率，即在原子比O／Fe=0．9时的还原速率(％／rain)，由式(2)给出：3 GB／T24515--2009／ISO4695：2007．dR(O／Fe一0．9)一塑：!d￡￡60—f30注1：原子比O／Fe=0．9含义是还原度为40％。注2：计算公式推导参见附录B。式中：￡30——到达还原度为30％的时间，单位为分钟(rain)；t60——到达还原度为60％的时间，单位为分钟(rain)；33．6——常数。计算结果保留两位小数。注：如果在试验过程中还原度达不到60％，可以由式(3)得到一个低值：警(O／Fe一09)=i‰式中：f，——到达还原度为y％的时间；用rain表示；^——随Y而定的常数。如果y一50％，则k一20．2；如果y；55“，则t一26．5。9．2试验结果的重复性和可接受性按照附录A给出的流程进行操作，试验结果满足表1的重复性值，报告结果保留二位小数。表1重复性(r)铁矿石种类R％／rain球团矿oo，×(誓)烧结矿0．17块矿0．10注：面dR是五dR结果的平均值。10校验定期检查设备对保证试验结果的可靠性是非常必要的。检查应定期进行，间隔时间由每个试验室自己决定。检查的项目应包括：——称量装置；——还原反应管；——温度控制和测量装置；——天平；——气体流量计；——气体纯度；——记录系统；——时间控制装置。推荐使用内部参考物质定期检查试验的重复性或再现性，并保存试验过程的适当记录。11试验报告试验报告应包含下列信息：a)本标准编号；b)区分试样的必要信息；4 GB／T24515--2009／IS04695：2007c)试验室的名称和地址；d)试验日期；e)试验报告日期；f)试验者签字；g)本标准中没有规定的任何操作细节和试验条件，或可能对试验结果有影响的因素h)还原性指数dR／dr(O／Fe=0．9)；i)还原前试验样的TFe和FeO含量；j)如果需要，按时间顺序描出还原曲线。设备要点：(1)还原反应管1——还原反应管；2——孔板；3——进气口；4——盖子；5——出气口；6——测量还原温度的热电偶7——瓷球层}8——试验样。(2)试验炉9——电加热炉；10——控制炉温用热电偶11——天平。(3)供气系统12——气瓶；13——气体流量计；14——混合罐。图1试验设备举例(示意图)135 GB／T24515--2009／IS04695：20076设备要点：l——还原反应管；2——孔板；3——进气口；4——盖子；5——出气口；6——热电偶插孔。注意：并没有列出设备的详细尺寸，仅仅标识一些基本信息。图2还原反应管举例(示意图) 注：r见表1附录A(规范性附录)试验结果验收流程圈从独立的重复结果开始j=中位报(五，乜，局，以)GB／T24515--2009／IS04695：2007x—q—x2+xrxt)／47 GB／T24515--2009／IS04695：2007附录B(资料性附录)还原性计算公式的推导“还原度”是描述氧从铁的氧化物中去除的程度，通常定义如下还原度一觜虢籍襻⋯⋯⋯⋯⋯⋯c¨，9．1中的关系式是在假定与铁化合的全部氧量均以赤铁矿(Fe203)的形式存在的条件下推导出来，但是对大多数铁矿石来说，也同时存在磁铁矿(Fe304)，维氏体(FeO)和金属铁。因此，还原度是根据在还原过程中试样的质量损失加上基于所有的铁结合成Fe20s的原始试样中理论含氧量，与基于Fe20s、Fe304和FeO在试样中的实际成分的真实含氧量之差而计算的，如式(B．2)所示。灿00+磊m丽l--m磊t则⋯⋯⋯⋯“啪’9．1中的计算式是在假定从铁矿石中去除氧的还原速率是根据主要氧含量的一级反应的条件下推导出来的，如式B．3～式B．5所示。一挈一^×OvdtdO=一dRx而OtotalOv，ROtml‘100式中：ov——主要氧含量；Oto。。l——与铁结合的全部氧量(为Fe20s)；R——还原度。由式(B．3)、式(B．4)和式(B．5)得出还原率为对式(B．6)求积分得式中c是常量。当R在30％至60％之间(LR出盏)舢ol09101一面R)一一。．434^f+c^一二!!g!!!!二!!』!!掣±堕!磐二!!!!业一!：!!⋯⋯⋯⋯一(B．7)“0．434(￡60—t30)t60—t30、‘’7盘羔×一×毗一毗0—0m—m—R GB／T24515--2009／IS04695：2007对赤铁矿，氧／铁比率为0．9与R=40％含义相同。代人R一40％，并将式(B．7)代人式(B．6)，dR／出的值(O／Fe=0．9时)可得，即：警(O／Fe_o．9)一柰去⋯⋯⋯⋯⋯⋯(B8)9'