Effects of particle characteristics on the granulation ability of iron ores during the sintering process

The granulation behavior of iron ores is essential for subsequent parameter optimization and efficient granulation, especially under changing material conditions. In this study, the effects of surface properties and particle size were analyzed using a laboratory granulation method; an estimation of the granulation of sintering blends was subsequently conducted for the base ores. Circularity and porosity were observed to negatively affect the granulation of iron ores, whereas wettability positively affected the granulation and was the most influential factor, indicating that wetting of iron ores is desirable during granulation. When iron ores with complex size distributions were granulated, the equivalent surface area was the main influencing factor for coarse particles larger than 1 mm and the ratio of adhering fines to intermediates was the main factor for fine particles smaller than 1 mm. By combining the granulation of coarse and fine particles with their proportioning, we proposed a calculation method for estimating the granulation ability of sintering blends. Good verification was demonstrated with the designed schemes. The results suggest that the developed method is effective for predicting the granulation of iron ore mixtures.     

烧结混合料适宜制粒水分的预测

水分是影响铁矿混合料制粒、烧结的重要因素.研究结果表明,随着制粒水分增加,制粒后混合料中细粒级颗粒含量减少,平均粒径增大,透气性迅速提高但随后增幅放缓或有所下降.透气性增幅达到缓和的水分点可作为适宜制粒水分的判据,且烧结速度在适宜制粒水分时达到最大值.通过筛分分级的方法将混合料分成-0.5 mm的黏附粉和+0.5 mm的核颗粒,并检测核颗粒的比例X+0.5,通过饱和吸水法检测黏附粉的最大毛细水量Wp,通过离心法检测核颗粒的持水量Wc,另外根据数学模型W=X+0.5.Wc+0.72(1-X+0.5).Wp预测适宜的制粒水分.适宜制粒水分绝对误差为±0.3%的情况下预测准确率可达93.3%,能满足混合料适宜制粒水分预测对精度的要求.     

细磨海砂矿烧结特性及其对烧结矿质量影响机理

通过细磨海砂矿研究其粒级分布、微观结构和烧结高温特性的变化,结合烧结杯试验、扫描电镜能谱分析等研究方法考察海砂矿粒级分布对烧结矿质量的作用机理.经细磨后海砂矿颗粒不规则程度增大,制粒性能得到改善.随着海砂矿粒度变细,其烧结高温特性呈现出与普通铁矿粉相反规律,其中海砂矿3(细磨25 min的海砂矿)与海砂矿1(未经细磨的海砂矿)相比,同化温度升高21℃,1280℃时液相流动性指数减小0.35,细磨后海砂矿与CaO反应生成钙钛矿增多,阻碍同化反应进行,生成的液相黏度增大.配加8%海砂矿3的烧结矿与配加相同比例海砂矿1相比,还原性提高3.8%,细磨后海砂矿在混合料中分布更加均匀,造成烧结矿中含钛物相质点增多,还原中产生众多微细裂纹,利于还原气体扩散.     

柴油机燃用天然气制油的氮氧化物排放特性

以一台轿车用直喷式柴油机为试验样机,分别燃用五种不同天然气制油(GTL)掺混比例的混合燃油.研究其总的NO2排放,以及NO,NO2,N2O等氮氧化物主要组分的排放特性.结果表明,各GTL混合燃油的NOx排放曲线形态较为接近,低负荷时差异较小,随负荷增加,排放差异增大.NOx排放以NO和NO2为主,各GTL混合燃油的NO排放随着负荷上升而增加,NO在总NO2排放中始终占有最高比例.NO2排放也占有相当比例,在低负荷和高负荷均较低,中间负荷最高,大负荷高温不利于NO2的生成.N2O排放量极低,在低负荷时有一定生成量,中高负荷N2O排放几乎为零,缸内高温不利于N2O排放的生成.随GTL混合比的提高,NOx和NO排放降幅增大,NO2排放有所增加,但总体幅度不大.     

含碳球团还原的显微观察

利用万能金相显微镜 Me F3观察含碳试样在惰性气体中的还原过程 ,验证了含碳球团的反应机理 ,即通过气体介质将固 -固反应转化为气 -固反应 ;渣相及排气现象的变化清楚的表明 :提高温度 ,可提高含碳球团的金属化率 ,但温度过高 ,将加重矿粉间的烧结 ,导致还原反应动力学条件恶化。     

水溶性聚合物HPL强化烧结的研究

通过往烧结混合料中添加少量水溶性有机高分子聚合物来强化混合料的制粒和烧结，可以提高烧结利用及降低烧结能耗。本文讨论了往烧结混合料中添加少量有机高分子化合物HPL强化烧结试验研究的结果。研究表明：在有2％（指质量分数，下同）生石灰的条件下，添加0．03％HPL使烧结利用系数提高5％－8％；在无生石灰的条件下，添加0．03％HPL使烧结利用系数提高8％－15％，据矿相分析结果表明，添加0．03％HPL后，烧结矿起气孔变小，使烧结矿强度提高1％左右，并使还原性好的铁酸钙含量增加8％－10％，这有利于高炉冶炼。     

高褐铁矿配比下提高烧结矿产质量指标

为了在高褐铁矿配比下提高烧结矿产质量指标,在把握烧结混匀矿特性的基础上,通过微型烧结试验和烧结杯试验,研究了高褐铁矿配比下烧结矿二元碱度、钙质熔剂种类等因素对烧结黏结相数量、强度和类型,以及烧结矿产质量指标的影响.结果表明:在高褐铁矿配比下,提高烧结矿二元碱度至2.0水平,并采取适当增加生石灰使用比例以及提高烧结抽风负压和烧结料层高度的配合措施能够改善烧结矿产质量指标.     

Basic characteristics of Australian iron ore concentrate and its effects on sinter properties during the high-limonite sintering process

The basic characteristics of Australian iron ore concentrate (Ore-A) and its effects on sinter properties during a high-limonite sintering process were studied using micro-sinter and sinter pot methods. The results show that the Ore-A exhibits good granulation properties, strong liquid flow capability, high bonding phase strength and crystal strength, but poor assimilability. With increasing Ore-A ratio, the tumbler index and the reduction index (RI) of the sinter first increase and then decrease, whereas the softening interval (?T) and the softening start temperature (T_10%) of the sinter exhibit the opposite behavior; the reduction degradation index (RDI_+3.15) of the sinter increases linearly, but the sinter yield exhibits no obvious effects. With increasing Ore-A ratio, the distribution and crystallization of the minerals are improved, the main bonding phase first changes from silico-ferrite of calcium and aluminum (SFCA) to kirschsteinite, silicate, and SFCA and then transforms to 2CaO·SiO₂ and SFCA. Given the utilization of Ore-A and the improvement of the sinter properties, the Ore-A ratio in the high-limonite sintering process is suggested to be controlled at approximately 6wt%.     

基于铁矿粉烧结基础性能的优化配矿研究

以提高烧结矿性能为目标,对国内两种铁矿粉以及国外三种铁矿粉进行了同化性能、液相流动性能、粘结相强度三个方面分析研究,并据烧结矿各项性能指标制定出配矿方案进行优化实验,探寻最佳配矿比例。结果表明,五种铁矿粉中自产矿的各项性能最优,其他四种铁矿粉的各项烧结基础性能优势各不相同。其次,根据实验结果制定出优化配矿方案,对比混合矿的各项基础特性,得出最优化配矿方案：自产矿为50%,鞍千矿为20%,巴西B为15%,澳矿为10%,巴西A为5%,为现场烧结生产提供了理论依据。     

褐铁矿的热分解特性及其对烧结过程的影响

利用热重分析的方法对褐铁矿FMG粉(简称FMGF)在受热升温过程的热分解特性进行了详细的研究.结果表明:FMGF中的结晶水在200~400℃温度区间内即完成了分解挥发,这样可以改善烧结料层透气性,使料层上部热量有效传递到下部;分解其中的结晶水,就能减少褐铁矿中的结晶水分解对烧结固体燃料消耗和烧结热平衡影响.烧结杯试验和工业应用结果验证了热分解特性研究的结论:在高比例褐铁矿条件下,通过提高难熔矿配比,可改善烧结料层透气性,改善料层传热条件,最终降低烧结固体燃耗,提高烧结成品率.     

Sintering behaviors and consolidation mechanism of high-chromium vanadium and titanium magnetite fines

To achieve high efficiency utilization of high-chromium vanadium–titanium magnetite (V–Ti–Cr) fines, an investigation of V–Ti–Cr fines was conducted using a sinter pot. The chemical composition, particle parameters, and granulation of V–Ti–Cr mixtures were analyzed, and the effects of sintering parameters on the sintering behaviors were investigated. The results indicated that the optimum quicklime dosage, mixture moisture, wetting time, and granulation time for V–Ti–Cr fines are 5wt%, 7.5wt%, 10 min, and 5–8 min, respectively. Meanwhile, the vertical sintering speed, yield, tumbler strength, and productivity gains were shown to be 21.28 mm/min, 60.50wt%, 58.26wt%, and 1.36 t·m-2·h-1, respectively. Furthermore, the consolidation mechanism of V–Ti–Cr fines was clarified, revealing that the consolidation of a V–Ti–Cr sinter requires an approximately 14vol% calcium ferrite liquid-state, an approximately 15vol% silicate liquid-state, a solid-state reaction, and the recrystallization of magnetite. Compared to an ordinary sinter, calcium ferrite content in a V–Ti–Cr sinter is lower, while the perovskite content is higher, possibly resulting in unsatisfactory sinter outcomes.     

沟槽铜纤维复合毛细芯铜板压缩性能的研究

采用犁切挤压及烧结的方法制造了沟槽铜纤维复合毛细芯铜板。复合毛细芯具有良好的传热性能,但应用时经常受压,为此研究其压缩性能非常必要。采用压缩试验对沟槽铜纤维复合毛细芯铜板进行实验研究,分析了铜纤维直径、孔隙率、烧结温度和烧结时间对沟槽铜纤维复合毛细芯铜板的压缩性能的影响。结果表明:纤维直径越大,最大应力越小;反之则越大。细纤维直径的铜纤维板获得的最大应力为6.9 MPa,而中纤维直径的铜板的最大应力为6.2 MPa,粗纤维直径的最大应力为5.7 MPa。烧结温度越高,所获得的铜纤维板相应的应力值更大;烧结时间越长,所得的铜纤维板的相应应力值也越大;孔隙率越小应力值越大。对各种实验结果的原因进行了分析。     

乙醇汽油发动机非常规排放及其催化转化的研究

利用气相色谱-氦离子化快速检测方法,研究了一台多点电喷汽油机分别燃用乙醇汽油混合燃料(乙醇的体积分数分别为0%、10%、20%和85%,记为E0、E10、E20和E85)时的非常规醇醛排放特性及其催化转化特性.研究结果表明:与汽油机相比,E10和E20混合燃料发动机的甲醛、乙醛和乙醇排放随乙醇掺混比的增加而增加,而E85混合燃料发动机的甲醛、乙醛排放增幅略小,约为E0发动机的1.6倍和2.4倍,乙醇排放却大幅增加,约为E10混合燃料发动机的35倍;随负荷的增加,乙醛排放整体呈增加的趋势,E10和E20混合燃料发动机的乙醇排放降低,而E85混合燃料发动机的乙醇排放却增加;普通的三效催化器对乙醛、乙醇排放的转化效率均在75%以上,但对甲醛的转化效果不佳,对E20和E85混合燃料发动机甲醛排放的转化效率低于30%.     

PBS与PLLA双螺杆挤出共混体系的相容性、结晶与性能分析

将聚丁二酸丁二醇酯（PBS）与聚乳酸（PLLA）通过熔融挤出的方法共混,研究二者的相容性、形貌、结晶及力学性能．结果表明,PBS与PLLA是完全不相容的．随着两组分相对质量舍量的变化,共混物的形貌由一种组分组成的连续相（PBS）、另一种组分为分散相的海岛状（PLLA）形态变为双连续相,再到另一种海岛状（PBS）的形态结构．这种形态结构影响了PBS的结晶与力学性能．当PBS质量含量较低时,由于不同PBS微区引起成核杂质的活性不同,PBS发生了分级结晶,形成更细的晶体,相应共混物的断裂伸长率提高．但是PBS与PLLA的共混物的拉伸强度和模量由PLLA的质量含量主导,与PLLA的质量含量的增加呈正相关性．PBS与PLLA共混物的动态模量由于受两组分的结晶、玻璃化温度及结构的影响而呈现出复杂的变化．     

纳米SiO2/淀粉浆料共混物上浆性能的研究

通过改变纳米SiO2微粒对淀粉浆料的用量,采用小型浆纱机对纯棉经纱进行上浆实验,研究了无机纳米SiO2的用量对淀粉浆料上浆性能的影响.实验结果表明,在淀粉浆料中添加纳米SiO2微粒之后,对提高淀粉的浆纱性能具有显著效果,当纳米SiO2微粒与淀粉的配比量为干重比0.5%时,其浆纱耐磨性最好,毛羽降低率最高,浆纱增强率最大.     

带喷射器的跨临界CO_2热泵热水器系统的实验研究

设计了一套带喷射器的跨临界CO_2热泵热水器系统实验平台,开发了相应的计算机测控系统.进行了改变冷却水体积流量和进口温度对系统性能影响的实验研究,分析了制热系数、制热量、压比、喷射系数、升压比、喷射器效率等参数的变化趋势.实验结果表明:随着冷却水体积流量减小或进口温度增加,喷射系数增加的同时,升压比也增加,而喷射器效率却降低;在测试工况范围内喷射器效率最高达到34%,升压比最高达到1.165;在蒸发温度为-5℃时,制热系数达到3左右.带喷射器的跨临界CO_2热泵热水器循环的压缩机压比与传统循环相比减少了12%～14%,喷射器的引入有效地提高了跨临界CO_2热泵热水器循环的效率.     

原料对直接结合镁铬砖体积变化的影响

以印度铬矿、西藏铬矿、中高档镁砂及电熔镁砂为原料,在200 MPa下制成50 mm×40 mm的圆柱形试样,于1 700~1 750℃烧成.通过测量试样烧成前后直径和高度的变化,从而获得其体积变化.根据体积变化讨论了不同原料及粒度配比对直接结合镁铬砖体积变化的影响,提出控制烧成体积变化的措施,即改变细颗粒中印度铬矿的加入量,同时调整细粉内中档镁砂与高纯镁砂的配比.研究结果表明,当印度铬矿与西藏铬矿的质量比大、细粉内中档镁砂与高纯镁砂的质量比小时,试样的体积变化率较小;反之,试样的体积变化率较大.     

成型和烧结工艺对高纯氧化铝磨球性能的影响

为研究成型和烧结工艺对高纯氧化铝磨球性能的影响,采用团粒法制备形状良好的球坯,利用常压烧结方法制备高纯氧化铝磨球。结果表明,成型机转速和旋转时间对磨球粒径分布有较大的影响。随着烧结温度的提高以及保温时间的延长,高纯氧化铝磨球的质量密度逐渐增加,磨损率逐渐减小。在1 500℃保温210 min制得高纯氧化铝磨球的质量密度为3.15 g/cm3,磨损率为0.63%。     

Purity of SiC powders fabricated by coat-mix

Silicon carbide powders were synthesized by the coat-mix process, with phenolic resin and silicon powders as starting materials. The effects of synthetic conditions, including sintering temperature and the molar ratio of resin-derived carbon to silicon on the composition and the purity of the resultant powders were investigated. The results show that a higher sintering temperature and an appropriate molar ratio of resin-derived carbon to silicon are favorable for producing high purity silicon carbide powders. It is found that the silicon carbide content increases slightly with increasing the sintering temperature during the solid-solid reaction. The temperature gradient plays an important role on this trend. When the sintering temperature is raised up to 1500℃, the formation of silicon earbide is based on the liquid-solid reaction, and high purity (99.8wt%) silicon carbide powders can easily be obtained. It can also be found that the optimum molar ratio of resin-derived carbon to silicon is 1:1.     

采用离散元方法评价集料的骨架结构

为了从细观结构角度深入研究骨架型沥青混合料集料的受力特征,在离散元程序PFC3D内,采用多球相互重叠的方法描述粗集料颗粒的三维不规则形状,并建立了考虑级配特征的集料混合物生成方法.按照集料粒径由大到小的顺序,在PFC3D中对各档集料进行了虚拟的逐级填充,并定量分析了各粒径集料对逐级填充后混合物中集料间隙率、集料之间的接触点数量、接触力等参数的影响.结果表明:集料混合物中,较粗集料受到的接触力大于较细集料;在较粗集料的混合物中,加入大于2.36 mm的较细集料有助于增加集料混合物的接触点数量,降低较粗集料所承担的接触力;粒径4.75～9.50 mm集料对接触点数量的增加最为显著;4.75 mm是骨架型沥青混合料的关键粒径.