一种烧结测试方法和系统与流程

1.本发明涉及烧结测试技术领域，尤其涉及一种烧结测试方法和系统。


背景技术：

2.铁矿烧结是高炉炼铁的原料预处理步骤，研究烧结过程对提高高炉入炉原料质量意义重大。烧结杯试验是一种国际通用的研究烧结过程的手段，其具有试验规模大，试验过程与实际烧结生产过程接近，结果可靠，对生产指导性强等特点。传统的烧结杯试验系统和试验方法仅能得到烧结饼和总体的温度、烟气数据，然而烧结工艺的质量层间分布性强，同批次的烧结产品性质因其所处的位置而产生显著变化，因此传统的试验系统对于揭示烧结过程的机理和研究相关的烧结新工艺没有助益。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种步骤简单、实施方便、测试结果全面可靠和有利于推动烧结工艺相关研究的烧结测试方法，还提供一种结构简单和样本获取方便的用于实现该烧结测试方法的烧结测试系统。
4.为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
5.本发明的烧结测试方法，通过烧结测试系统实现，所述烧结测试系统包括烧结杯，所述烧结杯沿进气端至出气端的方向设有多个用于获取杯内烧结物料信息的测试孔，烧结测试方法包括以下步骤：
6.s1：通过各测试孔获取烧结杯内各测试孔对应位置处的烧结物料层和进气端之间的压降，获取烧结杯进气端的风量；
7.s2：根据烧结杯进气端的风量、各烧结物料层和进气端之间的压降以及烧结物料层的截面积、烧结物料层的位置得到各烧结物料层的透气性；
8.s3：根据各烧结物料层的透气性定量评价各烧结物料层的烧结性能。
9.作为上述烧结测试方法的改进：
10.所述烧结杯由进气端至出气端的方向所在的平面切分为两半可扣合连接的杯体，烧结测试方法步骤s3还包括：
11.s31：烧结完成后，打开所述杯体，按各测试孔对应位置分别取出各烧结物料层的样本；
12.s32：检测各样本的烧结矿成品率、转鼓强度、还原度和低温还原粉化性能，根据各样本的烧结矿成品率、转鼓强度、还原度和低温还原粉化性能，结合各烧结物料层的透气性，定量评价得到各烧结物料层的烧结性能。
13.所述各烧结物料层的烧结性能l由以下方案得到：
14.l
i
＝α
·
s
i
β
·
z
i
δ
·
rdi
i
γ
·
ri
i
τ
·
p
i
15.其中：s为烧结成品率；z为转鼓强度；rdi为低温还原粉化率；ri为还原性指数；p为透气性，α、β、δ、γ、τ依次为预设的烧结成品率、转鼓强度、低温还原粉化率、还原性指数以
及透气性的权重系数，下标i表示第i层烧结物料层。
16.本发明的烧结测试系统，用于实现上述烧结测试方法，还包括用于获取烧结杯进气端的风量以及各烧结物料层和进气端之间的压降的信息采集装置，还包括根据烧结杯进气端的风量、各烧结物料层和进气端之间的压降以及烧结物料层的截面积、烧结物料层的位置得到各烧结物料层的透气性、并依据透气性得到各烧结物料层的烧结性能的信息处理装置，所述信息采集装置和各测试孔连接，信息采集装置和信息处理装置通信连接。
17.作为上述烧结测试系统的改进：
18.所述信息处理装置包括接收模块、输入模块和处理模块，所述接收模块用于接收信息采集装置采集的信息并发送至处理模块，处理模块用于通过如下方案根据信息采集装置采集的信息得到烧结物料层的透气性：
[0019][0020]
其中：p为料层的透气性，单位为jpu；q为单位时间通过料层的风量，单位为m3/min；a为烧结物料层的截面积，
㎡
；h为烧结物料层位置，所述位置为距离进气端的距离，单位为m；δp为烧结物料层和进气端之间的压降，单位为pa；
[0021]
输入模块用于将烧结矿成品率、转鼓强度、还原度和低温还原粉化性能输入到处理模块，处理模块用于通过如下方案根据输入模块输入的信息以及透气性得到各烧结物料层的烧结性能l：
[0022]
l
i
＝α
·
s
i
β
·
z
i
δ
·
rdi
i
γ
·
ri
i
τ
·
p
i
[0023]
其中：s为烧结成品率；z为转鼓强度；rdi为低温还原粉化率；ri为还原性指数；p为透气性，α、β、δ、γ、τ依次为预设于处理模块的烧结成品率、转鼓强度、低温还原粉化率、还原性指数以及透气性的权重系数，下标i表示第i层烧结物料层。
[0024]
所述信息采集装置包括气体流量计、多个第一压力传感器、多个第一烟气分析仪和多个第一热电偶，所述气体流量计设置于烧结杯的进气端，烧结杯的各测试孔各自连接有一组第一压力传感器、第一烟气分析仪和第一热电偶。
[0025]
烧结测试系统还包括供气设备和抽气设备，所述供气设备与烧结杯的进气端接通，抽气设备与烧结杯的出气端接通。
[0026]
烧结测试系统还包括密封罩和真空杯，所述密封罩设于烧结杯和供气设备的连接处，真空杯罩设于烧结杯和抽气设备的连接处。
[0027]
所述真空杯的侧壁上开设有与真空杯的内部腔室连通的取样窗口。
[0028]
所述信息采集装置包括与真空杯的内部腔室连通的第二压力传感器、第二热电偶和第二烟气分析仪。
[0029]
与现有技术相比，本发明的优点在于：
[0030]
本发明的烧结测试方法，通过在烧结杯不同位置设置多个测试孔来获取各烧结物料层的烧结物料信息，针对层间分布性强的烧结过程提供了新型的、更加精确有效的信息获取方式。通过各烧结物料信息可以得到烧结杯内不同位置的透气性指数、烧结成品率、转鼓强度、低温还原粉化率以及还原性指数，进而依据这些指标定量评价各烧结物料层的烧结性能，不再存在传统研究方式中忽略位置对于烧结性质影响的缺陷，可以更直观有效的解释烧结过程的机理；根据各烧结料层的烧结性能还能够进一步的、有针对性的调整烧结
配料、制粒和布料工艺参数，优化不同料层物料成分和粒度，从根本上优化烧结方案。
[0031]
用于实现该烧结测试方法的烧结测试系统同样具备上述优点，同时结构简单、使用方便，还具备分层获取样本的功能。
附图说明
[0032]
图1是本发明的烧结测试系统的结构示意图；
[0033]
图2是本发明的烧结测试系统中测试孔的连接示意图；
[0034]
图3是本发明的烧结测试系统中烧结杯的截面示意图。
[0035]
图例说明：1、烧结杯；11、测试孔；12、杯体；2、气体流量计；3、第一压力传感器；4、第一烟气分析仪；5、第一热电偶；6、供气设备；7、抽气设备；8、密封罩；9、真空杯；91、取样窗口。
具体实施方式
[0036]
为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。
[0037]
实施例：
[0038]
本实施例的烧结测试方法，通过烧结测试系统实现，如图1所示，烧结测试系统包括烧结杯1，烧结杯1沿进气端至出气端的方向设有多个用于获取杯内烧结物料信息的测试孔11，烧结测试方法包括以下步骤：
[0039]
s1：通过各测试孔11获取烧结杯1内各测试孔11对应位置处的烧结物料层和进气端之间的压降，获取烧结杯1进气端的风量；
[0040]
s2：根据烧结杯1进气端的风量、各烧结物料层和进气端之间的压降以及烧结物料层的截面积、烧结物料层的位置得到各烧结物料层的透气性；
[0041]
s3：根据各烧结物料层的透气性定量评价各烧结物料层的烧结性能。
[0042]
本实施例的烧结测试方法通过在烧结杯1不同位置设置多个测试孔11来获取各烧结物料层的烧结物料信息，针对层间分布性强的烧结过程提供了新型的、更加精确有效的信息获取方式。通过各烧结物料信息可以得到烧结杯1内不同位置的透气性数值，依据透气性定量评价各烧结物料层的烧结性能，不再存在传统研究方式中忽略位置对于烧结性质影响的缺陷，可以更直观有效的解释烧结过程的机理；根据烧结性能还能够进一步的、有针对性的调整烧结配料、制粒和布料工艺参数，优化不同料层物料成分和粒度，从根本上优化烧结方案。
[0043]
本实施例中，如图3所示，烧结杯1由进气端至出气端的方向所在的平面切分为两半可扣合连接的杯体12，这种设置方式可以在烧结测试完成后，对不同位置的物料分开取样，避免传统烧结设备从端部排料，造成物料混淆在一处，无法辨别位置的缺陷。烧结测试方法步骤s3还包括：
[0044]
s31：烧结完成后，打开杯体12，按各测试孔11对应位置分别取出各烧结物料层的样本；
[0045]
s32：检测各样本的烧结矿成品率、转鼓强度、还原度和低温还原粉化性能，根据各样本的烧结矿成品率、转鼓强度、还原度和低温还原粉化性能，结合各烧结物料层的透气
性，定量评价得到各烧结物料层的烧结性能。根据不同料层的烧结性能，还可以给出下次烧结测试的烧结参数调整方案。
[0046]
本实施例中，各烧结物料层的烧结性能l由以下方案得到：
[0047]
l
i
＝α
·
s
i
β
·
z
i
δ
·
rdi
i
γ
·
ri
i
τ
·
p
i
[0048]
其中：s为烧结成品率；z为转鼓强度；rdi为低温还原粉化率；ri为还原性指数；p为透气性，α、β、δ、γ、τ依次为预设的烧结成品率、转鼓强度、低温还原粉化率、还原性指数以及透气性的权重系数，下标i表示第i层烧结物料层。
[0049]
由于烧结测试过程中各种因素之间的影响过于复杂，因此建立该方案，从而能够有选择的放大某一因素的影响，即α、β、δ、γ、τ可以依据烧结测试的需求进行人为设定和更改，例如在主要测试透气性的层间分布对烧结性能的影响时，加大透气性的权重系数τ，减小或不改变α、β、δ、γ，从而放大透气性对于烧结性能的影响，之后通过调节负压等影响透气性的变量，进行不同组试验，方便根据结果分析并对下一组试验进行优化调整。
[0050]
本实施例的烧结测试系统，用于实现上述烧结测试方法，还包括用于获取烧结杯1进气端的风量以及各烧结物料层和进气端之间的压降的信息采集装置，还包括根据烧结杯1进气端的风量、各烧结物料层和进气端之间的压降以及烧结物料层的截面积、烧结物料层的位置得到各烧结物料层的透气性、并依据透气性得到各烧结物料层的烧结性能的信息处理装置，所述信息采集装置和各测试孔11连接，信息采集装置和信息处理装置通信连接。
[0051]
本实施例中，信息处理装置包括接收模块、输入模块和处理模块，接收模块用于接收信息采集装置采集的信息并发送至处理模块，处理模块用于通过如下方案根据信息采集装置采集的信息得到烧结物料层的透气性：
[0052][0053]
其中：p为料层的透气性，单位为jpu；q为单位时间通过料层的风量，单位为m3/min；a为烧结物料层的截面积，
㎡
；h为烧结物料层位置，所述位置为距离进气端的距离，单位为m；δp为烧结物料层和进气端之间的压降，单位为pa；
[0054]
输入模块用于将烧结矿成品率、转鼓强度、还原度和低温还原粉化性能输入到处理模块，处理模块用于通过如下方案根据输入模块输入的信息以及透气性得到各烧结物料层的烧结性能l：
[0055]
l
i
＝α
·
s
i
β
·
z
i
δ
·
rdi
i
γ
·
ri
i
τ
·
p
i
[0056]
其中：s为烧结成品率；z为转鼓强度；rdi为低温还原粉化率；ri为还原性指数；p为透气性，α、β、δ、γ、τ依次为预设于处理模块的烧结成品率、转鼓强度、低温还原粉化率、还原性指数以及透气性的权重系数，下标i表示第i层烧结物料层。
[0057]
本实施例中，如图2所示，信息采集装置包括气体流量计2、多个第一压力传感器3、多个第一烟气分析仪4和多个第一热电偶5，气体流量计2设置于烧结杯1的进气端，获取单位时间通过料层的风量；烧结杯1的各测试孔11各自连接有一组第一压力传感器3、第一烟气分析仪4和第一热电偶5。
[0058]
本实施例中，系统还包括供气设备6和抽气设备7，供气设备6与烧结杯1的进气端接通，抽气设备7与烧结杯1的出气端接通，二者结合，使风气不断进入和流出烧结杯1。
[0059]
本实施例中，输入模块可以是用于人工输入信息的设备，也可以是与某些检测设
备通信连接并获取信息的设备。本实施例中，信息处理装置还可以包括方案提供模块，方案提供模块依据处理模块得到的烧结性能，与人工输入的对烧结产品性能的期望值，依据人工设定的方案计算或统计得到最趋近于该期望值的烧结参数，并将该烧结参数以文字或其他形式显示输出。烧结参数包括但不限于烧结配料、制粒和布料工艺参数。
[0060]
本实施例中，系统还包括密封罩8和真空杯9，密封罩8设于烧结杯1和供气设备6的连接处，真空杯9罩设于烧结杯1和抽气设备7的连接处。真空杯9的侧壁上开设有与真空杯9的内部腔室连通的取样窗口91，方便在烧结过程中进行即时取样和观察。信息采集装置包括与真空杯9的内部腔室连通的第二压力传感器、第二热电偶和第二烟气分析仪，方便对从烧结杯1出口排出的气体进行分析。
[0061]
采用本实施例的烧结测试系统进行烧结测试方法：在烧结完成之后，打开烧结杯1，将杯内烧结物料分为5层，以烧结杯1顶端为原点：0～200mm为第一层；200mm～400mm为第二层；400mm～600mm为第三层；600mm～800m为第四层；800mm～1000mm为第五层，分别进行取样分析，得到的结果见表1：
[0062]
表1不同料层的烧结指标
[0063][0064]
此时便可以根据需要选取权重系数，并依据下式得到各烧结物料层的烧结性能：
[0065]
l
i
＝α
·
s
i
β
·
z
i
δ
·
rdi
i
γ
·
ri
i
τ
·
p
i
[0066]
依据烧结性能可以对烧结物料的层间分布、制粒措施等进行调整。
[0067]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明的技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本发明的保护范围。