GB T 24236-2009 直接还原炉用铁矿石.还原指数、最终还原度和金属化率的测定.pdf

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1、ICS 7306010D 31 a雪中华人民共和国国家标准GBT 24236-2009IS0 11 258：2007直接还原炉用铁矿石 还原指数、最终还原度和金属化率的测定Iron ores for shaft directreduction feedstocks-Determination of thereducibility index，final degree of reduction and degree of metallization2009-07-15发布(IS0 11258：2007，IDT)20100401实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局借龠中国国家标准化管理委员会

2、况111刖 吾GBT 24236-20091S0 1 1258：2007本标准等同采用国际标准ISO 11258：2007直接还原炉用铁矿石还原指数、最终还原度和金属化率的测定(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；重新编排图片的编号和位置；第10章试验报告变更为第11章，相关内容也作了非技术性变更。本标准的附录A为规范性附录，附录B和附录C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

3、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。本标准主要起草人：孙良、王晗、李凤芸、陆慧中、陈海岚、吉华东、周星、于成峰。GBT 24236-20091S0 11258：2007直接还原炉用铁矿石还原指数、最终还原度和金属化率的测定警告使用本标准的人员应有正规试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气体直接还原条件下，通过测定还原指数、最终还原度和金属化率来评价氧从铁矿石中去除的难易程度的试验方法。本标准适合于块矿和球团矿。2规范性引用文件下列文件中的条款通过

4、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。GBT 67305铁矿石全铁量的测定三氯化钛还原法(GBT 673052007，ISO 9507：1990，MOD)GBT 103221铁矿石取样和制样方法(GBT 1032212000，idt ISO 3082：1998)GBT 20565铁矿石和直接还原铁术语(GBT 20565-2006，ISO 11323：2002，IDT)ISO 25971 铁矿石全铁量

5、的测定第1部分：二氯化锡还原滴定法ISO 5416直接还原铁金属铁含量的测定溴一甲醇滴定法ISO 9035铁矿石酸溶亚铁含量的测定滴定法ISO 9686直接还原铁碳和或硫含量的测定高频燃烧红外线吸收法3术语和定义本标准中采用GBT 20565中的术语和定义。4原理将试验样固定在试样床后，在800时通人由氢气、一氧化碳、二氧化碳和氮气组成的还原气体对试验样进行恒温还原。在90 min的还原时间内，连续或间隔一定的时间称量试验样。在氧铁比为09时计算还原度，同时通过90 min后氧质量的损失(R，。)来计算最终还原度。通过对还原后试样的化学分析或R。的公式计算金属化率。5取样、制样和试验样制备51

6、取样和制样按照GBT 103221进行取样和试样的制备。球团矿的粒度组成：100 mm125 mm占50，125 mm160 mm占50。块矿的粒度组成：100 mm160 mm占50，160 mm200 mm占50。上述粒度组成的干燥试样至少需要25 kg。试样在105士5的烘箱中烘干至恒重，然后冷却至室温。注：若连续两次干燥试样的质量变化不超过试样原始质量的o05，则认为试样达到恒重状态。GBT 24236-2009IS0 1 1258：200752试验样制备试验样从试样中随机取出。注：试验样也可以通过GBT 103221中的二分器等手工缩分方法获得。从试样中至少要制备5份1 200 g左

7、右的试验样，每份试验样称重精确至1 g。其中，4份用于试验，1份用于化学分析。6设备61通则本试验设备由下列部分组成：611 常规试验设备，包括烘箱、手工具、时间控制装置和安全装置等。612还原管组件。613配备天平的炉子，能连续测量试验过程中试验样的质量。614供气和流量控制系统。6I5称量装置。试验设备的示意图如图1所示。1还原管壁2孔板；3进气口；4盖子；5出气日；6测量还原温度的热电偶7瓷球层；8试验样；9电加热炉；10测量电炉温度的热电偶11天平；1z气瓶；13气体流量计；14混气罐。图1试验设备示意图GBT 24236-2009LS0 11258：200762还原管；由抗变形、耐8

8、00高温的无氧化层金属制成，内径为75 ram=l=1 mm。还原管内通过安装一可移动的孔板来承载试验样和均衡气体。该孔板由耐1 050高温的无氧化层金属制成，孔板板厚4 mm，直径比还原管的内径小1 mm。孔板上的小孔直径为2 mm3 mrQ，孔间距4 mm5 nlm。还原管的示意图如图2所示。单位为毫米1还原管壁；2孔板；3进气孔4盖子；5排气孔6热电偶插孔。图2还原管GBT 24236-2009IS0 1 1258：200763电热炉：加热能力足以使整个试样床的试验样与进入试样床的气体温度保持在800土5。64瓷球：直径在10 mm125 film，具备足够的数量，能在孔板上形成一个双层

9、的试样床。65天平：能够将包括试验样在内的还原管组件称重精确至1 g。配置有一个对应的装置将天平悬挂在还原管组件上。66供气系统：能够提供气体，并能调节气体流量。必须确保供气系统和还原管间的无摩擦连接不影响还原期间质量的测定。67称量装置：能保证试样和试验样称重精确至1 g。7试验条件71通则本标准中所用气体的体积和流量的测定条件为0、101325 kPa。72还原气体721还原气体的成分CO 30士l(体积分数)；CO： 15士1(体积分数)；H。 45土1(体积分数)；N。 10土1(体积分数)。722还原气体的纯度还原气体中的杂质不应超过：O。 o1(体积分数)；H：O o2(体积分数)

10、。723还原气体的流量试验期间还原气体的流量应保持在50 Lmin士05 Lmin。724加热和冷却用气体应使用氮气作为加热和冷却用气体，其杂质含量不应超过01(体积分数)。在试验样加热至800的过程中，氮气的流量控制在25 Lmin；当试验样达到800后，氮气的流量应控制在50 Lmin。冷却过程中，氮气的流量控制在25 Lmin。725试验样的温度还原试验期间，试验样的温度应保持在800士5，同时，还原气体在进入还原管前应预热。8试验步骤81试验测定的次数按照附录A中的流程进行试验。82化学分析从52制备的试验样中随机抽取一份进行化学分析。其中，二价铁含量(”。)按ISO 9035测定，全

11、铁含量(毗)按IsO 25971或GBT 67305测定。83还原从52制备的试验样中随机抽取另一份试验样，记录其质量(矾)。将试验样放人还原管(6z)，平整其表面。注：为了得到均匀的气流，需要在孔板和试验样问放置两层瓷球。盖上还原管盖子，插入热电偶，确保其顶端处于试验样层的中间。将还原管放入加热炉(63)内，并将其悬挂在天平(65)的中央，避免与炉壁或加热元件接触。连接供气系统(66)。4GBT 24236-2009IS0 1 1258：2007接通电源，对试验样进行加热，与此同时，在还原管中通人氮气，其流量为25 Lmin士05 Lrain。当试验样温度达到800时，调节氨气流量至50 L

12、min士05 Lmin。继续加热并保持氮气流量直到试验样质量稳定，且温度在800士5稳定10 rain。注：对块矿进行还原试验时，为减少爆裂，试验样升温到800的时间应大于60 rain。安全提示：一氧化碳与含一氯化碳的还原气体是有毒气体，因此很危险，试验必须放在通风良好或装有排风的地方进行。要根据国家的安全法规采取预防措施，确保操作人员的安全。记录试验样的质量(m)。切断氮气，改通还原气体，流量控制在50 Lmin士05 Lmin。开始的15 rain内，至少每3 min记录一次试验样的质量(m。)，然后每隔10 rain记录一次。经过90 rain还原后，记录试验样的质量(，lz)，关掉电

13、源。切断还原气体，改通氮气，流量控制在25 Lmin。保持氮气流量直到试验样的温度降至50以下。84还原试验后的化学分析将所有还原试验后的试验样进行破碎，按照ISO 25971或GBT 67305测定全铁含量(”。)，按照ISO 5416测定金属铁含量。注：若需要测定还原后试验样的碳含量，可以根据ISO 9686：2006直接还原铁碳和或硫含量的测定 高频燃烧红外线吸收法进行测定。9结果表示方法91最终还原度(焉o)的计算最终还原度R。以质量分数表示，通过式(1)进行计算： R，。一(尝基嚣+磊i蒜100)，。c，式中：m。试样量，单位为克(g)5挑试验样开始还原前瞬间的质量，单位为克(g)；

14、m。经过90 rain还原后试验样的质量，单位为克(g)；”，试验样在试验前氧化亚铁的含量，以质量分数表示，根据ISO 9035测定的二价铁含量乘以氧化转换系数1286计算得到；毗根据ISO 25971和GBT 67305测定的试验前试验样中的全铁含量，以质量分数表示。计算结果保留至小数点后1位。92 还原指数警。和面dR。的计算921还原曲线根据不同时间t下的还原度R。绘制出还原曲线，还原度足使用式(2)计算： R。一(象；甍老+磊了轰盎100)x-。c2，式中：m。还原时间为t时，试验样的质量，单位为克(g)。利用还原曲线取得并记录下还原指数，保留至小数点后2位。922还原度为40时的还原

15、指数从还原曲线中读出还原度为30和60时所对应的时间，单位为分钟(rain)。还原度为40(OFe=09)时，还原指数警 使用式(3)计算，计算结果以rain表示：(氓dt(R一40336teot30GBT 242362009IS0 11258：2007式中：。还原度到达30时的时间，单位为分钟(rain)；。还原度到达60时的时间，单位为分钟(rain)；336常数。923还原度为60时的还原指数从还原曲线中读出还原度为80和95时所对应的时间，单位为分钟(rain)。还原度为90(OFe一015)时，还原指数警。I。，使用式(4)计算，计算结果以min表示一dR 一!：!出(R190) t

16、。5一t80式中：。还原度到达80时的时间，单位为分钟(min)；。；还原度到达95时的时间，单位为分钟(min)；139常数。93金属化率(M)的计算931 用化学分析法测定金属化率(M)金属化率(M)使用式(5)计算，计算结果以质量分数表示：M一UJ0100tU式中：撕还原后试验样中的金属铁含量，以质量分数表示；”：还原后试验样中的全铁含量，以质量分数表示。计算结果保留至小数点后1位。932 用R。o测定金属化率(如)还原后的试验样在制备化学分析样的过程中有部分试验样会氧化，如果还原前氧化亚铁的含量(w。)小于2，可以不使用化学分析法，直接通过式(6)由R”计算出金属化率，计算结果以质量分

17、数表示：MR一143R。o一43 (6)计算结果保留至小数点后1位。94 R。的重复性和可接受性按照附录A的流程验收试验结果，R。的重复性参照表1。试验结果保留至小数点后1位。表1 R”重复性(r)I 铁矿石种类 重复性(r)，绝对值球团矿 2o块矿 3510校验为确保试验结果的可靠性，有必要定期对设备进行检查。检查的频率由各个试验室自行决定。检查过程中需要对如下项目的状况进行确认：称量装置；还原管；温度控制和测量装置；天平；6GBT 24236-2009IS0 1 1258：2007气体流量计；气体纯度；记录系统；时间控制装置。推荐制备内部参考物质来定期检验试验的重复性。上述检查的记录应保存

18、。11试验报告试验报告应包括如下内容：本标准的编号；试样的详细情况；试验室名称和地址；试验日期；试验报告日期；负责试验的人员的签名；本标准中未做规定的任何操作和试验条件，或作为可选择选项的以及可能对试验结果有影响的任何操作；一还原撇警。和望dt。；金属化率M或Mx；最终还原度R还原前试验样的全铁含量和二价铁含量。GBT 24236-2009IS0 1 1258：20078r：见表1。附录A(规范性附录)试验结果验收程序流程图独立的重复测定结果xz。x。iX-，x2，x3，墨的中值X一XI+rX2夏一x+X2+X3X：x1+x2+x3+x44附录B(资料性附录)还原性公式的推导还原度描述了氧化铁

19、中的氧去除的程度，通常定义如下：还原度GBT 24236-20091S0 1 1258：200791中公式的推导是建立在所有氧都以三氧化二铁形式与铁结合的假设上，然而，大多数铁矿石都以四氧化三铁、氧化亚铁和精炼铁的形式存在。因此，在所有矿石都以三氧化二铁形式结合的假设上，通过还原过程中试验样质量的损失乘以原始试样不同的理论含氧量和试样中三氧化二铁、四氧化三铁和氧化亚铁的数量得到的实际氧含量间的差值计算得到还原度。Rt一三三ii熏1。+：=_聂m瓣l-mt1。(B2) ”o”2 xn币 ”ox赢t丽922中公式的推导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。

20、一警一xOvdO=一dRxQ Ro 100式中：q主要氧含量；O。与铁结合的全部氧量(形式为三氧化二铁)；R还原度。根据式(B3)、式(B4)、式(B5)三个等式推导得到还原率：警一t(，一盏)娜。对等式(B6)进行积分得到p式：19(1一盏)一一o434kt+C “B7)当还原度为30和60时，。：二!蜂黧型!：麴一哑!。聃，。百面瓦i=i厂一一再。6对于赤铁矿，OFe为o9相当于R一40。将R一40和等式(B7)代人等式(B6)，可以得到警(OFe=09)的数值： -警t(OFe_09)一差(B9)GBT 24236-2009ISO 1 1258：2007附录C(资料性附录)通过R，。计算

21、金属化率公式的推导金属化率是金属铁含量与全铁含量之比，以百分数表示。铁的百分含量可以由还原后试验样的质量或者下列公式表示：MR一100坚式中：M。90 min还原后试验样的金属化率，以质量分数表示；mMF。90 min还原后试验样中金属铁的质量，单位为克(g)；m。，。试验样中全铁的质量，单位为克(g)。考虑到90 min的还原试验后，试验样中三价铁的含量非常少，下列等式可以成立：mMFe一”mMrez+ (C2)式中：M，。+90 min还原后，试验样中二价铁的质量，单位为克(g)。MFe2一黧m。“32m。式中：m。90 rain还原后，试验样中氧化亚铁(FeO，。s)中氧的质量，单位为克(g)。m。一(一怒)m。式中：m。还原前试验样中氧的质量，单位为克(g)。假设试样中氧化亚铁的含量很少，则：”o1043”TFe将等式(c5)代人等式(c4)：m。一(1一怒X O43Xm一(c6)将等式(c6)代人等式(c3)：M。+一332。43 X m。(1一而Rgo)(c7)将等式(C7)代人等式(c2)：m。一mm一332o43mtn(1一而Rgo)(c8)将等式(C8)代人等式(c1)：一100!二竺兰竺兰：!兰(!二型(C9)靠一 L= ( )靠=143R。一43 oo(C10)