【正文】 動(dòng)范圍內(nèi)有四次發(fā)亮。上述現(xiàn)象可作為鑒定礦物的依據(jù)之一。（4）光片的浸蝕鑒定：把一定濃度的化學(xué)試劑涂在光片表面上浸蝕，待一定時(shí)間后在顯微鏡明視場下觀察，根據(jù)各種礦物對不同試劑的反應(yīng)特征來鑒定礦物的方法叫浸蝕鑒定。浸蝕鑒定是礦相顯微鏡鑒定礦物的一個(gè)重要方法。（5）觀察薄片和光片:測量礦物顆粒直徑的大小及各種礦物的含量，這對于研究爐渣相和人造礦(燒結(jié)礦、球團(tuán)礦)的化學(xué)成份、形成條件及性質(zhì)，都具有實(shí)際意義和理論義。（6）通過上述各種方法對樣品物相的光學(xué)的、化學(xué)的以及其它物理形狀的測定觀察，經(jīng)過綜合分析及對照，一般說對礦物能做出準(zhǔn)確的鑒定。（7）對爐渣、燒結(jié)礦進(jìn)行礦物組成定量分析，可以采用目測比較法來目估礦片中礦物的百分含量，目估礦物含量比較圖見圖23。對組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行正確描述，對典型組織結(jié)構(gòu)照相。常見燒結(jié)礦、高爐渣、轉(zhuǎn)爐渣見圖24至25。將在金相顯微鏡下觀察的金屬樣，在掃描電鏡下再進(jìn)行觀察分析，測定夾雜物的類型。實(shí)驗(yàn)步驟如下：（1）將磨制好的金相樣品放入掃描電鏡樣品室；（2）電鏡進(jìn)行抽真空，使樣品室104托；（3）達(dá)到真空后，加入電鏡高壓，電鏡圖像出現(xiàn)；（4）尋找樣品中夾雜物，判定其形狀和大??；（5）找到家雜物后，利用能譜儀判定其為哪種類型的家雜物、或?yàn)榭斩醇巴鈦砦铩＃?）說明實(shí)驗(yàn)?zāi)康模唬?）簡要說明顯微鏡工作原理和掃描電子顯微鏡與能譜儀工作的原理；（3）描述試樣制備過程和整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程；（4）簡明表明實(shí)驗(yàn)得出的物相分析結(jié)果（鋼中夾雜物和礦樣中的主要礦物）；（5）寫出給定X衍射譜線的物相類型。（1） 巖相顯微鏡與礦相顯微鏡的區(qū)別是什么？（2） 什么礦物在透射光下觀察？什么礦物在反射光下觀察？（3） 燒結(jié)礦和爐渣的礦物檢驗(yàn)步驟有那些？（4） 。圖24礦物百分含量對比標(biāo)準(zhǔn)圖圖25燒結(jié)礦照片（透光，320）照片520燒結(jié)礦照片(反光，320)圖26轉(zhuǎn)爐終渣(三鈣渣)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)照片主要有硅酸三鈣和β－硅酸二鈣羽毛狀鈣鈦礦和鈦輝石3 鐵礦石冶金性能綜合實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)性質(zhì)】 綜合性實(shí)驗(yàn) ；學(xué)時(shí)：4 鐵礦石（燒結(jié)礦、球團(tuán)礦、塊礦）的還原性、低溫還原粉化性能、荷重軟化性能、球團(tuán)礦的還原膨脹性能、塊礦的熱裂性能等冶金性能指標(biāo)是高爐煉鐵原料的重要質(zhì)量指標(biāo)，具有良好冶金性能的鐵礦石，對于高爐煉鐵提高產(chǎn)量、降低焦比、改善高爐冶煉過程的積極作用，可使高爐煉鐵獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。通過本實(shí)驗(yàn)，了解鐵礦石（燒結(jié)礦、球團(tuán)礦、塊礦）的還原性、低溫還原粉化性能、荷重軟化性能、球團(tuán)礦的還原膨脹性能、塊礦的熱裂性能等冶金性能指標(biāo)對鐵礦石的冶金性能做出評(píng)價(jià)。通過實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步鞏固所學(xué)冶金過程熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、傳輸原理、礦物學(xué)等專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，并運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，對影響鐵礦石冶金性能的相關(guān)因素進(jìn)行分析討論，提高理論聯(lián)系實(shí)際的水平。了解鐵礦石冶金性能測定方法、設(shè)備的原理及基本操作技能。通過實(shí)驗(yàn)，使得同學(xué)們的動(dòng)手能力和分析問題與解決問題的能力得到提高。（1） 鐵礦石（燒結(jié)礦、球團(tuán)礦、塊礦）900℃間接還原性能檢測；（2） 燒結(jié)礦500℃低溫還原粉化性能檢測；（3） 球團(tuán)礦900℃還原膨脹性能檢測；（4） 塊礦的爆裂性能；（5） 鐵礦石荷重軟化性能實(shí)驗(yàn)。（6） 焦炭反應(yīng)性及反應(yīng)后強(qiáng)度（7） 本實(shí)驗(yàn)為綜合性實(shí)驗(yàn)，將根據(jù)教學(xué)大綱和學(xué)時(shí)的需要，重點(diǎn)選擇12個(gè)實(shí)驗(yàn)來。其它實(shí)驗(yàn)將作為本科生教學(xué)開放實(shí)驗(yàn)℃間接還原性能RI檢測實(shí)驗(yàn)現(xiàn)代高爐生產(chǎn)中，鐵礦石的還原是高爐冶煉要完成基本任務(wù)，還原過程包括兩部分，既間接還原和直接還原。間接還原是指還原劑是氣體為即CO或H2的還原過程；直接還原是指用固體C完成的還原。間接還原是高爐上部最主要的反應(yīng)，在目前高爐冶煉技術(shù)條件下，盡量發(fā)展間接還原。充分利用高爐煤氣中的CO(H2)，對于改善高爐冶煉過程的能量利用，降低焦比具有重要的意義。間接還原的反應(yīng)是由高價(jià)氧化物到低價(jià)氧化物的反應(yīng)，即：3Fe2O3+CO(H2)=2Fe3O4+CO2(H2O)Fe3O4+CO(H2)=3FeO+CO2(H2O)FeO+CO(H2)=Fe+CO2(H2O)所謂鐵礦石的還原性，是指鐵礦石中的氧化鐵被CO(H2)還原的難易程度。高爐工作者力求鐵礦石具有良好的還原性，因此需要通過實(shí)驗(yàn)測定鐵礦石的還原性。還原性是評(píng)價(jià)鐵礦石冶煉價(jià)值的重要指標(biāo)。在本實(shí)驗(yàn)采用熱天平失重法，其原理為：在900℃條件下，將懸掛于電子天平下反應(yīng)管內(nèi)的500克鐵礦石通入還原氣體CO或H2，鐵氧化物中的氧與還原性氣體發(fā)生反應(yīng)，生成CO2或H2O而排出反應(yīng)管外，鐵礦石因失氧而重量逐漸減輕，這樣便可計(jì)算出各時(shí)刻的相對還原度；畫出還原度隨時(shí)間變化的還原曲線。本實(shí)驗(yàn)方法為《鐵礦石的還原性測定方法》GB/T1324191標(biāo)準(zhǔn)方法，該方法參照ISO7215標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)裝置見圖31。圖31 鐵礦石還原實(shí)驗(yàn)裝置系統(tǒng)圖 實(shí)驗(yàn)步驟將鐵礦石（燒結(jié)礦、球團(tuán)礦、塊礦）樣品在105℃溫度下烘干120分鐘，以除去水分，鐵礦石試樣重500克，粒度為10—，為保證粒度需用10—。將試樣置于還原反應(yīng)管中，還原反應(yīng)管用耐熱鋼制造，內(nèi)徑75mm，中部有帶空隔板，隔板上放式樣，隔板下放高鋁球，用于預(yù)熱還原氣體。裝好試樣的反應(yīng)管吊在天平下面，置于還原爐中，還原爐內(nèi)徑130mm，其加熱元件為鐵鉻鋁電爐絲，工作管為高鋁螺紋管。還原爐由可控硅溫控電源供電，并且自動(dòng)保持恒溫。升溫時(shí)先往反應(yīng)管內(nèi)通干燥的氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體。2小時(shí)內(nèi)將溫度升至900℃，保溫30分鐘，然后在通入還原氣體CO（H2），開始記錄數(shù)據(jù)。還原氣體組成為CO：N2=30%：70%，還原氣體流量為15升/分。通氣還原前驗(yàn)證電子天平的靈敏度，通氣后要調(diào)整好氣體的流量。還原時(shí)間為180分鐘。還原結(jié)束，停止通入還原氣體，斷電冷卻，向還原管內(nèi)通入N2保護(hù)試樣下冷卻至室溫，觀察還原后樣品，為以后的軟化和融滴實(shí)驗(yàn)做準(zhǔn)備的樣品。900℃間接還原性能檢測實(shí)驗(yàn)結(jié)果以還原性即“RI”表示：式中：A、B分別為試樣的TFe和FeO含量（%）；m0為試樣的質(zhì)量（g）；m1,mt分別為還原開始前和還原到t分鐘試樣的質(zhì)量（g）。實(shí)驗(yàn)完畢，整理數(shù)據(jù)計(jì)算還原度，并畫出還原度與還原時(shí)間的關(guān)系曲線圖3，圖3例和圖32。圖32：實(shí)驗(yàn)結(jié)果示例 鐵礦石500℃低溫還原粉化性能RDI檢測實(shí)驗(yàn)鐵礦石發(fā)生低溫還原粉化的原因是鐵礦物400～600℃低溫還原時(shí)發(fā)生的晶型轉(zhuǎn)變，再生的赤鐵礦由Fe2O3轉(zhuǎn)變?yōu)镕e2O3，前者為三方晶系六方晶格，后者為等軸晶系立方晶格，晶格的轉(zhuǎn)變造成結(jié)構(gòu)扭曲，產(chǎn)生極大的內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致在機(jī)械作用下嚴(yán)重的碎裂。影響鐵礦石低溫還原粉化性能的因素是多方面的，包括鐵礦石的化學(xué)成分、礦物組成、還原性等方面。 500℃低溫還原粉化性能的試驗(yàn)方法及設(shè)備采用《鐵礦石低溫粉化試驗(yàn)靜態(tài)還原后使用冷轉(zhuǎn)鼓方法》GB/T1324291標(biāo)準(zhǔn)方法。實(shí)驗(yàn)設(shè)備與間接還原設(shè)備相同，見圖31。（1）將鐵礦石樣品在105℃溫度下烘干120分鐘，以除去水分，鐵礦石試樣重500克，粒度為10—，為保證粒度需用10—。（2）將試樣置于還原反應(yīng)管中，還原反應(yīng)管用耐熱鋼制造，內(nèi)徑75mm，中部有帶空隔板，隔板上放式樣，隔板下放高鋁球，用于預(yù)熱還原氣體。（3）試樣在500℃溫度下通過15升/分的還原氣體，還原氣體由20%CO+20%CO2+60%N2組成，試樣還原時(shí)間為60分鐘。試樣經(jīng)還原后用純N2氣保護(hù)冷卻至室溫后稱重，然后置于Φ130200mm的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)以30轉(zhuǎn)/分的速度轉(zhuǎn)10分鐘，、試驗(yàn)結(jié)果分別以“RDI+”、“RDL+”和“”表示低溫還原強(qiáng)度指數(shù)：RDI+=低溫還原粉化指數(shù)：低溫還原抗磨指數(shù)： 式中：mD0為還原后轉(zhuǎn)鼓前試樣的質(zhì)量（g）；mDmDmD3 ，（g）；其中RDI+，要求RDI+%。（4）實(shí)驗(yàn)完畢，整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算鐵礦石低溫還原粉化性能各項(xiàng)指標(biāo)，撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告?！孢€原膨脹RSI性能檢測實(shí)驗(yàn)高爐煉鐵使用的球團(tuán)礦為氧化球團(tuán)礦，其其主要成分為赤鐵礦。球團(tuán)礦在900—1000℃還原時(shí)將發(fā)生體積變化。原始氧化物 赤鐵礦產(chǎn)物 Fe2O3 Fe3O4 FeOx Fe視體積 100 125 132 127體積膨脹，將造成球團(tuán)礦的破碎。 900℃還原膨脹性能的實(shí)驗(yàn)方法及設(shè)備采用國家標(biāo)準(zhǔn)《鐵礦球團(tuán)相對自由膨脹指數(shù)的測定方法》GB/T1324091標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)設(shè)備與間接還原設(shè)備相同，見圖31。將球團(tuán)礦樣品在105℃溫度下烘干120分鐘，以除去水分， 18個(gè)球，分三層裝入球團(tuán)礦還原膨脹指數(shù)測定容器，置于反應(yīng)管中，在900℃溫度下恒溫還原60分鐘，還原氣體成份由30%CO+70%N2組成，流量為15升/分，測定球團(tuán)礦在還原前后的體積變化，并計(jì)算它的百分率，用RSI表示。球團(tuán)礦的體積采用累計(jì)直徑法取測定10次的平均值計(jì)算。球團(tuán)礦的900℃還原膨脹率要求20%實(shí)驗(yàn)完畢，整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算球團(tuán)礦的900℃還原膨脹率，撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。由于部分赤鐵礦或褐鐵礦含有部分結(jié)晶水，在加入到高爐中后受到還原氣體的高溫作用，結(jié)晶水的分解和劇烈蒸發(fā)將造成鐵礦石的碎裂，產(chǎn)生粉末，影響高爐的料層透氣性。塊礦熱裂性能的實(shí)驗(yàn)方法及設(shè)備：參照ISO8371進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)設(shè)備與間接還原設(shè)備相同，見圖31。實(shí)驗(yàn)試樣500g，10份，粒度為20—25mm，經(jīng)過105℃，2小時(shí)烘干。將試樣防入直徑75mm的反應(yīng)管，升溫，升溫速度為30分鐘升到700℃，升溫過程通入純氮，流量15升/分。到700℃，斷電冷卻，并通入空氣，流量15升/分，冷卻到室溫，以，以DI表示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果取十組數(shù)據(jù)平均值。實(shí)驗(yàn)完畢，整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算塊礦的熱裂性能，撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。鐵礦石（包括燒結(jié)礦、球團(tuán)礦及天然富礦）加入到高爐后，在爐內(nèi)下降過程中被加逐漸加熱，達(dá)到一定溫度后，開始軟化，變?yōu)榘肴刍癄畹恼吵砦?，隨著溫度的繼續(xù)增加，最后變?yōu)橐后w。鐵礦石軟化后，其氣孔度顯著減小，一方面影響還原氣體的擴(kuò)散，不利于鐵礦石的還原，未還原鐵礦石的進(jìn)一步還原將需要大量的熱量，消耗更多的焦碳；另一方面將惡化高爐料柱的透氣性，對高爐冶煉產(chǎn)生不利的影響。同時(shí)，鐵礦石開始軟化溫度及軟化溫度區(qū)間在相當(dāng)大的程度上決定著初渣的性質(zhì)和成渣帶的大小。因此，鐵礦石軟化溫度及軟化溫度區(qū)間的測定結(jié)果，對高爐配料及鐵礦石評(píng)價(jià)具有重要意義。本實(shí)驗(yàn)以實(shí)驗(yàn)樣品在還原條件下由熱膨脹到開始收縮4%時(shí)的溫度，定義為開始軟化溫度；樣品劇烈收縮40%時(shí)的溫度，定義為軟化終了溫度；開始軟化點(diǎn)及軟化終了點(diǎn)之間的溫度，定義為軟化溫度區(qū)間。不同種類的鐵礦石在氧化條件下的軟化溫度要比在還原條件下高100—300℃。鐵礦石的軟化性能測定沒有標(biāo)準(zhǔn)，采用北京科技大學(xué)設(shè)定的方法。實(shí)驗(yàn)設(shè)備包括：軟化爐一臺(tái)；DWK—702可控硅溫控電源一臺(tái)及氮?dú)馄恳恢?。?shí)驗(yàn)裝置示意圖見圖33。圖33：鐵礦石荷重軟化實(shí)驗(yàn)裝置（1）接通電源，按照操作規(guī)程打開DWK—702溫控電源和程序溫度給定儀，根據(jù)自控曲線設(shè)定的升溫速度（0—600℃，10℃/分；600℃—1000℃，5℃/分；1000℃以上，3℃/分）開始升溫。（2）稱取試樣，裝入反應(yīng)管中并加以振動(dòng)，使得試樣在反應(yīng)管內(nèi)達(dá)到一定的高度，將帶孔壓蓋放在試樣上。（3）當(dāng)軟化爐溫度達(dá)到500℃時(shí)，從軟化爐下部通入N2（流量為1升/分），將反應(yīng)管放入軟化爐，并插入剛玉壓桿。剛玉壓桿與帶孔壓蓋連為一體，剛玉壓桿上端與鋼制壓桿連接，反應(yīng)管處于中心，壓桿垂直作用在試樣上。（4）在壓桿上放置荷重，將位移傳感器與壓桿連接。（5）當(dāng)溫度達(dá)到600℃時(shí)，位移傳感器校正零點(diǎn)，同時(shí)通入30%CO+70%N2的還原氣體?；蛘呤褂妙A(yù)還原的試樣，在N2氣氛條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。（6）從600℃開始，每50℃記錄一次溫度和位移傳感器的指示數(shù)值。一般情況下，試樣在1000℃以下為膨脹階段；1000℃以上開始收縮（即開始軟化）；當(dāng)收縮劇烈時(shí)，要及時(shí)記錄溫度。（7）實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉DWK—702溫控電源和程序溫度給定儀，切斷電源。軟化爐溫度達(dá)到室溫時(shí)，取出反應(yīng)管，整理實(shí)驗(yàn)環(huán)境。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄的數(shù)據(jù)，扣除空白膨脹軟化實(shí)驗(yàn)結(jié)果，繪制鐵礦石荷重軟化曲線，并結(jié)合其它數(shù)據(jù)進(jìn)行簡要分析，得出恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)論。鐵礦石荷重軟化曲線參考圖見圖34。焦炭是高爐煉鐵的主要原料之一。它提供高爐煉鐵還原過程中所需要的還原劑、發(fā)熱劑；同時(shí)作為骨架起到支撐料柱的作用。良好的焦炭反應(yīng)性能將使得焦炭具有優(yōu)良的高溫?zé)釓?qiáng)度，改善高爐下部透氣性，強(qiáng)化冶煉操作，提高產(chǎn)量。焦炭反應(yīng)性是指高溫條件下焦炭與CO2的發(fā)生的碳素溶解反應(yīng)，對于高爐煉鐵生產(chǎn)來講，希望反應(yīng)性低一些，反應(yīng)后強(qiáng)度高一些。本實(shí)驗(yàn)按照《焦炭反應(yīng)性及反應(yīng)后強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)方法》GB／T40001996標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)備見圖35。（1）將焦炭制成粒度21—25mm試樣，取200g在105℃干燥2小時(shí)。然后放入反應(yīng)管放入高溫爐中。（2）接通電源，按照操作規(guī)程打開溫控電源和程序溫度給定儀，開始升溫。（3）開始升溫后，往反應(yīng)管內(nèi)通干燥的氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體，防止焦炭燒損。生溫速度為15℃/分，溫度升至1100℃，保溫30分鐘，停止氮?dú)馔ㄈ?，然后在通入CO2，氣體流量為5升/分，反應(yīng)時(shí)間為2小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束，斷電，停止CO2通入，然后通入氮?dú)獗Ｗo(hù)冷卻試樣冷卻到室溫。（4）從反應(yīng)管中取出反應(yīng)后的樣品，稱重，記錄。將試樣加入到I型轉(zhuǎn)鼓，在20rpm條件下轉(zhuǎn)動(dòng)30分鐘，取出樣品，按Φ18，Φ15和Φ10mm三級(jí)園孔篩過篩分別稱重，并記入實(shí)驗(yàn)記錄（5）結(jié)果計(jì)算焦炭反應(yīng)性指標(biāo)以損失的焦炭質(zhì)量占反應(yīng)前焦炭樣總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)表示。焦炭反應(yīng)性CRI%按下式計(jì)算。式中：m為焦炭試樣重量；m1為反應(yīng)后焦炭殘存重量。反應(yīng)后強(qiáng)度指標(biāo)以轉(zhuǎn)鼓后大于l 0mm粒級(jí)焦炭占反應(yīng)后殘余焦炭的質(zhì)