【正文】 動范圍內(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：把一定濃度的化學試劑涂在光片表面上浸蝕，待一定時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、球團礦)的化學成份、形成條件及性質(zhì)，都具有實際意義和理論義。（6）通過上述各種方法對樣品物相的光學的、化學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確的鑒定。（7）對爐渣、燒結(jié)礦進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，在掃描電鏡下再進行觀察分析，測定夾雜物的類型。實驗步驟如下：（1）將磨制好的金相樣品放入掃描電鏡樣品室；（2）電鏡進行抽真空，使樣品室104托；（3）達到真空后，加入電鏡高壓，電鏡圖像出現(xiàn)；（4）尋找樣品中夾雜物，判定其形狀和大小；（5）找到家雜物后，利用能譜儀判定其為哪種類型的家雜物、或為空洞及外來物。（1）說明實驗目的；（2）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實驗過程；（4）簡明表明實驗得出的物相分析結(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步驟有那些？（4） 。圖24礦物百分含量對比標準圖圖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驗【實驗性質(zhì)】 綜合性實驗 ；學時：4 鐵礦石（燒結(jié)礦、球團礦、塊礦）的還原性、低溫還原粉化性能、荷重軟化性能、球團礦的還原膨脹性能、塊礦的熱裂性能等冶金性能指標是高爐煉鐵原料的重要質(zhì)量指標，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)濟效益。通過本實驗，了解鐵礦石（燒結(jié)礦、球團礦、塊礦）的還原性、低溫還原粉化性能、荷重軟化性能、球團礦的還原膨脹性能、塊礦的熱裂性能等冶金性能指標對鐵礦石的冶金性能做出評價。通過實驗，進一步鞏固所學冶金過程熱力學、動力學、傳輸原理、礦物學等專業(yè)基礎知識，并運用所學知識，對影響鐵礦石冶金性能的相關(guān)因素進行分析討論，提高理論聯(lián)系實際的水平。了解鐵礦石冶金性能測定方法、設備的原理及基本操作技能。通過實驗，使得同學們的動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驗。（6） 焦炭反應性及反應后強度（7） 本實驗為綜合性實驗，將根據(jù)教學大綱和學時的需要，重點選擇12個實驗來。其它實驗將作為本科生教學開放實驗℃間接還原性能RI檢測實驗現(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，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，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。間接還原的反應是由高價氧化物到低價氧化物的反應，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，因此需要通過實驗測定鐵礦石的還原性。還原性是評價鐵礦石冶煉價值的重要指標。在本實驗采用熱天平失重法，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，生成CO2或H2O而排出反應管外，鐵礦石因失氧而重量逐漸減輕，這樣便可計算出各時刻的相對還原度；畫出還原度隨時間變化的還原曲線。本實驗方法為《鐵礦石的還原性測定方法》GB/T1324191標準方法，該方法參照ISO7215標準實驗裝置見圖31。圖31 鐵礦石還原實驗裝置系統(tǒng)圖 實驗步驟將鐵礦石（燒結(jié)礦、球團礦、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管中，還原反應管用耐熱鋼制造，內(nèi)徑75mm，中部有帶空隔板，隔板上放式樣，隔板下放高鋁球，用于預熱還原氣體。裝好試樣的反應管吊在天平下面，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，并且自動保持恒溫。升溫時先往反應管內(nèi)通干燥的氮氣作為保護氣體。2小時內(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驗做準備的樣品。900℃間接還原性能檢測實驗結(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）。實驗完畢，整理數(shù)據(jù)計算還原度，并畫出還原度與還原時間的關(guān)系曲線圖3，圖3例和圖32。圖32：實驗結(jié)果示例 鐵礦石500℃低溫還原粉化性能RDI檢測實驗鐵礦石發(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)應力，導致在機械作用下嚴重的碎裂。影響鐵礦石低溫還原粉化性能的因素是多方面的，包括鐵礦石的化學成分、礦物組成、還原性等方面。 500℃低溫還原粉化性能的試驗方法及設備采用《鐵礦石低溫粉化試驗靜態(tài)還原后使用冷轉(zhuǎn)鼓方法》GB/T1324291標準方法。實驗設備與間接還原設備相同，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管中，還原反應管用耐熱鋼制造，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，試樣還原時間為60分鐘。試樣經(jīng)還原后用純N2氣保護冷卻至室溫后稱重，然后置于Φ130200mm的標準轉(zhuǎn)鼓內(nèi)以30轉(zhuǎn)/分的速度轉(zhuǎn)10分鐘，、試驗結(jié)果分別以“RDI+”、“RDL+”和“”表示低溫還原強度指數(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）實驗完畢，整理實驗數(shù)據(jù)，計算鐵礦石低溫還原粉化性能各項指標，撰寫實驗報告?！孢€原膨脹RSI性能檢測實驗高爐煉鐵使用的球團礦為氧化球團礦，其其主要成分為赤鐵礦。球團礦在900—1000℃還原時將發(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，將造成球團礦的破碎。 900℃還原膨脹性能的實驗方法及設備采用國家標準《鐵礦球團相對自由膨脹指數(shù)的測定方法》GB/T1324091標準方法進行，實驗設備與間接還原設備相同，見圖31。將球團礦樣品在105℃溫度下烘干120分鐘，以除去水分， 18個球，分三層裝入球團礦還原膨脹指數(shù)測定容器，置于反應管中，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，測定球團礦在還原前后的體積變化，并計算它的百分率，用RSI表示。球團礦的體積采用累計直徑法取測定10次的平均值計算。球團礦的900℃還原膨脹率要求20%實驗完畢，整理實驗數(shù)據(jù)，計算球團礦的900℃還原膨脹率，撰寫實驗報告。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。塊礦熱裂性能的實驗方法及設備：參照ISO8371進行。實驗設備與間接還原設備相同，見圖31。實驗試樣500g，10份，粒度為20—25mm，經(jīng)過105℃，2小時烘干。將試樣防入直徑75mm的反應管，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。實驗結(jié)果取十組數(shù)據(jù)平均值。實驗完畢，整理實驗數(shù)據(jù)，計算塊礦的熱裂性能，撰寫實驗報告。鐵礦石（包括燒結(jié)礦、球團礦及天然富礦）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散，不利于鐵礦石的還原，未還原鐵礦石的進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，鐵礦石開始軟化溫度及軟化溫度區(qū)間在相當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價具有重要意義。本實驗以實驗樣品在還原條件下由熱膨脹到開始收縮4%時的溫度，定義為開始軟化溫度；樣品劇烈收縮40%時的溫度，定義為軟化終了溫度；開始軟化點及軟化終了點之間的溫度，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準，采用北京科技大學設定的方法。實驗設備包括：軟化爐一臺；DWK—702可控硅溫控電源一臺及氮氣瓶一只。實驗裝置示意圖見圖33。圖33：鐵礦石荷重軟化實驗裝置（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，裝入反應管中并加以振動，使得試樣在反應管內(nèi)達到一定的高度，將帶孔壓蓋放在試樣上。（3）當軟化爐溫度達到500℃時，從軟化爐下部通入N2（流量為1升/分），將反應管放入軟化爐，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）當溫度達到600℃時，位移傳感器校正零點，同時通入30%CO+70%N2的還原氣體?；蛘呤褂妙A還原的試樣，在N2氣氛條件下進行實驗。（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）；當收縮劇烈時，要及時記錄溫度。（7）實驗完畢，關(guān)閉DWK—702溫控電源和程序溫度給定儀，切斷電源。軟化爐溫度達到室溫時，取出反應管，整理實驗環(huán)境。根據(jù)實驗結(jié)果記錄的數(shù)據(jù)，扣除空白膨脹軟化實驗結(jié)果，繪制鐵礦石荷重軟化曲線，并結(jié)合其它數(shù)據(jù)進行簡要分析，得出恰當?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；同時作為骨架起到支撐料柱的作用。良好的焦炭反應性能將使得焦炭具有優(yōu)良的高溫熱強度，改善高爐下部透氣性，強化冶煉操作，提高產(chǎn)量。焦炭反應性是指高溫條件下焦炭與CO2的發(fā)生的碳素溶解反應，對于高爐煉鐵生產(chǎn)來講，希望反應性低一些，反應后強度高一些。本實驗按照《焦炭反應性及反應后強度實驗方法》GB／T40001996標準進行實驗設備見圖35。（1）將焦炭制成粒度21—25mm試樣，取200g在105℃干燥2小時。然后放入反應管放入高溫爐中。（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，往反應管內(nèi)通干燥的氮氣作為保護氣體，防止焦炭燒損。生溫速度為15℃/分，溫度升至1100℃，保溫30分鐘，停止氮氣通入，然后在通入CO2，氣體流量為5升/分，反應時間為2小時，反應結(jié)束，斷電，停止CO2通入，然后通入氮氣保護冷卻試樣冷卻到室溫。（4）從反應管中取出反應后的樣品，稱重，記錄。將試樣加入到I型轉(zhuǎn)鼓，在20rpm條件下轉(zhuǎn)動30分鐘，取出樣品，按Φ18，Φ15和Φ10mm三級園孔篩過篩分別稱重，并記入實驗記錄（5）結(jié)果計算焦炭反應性指標以損失的焦炭質(zhì)量占反應前焦炭樣總質(zhì)量的百分數(shù)表示。焦炭反應性CRI%按下式計算。式中：m為焦炭試樣重量；m1為反應后焦炭殘存重量。反應后強度指標以轉(zhuǎn)鼓后大于l 0mm粒級焦炭占反應后殘余焦炭的質(zhì)