【正文】 動范圍內有四次發(fā)亮。上述現(xiàn)象可作為鑒定礦物的依據之一。（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(燒結礦、球團礦)的化學成份、形成條件及性質，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。對組織結構進行正確描述，對典型組織結構照相。常見燒結礦、高爐渣、轉爐渣見圖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燒結礦照片（透光，320）照片520燒結礦照片(反光，320)圖26轉爐終渣(三鈣渣)的網絡結構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】 綜合性實驗 ；學時：4 鐵礦石（燒結礦、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量指標，具有良好冶金性能的鐵礦石，對于高爐煉鐵提高產量、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濟效益。通過本實驗，了解鐵礦石（燒結礦、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（燒結礦、球團礦、塊礦）900℃間接還原性能檢測；（2） 燒結礦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通干燥的氮氣作為保護氣體。2小時內將溫度升至900℃，保溫30分鐘，然后在通入還原氣體CO（H2），開始記錄數據。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，通氣后要調整好氣體的流量。還原時間為180分鐘。還原結束，停止通入還原氣體，斷電冷卻，向還原管內通入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為試樣的質量（g）；m1,mt分別為還原開始前和還原到t分鐘試樣的質量（g）。實驗完畢，整理數據計算還原度，并畫出還原度與還原時間的關系曲線圖3，圖3例和圖32。圖32：實驗結果示例 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)生的晶型轉變，再生的赤鐵礦由Fe2O3轉變?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，晶格的轉變造成結構扭曲，產生極大的內應力，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的標準轉鼓內以30轉/分的速度轉10分鐘，、試驗結果分別以“RDI+”、“RDL+”和“”表示低溫還原強度指數：RDI+=低溫還原粉化指數：低溫還原抗磨指數： 式中：mD0為還原后轉鼓前試樣的質量（g）；mDmDmD3 ，（g）；其中RDI+，要求RDI+%。（4）實驗完畢，整理實驗數據，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，整理實驗數據，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晶水，在加入到高爐中后受到還原氣體的高溫作用，結晶水的分解和劇烈蒸發(fā)將造成鐵礦石的碎裂，產生粉末，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。實驗結果取十組數據平均值。實驗完畢，整理實驗數據，計算塊礦的熱裂性能，撰寫實驗報告。鐵礦石（包括燒結礦、球團礦及天然富礦）加入到高爐后，在爐內下降過程中被加逐漸加熱，達到一定溫度后，開始軟化，變?yōu)榘肴刍癄畹恼吵砦铮S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。或者使用預還原的試樣，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。根據實驗結果記錄的數據，扣除空白膨脹軟化實驗結果，繪制鐵礦石荷重軟化曲線，并結合其它數據進行簡要分析，得出恰當的結論。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型轉鼓，在20rpm條件下轉動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）結果計算焦炭反應性指標以損失的焦炭質量占反應前焦炭樣總質量的百分數表示。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鼓后大于l 0mm粒級焦炭占反應后殘余焦炭的質