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含碳球团冷固结成型试验

  • 分类:应用知识
  • 作者:凯正环保工艺设备有限公司
  • 来源:凯正环保工艺设备有限公司
  • 发布时间:2022-01-28
  • 访问量:0

【概要描述】    冷固结含碳球团作为转底炉直接还原的原料主体 ,在转底炉生产环节中要经过运输 、布料 、还原、出料等过程 ,因此其各方面的性能影响着转底炉生产的顺畅和效率。本文以糖浆作为粘结剂, 钒钛磁铁矿和煤粉为原料,研究了不同粘结剂配比、成型压力和水分加入量下对含碳球团冷固结成型性能的影响 。

含碳球团冷固结成型试验

【概要描述】    冷固结含碳球团作为转底炉直接还原的原料主体 ,在转底炉生产环节中要经过运输 、布料 、还原、出料等过程 ,因此其各方面的性能影响着转底炉生产的顺畅和效率。本文以糖浆作为粘结剂, 钒钛磁铁矿和煤粉为原料,研究了不同粘结剂配比、成型压力和水分加入量下对含碳球团冷固结成型性能的影响 。

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      冷固结含碳球团作为转底炉直接还原的原料主体,在转底炉生产环节中要经过运输、布料、还原、出料等过程,因此其各方面的性能影响着转底炉生产的顺畅和效率。本文以糖浆作为粘结剂,钒钛磁铁矿和煤粉为原料,研究了不同粘结剂配比、成型压力和水分加入量下对含碳球团冷固结成型性能的影响

 

1.含碳球团冷固结成型性能试验

1.1 试验原料

试验用矿粉为钒钛磁铁矿精粉,煤的固定碳含量82.04%,挥发份6.58%灰分9.88%。矿粉与煤粉的粒度分布及堆密度见表1

 

 

                 表 1 煤粉与矿粉的粒度组成及堆密度

 

1.2 研究方法

        试验流程包括原料烘干、配料、混匀、造球、干燥、测试等几个环节。原料烘干温度选择200 烘干时间选择120 min。矿粉和煤粉的配比 (质量比 ):m(矿粉 ):m(煤粉 )=51原料混合均匀后按正交表加入一定比例粘结剂和蒸馏水搅拌均匀。混合均匀的原料采用对辊压球机进行冷固结成型,并根据正交表设定成型压力。干燥后的球测定球团强度。

 

 

2. 含碳球团冷固结成型性能结果与分析

2.1 试验设计与结果

含碳球团经过冷固结成型后放入干燥箱内进行烘干烘干条件选择300 烘干时间选择30 min烘干后取5个球测其抗压强度然后取平均值作为球团的抗压强度。根据正交试验原理因素水平设计见表2试验结果见表 3。

 

                表2 正交试验因素水平

因素水平

粘结剂含量(因素A)/%

成型压力(因素B)/MPa

水分加入量(因素C)/%

1

4

10

1

2

5

12

2

3

6

15

3

4

7

18

4

 

                 表3    实验方案和结果

试验号

粘结剂含量

(因素A)/%

成型压力

(因素B)/MPa

水分加入量

(因素C)/%

干球抗压强度

(P)/N

1

4

10

3

326

2

5

15

1

1631

3

6

12

2

1902

4

7

18

4

606

5

4

18

2

732

6

5

12

4

418

7

6

15

3

1776

8

7

10

1

838

9

4

12

1

473

10

5

18

3

2011

11

6

10

4

437

12

7

15

2

1082

13

4

15

4

417

14

5

10

2

1218

15

6

18

1

1876

16

7

12

3

737

 

        对表3试验结果进行分析SA1 表示因素A取第一水平时相应的试验结果之和SA2 表示因素A取第二水平时相应的试验结果之和SA3 表示因素A取第三水平时相应的试验结果之和SA4 表示因素A取第四水平时相应的试验结果之和

SA1 = P1 + P5 + P9 + P13 = 326 + 732 + 473 + 417 = 1948               (1)

SA2 = P2 + P6 + P10 + P14 = 1631 + 418 +2011 + 1218 = 5278           (2)

SA3 = P3 + P7 + P11 + P15 = 1902 + 1776 + 437 + 1876 = 5991         (3)

SA4 = P4 + P8 + P12 + P16 = 606 + 838 + 1082 +737 = 3263          (4)

SA1S A2S A3S A4分别除以4得到:

K A1 = SA1 /4 = 487                 (5)

K A2 = SA2 /4 = 1320               (6)

K A3 = SA3 /4 = 1498               (7)

K A4 = SA4 /4 = 816                 (8)

        (5)(8)KA 表示成型压力和水分加入量处于综合平均意义下,添加粘结剂的量分别为4%5%6%7% 时的成球抗压强度。对于因素B和因素C也用同样的方法计算,计算结果见表4

                表 4 试验结果正交分析

项目

因素A

因素B

因素C

S1

1948

2819

4818

S2

5278

3530

4934

S3

5991

4906

4850

S4

3263

5225

1878

K1

487

705

1205

K2

1320

883

1234

K3

1498

1227

1213

K4

816

1306

470

R

1011

601

764

 

      在正交试验中,如果某水平因素对结果起主要影响,则在数量关系上应该表现为该因素各水平之下的指标综合平均值 K间相差较大,反之,如果各个K间相差较小,则说明该因素不是主要因素,根据表中K值,计算出因素 ABC的极差分别为:

R A = 1498 - 487 = 1011               (9)   

R B = 1306 - 705 = 601               (10) 

R C = 1234 - 470 = 764               (11) 

由式9~11可见 ABC 3个因素当中影响球团抗压强度的主要因素是A粘结剂含量其次是因素C水分加入量因素B成型压力对球团的抗压强度影响相对较小因此要想获得较高抗压强度的球团首先是选择合适的粘结剂配比。

1.2 各因素对试验结果的影响

为了更清楚的描述各因素对成型后球团抗压强度的影响,用各因素分别与该因素下的综合平均抗压强度值做图,见图   

                           

1 粘结剂加入量、成型压力和水分加入量对球团抗压强度的影响       

 

      从图1可以看出,各因素对冷固结球团的抗压强度影响各不相同,抗压强度随粘结剂加入量的增加先增加后减少;随成型压力增加的变化趋势是一直增加,但增加幅度越来越小;水分加入量在3%以下时,对球团的抗压强度影响不大,继续增加水分加入量,球团的强度急剧下降。  

 

         综合表2和图1的分析可以确定最优水平组合是A3  B4  C2,即粘结剂含量为6%,成型压力18 MPa,水分加入量为2%时的冷固结球团的抗压强度最高,在进行的16次试验中没有包括此组合。因此,继续进行A3  B4  C2水平组合试验,试验获得的球团烘干后的平均抗压强度为2723 N。该结果高于试验中的最大值,因此,是试验条件下的最优组合。

 

3.含碳球团冷固结成型性能结论

      3.1 通过正交试验分析了粘结剂加入量、成型压力和水分加入量3个因素对冷固结球团成球抗压强度的影响,试验结果表明粘结剂的加入量对球团的抗压强度影响最大,其次是水分加入量、成型压力。

 

       3.2 粘结剂对成型后球团抗压强度的影响是先增后减,在加入6%的糖浆时,成型压力与成型后球团抗压强度的关系是随成型压力的增加,球团抗压强度不断增加;水分加入量不大时对球团强度影响也不大,当含量超过3%以后,球团强度随水分含量的增加急剧降低。

 

      3.3 用正交试验的方法获得最优组合A3 B4 C2,即粘结剂含量为6%,成型压力18MPa,水分加入量为2%。在该工艺条件下球团的平均抗压强度可以达到2723 N

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发布时间:2019-11-22 00:00:00

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