熔滴性(melting and droping property)

铁矿石在高炉炼铁过程的荷重和升温还原条件下熔化滴落的特性。矿石在经过软化收缩后，由于形成大量液相而开始熔化，完全填充所有空隙并进行相互扩散。随温度升高，液相流动性改善，渣铁分离，在重力作用下形成渣或铁的液滴滴落。矿石熔化是恶化高炉内软熔带透气性的重要因素，但在熔体滴落后，透气性又有改善。若矿石开始熔化温度较高、所形成的渣铁开始滴落温度变化不大，则矿石在高炉形成的软熔带的位置下移，软熔带的区间变窄，这有利于高炉强化冶炼，降低焦比。所以，熔滴性也是评价铁矿石高温冶金性能的重要指标之一。

测试装置

测定矿石熔滴性的装置是在测定矿石荷重软化性和透气性的伯格哈特装置的基础上开发出来的。(见荷重还原透气性)，它除了能测定矿石的熔滴性外，还可以测定矿石的软化性及透气性。该装置一般由加热升温、供气、荷重、熔滴物收集和参数测试等系统组成(图1)。加热升温系统采用有高温(1500～1600℃)发热元件的电炉和耐高温的反应管(大部分为石墨坩埚)及程序控温装置。反应管下设熔滴物收集器和滴落报警装置以测定开始滴落温度和研究滴落物数量和成分变化规律。试样荷重的方式有两种：将重锤置于压杆上或用汽缸自动加压于压杆上。荷重压力根据设定的程序进行控制。

测试和操作

测试的主要参数是模拟高炉生产实际而制定的，它包括试样准备、升温制度、还原气体的成分与流量、荷重制度等。

(1)试样准备。

一般试样粒度为10～12.5mm，相当于高炉内矿石的平均直径，为石墨坩埚直径(φ75mm)的1/6～1/7，试样质量约500g，使其在坩埚内的料层高度达到60mm。如只测定熔滴性和软化性，试样需要进行预还原处理，使其中铁氧化物均还原到FexO、相当于矿石到达高炉中下部软熔带前的还原情况。

(2)升温制度。

试样的加热速度在900℃以下，相当于高炉上部的热交换区，以7～10℃／min的升温速度加热；900～1000℃时，相当于高炉热储备区，以2℃／min的升温速度加热或恒温一定时间；高于1000¨C时，相当于高炉下部热交换区，以2～5℃／min的升温速度加热。

(3)气体成分和流量。

还原气的成分，模拟高炉各部位CO₂／CO+CO₂的比值。900℃以下，通入N₂或Ar惰性气体；900℃以上为CO30％～40％和N₂60％～70％；1000℃以上为CO30％～40％和N₂60％～70％；气体流速应大于13mm／s，应保证试验处于自模区(即气体流速对还原度的变化已不显著)。

(4)荷重制度。

荷重参数有两种，一为恒荷重，为0.5～1.5kg／cm²；二为变荷重，由0.0至1.0kg／cm₂。

测试操作包括：(1)将准备好的试样置于石墨坩埚内，在试样料层的顶部与底部铺有10～15mm厚的小粒焦炭，以作直接还原、渗碳之用，焦层还起还原气体热交换、调整试样高度、保持铁滴及渣滴的作用；(2)按拟定的程序升温、增加荷重及调整煤气成分；(3)自动纪录升温过程，通过中空压杆的电偶测定试样温度，用位移变送器连续测定压杆的位移和试样的收缩率，用差压变送器连续测定气体流过试样层的压差，用红外线气体分析仪或其他气体分析装置对输入的还原气及排出的废气成分进行分析，以便计算矿石还原度的变化。(4)根据观察或光电报警器的讯号记录渣、铁开始滴落温度。(5)及时转动集样箱中收集器来接受滴下的渣铁样品供研究之用。(6)当配置有x射线透视装置时，可直接观测矿石的软化和熔滴过程。

结果评价

图2绘出测试结果的典型曲线。

根据测试曲线所示出的某些参数可对矿石软化及熔滴性能进行评价。软化开始温度(T_B)表征软熔层开始出现的温度，一般可用试样开始收缩或收缩率为10％时的温度表示。压差陡升时的温度(T_S)表征熔化开始温度，是软熔层透气性开始变差，它同滴落开始温度(T_D)之间的温度差可以表示软熔层透气性最差区间的厚度。收缩终了温度(T_E)一般可表示熔化终了和软熔层终了的温度。压差曲线所示的最大压差(Δp_m)和曲线所包容的面积S值表征了软熔层的透气性。还原度反应了矿石还原性(包括中温和高温还原性)的好坏。

影响因素

影响矿石熔滴性的因素有矿石的含铁品位、碱度、MgO含量、K₂O和Na₂O含量及还原性。矿石含铁品位愈高，熔渣愈少，压差陡升温度(T_S)上升，滴落温度决定于浮氏体的熔点；矿石的碱度升高，压差陡升温度(T_S)升高、滴落温度也随之上升；矿石中MgO含量增加，阻碍低熔点2FeO•SiO₂的形成和促成高熔点镁初渣的出现，使压差陡升温度和熔滴温度升高；K₂O和Na₂O的存在可使软化、熔化和滴落温度降低；而矿石还原性高，熔渣中FeO减少，金属铁含量增加，熔化温度及滴落温度则升高。但在还原度很高时，由于熔渣减少，金属铁因渗碳而降低了熔点，滴落温度则稍有下降。