荷重还原透气性(permeability of Iron ore bed during reduction under load)

铁矿石料层在荷重和加热还原条件下的透气性能。铁矿石在高炉内下降过程中逐渐被加热还原过程中，由于所含矿物的晶形转变和体胀系数的不同，出现体积膨胀和开裂；在外部压力和摩擦力的作用下发生粉化；加之在高温下的软熔收缩，致使料层孔隙度减小，气流通过料层的阻力增加，从而影响料柱透气性和高炉顺行。矿石料层在高炉内加热还原状态下的透气性不同于它在冷态下的透气性，前者与矿石的矿物组成、化学成分和其它物理化学性质有关。因此，荷重还原透气性是评价不同矿石的高温冶金性能的重要指标之一。

测试装置和方法 20世纪60年代德国的伯格哈特(0．Burghardt)和格列勃(K．Grebe)提出一种测定矿石在荷重还原条件下料层透气性的方法和装置(见图)。他们将软化性、还原性和透气性的测定结合起来，对于综合评价矿石的冶炼性能很有意义。测试的方法是在电炉中放置一根内径为125mm的双壁耐热金属反应管，管内放置试样，试样支托着压杆和对压杆施加荷重的压缩空气气缸。金属反应管等悬吊在电子称上，通过A／D转换器和差压变送器将电子秤读数(g)和压差(Pa)纪录在纪录仪上。试样的软化收缩率用位移传感器显示。还原气体经双壁金属管的夹缝进行预热，试样的温度由设置在试样层上下约20mm处的Cr-Al热电偶进行测量。试样的压差在内管试样的底和顶部之间测量。试验时，取1200g粒度为10～12．5mm的矿石试样，置于反应管内开有若干小孔的箅板上。试样上下各放置两层Al₂O₃球。试样首先在50L／min的N₂气流中加热，当达到1050℃时，保持恒温并切换为83.3L／min的还原气，成分为N₂60％土0.5％和CO40％土0.5％。在试验中，试样每失重50g就测定一次试样的收缩率。当还原度达到80％或还原时间达150min时，切断还原气停止试验。将装有试样的反应管从炉内取出并在N₂气中冷却，然后从中取出试样进行分析。伯格哈特装置测得的荷重还原透气性，可以反应在较高温度下矿石的还原性、膨胀性、软化性和热裂等因素对料层透气性的综合影响，但不能反映低温还原粉化和高温熔化滴落的影响。

评价指标 用伯格哈特装置测定矿石荷重还原透气性的评价指标有3个：(1)还原度为80％(或还原150min)时的气流压差。这一压差不包括还原开始前的原始压差，压差愈高表明矿石高温还原后的粉化愈严重、软熔愈早，收缩愈大，透气性愈差；利用压差低的矿石有利于改善料柱透气性和高炉冶炼。(2)还原度为80％时的料层收缩率。(3)还原度40％时的还原速率(％／min)。

影响因素 荷重还原透气性主要同矿石在加热还原过程中的膨胀、开裂、粉化和软化有关。因此，它受矿石的低温还原粉化性、还原膨胀性和荷重还原软化性的影响。易于低温还原粉化、还原膨胀和软化的矿石，其荷重还原透气性就差。所以，凡影响以上性能的因素就能影响其荷重还原透气性。