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还原膨胀机理 球团矿的还原膨胀特性,还原过程可分为3个阶段。
第1阶段,Fe2O3还原为Fe3O4,第2阶段Fe3O4还原为FexO,第3阶段FexO还原为Fe。球团矿在还原过程中产生两种不同类型的膨胀,即正常膨胀及异常膨胀。在还原最初阶段,即还原度在20%~25%时,两种类型的膨胀率几乎相等;当还原度继续上升,正常膨胀的球团矿,其膨胀常随还原度的上升而上升,体膨胀率的最高值是20%~25%,随后体积收缩;而异常膨胀的球团矿则随着还原度的上升,体膨胀系数急剧上升,特别是还原度在25%~70%之间时,最高体膨胀系数可达80%以上。球团矿还原的第1阶段,Fe2O3还原为Fe3O4过程中发生晶型转变,三方晶系菱形六面体转变成等轴晶系立方体,体膨胀率达到20%;
第2阶段由于没有晶系的转变所以膨胀很少;
第3阶段FexO还原为Fe时,发生体积收缩,这是属于球团矿的正常还原膨胀过程。球团矿的异常还原膨胀则发生在第2还原阶段及第3还原阶段,其原因有铁矿物的各向异性、铁晶须的生成、某些杂质的存在及生球质量不好或加工过程有缺陷等因素。
(1)铁矿物的各向异性。赤铁矿晶粒以板状形态存在,由于各方向上的还原速度及膨胀率不同而发生开裂引起异常膨胀。赤铁矿与磁铁矿共生在同一晶体内,或粗粒磁铁矿与片状赤铁矿共生,晶体排列不规则,各向还原速度不一致,在界面上产生推力,使两个晶体开裂。
(2)铁晶须的生成。在还原的第3阶段,即FexO还原为Fe时,还原反应不在FexO表面成层进行,而在边、角、棱位置迅速生长铁晶须。它的生长促使球团结构松动,使球团体积猛增。
(3)杂质成分。球团矿含有少量碱金属、氧化钙及氧化锌等,它们不均匀地固溶于FexO中,在还原过程中易发生异常还原膨胀。高品位低SiO2球团矿中,当碱度(CaO/SiO2)在0.1~0.6时,特别是在0.4~0.5之间时,有最大的体膨胀率,因为在此碱度下,球团在还原过程中,钙铁橄榄石及铁橄榄石形成共晶体,其熔点最低,当其脉石总量超过10%时,则体膨胀率下降。此外,以MgO代替CaO,共晶体的熔点上升,有利于体膨胀率的下降。
(4)生球质量不好或加工过程有缺陷。配料不当、加热和冷却速度不当、化学成分及焙烧温度不当,这些都可能引起异常还原膨胀,有时甚至是最主要的原因。
防止球团异常膨胀的措施常用措旋有3:
(1)加入添加物调整球团矿的脉石成分。通过改变球团矿内CaO、MgO、SiO2及Al2O3的比例来调整球团矿连接键的类型和数量,是抑制球团矿异常膨胀粉化的重要措施。SiO2对提高球团矿热还原强度,抑制还原膨胀及铁晶须长大所引起的异常膨胀有良好作用。但当CaO存在时,CaO与SiO2要有适当比例,以免形成低熔点共晶体,使体膨胀率增大。MgO加入时,可提高渣相的热稳定性,对防止膨胀有利。Al2O3可以形成铝酸盐,促使渣相的发展,使膨胀受到限制。
(2)采用保护性的焙烧气氛。在非氧化气氛下焙烧球团,球团矿以磁铁矿再结晶和被部分渣链所固结,可防止异常膨胀。此法对于含碱金属球团也起同样作用。
(3)适当提高焙烧温度。这可增加球团液相链、减少铁氧化物的再结晶链,此外还可使球团结构更趋均匀,矿物结晶趋向完善并长大,避免多重晶生成。
检验方法 检验球团矿还原膨胀的方法有国际标准化组织试行方法、日本工业标准方法和中国国家标准方法。
(1)国际标准化组织试行方法(ISO/I)P4698)。采用内径75mm、长800mm的双壁还原反应管,还原气体在双壁中间加热后进入反应管内。每次试验将18个球团矿置于钢丝篮或专用支架的3个水平面上,互不依靠,让其自由膨胀。反应管的顶端吊挂在天平上,反应管的下端置于高温炉内(图2)。试样的粒度为10.0~12.5mm,18个球团矿的质量为60g士1g。试样先在110℃下干燥至恒重,然后放入反应管内,通入惰性气体,升温到900℃±10℃,加热15min,然后在恒温下通入还原气体还原60min,连续记录还原过程的失重。还原后把反应管自高温炉中提出,以5L/min的流量通入惰性气体进行冷却至室温。还原气体的成分为CO30%±0.5%、N270%土0.5%,杂质含量要求O2≤0.1%,H2、CO2和H2O均≤0.2%,气体流量为15L/min士1L/min。使用水银体积计测定试样在还原前后的体积。体积膨胀率按下式计算:
△V=(V1-V0)/V0 ×100%
式中V0、V1,为试样在还原前后的体积。取两次试验的平均值作为试验结果。允许极差小于3%(绝对值)。当差值超过3%时,再做两次试验。如后两次试验的差值在规定范围内,则取4次试验的平均值。否则取两两中间值的平均值。
(2)日本工业标准方法(JIS M8715-1977)使用内径为50mm的卧式电炉,还原反应管为内径30mm、长300mm的石英管。以3个5mm以上的球团矿作试样,放到长70mm、宽20mm、深5mm的石英舟内,再将石英舟放入反应管内。还原气体的成分为CO30%、N270%(H2<1%),流量为500mI/min。试样在N2或Ar气(200mL/min)保护下加热至900℃,保温,30min。然后在900℃土10℃的温度下还原60min,再以N2或Ar气冷却至室温。用排汞法测出每个球在还原前后的体积,然后计算出膨胀率。进行两次试验,取6个球的平均值作为试验结果。
(3)中国国家标准方法(GB/T13240一91)采用国际标准化组织试行的方法,反应管为内径75mm、长800mm的双壁不锈钢管。每次试验将18个球团矿置于3层试佯容器中,相互间有格条隔开,让其自由膨胀。试样的粒度为10.0~12.5mm。试样先在105℃±5℃的温度下烘干,然后放入反应管内。将流量为5L/min的惰性气体通入反应管内,再将反应管放入温度不超过200℃的高温炉内。在通惰性气体条件下升温,到达900℃±10℃的温度后恒温30min。然后在恒温条件下通入还原气体连续还原60min。还原后向反应管内通入流量为5L/min的惰性气体,将反应管连同试样一起提出炉外,冷却至l00℃以下。还原气体的成分为CO30%士0.5%、N270%±0.5%,杂质含量要求O2≤0.1%,H2、CO2、H2O均≤0.2%,流量为15L/min±1L/min。使用排汞法或其他测量体积精度能达0.2mI。的方法测定试样在还原前后的体积。按试样在还原前后体积的变化计算出还原膨胀指数(RSI):
RSI=(V1-V0)/V0 ×100%
式中V0、V1分别为还原前后试样的体积,mL。两次试验结果值之差(即极差)绝对值应小于3%。当差值超过3%时,则按规定继续进行试验。还原膨胀率按试验结果的平均值报出。
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概述膨胀式闸阀 (3)
概述膨胀式闸阀 摘要: 本文作者从事三十多年阀门工程,在阀门等机械产品有丰富的设计 经验,对阀门等机械产品的基本属性、 设计优缺点等内容有一定的了解。 本文通 过深入浅出的介绍,对膨胀式闸阀产品的介绍、分类、工作原理、设计等做了介 绍,具有一定的参考价值。 关键词:膨胀式闸阀 工作原理 设计 1. 膨胀闸阀概述: 膨胀式闸阀的启闭件是闸板, 闸板的运动方向与流体方向相垂直, 作为截止 介质使用,在全开时整个流通直通, 此时介质运行的压力损失最小。 闸阀通常适 用于不需要经常启闭, 而且保持闸板全开或全闭的工况, 不适用于作为调节或节 流使用。闸阀流体阻力小,适用的压力、温度范围大,介质流动方向不受限制, 密封性能良好。广泛适用于食品、医药、石油、化工、天然气、钢铁、环保、造 纸等输送管路中做介质切断或流通。 2. 膨胀闸阀分类: 膨胀闸阀的种类 ,按密封面配置可分为软密封和金属硬密封平行式
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