GBT 31923.1-2015 高炉炉料用铁矿石 低温还原粉化静态试验 第1部分：与CO、CO2、H2和N2的反应

GBT 31923.1-2015 高炉炉料用铁矿石 低温还原粉化静态试验

高炉炼铁是现代钢铁工业的核心工艺之一，其效率和稳定性直接关系到整个产业链的可持续发展。在高炉操作中，铁矿石作为主要原料，其性能对冶炼过程的影响至关重要。GB/T 31923.1-2015 标准为评估高炉炉料用铁矿石的质量提供了科学依据，其中低温还原粉化静态试验是一项关键指标，用于衡量铁矿石在还原气氛下的物理性能变化。

研究背景与意义

随着全球对高效、环保冶炼技术的需求增加，铁矿石的质量评价标准也在不断优化。低温还原粉化现象是指铁矿石在低于800℃的温度下与还原性气体（如CO、CO₂、H₂）接触时发生的体积膨胀和强度下降现象。这种现象会导致高炉内炉料透气性变差，进而影响高炉的运行效率和寿命。因此，深入研究铁矿石在不同还原气氛中的行为特性具有重要的理论价值和实际意义。

试验方法与原理

根据GB/T 31923.1-2015标准，低温还原粉化静态试验的主要步骤如下：

• 选取符合要求的铁矿石试样，并进行预处理。
• 将试样置于特定的还原环境中，分别暴露于CO、CO₂、H₂和N₂气氛中。
• 通过控制温度和时间，模拟高炉内的还原条件。
• 试验结束后，测量试样的质量损失率和粒度变化，以评估其粉化倾向。

该试验基于铁矿石在还原过程中发生的化学反应及物理变化，特别是Fe₂O₃转化为Fe₃O₄或Fe的过程。这些反应会引发试样的体积膨胀和结构疏松，从而导致粉化现象的发生。

试验结果与分析

通过对多种铁矿石样品的测试，我们发现以下规律：

• CO和CO₂气氛下，铁矿石的粉化倾向最为显著，这与其较强的还原能力有关。
• H₂气氛次之，表明氢气的还原作用同样不可忽视。
• N₂气氛下，铁矿石几乎不发生粉化现象，说明非还原性气氛对试样性能无明显影响。

此外，试验还揭示了铁矿石的矿物组成对其还原粉化行为的影响。例如，富含赤铁矿（Fe₂O₃）的矿石比磁铁矿（Fe₃O₄）更易发生粉化。

结论与建议

综上所述，GB/T 31923.1-2015标准为铁矿石的低温还原粉化特性提供了可靠的评价方法。为了提高高炉炉料的质量，建议：

• 优先选择矿物组成均匀、还原粉化倾向较低的铁矿石。
• 优化高炉操作参数，减少还原气氛对铁矿石的不利影响。
• 加强铁矿石预处理技术的研究，改善其高温性能。

未来的工作应进一步探索铁矿石在复杂多变的高炉环境中的动态行为，为实现绿色高效的钢铁生产提供技术支持。