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原文传递一种高炉内铁矿石还原软熔滴落性能测定装置及方法

专利名称：	一种高炉内铁矿石还原软熔滴落性能测定装置及方法
摘要：	本发明公开了一种高炉内铁矿石还原软熔滴落性能测定装置及方法，该装置包括高温炉、配气系统、加压系统和称量系统；高温炉内开设有炉膛，炉膛内设有石墨坩埚和温度采集装置；配气系统用于向炉膛内通入还原气体，还原气体包括N2、H2、CO2和CO，配气系统包括气体存储装置和气体混合装置；加压系统包括加压杆，加压杆的上端连接有加压装置和位移传感器，加压杆的下端设有加压头；称量系统用于称量滴落物的质量和铁矿石试料的质量。本发明的测定装置能更好的模拟炼铁高炉实际工作气氛，并能够动态调整铁矿石试料上的载荷，使得采用本发明的测定装置得到的试验结果能更接近于炼铁高炉的实际运转情况。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	重庆;50
申请人：	重庆大学
发明人：	张生富;胡丽文;白晨光;朱荣锦;邓青宇;尹铖;温良英;徐键;党杰;游志雄;余文轴
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-12T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-18T00:00:00+0800
申请号：	CN201910631697.5
公开号：	CN110346539A
代理机构：	重庆博凯知识产权代理有限公司
代理人：	黄河
分类号：	G01N33/24(2006.01);G;G01;G01N;G01N33
申请人地址：	400044 重庆市沙坪坝区沙正街174号
主权项：	1.一种高炉内铁矿石还原软熔滴落性能测定装置，其特征在于，包括高温炉、配气系统、加压系统和称量系统；所述高温炉内开设有炉膛，所述炉膛内设有上端敞口的筒形的石墨坩埚和用于对所述高温炉的炉温进行数据采集的温度采集装置；所述配气系统用于向所述炉膛内通入还原气体，所述还原气体包括N2、H2、CO2和CO，所述配气系统包括气体存储装置和与所述气体存储装置通过管道相连通的气体混合装置，所述气体存储装置用于对所述还原气体中的各气体成分分别进行存储并能够根据所述温度采集装置采集的所述高温炉的炉温对所述还原气体中的各气体成分进行流量控制；所述气体混合装置用于对所述还原气体中的各气体成分进行充分混合并通过管道与所述高温炉的炉膛相连通；所述加压系统包括加压杆，所述加压杆的下端伸入到所述石墨坩埚内，所述加压杆的上端伸出所述高温炉，所述加压杆的上端伸出所述高温炉的部分从下到上分别固定连接有加压装置和位移传感器，所述加压装置能够根据所述温度采集装置采集的所述高温炉的炉温带动所述加压杆竖向移动，所述加压杆的下端面上设有能够对所述石墨坩埚内的铁矿石试料施加压力的加压头，所述加压头在所述加压杆竖向移动时能够在所述石墨坩埚内竖向移动进而改变施加在铁矿石试料上的压力值；所述称量系统包括电子天平、控制器和质量传感器，所述电子天平置于所述高温炉下部的密封箱内，通过所述质量传感器将质量变化传输到外部计算机，所述控制器用于所述电子天平的校准与标定。 2.根据权利要求1所述的高炉内铁矿石还原软熔滴落性能测定装置，其特征在于，所述气体存储装置包括N2发生装置、H2发生装置、CO2发生装置和CO发生装置，所述N2发生装置包括用于储存N2的N2瓶和用于对N2流量进行控制的N2流量控制阀，所述H2发生装置包括用于储存H2的H2瓶和用于对H2流量进行控制的H2流量控制阀，所述CO2发生装置包括用于储存CO2的CO2瓶和用于对CO2流量进行控制的CO2流量控制阀，所述CO发生装置包括用于储存CO的CO瓶和用于对CO流量进行控制的CO流量控制阀。 3.根据权利要求1所述的高炉内铁矿石还原软熔滴落性能测定装置，其特征在于，还包括尾气检测装置，所述尾气检测装置包括气体分析仪，所述高温炉的上端设有气体出口，所述气体分析仪通过管道与所述气体出口连通，所述气体分析仪用于对所述气体出口中排出的气体中的N2、H2、CO2和CO的含量进行在线测定，通过实时测定气体出口排出的各气体成分的含量，并结合碳氧平衡用于计算出铁矿石的直接还原度。 4.根据权利要求1所述的高炉内铁矿石还原软熔滴落性能测定装置，其特征在于，所述高温炉的上端面和下端面均设有与所述炉膛相连通的开口，所述高温炉上端面的开口处设有密封盖，所述密封盖用于与所述高温炉的上端面形成密封连接，所述高温炉下端面的开口处设有上端敞口并与所述炉膛相通的筒形的密封箱，所述密封箱的上端敞口面积大于所述高温炉下端面的开口面积，所述密封箱的侧面上开设有一个还原气体导入孔，所述气体混合装置通过管道与所述还原气体导入孔相连通，所述密封箱内设有称重装置，所述石墨坩埚的下端面上设有滴落孔，所述石墨坩埚放置在石墨套筒正上方，所述称重装置位于所述滴落孔的正下方。 5.根据权利要求4所述的高炉内铁矿石还原软熔滴落性能测定装置，其特征在于，还包括计算机系统和主控系统，所述温度采集装置为热电偶，所述计算机系统分别与所述热电偶、所述加压系统、所述配气系统、所述称重装置和所述气体分析仪进行数据传输连接；所述主控系统根据所述热电偶传递的高温炉的炉温数据来对所述加压系统施加的压力和所述配气系统中的各气体流量进行控制。 6.一种高炉内铁矿石还原软熔滴落性能测定方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的高炉内铁矿石还原软熔滴落性能测定装置，包括以下步骤：步骤一：将烘干后的焦炭和铁矿石试料按指定方式放置在石墨坩埚内；步骤二：将石墨坩埚放置在高温炉内，控制配气系统向高温炉内持续通入N2，直到高温炉内的压力和高温炉外的压力差不小于2104Pa，即认为高温炉气密性良好；步骤三：使用真空泵将高温炉炉膛内的混合气体抽出，待高温炉膛内的压力达到设定实验要求时，开始升温；步骤四：升温过程中利用温度采集装置对高温炉的炉温进行实时采集；加压装置按设定压力控制方式根据温度采集装置采集的高温炉的炉温带动加压杆竖向移动，从而对加压头施加在铁矿石试料上的压力进行控制；同时当高温炉的炉温小于500℃时，配气系统通过管道向高温炉内持续通入N2；当高温炉的炉温不小于500℃时，配气系统通过管道向高温炉内通入由N2、CO2、CO和H2组成的还原气体，在高温炉的炉温大于500℃但不大于终温时，气体存储装置按设定流量控制方式根据温度采集装置采集的高温炉的炉温对还原气体中各气体成分的流量进行控制，气体混合装置将还原气体各气体成分充分混合后经管道输入到炉膛内；所述终温大于500℃；步骤五：进行数据采集及计算，完成铁矿石性能的测定。 7.根据权利要求6所述的高炉内铁矿石还原软熔滴落性能测定方法，其特征在于，步骤四中；当温度采集装置采集的高温炉的炉温为500℃-900℃时，气体存储装置控制CO2的流量由500℃时的1L/min随炉温的升高线性减小到900℃时的0.75L/min、CO的流量由500℃时的1.25L/min随炉温的升高线性增大到900℃时的1.5L/m、H2的流量为0.25L/min、N2的流量为2.5L/min；当温度采集装置采集的高温炉的炉温为900℃-1100℃时，气体存储装置控制CO2的流量由900℃时的0.75L/min随炉温的升高线性减小到1100℃时的0.15L/min、CO的流量由900℃时的1.5L/min随炉温的升高线性增大到1100℃时的2.1L/min、H2的流量为0.25L/min、N2的流量为2.5L/min；当温度采集装置采集的高温炉的炉温为1100℃-1400℃时，气体存储装置控制CO2的流量由1100℃时的0.15L/min随炉温的升高而线性减小到1400℃时的0L/min、H2的流量由1100℃时的0.25L/min随炉温的升高线性增大到1400℃时的0.4L/min、CO的流量为2.1L/min、N2的流量为2.5L/min；当温度采集装置采集的高温炉的炉温为1400℃-终温时，气体存储装置控制CO的流量由1400℃时的2.1L/min随炉温的升高线性减小到终温时的2L/min、H2的流量由1400℃时的0.4L/min随炉温的升高线性增大到终温时的0.5L/min、CO2的流量为0L/min、N2的流量为2.5L/min；所述终温为1600℃。 8.根据权利要求6所述的高炉内铁矿石还原软熔滴落性能测定方法，其特征在于，步骤四中，所述设定压力控制方式为根据高温炉的炉温进行分段压力控制：当温度采集装置采集的高温炉的炉温为室温-200℃时，加压头施加在铁矿石试料上的压力为0kPa；当温度采集装置采集的高温炉的炉温为200℃-900℃时，加压头施加在铁矿石试料上的压力从0kPa开始以1.34kPa/min的速率增加；当温度采集装置采集的高温炉的炉温为900℃-1100℃时，加压头施加在铁矿石试料上的压力以0.06kPa/min的速率增加；当高温炉的炉温为1100℃-终温时，加压头施加在铁矿石试料上的压力保持不变；所述终温为1600℃。 9.根据权利要求6所述的高炉内铁矿石还原软熔滴落性能测定方法，其特征在于，步骤四中，设定升温方式为：当温度采集装置采集的高温炉的炉温为室温-900℃时，高温炉的升温速率为10℃/min；当温度采集装置采集的高温炉的炉温为900℃-1100℃时，高温炉的升温速率为2℃/min；当温度采集装置采集的高温炉的炉温为1100℃-1400℃时，高温炉的升温速率为3℃/min；当温度采集装置采集的高温炉的炉温为1400℃-终温时，高温炉的升温速率为5℃/min；当试验结束后，控制配气系统以2L/min的流量向炉膛内通入N2，待高温炉的温度降至200℃后，停止通气，高温炉空冷至室温；所述终温为1600℃。 10.根据权利要求6所述的高炉内铁矿石还原软熔滴落性能测定方法，其特征在于，步骤二中，将石墨坩埚放入到高温炉后，配气系统先向高温炉内以5L/min的速度通入N2，高温炉内的压力与高温炉外的压力差值不小于2104Pa，即认为高温炉炉膛气密性良好；步骤三中，设定实验要求为：将高温炉内进行抽真空处理，使得高温炉内的真空度达到8-12Pa。
所属类别：	发明专利