[发明专利]高炉初渣实验方法及初渣实验炉

说明书

技术领域

本发明涉及一种高炉治炼行业初渣的研究实验方法具体的说是 一种高炉初渣实验方法及初渣实验炉。

背景技术

高炉中炉渣的形成经历滴落初渣、炉腹初渣、风口渣、终渣共四 个阶段。滴落初渣和炉腹初渣又可统称为“初成渣”或简称为“初渣”。 初渣形成过程的特点通常用开始软化温度、开始滴落温度、矿石层的 透气性等指标表征。一般希望矿石的开始软化温度要高，软熔区间(开 始滴落温度和开始软化温度的差值)要窄，透气性要好，以利于高炉 的强化冶炼。所谓的高炉炉料结构，系指从高炉炉顶装入的铁矿石的 种类及其配比，初渣的形成过程与炉料结构有密切关系。

高炉喷吹煤粉有利于降低生铁成本，降低焦比，减轻对环境和优 质炼焦煤资源的压力。扩大喷煤量是我国高炉企业永远的追求。高炉 喷吹废塑料、废轮胎、废机油等大宗社会废弃物以及天然气、水煤浆 等，不仅有利于降低焦比，而且增加煤气中的H₂浓度，改善铁矿石的 还原和减少CO₂排放，有利于改善环境。但煤粉等喷吹物在高炉风口 前不可能完全燃烧，燃烧率的高低与喷吹物种类与喷吹量，以及风温、 富氧率、湿分等鼓风条件密切相关。燃烧率越低、喷吹量越大，生成 和被初渣卷入的未燃物就越多。一般来说，初渣中未燃物的含量越高 其流动性越差，而不同炉料结构生成的初渣对未燃物的敏感程度各不 相同。因此，初渣分析对于优化炉料结构具有重要的指导意义。

目前，国内外对高炉渣性能的研究一般限于终渣，对初渣形成过 程，特别是对大量喷煤和其他辅助燃料条件下的初渣性能研究甚少。 这主要是因为高炉是一种封闭的高温反应器，难以直接采集初成渣的 样品和对其进行研究，无论是在生产高炉上，还是在传统的实验高炉 上进行初成渣的熔滴试验，费用都十分昂贵，结果也不理想。因此， 急需一种简便易行、结果可靠又能比较真实地反映高炉内部现象的实 验炉及实验方法。

发明内容

本发明旨在提出一种模拟高炉条件的初渣实验方法，通过获取初 渣并对其分析，从而为探讨炉料结构、喷吹条件与初渣形成过程的关 系，设计合理的炉料结构，提高喷吹量，减少CO₂排放，改善软熔带 的控制提供一种科学有效的研究手段。

本发明还提供一种用于初渣实验方法的初渣实验炉，能很好的模 拟高炉条件，且能直接采集初渣对其进行实验研究。

本发明实验方法包括下述步骤：

(1)将粒度为6.3-10mm的试样投入初渣实验炉的石墨坩埚中， 盖严上盖；

(2)通电，制定升温程序控制初渣实验炉升温，热电偶感应炉 内温度，炉温达500℃时通N₂气保护，升温至900℃后改通含有体积 百分比为1～10％氢的还原气体与试样反应，并点燃排气口煤气，试样 料面的温度为900-1550℃；

(3)用热电偶测定试样料面温度、位移传感器测定料柱位移量、 差压变送器测定气体通过料柱的压差值，用质谱仪在线分析排气口排 出的还原后气体成份，用接料盒收集熔化滴落的初渣，同时用光电感 应器感应报警并记录滴落温度；

(4)收集3～4次滴落的初渣后停还原气体，改通N₂保护，切 断电源，由接料盒卸料后获得初渣并分析其化学成份和进行微观检 测；

(5)以上述滴落的初渣作为基础渣配加未燃烧煤粉制备炉渣样 品，之后实验测定它们的熔点、自由流动温度与粘度，其中，所述未 燃煤粉的配比按下式计算：

U_b＝Q(1-η)(1-U_a)(1-U_c)            (1)

A_c＝0.5QηA_d                       (2)

以上两式中，U_b为高炉初渣卷入的未燃烧煤粉量，kg/t铁；Q为喷煤 量，kg/t铁；η为风口前煤粉燃烧率；U_a为进入高炉终渣的未燃煤粉 的百分比，取40-70％质量；U_c为参加直接还原与气化反应的未燃煤 粉量，取40-70％质量；A_c为与高炉初渣接触的煤粉中的灰分量，kg/t 铁；A_d为所喷吹煤粉中灰分含量，％。