[发明专利]一种利用电流实时监测炉渣泡沫化程度的实验装置及方法

权利要求书

1.一种利用电流实时监测炉渣泡沫化程度的实验装置，包括输气装置（1）、反应装置、温度控制装置、电流检测装置和数据分析装置；其特征在于：

所述反应装置具有反应空腔，所述反应空腔内设有盛放炉渣的坩埚（4），输气装置（1）的出气口通过导气管（7）与反应空腔连通；

所述温度控制装置包括温度控制柜（13）、热电偶（8）和加热装置；

所述加热装置设置在反应空腔外侧，热电偶（8）的检测端设置在反应空腔内，热电偶（8）的数据输出端与温度控制柜（13）的信号输入端连接，温度控制柜（13）的信号输入端与加热装置的控制信号输入端连接；

所述电流检测装置包括耐高温导电棒（3），直流电源（9）和电流表（14）；

耐高温导电棒（3）的一端设置在坩埚（4）内，另一端通过导线与直流电源（9）连接构成闭合回路，电流表（14）串联在该闭合回路中；

所述数据分析装置（12）通过电流表（14）的读数反映坩埚（4）内炉渣发泡的高度。

2.如权利要求1所述的利用电流实时监测炉渣泡沫化程度的实验装置，其特征在于：所述反应装置为高温硅钼炉（6），所述热电偶（8）的检测端设置在坩埚（4）外侧的底部。

3.如权利要求1或2所述的利用电流实时监测炉渣泡沫化程度的实验装置，其特征在于：所述电流检测装置中的直流电源（9）包括整流单元、电压测量单元和电压输出单元，整流单元和电压输出单元依次连接，电压测量单元并联在电压输出单元的两端；

所述耐高温导电棒（3）与直流电源（9）的电压输出单元连接形成闭合回路；

所述直流电源（9）的整流单元与交流电源（10）连接。

4.如权利要求3所述的利用电流实时监测炉渣泡沫化程度的实验装置，其特征在于：所述电流表（14）为可编程数显电流表，其读数输出端与数据分析装置的数据输入端连接。

5.一种利用电流实时监测炉渣泡沫化程度的方法，其特征在于：应用权利要求4所述的实验装置，检测的步骤包括：

S1：配置炉渣；

S2：向高温硅钼炉（6）的反应空腔内通入保护气体以排除反应空腔内的所有空气，通过加热装置加热坩埚（4）；

S3：当坩埚（4）温度达到反应温度Q2时，取出坩埚并将步骤S1配置好的炉渣放入坩埚（4）中，然后将坩埚（4）放回反应空腔内，并迅速盖好高温硅钼炉（6），该过程中持续输入保护气体；

S4：通过加热装置继续给坩埚（4）加热，确保坩埚（4）的温度恒定在反应温度区间Q2-Q3，当温度控制柜（13）获知的热电偶（8）传输的温度信号值大于反应温度区间的温度上限Q3时，温度控制柜（13）通过向加热装置发送停止指令，控制其停止加热；当温度控制柜（13）获知的热电偶（8）传输的温度信号值小于反应温度区间的温度下限Q2时，温度控制柜（13）通过向加热装置发送加热指令，控制其加热；

S5：在时间间隔T下持续测量时间点t_j坩埚（4）内炉渣的高度H_j和电流值I_j，j=1,2,3…N，j遍历其取值，得到一系列坩埚（4）内炉渣的高度H_j和对应的电流值I_j；

S6：数据分析装置根据步骤S5得到的一系列坩埚（4）内炉渣的高度H_j和对应的电流值I_j计算得到炉渣的发泡高度和电流值之间的线性关系式；

S7：根据步骤S6得到的线性关系式和电流表（14）测量的电流值，可以实时得到坩埚（4）内炉渣的发泡高度。

6.如权利要求5所述的利用电流实时监测炉渣泡沫化程度的方法，其特征在于：所述步骤S1配置炉渣步骤包括：

采用纯化学试剂配置炉渣，其中五元渣系CaO-SiO₂-MgO-Al₂O₃-TiO₂与碳粉混合均匀后采用压球机压制成为A类球，草酸亚铁单独混合采用压球机压制为B类球。