[实用新型]一种还原铁的试验设备

说明书

技术领域

本实用新型属于矿石还原反应试验设备技术领域，尤其涉及一种还原铁的试验设备。

背景技术

直接还原铁(DRI)又称海绵铁，是铁矿石在低于熔化温度下直接还原得到的含铁产品。海绵铁是一种废钢的代用品，是电炉冶炼纯净钢、优质钢不可缺少的杂质稀释剂，是转炉炼钢优质的冷却剂，是发展钢铁冶金短流程不可或缺的原料。2014年，全世界直接还原铁的年产量达7450万吨，创历史新高。我国将直接还原工艺列为钢铁工业发展的主要方向之一。

生产直接还原铁的工艺称为直接还原法，属于非高炉炼铁工艺，分为气基法和煤基法两大类。目前世界范围内，76％的直接还原铁是通过气基法生产。每种不同的铁矿石在进行气基竖炉直接还原工业化前，均需要进行基础气基还原测试，以摸索确定气基还原的基本参数和考察还原性能等指标是否符合大型工业化要求。

CO是气基还原测试时还原气必需的气体之一，CO气体在500-700℃范围内易发生析碳反应。配有大量比例CO的还原气在进气管道预热过程中会较长时间经过该温度段，故易发生析碳现象，而使炉内反应固体物料(氧化球团/海绵铁)表面粘上不少碳粉，而影响还原反应的试验进行，进而影响试验数据的准确性；严重析碳情况下，还会造成还原气进气管道堵塞，损坏反应装置使得试验无法进行。

实际生产中，还原气中都是含有一定水蒸气的，目前的还原反应试验设备不能模拟不同含水率的还原气对矿石还原反应的影响。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型意在提出一种还原铁的试验设备，在还原气中增添水蒸气，以模拟不同水蒸气含量的还原气对还原反应的影响，同时水蒸气可消除CO的析碳现象，防止析碳反应对试验的影响。

本实用新型提供一种还原铁的试验设备，包括加热炉、反应管、进气管、配气装置、水蒸气发生装置、称重装置和测温装置；

所述加热炉设有空腔；所述反应管内部中空，底部设有进气口；

所述水蒸气发生装置包括气体水洗单元、控温单元和测重单元；所述控温单元连接所述气体水洗单元，控制所述气体水洗单元的温度；所述测重单元连接所述气体水洗单元，测量所述气体水洗单元的重量；

所述反应管设置在所述加热炉内，所述配气装置出气口连接所述气体水洗单元进气口，所述气体水洗单元出气口通过进气管连接所述反应管进气口，所述称重装置连接所述反应管，所述测温装置设置所述反应管的内部。

水蒸气发生装置可产生水蒸气，水蒸气与配气装置产生的气体混合，获得还原气。还原气中水蒸气的含量可控，同时水蒸气可防止还原气在进气管中的析碳现象。

称重装置用于称量反应管的重量，以记录还原反应过程中试样的重量变化情况和还原度变化情况。测温装置用于测量反应管内试样的温度。

作为本实用新型优选的实施方式，所述水蒸气发生装置的控温单元采用水浴控温方式或电加热方式。

具体的，所述反应管的顶部设有测温装置安装孔，所述测温装置通过所述测温装置安装孔固定。测温装置用于测量试样的温度，将试样放入反应管后，将测温装置通过测温装置安装孔插入反应管并固定，测温装置的一端延伸到试样中。

进一步的，本实用新型的试验装置还包括孔板，所述孔板上设有贯通的孔；所述孔板安装在所述反应管内，将所述反应管的内腔分隔为上腔和下腔。

作为本实用新型优选的方案，所述称重装置包括电子天平和挂钩，所述反应管通过所述挂钩悬挂在所述电子天平的下方。另一种方案，称重装置也可以是电子秤，安装在反应管的下方，用于实时测量反应管的重量。

具体的，所述配气装置包括多个气瓶和混气装置，所述气瓶连通所述混气装置，每个气瓶中装有一种气体，混气装置用于多种气体的混合。

作为优选的方案，所述反应管的顶部设有出气口。反应管的出气口用于排出气体，亦可设置在反应管侧壁的上部。根据实际使用的情况确定反应管出气口的位置。

本实用新型的另一目的是提供一种利用上述设备进行还原铁试验的方法，包括步骤：

A、将试样送入所述反应管，对试样进行加热，所述称重装置实时测量所述反应管的重量，所述测温装置测量所述反应管内试样的温度；

B、所述配气装置生成混合气，将所述混合气通入气体水洗单元，生成还原气，所述还原气中水蒸气的体积百分比为0-10％；

C、将所述还原气通过所述进气管通入所述反应管，与所述试样发生还原反应。

优选的，所述气体水洗单元产生水蒸气的温度为15-70℃。