[发明专利]一种高温冶金还原性能检测及取样装置与方法

说明书

本发明涉及冶金领域，特别适用于对于铁矿石及冶金炉料等还原性能的测量、高温试样取样的方法、装置及装置的使用方法。该装置相比于同类测量装置不仅精确度更高，其使用的反应物总量更多，实验检测结果重现性更好。包括炉体；在炉体内设置有电加热体、用于测量加热过程中实时温度的热电偶、装有待测试样的坩埚；在炉体内的反应区域与加热体间通过一层刚玉管进行分隔，反应区域其他部分通过保温材料进行填充；炉体底部设置有可旋转开口，炉体下方、正对可旋转开口位置设置有冷却箱；所述刚玉管下方设置有进气口，所述进气口与预加热装置相连，预加热装置与气体成分及流量控制装置相连，气体成分及流量控制装置与各气瓶相连。

技术领域

本发明涉及冶金领域，特别适用于对于铁矿石及冶金炉料等还原性能的测量、高温试样取样的方法、装置及装置的使用方法。

背景技术

高炉冶炼生铁的过程其实质就是含铁化合物的还原过程。高炉的炼铁原理实际上就是利用焦炭做冶炼中的固体燃料和化学反应时的还原剂，在高炉内部的高温及还原气氛下，将多类含铁原料(包括天然块矿、球团矿、烧结矿等)内所含有铁及铁的多元化合物，从氧化物或者其他矿物状态下(如Fe₂O₃、Fe₃O₄、Fe₂SiO₄等)进行高温下的金属还原反应进而形成液态生铁的化学反应过程。

在高炉冶炼生铁的过程中，其在高炉自上而下可依次为块状带、软熔带、滴落带、风口燃烧带(风口回旋区)、渣铁储存区这五个区域。在不同区域内的还原反应不尽相同，其中在块状带，含铁炉料及矿石主要是以矿石与一氧化碳的间接还原为主，而在软熔滴落带则是以碳等还原剂的直接还原反应为主。

而对于传统的还原性能检测设备及方法而言，反应后的物料均需要进行缓冷后才可取出，这不仅对高温下物料的原始形貌造成了破环，从而导致后续分析时无法观察高温时物料组织形貌的变化，同时缓冷后所测得物料的还原性能与高温时也有较大区别，对实验结果的准确性造成了严重的影响。

发明内容

为解决上述问题及缺点，本发明的目的是提供了一种测量各种铁矿石及高炉入炉炉料等还原性能的测量及取样装置和相应的测量方法。该装置相比于同类测量装置不仅精确度更高，其使用的反应物总量更多，实验检测结果重现性更好，同时该装置及方法还可以对还原后试样进行急冷取样，从而保护样品高温状态下的原始形貌不被破坏，防止缓冷造成物料形貌的变化，尽可能使所测得物料的还原性能与高温时相同，有利于后期矿石及炉料的性能变化进行分析。此外将气体成分和流量调控后预热，可更真实的模拟高炉的冶炼状况。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种高温冶金还原性能检测及取样装置，包括炉体；在炉体内设置有电加热体、用于测量加热过程中实时温度的热电偶、装有待测试样的坩埚；在炉体内的反应区域与加热体间通过一层刚玉管进行分隔，反应区域其他部分通过保温材料进行填充。

所述坩埚通过支撑杆与设置于炉体上方的天平相连，使得坩埚悬吊于炉体内；炉体底部设置有可旋转开口，炉体下方、正对可旋转开口位置设置有冷却箱。

所述刚玉管下方设置有进气口，所述进气口与预加热装置相连，预加热装置与气体成分及流量控制装置相连，气体成分及流量控制装置与各气瓶相连；在气体进入炉内之前，依次经过气瓶、气体成分及流量控制装置以及预加热装置进行处理。

作为本发明的另一种优选方案，所述冷却箱内装有冷却材质。

作为本发明的另一种优选方案，所述冷却材质采用水或液氮。

作为本发明的另一种优选方案，所述电加热体铺设于炉体内壁。

作为本发明的另一种优选方案，所述电加热体、热电偶、天平均与炉体外的数据采集系统相连。

利用高温冶金还原性能检测及取样装置的检测及取样方法，包括以下步骤。