[发明专利]一种多功能高炉有害元素吸附实验方法及其装置

权利要求书

1.一种多功能高炉有害元素吸附实验方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将有害元素加入有害元素蒸气发生装置，然后将该装置放置于反应管底部；

S2、将反应管竖直放置于两段式加热炉中；

S3、将矿石和焦炭按照矿焦比为1.0～5.0加入有害元素吸附装置中，并盖上密封盖；

S4、设定两段式加热炉升温方式、保温温度及保温时长，通入气体后开始升温；

S5、保温结束后，待温度随炉冷却至400℃时，通入N₂，流量为1L/min；

S6、待炉料冷却至常温时，取出炉料，进行检测分析；

上述方法采用的实验装置，包括两段式加热炉、反应管，所述两段式加热炉用于对反应管加热；所述反应管底部设有有害元素蒸气发生装置，所述反应管顶部设有密封盖，所述密封盖底部悬挂设置有有害元素吸附装置；出气管穿过密封盖与外界连通，进气管穿过密封盖与并气阀、导气管依次连接，用于向所述有害元素蒸气发生装置提供气源；

所述有害元素吸附装置包括由圆环、支撑条和钢丝网组合构成的一开口端向上的网状圆柱体；

所述有害元素蒸气发生装置包括设置于盛放器内部的上部支撑架、下部支撑架，所述下部支撑架通过支撑柱固定于盛放器底部；所述上部支撑架、下部支撑架上均布设有透气孔，且所述上部支撑架、下部支撑架边缘均设有进气管通道；所述上部支撑架用于放置有害元素，所述下部支撑架用于放置刚玉球；

所述上部支撑架的透气孔孔径与有害元素粒度大小相匹配；

所述下部支撑架的透气孔孔径略小于刚玉球直径，实验过程中，反应气流从下部支撑架经过透气孔上放置的刚玉球溢出上升到上部支撑架；

所述两段式加热炉由系统控制箱、高温箱组成，所述系统控制箱用于放置控制加热系统、组件及温度显示装置；所述高温箱内包括自上而下依次设置的上部发热体、隔热层及下部发热体以及与上部发热体位于同一高度的上部热电偶和位于两个下部发热体之间的下部热电偶，所述隔热层用于隔绝上部发热体、下部发热体之间的热传递。

2.根据权利要求1所述的一种多功能高炉有害元素吸附实验方法，其特征在于，步骤S1中，所述有害元素为金属单质或金属化合物。

3.根据权利要求2所述的一种多功能高炉有害元素吸附实验方法，其特征在于，所述金属单质为铅、锌，或者铅和锌的混合物；所述金属化合物为钾、钠、锌的碳酸盐或铅的氧化物。

4.根据权利要求1或2所述的一种多功能高炉有害元素吸附实验方法，其特征在于，步骤S4中，通入的气体为CO、CO₂、N₂的混合气体。

5.根据权利要求4所述的一种多功能高炉有害元素吸附实验方法，其特征在于，所述有害元素为金属化合物，步骤S1中，还包括加入碳单质还原金属化合物。

6.根据权利要求5所述的一种多功能高炉有害元素吸附实验方法，其特征在于，所述碳单质的加入量为根据化学反应式X nCO3 +2C＝3CO+nX或YO+C＝CO+Y的化学计量比计算值的1.5倍，其中，X为钾、钠或锌中的一种；Y为铅。

7.根据权利要求4所述的一种多功能高炉有害元素吸附实验方法，其特征在于，所述气体成分中CO、CO₂和N₂的体积比与温度的关系为：

。

8.根据权利要求7所述的一种多功能高炉有害元素吸附实验方法，其特征在于，关系式(2)由高炉内氧化亚铁间接还原反应：FeO+CO＝Fe+CO₂在600～1350℃达到平衡时的气相成分拟合得到。