[发明专利]一种冶金还原矿料过程模拟装置及方法

权利要求书

1.一种冶金还原矿料过程模拟装置，其特征在于：包括炉体，所述炉体设有上盖和下盖，上盖设有排气管，所述炉体的炉膛内设有石墨坩埚，所述石墨坩埚外部设有加热元件，所述加热元件与炉体的外壳之间设有保温层；所述石墨坩埚内部设有倒T形可上下移动的加载压力杆，所述加载压力杆连接加载机构并由其驱动，所述石墨坩埚底部设有带孔的承载板；所述石墨坩埚下方连接桶状支架，所述支架内设有渣铁分离器位于所述承载板的正下方，所述支架穿过炉体内的炉膛；支架下方设有接料装置，所述接料装置置于底台上；底台上设有密封罩将接料装置和渣铁分离器的下部形成下封室，所述下封室设有进气管；所述炉体外连接升降系统；所述下封室与炉体之间的支架外部设有冷却系统；所述石墨坩埚中插入中心热电偶，侧壁热电偶从炉体外侧穿过保温层；设置差压传感器，采集点设置在下封室与排气管。

2.根据权利要求1所述的冶金还原矿料过程模拟装置，其特征在于：所述接料装置包括接料器、位于接料器下方的天平及传感器。

3.根据权利要求1所述的冶金还原矿料过程模拟装置，其特征在于：所述升降系统包括与炉体外壁连接的连板、丝母，丝杆轴承和丝杆，丝杆底部连接底台并由底台上的电机驱动，电机通过齿轮与丝杆连接。

4.根据权利要求1所述的冶金还原矿料过程模拟装置，其特征在于：所述冷却系统包括冷却水套，与冷却水套连接的回水管和出水管，回水管和出水管另一端连接水箱，回水管上设有表冷器，出水管设有水泵。

5.根据权利要求1所述的冶金还原矿料过程模拟装置，其特征在于：所述中心热电偶、侧壁热电偶、差压传感器的数据信息经由通讯线路传递给计算机，计算机分析并通过控制系统处理，所述加载机构、升降系统、冷却系统由控制系统处理。

6.一种根据权利要求1-5任意一项所述的冶金还原矿料过程模拟装置的模拟方法，其特征在于：将铁矿石矿料及焦炭分层的装入到石墨坩埚中，启动加热元件，初始升温阶段通入保护气体N₂，当温度升温至设定温度后切换为还原气，还原气是CO、CO₂、H₂、N₂其中任意两种气体以上混合，混合器通过进气管进入到下封室，然后经过渣铁分离器再经承载板进入到铁矿石矿料和焦炭组成的料层区；炉子的温区特征情况由侧壁热电偶来获得监测；料层区在受热过程中持续受加载机构的加载力，加载力通过加载压力杆将压力传导到料层顶部；料层在石墨坩埚中受热并持续受到物理压强的过程中在温度和还原气氛的条件下产生液态的渣铁，溶液经过焦炭层和层间料层最终流入到渣铁分离器中，经过渣铁分离后，铁和渣的液态体流入到接料器中；流入量的多少由天平称量获得。

7.根据权利要求6所述的冶金还原矿料过程模拟装置的模拟方法，其特征在于：所述还原气流量20-30L/min。

8.根据权利要求6所述的冶金还原矿料过程模拟装置的模拟方法，其特征在于：所述的铁矿石为烧结矿、天然块矿、球团矿的一种及以上。