[发明专利]高炉块状带铁矿石冶炼性能测试装置及方法

权利要求书

1.一种高炉块状带铁矿石冶炼性能测试装置，包括输气系统和测试系统，其特征在于：测试系统包括加料斗，与加料斗连通的反应管，反应管外围设有加热炉，加热炉内设有控温电偶并与计算机控制系统连接，加热炉底部连接升降保温机构，推动加热炉围绕反应管升降，实现反应管的保温；反应管下部设有排气管，底部设有排料阀；所述输气系统连接加料斗的入气口。

2.根据权利要求1所述的高炉块状带铁矿石冶炼性能测试装置，其特征在于：所述反应管为内径70mm~80mm的耐热不锈钢管，其有效长度至少可盛装8段试料。

3.根据权利要求1所述的高炉块状带铁矿石冶炼性能测试装置，其特征在于：所述控温电偶为4~6个。

4.根据权利要求1所述的高炉块状带铁矿石冶炼性能测试装置，其特征在于：所述输气系统包括氮气气瓶、一氧化碳气瓶、二氧化碳气瓶、氮气质量流量计、一氧化碳质量流量计、二氧化碳质量流量剂，混气罐和反应气质量流量计。

5.一种根据权利要求1-4任意一项所述高炉块状带铁矿石冶炼性能测试装置的测试方法，其特征在于包括测试参数设计、试样加装、系统气密性检测、控温冶炼性能测试、试验数据处理，具体步骤如下：

1）测试参数设计，将铁矿石试样分成5组，第1组到第5组铁矿石冶炼特性检测周期分别为 90~130min、130~160min、160~190min、190~220min和220~250min；第1组到第5组铁矿石冶炼特性检测反应气体流量分别为15L/min、12L/min、9L/min、10L/min和12L/min；铁矿石冶炼特性检测反应气体组成统一为30%~40%的CO配加60%~70%N₂；

2）第一组试样加装，向反应管中添加烘干的焦炭试样800~1000g为铺底料柱；将烘干后的铁矿石加入反应管内，为第8段铁矿石；再加入第七、八段焦炭试样作为焦炭分隔段；按上述方法分别装入7段、6段、5段、4段、3段、2段、1段铁矿石与焦炭分隔段；第一段到第八段铁矿物试料间的总高度，并做记号，为炉体运行的起点与终点；

3）系统气密性检测，将装好试料的反应管上部加料斗用密封盖密封，反应管下部排料阀密封，尾气排气管切断；向反应管通入N₂，使反应管内部压力保持在0.1~0.2MPa，10~15min后反应管内压力稳定不变，可视为系统密封良好，可进行正式试验；若压力显示值下降，必需重新检查反应管两端密封状态，直到测试系统密封效果达到要求时方能进行正式试验；

4）控温冶炼性能测试，通过升降保温机构保证加热炉炉体中心与第一段试样中心对齐；启动升温程序，当温度达到200±2.0℃时，向反应管通入5±0.05 L/ min的N₂保护气；温度升到1000±10℃后改通反应气体，同时加热炉炉膛温度下降、加热炉下行开始，还原反应计时开始；加热炉通过升降保温机构按第一组试样试验周期匀速下降；加热炉运行至第8段试样中心的温度为300±3.0℃；当加热炉运行至终点时炉膛温度刚好控制下降到200±2.0℃，还原反应结束，改反应气为N₂；

5）由排料阀分别排放反应后的8段铁矿石，称取每段各自的残留质量，根据失重量计算每段铁矿石试样的最终还原度；或按每段铁矿石试样实际质量，用ISO转鼓机完成低温粉化率的测定；

6）按上述方法对第二组、第三组、第四组和第五组试样，按各自试验周期、气体温度控制参数进行冶炼性能测试，获得每组8段试样的还原度或低温还原粉化率的检测数据；依据所得检测数据，绘制高炉块状带铁矿石还原性场图或铁矿石还原粉化性场图。

6.根据权利要求5所述的高炉块状带铁矿石冶炼性能测试装置的测试方法，其特征在于：所述铁矿石和焦炭试样粒度为10~12.5mm，在105 ℃±5 ℃的温度下烘干。

7.根据权利要求5所述的高炉块状带铁矿石冶炼性能测试装置的测试方法，其特征在于：所述铁矿石为烧结矿、球团矿和块矿中的一种、两种或三种的混合。