[发明专利]高炉块状带铁矿石冶炼性能测试装置及方法

说明书

本发明公开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，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与反应管的保温；反应管下部设有排气管，底部设有排料阀；所述输气装置连接加料斗的入气口。

技术领域

本发明属于炼铁生产技术领域，特别涉及一种高炉块状带铁矿石冶炼性能测试装置及方法。

背景技术

高炉冶炼是在炉料下降和煤气上升的过程中进行的。要实现高炉稳定、顺行、高产、长寿，就要保证料层具有良好的透气性。在高炉块状带，矿石还原粉化可能引起料层透气性下降，煤气流分布失调，给高炉的顺行和长寿带来不利的影响，因此对铁矿石在高炉炉身区域还原性和粉化性的研究很有意义。

为了掌握矿石的还原粉化性能，前人通过研究制定了低温还原粉化测试方法。该方法固定了反应温度(500℃)、还原气体组成(φ(CO)20％，φ(CO2)20％，φ(N2)60％)和反应时间(60min)，可用来反映矿石在炉身中上部较低温度区域的粉化情况。但是，传统低温还原粉化测试方法是否能够真正准确直观地反映矿石入炉后在块状带的粉化和对料柱透气性的影响，越来越受到高炉工作人员的质疑，质疑的原因如下：(1)铁矿石入炉后在高炉块状带的实际下降过程中，其温度从常温逐渐升高至1100℃左右并在此过程被还原，传统还原粉化测试方法仅选择500℃作为固定温度反应1小时，这和矿石在高炉内的实际行程差别较大，也必然影响粉化结果的真实性。(2)在高炉内部块状带区域，自上而下还原气体的成分组成是逐渐发生变化的，在块状带上部和下部气体中CO和CO2的含量差别较大，而传统粉化测试方法中气体成分固定不变。(3)在实际高炉中块状带下部存在一定区域的“热储备区”，如文献1(ISIJ International，2008，48(7)：918-924.)所述，在此区域矿石的升温速度明显低于块状带中上部，即矿石的升温速度在高炉块状带内是不同的，而传统粉化测试方法未考虑此实际情况。(4)传统粉化试验最终得到的测试结果和评价指标是还原反应后矿石的粒度分布，难以直观有效地表征矿层透气性的恶化程度，而且无法对升温还原过程中的料柱透气性变化进行监测。

国内外的冶金工作者在生产实践中已发现传统低温还原粉化测试结果不太适用于对整个块状带料层透气性的判断，如荷兰霍戈文公司在采用低温还原粉化性能好的矿石时高炉炉况不顺，而在采用低温还原粉化性能差的矿石进行冶炼时反而炉况顺行且冶炼指标较好。通过在模拟高炉内进行的逐渐升温还原粉化测试结果和低温粉化测试结果比较，发现模拟高炉的测试和传统测试之间存在着较大差别是造成上述情况的原因。为了掌握矿石在高炉块状带行程中的还原行为以及对料层透气性的影响，需要设计更能模拟高炉实际情况的测试装置和相关方法，但是关于如何模拟测试块状带内矿石连续升温还原对料层透气性的影响仍未见报道。

由于国内建设模拟高炉对铁矿石粉化性能进行检验需要耗费大量的人力物力，也不易实现其推广应用。因此，在实验室通过研究建立一种模拟铁矿石入炉后在高炉块状带逐渐升温并被还原的过程，并对此过程中矿石粉化及料柱透气性变化进行实时监测和量化评价的方法及装置至关重要。

发明内容

本发明克服了传统铁矿石还原性和低温粉化性测试方法中存在的不足，建立了铁矿石入炉后在高炉块状带逐渐升温并被还原过程的模拟体系，提出了一种高炉块状带铁矿石还原性与还原粉化性场的测试装置及方法，能够在实验室内以简单的试验方法对高炉块状带铁矿石冶炼行为进行探索性研究。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

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；所述输气装置连接加料斗的入气口。