[发明专利]一种使用矿石颗粒的冷态可视化悬浮焙烧炉试验系统及试验方法

说明书

本发明公开了一种使用矿石颗粒的冷态可视化悬浮焙烧炉试验系统及试验方法，该试验系统包括给料系统、供气系统、冷态可视化悬浮焙烧炉本体、除尘系统和信号采集及处理系统；给料系统包括原料仓、螺旋给料器和产品收集器，供气系统包括储气罐、螺杆空压机及流量计，冷态可视化悬浮焙烧炉本体包括第一旋风分离器、第二旋风分离器、流动密封阀、预氧化焙烧炉、燃烧器、第三旋风分离器、蓄热焙烧炉和冷却旋风分离器，除尘系统包括第一灰斗、除尘器、第二灰斗和烟囱。通过该试验系统可实现悬浮焙烧炉系统内核心区域压力、颗粒浓度及颗粒速度的同步测量，有利于深入理解悬浮焙烧炉内气固两相流动的耦合细节以及整个系统稳定运行和优化升级。

技术领域

本发明属于矿石加工技术领域，具体涉及一种使用矿石颗粒的冷态可视化悬浮焙烧炉试验系统及试验方法。

背景技术

近年来，我国钢铁工业的高速发展导致国产铁矿石远不能满足需求，对外依存度连续多年超过80％，已成为我国钢铁工业乃至国家经济运行的重大安全隐患。我国复杂难选铁矿资源(贫赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿和含铁固废等)总储量超过200亿吨，但因技术及经济效益等原因尚未得到大规模开发利用。因此，加快研发创新技术与装备对实现难选铁资源的高效开发利用具有重要意义。

当前，磁化焙烧是处理难选铁矿资源最有效的技术之一，通过磁化焙烧将弱磁性铁矿物转化为较强磁性的磁铁矿，从而提高分选效率和选别指标。但现有的磁化焙烧技术及装备包括竖炉、沸腾炉和回转窑，因其原料适应性差、焙烧效率低、反应速率慢和能耗高等因素正逐步停产或淘汰。目前流态化焙烧因具有气固接触充分、传热传质效率高、产品质量均一等优势成为了研究的热点，其中NEUH系列悬浮磁化焙烧新型工业化装备及成套技术在难选铁矿资源预处理方面有较多成功的案例并实现了工程应用，例如授权公告号为CN201081545Y的实用新型专利公开了悬浮磁化焙烧炉，公开号为CN101122442A的专利申请公开了铁矿物悬浮磁化焙烧炉系统及焙烧工艺，公开号为CN107523685A的专利申请公开了一种含铁锰矿的悬浮焙烧综合利用系统及方法，公开号为CN107460307A的专利申请公开了一种高铁铝土矿悬浮焙烧综合利用系统及方法，公开号为CN109943710A的专利申请公开了一种铁矿粉多级悬浮态还原焙烧装置及方法，公开号为CN111455165A的专利申请公开了一种高铁氰化尾渣的悬浮磁化焙烧破氰-弱磁选提铁装置。此外，悬浮焙烧系统与装备也为石煤钒矿和含碳金矿等矿石的高效利用提供了创新性的悬浮氧化(破晶)焙烧技术，例如，公开号为CN111876616A的专利申请公开了一种石煤钒矿氧化破晶焙烧提钒综合利用系统，公开号为CN111500852A的专利申请公开了一种含碳金矿悬浮焙烧系统。

综上所述，尽管悬浮焙烧装备及成套技术在复杂矿石预处理方面取得了重大技术突破，实现了复杂难选铁矿石的高效综合利用，但该创新型装备在运行过程中仍存在产品质量不匀、排料不畅等问题，同时，针对核心反应器内颗粒流动特性的研究较为薄弱，缺乏系统的基础研究为上述问题提供理论解释；若能系统深入地研究悬浮焙烧炉内气固两相流动的耦合细节，开展悬浮焙烧炉内气固流动特性基础研究，对整个系统的稳定运行及优化升级，均有着重要的指导意义。但由于悬浮焙烧炉整个过程均为高温运行，现有的诸多检测手段难以适用实况环境，现阶段多数学者亦采用冷态实验方法对气固两相流动特性进行系统研究。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供一种使用矿石颗粒的冷态可视化悬浮焙烧炉试验系统及试验方法，该系统是一种研究新型悬浮焙烧炉流化床内气固两相流动特性和机理的冷态可视化系统。本发明还提供上述使用矿石颗粒的冷态可视化悬浮焙烧炉试验系统的试验方法，通过其进行数据采集和处理，可实现悬浮焙烧炉系统内核心区域压力、颗粒浓度及颗粒速度的同步测量，进而深入地理解悬浮焙烧炉内气固两相流动的耦合细节，并从理论角度对运行过程中出现的问题进行解释，对整个系统的稳定运行及优化升级。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明提供一种使用矿石颗粒的冷态可视化悬浮焙烧炉试验系统，包括给料系统、供气系统、冷态可视化悬浮焙烧炉本体、除尘系统、信号采集及处理系统；其中：