[发明专利]一种碱金属劣化焦炭的实验装置及方法

说明书

本发明涉及一种碱金属劣化焦炭的实验装置及方法，包括升降机构、气体循环系统、加热装置；加热装置包括外壳、加热腔、加热电偶、加热腔保护罩，外壳内设有加热腔保护罩，加热电偶设置在加热腔和加热保护罩之间，加热电偶分为上、中、下三段；升降系统包括电机、蜗轮丝杆升降机、盛料托盘，盛料托盘与蜗轮丝杆升降机连接，电机驱动蜗轮丝杆升降机上下移动；气体循环系统中，循环风机带动加热腔内的气体或蒸汽沿循环管道、加热腔循环流动；当加热腔内气体达到设定的压力值时，电磁阀自动关闭，当加热腔内气体未达到设定的压力值时，电磁阀自动开启，补充气体。优点是：能够完全模拟高炉内部的焦炭碱金属先吸附后挥发的现象。

技术领域

本发明涉及一种碱金属劣化焦炭的实验装置及方法。

背景技术

高炉炼铁是钢铁冶金工序最为主要的生产环节，焦炭作为高炉原燃料，对高炉料柱起支撑作用，高炉内部碱金属通常是指K、Na金属及其化合物，当碱金属随炉料进入高炉后，随着炉料下移，高炉内部温度逐渐升高，碱金属从炉料中挥发出来，并随高炉煤气向上运动，当运动至高炉上部，温度降低，碱金属蒸汽又吸附在高炉炉料，尤其是焦炭的孔结构中，进而使得碱金属在高炉内部循环富集，由于碱金属对焦炭的气化劣化具有催化作用，使得焦炭强度降低，进而焦炭碎裂，生成更多的小块焦或焦粉，大量粉末堆积在死料柱中，容易降低高炉透气性，不利于煤气流在高炉内部合理分布，降低含铁矿物还原性能，进而不利用高炉的稳定顺行。

因此，降低含铁原料中碱金属含量对高炉的透气性至关重要，然而，在日常生产中，含铁炉料包括烧结矿、球团矿以及焦炭中都有碱金属，但碱金属对焦炭劣化程度并没有明确的量化指标，碱金属对焦炭劣化规律尚不明确，对起到料柱骨架作用的焦炭催化劣化行为也尚未纳入原料焦炭的评价体系，为此开发基于高炉内部实际反应条件下的焦炭碱金属催化劣化行为评价方法，对高炉内部焦炭的反应行为认识、改善高炉的透气性、实现高炉的稳定顺行具有重要意义。

现有技术中，中国专利CN201010602474.5，公开了一种模拟测试碱金属对焦炭劣化影响的方法；中国专利CN201410503669.2，公开了一种测试碱金属及锌蒸气对焦炭破坏作用及性能影响的方法；中国专利CN201810461721.0，公开了一种用于研究水蒸气和二氧化碳条件下碱金属对焦炭反应性影响的装置及方法；中国专利CN201911072373.9，公开了一种吸附于焦炭表面的钾、钠、钙、镁在高炉炼铁过程加速焦炭溶损反应的验证方法；中国专利CN201810445923.6，公开了一种模拟焦炭在高炉软熔带劣化过程的实验方法；上述专利均是通过高温将含有K、Na碱金属碳酸盐转变为蒸汽，或者直接将焦炭浸泡在含有K、Na碱溶液后高温加热，进而实现碱金属对焦炭的催化劣化模拟。但未能实现模拟高炉内部实际的碱金属蒸汽循环富集现象，更不能模拟循环富集的碱金属对焦炭质量的影响，另外，其中公开的加热容器或者装置主要为一段控温，与高炉内部由上至下温度逐渐升高实际反应条件不符，更不能模拟焦炭在低温吸附碱金属，在高温又转变为碱蒸汽挥发现象。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种碱金属劣化焦炭的实验装置及方法，模拟高炉内部循环碱金属蒸汽对焦炭质量的影响，进而为高炉焦炭原料选取提供新的参考依据。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种碱金属劣化焦炭的实验装置，包括升降机构、气体循环系统、加热装置；

加热装置包括外壳、加热腔、加热电偶、加热腔保护罩，外壳内设有加热腔保护罩，加热电偶设置在加热腔和加热保护罩之间，加热电偶呈环形对称分布，加热电偶分为上、中、下三段，分别对应上、中、下三段加热腔，三段加热电偶分别通过计算机加热控制系统控制加热温度；

升降系统包括电机、蜗轮丝杆升降机、盛料托盘，盛料托盘设置在加热腔内，盛料托盘与蜗轮丝杆升降机连接，电机驱动蜗轮丝杆升降机上下移动，进而带动盛料托盘在加热腔内上下移动；