[发明专利]一种含铁原料气基还原、成渣过程实验方法及装置

权利要求书

1.一种含铁原料气基还原、成渣过程实验方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将含铁原料磨碎后压制成块状作为试样；

2）将试样放入模拟气基还原、成渣的环境中，进行气基还原实验；同时实时记录还原过程中试样的失重和尾气成分数据；其中，还原气体成分、反应温度和反应时间进行根据气基还原实验要求设定；

3）待气基还原实验结束后，对试样进行成渣实验，试样经高温熔融滴落后通过水淬方法以保存其高温晶体结构；其中，气体成分、反应温度和升温速率根据高温成渣实验要求设定。

2.根据权利要求1所述含铁原料气基还原、成渣过程实验方法，其特征在于，具体步骤为：

1）将含铁原料磨碎至200目以下，并在20 MPa压力下压制成底面直径为15 mm，厚度为5 mm的圆柱体块作为试样；

2）将试样放入气基还原、成渣的环境中，进行气基还原实验；同时实时记录还原过程中试样的失重和尾气成分数据；其中，还原气体成分、反应温度和反应时间进行根据气基还原实验要求设定；

3）将气基还原后的试样进行成渣实验，试样经高温熔融滴落后通过水淬方法以保存其高温晶体结构；其中，气体成分、反应温度和升温速率根据高温成渣实验要求设定。

3.根据权利要求1或2所述含铁原料气基还原、成渣过程实验方法，其特征在于，所述步骤3）设定的气体成分取决于实验方案，若设置为惰性气氛（包括但不限于N₂、He），则研究考察试样的静态还原度对其成渣性的作用规律；若设置为还原气氛（包括但不限于CO、H₂），则研究考察试样的动态还原度对其成渣性的作用规律。

4.根据权利要求1或2所述含铁原料气基还原、成渣过程实验方法，其特征在于，所述步骤2）和3）设定的反应温度均取决于实验方案，对于含铁原料的气基还原反应，其反应温度通常设定在800~1100℃；而对于含铁原料的高温成渣反应，其温度通常设定在1200~1500℃。

5.根据权利要求1或2所述含铁原料气基还原、成渣过程实验方法，其特征在于，所述步骤2）和3）设定的反应时间和设定的升温速率均取决于实验方案，对于反应时间而言，其通常为30~180 min，对于升温速率而言，其通常为3~20℃/min。

6.一种含铁原料气基还原、成渣过程实验装置，其特征在于，包括气源系统、反应炉及其加热系统、称量系统和样品收集水槽（24）；

所述气源系统包括CO、CO₂、H₂和惰性气体的多个气瓶（1），还包括分别与各气瓶（1）相连的气瓶阀及转子流量计（2）；所述气瓶（1）的出气管与主管道气路相连并设有气阀及转子流量计（3-1）、干燥瓶（4）、加湿装置和U型压差计（11）；

所述反应炉及其加热系统包括加热元件（17）及其控制热电偶（19）的上炉体和包括预加热元件（20）及其控制热电偶（23）下炉体；上炉体中部设有反应管（14），反应管（14）设有反应管上口及密封盖（15）、侧下口及密封盖（22-1）和正下口及密封盖（22-2）；所述上口的密封盖（15）上设有镍铬金属丝（16），镍铬金属丝（16）的下端设有用于放置试样的镍铬吊篮，镍铬金属丝（16）的上端与称量系统相连；所述侧下口及密封盖（22-1）与主管道气路相连，该气路上还设有反应管进气阀（3-2）；所述正下口及密封盖（22-2）的正下方设有样品收集水槽（24）；反应管（14）的上部还设有反应管出气管路和出气阀（3-4）；反应管（14）出气管路上还设有用于测量尾气的气体分析仪（25）和尾气烧嘴及燃烧箱（26）；

所述称量系统包括一级天平（13）和二级电子天平（12）；所述一级天平（13）一端连接上述挂接吊篮和样品的镍铬金属丝（16），另一端放入与之平衡的砝码；二级电子天平（12）直接连接一级天平放置砝码端；

在反应炉的进、出气管路之间还设有直通尾气阀门（3-3）。

7.根据权利要求6所述含铁原料气基还原、成渣过程实验装置，其特征在于，所述加湿装置包括预润湿瓶（5）、主加湿瓶（6）和辅加湿瓶（7）；所述主加湿瓶（6）和辅加湿瓶（7）置于水浴罐（9）中由加热电阻丝（8）进行加热；水浴罐（9）设有电子温度计（10）。