一种环型大容量氢基铁矿石还原实验装置的制作方法

本发明涉及钢铁冶金，尤其涉及一种环型大容量氢基铁矿石还原实验装置。

背景技术：

1、随着炼铁技术深入发展，相关科研实验对实验条件的控制要求越来越高，对实验中的温度和气氛控制越来越精细化。目前，传统的中温还原设备的反应器采用的是内径底部通还原气的单桶高温反应器，在不同次实验时，相同升温制度和气氛条件下，难以保证其温度和气氛组成的一致性，特别是涉及氢气参与还原的实验，由于氢气易于逸散的特性，其经过炉管的速度快，利用率低，需要更大的还原气量，会加剧炉管内温度场的波动。同时，在国家“双碳”大背景下，气基竖炉-电炉熔分工艺成为了目前世界上应用最广，技术最成熟的工艺，可由于电炉内温度场的均匀性与实验室熔分设备温度场的均匀性差距巨大，只有大容量装样量的电炉熔分金属化球团实验才具备实际代表性，但现有铁矿石还原装置一般装样量仅为500～1000g，难以支撑100kg级的电炉熔分金属化球团实验的原料制备工作。综上所述，现需一种可以获得更稳定温度场和还原气组分的实验设备，以消除温度和气氛波动对实验的影响，同时可实现大容量还原铁矿石的实验装置。

2、有鉴于此，应当对现有技术提出改进。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种环型大容量氢基铁矿石还原实验装置，为解决现有工艺技术中存在的反应器温度和气氛组成不一致和容量小的问题，实现了温度区间可控，加热空间大，加热截面宽及恒温区长，温度控制更为精确；环形反应器容积大，是现有的10～15倍；反应器进气装置设计可以开展单因素四水平及以下的还原实验，可以消除升温制度波动对实验的影响；实验过程操作简单，装样取样方便实操性强。

2、根据本发明的一个方面，提出一种环型大容量氢基铁矿石还原实验装置，其包括：

3、炉体基座；

4、支撑柱，所述支撑柱设置在所述炉体基座上；

5、高温炉炉体，所述高温炉炉体与所述支撑柱的上部固定连接，所述高温炉炉体的顶部设置有烟气排出管道，底部设置有开口；

6、环形反应器，所述环形反应器可滑动地设置于所述支撑柱并可向上滑动以经由所述开口进入所述高温炉炉体内，所述环形反应器具有至少一个物料仓、与所述物料仓连通的反应器进气装置和反应器排烟口；以及

7、设置于所述高温炉炉体内部的多个加热器，当所述环形反应器进入所述高温炉炉体内时，多个所述加热器沿周向均匀设置于所述环形反应器的外环壁外侧和内环壁外侧。

8、根据本发明的一个实施例，还包括设置于所述高温炉炉体内部的中心热电偶和侧壁热电偶，当所述环形反应器进入所述高温炉炉体内时，所述中心热电偶和所述侧壁热电偶分别位于所述环形反应器的内环壁外侧和外环壁外侧。

9、根据本发明的一个实施例，所述中心热电偶的数量至少为三个，至少三个所述中心热电偶设置为分别检测所述高温炉炉体恒温区的上部区域、中部区域和下部区域的温度。

10、根据本发明的一个实施例，所述环形反应器包括沿周向布置的多个所述物料仓以及分别与多个所述物料仓连通的多个所述反应器进气装置，每个所述反应器进气装置包括还原进气管、单向气阀、还原出气管和三通阀。

11、根据本发明的一个实施例，每个所述反应器进气装置包括与所述还原进气管连通的两个所述还原出气管，其中一个所述还原出气管伸入所述物料仓的布料区域内，另一个所述还原出气管位于所述物料仓的布料区域下方。

12、根据本发明的一个实施例，所述环形反应器顶部设置反应器端盖，所述反应器端盖设有所述反应器排烟口。

13、根据本发明的一个实施例，还包括称量传感器，所述称量传感器承载所述环形反应器并可滑动地设置于所述支撑柱。

14、根据本发明的一个实施例，所述环形反应器通过反应器固定底座设置于所述称量传感器，所述反应器固定底座的高度大于预定值。

15、根据本发明的一个实施例，还包括与所述环形反应器连接的滑道链，所述滑道链驱动所述环形反应器滑动。

16、根据本发明的一个实施例，所述环形反应器的样品装载量为1～15kg。

17、在根据本发明的实施例的一种环型大容量氢基铁矿石还原实验装置，通过设置环形反应器实现了恒温区更长，获得了更稳定的温度场和还原气气氛，消除了温度和气氛波动对实验的影响，同时可实现大容量还原铁矿石的实验，还能开展全流程相同温度场、气氛条件下单因素四水平及以下的还原实验。

技术特征：

1.一种环型大容量氢基铁矿石还原实验装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种环型大容量氢基铁矿石还原实验装置，其特征在于，还包括设置于所述高温炉炉体内部的中心热电偶和侧壁热电偶，当所述环形反应器进入所述高温炉炉体内时，所述中心热电偶和所述侧壁热电偶分别位于所述环形反应器的内环壁外侧和外环壁外侧。

3.根据权利要求2所述的一种环型大容量氢基铁矿石还原实验装置，其特征在于，所述中心热电偶的数量至少为三个，至少三个所述中心热电偶设置为分别检测所述高温炉炉体恒温区的上部区域、中部区域和下部区域的温度。

4.根据权利要求1所述的一种环型大容量氢基铁矿石还原实验装置，其特征在于，所述环形反应器包括沿周向布置的多个所述物料仓以及分别与多个所述物料仓连通的多个所述反应器进气装置，每个所述反应器进气装置包括还原进气管、单向气阀、还原出气管和三通阀。

5.根据权利要求4所述的一种环型大容量氢基铁矿石还原实验装置，其特征在于，每个所述反应器进气装置包括与所述还原进气管连通的两个所述还原出气管，其中一个所述还原出气管伸入所述物料仓的布料区域内，另一个所述还原出气管位于所述物料仓的布料区域下方。

6.根据权利要求1所述的一种环型大容量氢基铁矿石还原实验装置，其特征在于，所述环形反应器顶部设置反应器端盖，所述反应器端盖设有所述反应器排烟口。

7.根据权利要求1所述的一种环型大容量氢基铁矿石还原实验装置，其特征在于，还包括称量传感器，所述称量传感器承载所述环形反应器并可滑动地设置于所述支撑柱。

8.根据权利要求7所述的一种环型大容量氢基铁矿石还原实验装置，其特征在于，所述环形反应器通过反应器固定底座设置于所述称量传感器，所述反应器固定底座的高度大于预定值。

9.根据权利要求1所述的一种环型大容量氢基铁矿石还原实验装置，其特征在于，还包括与所述环形反应器连接的滑道链，所述滑道链驱动所述环形反应器滑动。

10.根据权利要求9所述的一种环型大容量氢基铁矿石还原实验装置，其特征在于，所述环形反应器的样品装载量为1～15kg。

技术总结
本发明公开了一种环型大容量氢基铁矿石还原实验装置，其包括：炉体基座和支撑柱；高温炉炉体，与支撑柱上部固定连接，顶部设置有烟气排出管道，底部设置有开口；环形反应器，可滑动地设置于支撑柱并可向上滑动进入高温炉炉体内，环形反应器具有至少一个物料仓、反应器进气装置和反应器排烟口；以及多个加热器，当环形反应器进入高温炉炉体内时，多个加热器沿周向均匀设置于环形反应器的外环壁外侧和内环壁外侧。本发明通过设置环形反应器实现了恒温区更长，获得了更稳定的温度场和还原气气氛，消除了温度和气氛波动对实验的影响，同时可实现大容量还原铁矿石的实验，还能开展全流程相同温度场、气氛条件下单因素四水平及以下的还原实验。

技术研发人员：朱凤湘,唐文博,胡鹏,蒲水强
受保护的技术使用者：攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/5