专利名称：一种研究单颗粒铁矿石还原性的试验装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种试验的装置，更具体说是一种研究单颗粒铁矿石还原性的装置，属于冶金工业炼铁领域。
背景技术：
铁矿石的还原性是用还原气体从铁矿石中排除与铁相结合的氧的难易程度的一种量度；还原度是以三价铁状态为基准，还原一定时间后所达到的脱氧程度；还原速率是指单位时间内还原度的变化值。研究铁矿石的还原性，一般是通过还原度、还原速率等指标来体现铁矿石的还原性。目前，铁矿石还原性的测定，一般是通过将一定粒度范围的试样置于固定床中，用CO和N2组成的混合气体，在900°C温度下进行等温还原，每隔一定的时间记录试样的质量，通过试样质量变化来计算铁矿石的还原性指标。CN201464316U开了一种铁矿石还原性试验装置，它包括炉体、还原管、称重装置和控制装置，所述炉体内设有炉腔，所述还原管在还原炉的炉腔内，所述还原管悬挂在称重装置下面；所述还原管上设有还原气体入口和还原气体出口，所述还原管内设有热电偶；它还包括升降机构，所述升降机构包括升降杆和升降架，所述升降杆包括移动杆和固定杆，所述移动杆与升降架固定，所述升降架还与称重装置固定。CN201402239公开了一种测定铁矿石还原性的试验装置，它包括炉体、还原管、称重装置和控制装置，炉体内设有炉腔，还原管在还原炉的炉腔内，还原管悬挂在称重装置下面；还原管上设有还原气体入口和还原气体出口，还原管内设有热电偶；它还包括排气管，还原气体出口处设有集气罩，排 气管与集气罩连接，集气罩内设有点火器，排气管上设有风机，点火器与控制装置信号连接。作为改进，它还包括升降机构，所述升降机构的升降杆包括移动杆和固定杆，移动杆与升降架固定，升降架与称重装置固定；集气罩与炉体可转动或可移动连接。CN201293751公开了一种铁矿石还原性测定装置，它包括还原炉和还原管，所述还原炉包括炉体，所述还原炉上设有炉腔和加热装置，所述还原管在还原炉的炉腔内，在所述还原管内设有多孔板，所述还原管上还设有称重装置、热电偶、还原气体入口和还原气体出口，所述铁矿石还原性测定装置还包括微机，所述微机包括控制器、器储存和显示器，所述控制器与热电偶、加热装置、称重装置电连接。上述方案，由于铁矿石还原性测定装置组入了微机，一方面能它既可查询历史数据、另一方面还能实现以远程监控来提高测定真实性和公信度。现有的铁矿石还原性测定装置包括还原炉、还原管、控制器。还原炉设有炉腔和加热装置，还原炉要保证炉腔内的温度达到测定所需温度。测定时，还原管悬挂在还原炉的炉腔内，还原管内设有多孔板，还原管上设有悬挂装置、热电偶、还原气体入口和还原气体出口，控制器与热电偶、加热装置等连接。这种铁矿石还原性的测定装置，加热装置对还原管内多孔板上试样加热，通过控制器和热电偶，保证试样在900°C温度下，同时在还原管通入还原气体，再通过称重装置实时测定试样质量，并将测得数据记录在计算机中进行处理，从而得到铁矿石的还原性指标。上述铁矿石还原性测定装置，具有结构简单，操作方便等特点，但其还存在一些不足:一是在固定床中对试样进行还原时，由于固定床的特点导致试样的受热不均匀，还原气体在还原管内的分布不均匀，这些会导致试样之间的还原程度不一致，这对研究铁矿石的还原机理以及观察微观组织结构变化产生不利影响。二是将还原管整体悬挂于称重装置下面，由于还原管本身的重量比试样的重量要重很多，且还原管上还原气体入口和还原气体出口与排气管连接，这些都会影响到测定的试样质量变化的可靠性。
发明内容
本发明拟解决的问题是提供一种研究单颗粒铁矿石还原性的试验装置，同时，使试验装置操作方便，安全可靠。为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案:一种研究单颗粒铁矿石还原性的试验装置，它包括还原炉(I)、还原管(2)、称重装置(3)、防护装置(4)、支撑装置(5)、升温控制装置(6)及气体控制装置(7)，所述还原炉
(I)位于支撑装置(5 )内，还原炉(I)内设有炉腔(8 )和加热装置(9 );所述还原管(2 )通过支撑装置(5)固定在还原炉(I)的炉腔(8)内，防护装置(4)位于支撑装置(5)上，防护装置(4)设有保护性气体入口(17);支撑装置(5)上设有水封槽(18)，防护罩与水封槽连接实现密闭。优选的， 称量装置(3)与计算机(19)连接记录试样质量的变化。更优选的，称量装置采用高精度的电子天平。还原管(2)为石英材质，保证了较宽的还原温度范围。所述石英还原管(2)内设有多孔板(15)和热电偶(14)和吊篮(10)，多孔板(15)设置于石英还原管(2)的下端，热电偶(14)设置于石英还原管(2)的上部并沿内壁设置；石英还原管(2)上还设有一个还原气体入口( 12)和两个还原气体出口( 13)，还原气体出口与排气管(16)连接用于将气体排放到室外，吊篮(10)中通过吊线(11)悬挂在称重装置(3)下面，试样放置于吊篮(10)内。优选的，还原气体入口(12)设置于石英还原管(2)的最下端，两个还原气体出口(13)设置于石英还原管(2)的上部。优选的，吊篮(10)悬挂在石英还原管(2)的中部，靠近热电偶(14)的工作端。优选的，吊篮和吊线材质均为铁铬铝丝。还原炉(I)的加热由升温控制装置(6)控制，保护性气体由还原气体出口(13)排出。还原气体通过气体控制装置(7)混合后通入石英还原管(2)内。作为改进，本发明研究单颗粒铁矿石还原性的试验装置，试样放置在吊篮中通过吊线悬挂在称重装置下面，所述称重装置为精密电子天平。所述防护装置为防护罩，防护罩内通保护性气体保护称量装置，与水封槽连接解决了密闭性的问题。所述气体控制装置为气体质量流量控制器，通过控制还原气体流量并混合后通入石英还原管，可实现不同成分还原性气体的使用。石英还原管内的热电偶保证铁矿石达到所需的还原温度。吊篮和吊线材质均为铁铬铝丝。还原管为石英材质，保证了较宽的还原温度范围。相对比已有常规方案整体称量还原管和置于其中铁矿石来采集还原失重数据的方式，本发明方案直接采用吊篮和吊线悬挂于称重装置进行铁矿石还原失重称量的方式，可避免因还原管重量较大还原铁矿石原料重量需在公斤级以上以排除称重误差的限制，可以以10克为还原铁矿石重量下限进行单颗粒铁矿石还原性的试验研究。同时本方案因为可以降低还原铁矿石重量下限来降低还原铁矿石的体积，从而避免已有常规方案还原铁矿石体的积较大所可能造成的局部还原不均匀现象。采用上述方案，通过将单颗粒铁矿石放置于吊篮中由吊线悬挂于天平下面，可以实现对单颗粒铁矿石还原性的试验研究。
图1是本发明研究单颗粒铁矿石还原性的试验装置的结构示意图；图2石英还原管的结构示意图。图中:1-还原炉，2-石英还原管，3-称重装置，4-防护装置，5-支撑装置，6-升温控制装置，7-气体控制装置，8-炉腔，9-加热装置，10-吊篮，11-吊线，12-还原气体入口，13-还原气体出口，14-热电偶，15-多孔板，16-排气管，17-保护性气体入口，18-水封槽，19-计算机。
具体实施例方式实施例:如图1所示，本发明研究单颗粒铁矿石还原性的试验装置，它包括还原炉I和石英还原管2，所述还原炉I包括炉腔8以及加热装置9，石英还原管2通过支撑装置5固定在炉腔8内，石英还原管2内设有热电偶14和多孔板15，石英还原管2还设有一个还原气体入口 12和两个还原气体出口 13。试验时，首先将单颗粒铁矿石样品放置于吊篮10后通过吊线11悬挂在称重装置3下面。再将防护装置4与水封槽18连接，通过保护性气体入口17及还原气体入口 12通入保护性气体，清除防护装置4及石英还原管2内的氧化性空气。待加热装置9加热炉腔8到还原试验温度900°C时，转换将还原性气体通过还原气体入口12通入石英还原管2内，铁矿石还原开始。铁矿石还原失重数据由与称重装置3连接的计算机实时采集记录。还原气体成分和流量由气体控制装置7实时监控，还原气体通过试样还原后由还原气体出口 13进入排气管16排到室外。还原过程中试样的温度由石英还原管内的热电偶14控制。铁矿石还原试验结束后，转换还原气体入口 12的还原性气体为保护性气体，保护还原后的铁矿石不被氧化，同时关闭加热装置9，待炉腔8和石英还原管2温度降低至室温即可打开防护装置4取出吊篮10和吊线11以及其中的还原铁矿石样品。本发明研究单颗粒铁矿石还原性的试验装置的特点是通过吊篮和吊线将单颗粒铁矿石直接悬挂在电子天平下面进行实时在线称量，为单纯研究单颗粒铁矿石的还原机理以及矿石内部组织结构变化提 供了一种试验方法。
权利要求
1.一种种研究单颗粒铁矿石还原性的试验装置，它包括还原炉(I)、还原管(2)、称重装置(3)、防护装置(4)、支撑装置(5)、升温控制装置(6)及气体控制装置(7)，所述还原炉(1)位于支撑装置 (5)内，还原炉(I)内设有炉腔(8 )和加热装置(9 );所述还原管(2 )通过支撑装置(5)固定在还原炉(I)的炉腔(8)内，防护装置(4)位于支撑装置(5)上，防护装置(4)设有保护性气体入口(17);支撑装置(5)上设有水封槽(18)，防护罩与水封槽连接实现密闭。
2.如权利要求1所述的研究单颗粒铁矿石还原性的试验装置，其特征在于，称量装置(3)与计算机(19)连接记录试样质量的变化。
3.如权利要求1所述的研究单颗粒铁矿石还原性的试验装置，其特征在于，称量装置采用高精度的电子天平。
4.如权利要求1 3任一项所述的研究单颗粒铁矿石还原性的试验装置，其特征在于，还原管(2)为石英材质。
5.如权利要求1所述的研究单颗粒铁矿石还原性的试验装置，其特征在于，所述石英还原管(2)内设有多孔板(15)和热电偶(14)和吊篮(10)，多孔板(15)设置于石英还原管(2)的下端，热电偶(14)设置于石英还原管(2)的上部并沿内壁设置；石英还原管(2)上还设有一个还原气体入口( 12)和两个还原气体出口( 13)，还原气体出口( 13)与排气管(16)连接用于将气体排放到室外，吊篮(10)中通过吊线(11)悬挂在称重装置(3)下面，试样放置于吊篮(10)内。
6.如权利要求5所述的研究单颗粒铁矿石还原性的试验装置，其特征在于，还原气体入口(12)设置于石英还原管(2)的最下端，两个还原气体出口(13)设置于石英还原管(2)的上部。
7.如权利要求6所述的研究单颗粒铁矿石还原性的试验装置，其特征在于，吊篮(10)悬挂在石英还原管(2)的中部，靠近热电偶(14)的工作端。
8.如权利要求5 7任一项所述的研究单颗粒铁矿石还原性的试验装置，其特征在于，吊篮和吊线材质均为铁铬铝丝。
9.如权利要求1所述的研究单颗粒铁矿石还原性的试验装置，其特征在于，还原炉(I)的加热由升温控制装置(6)控制，保护性气体由还原气体出口(13)排出。还原气体通过气体控制装置(7)混合后通入石英还原管(2)内。
全文摘要
本发明属于冶金工业炼铁领域,公开了一种研究单颗粒铁矿石还原性的试验装置，它包括还原炉、石英还原管、称重装置、防护装置、支撑装置、升温控制装置及气体控制装置，还原炉内设有炉腔和加热装置，石英还原管通过支撑装置固定在还原炉的炉腔内，铁矿石放置于吊篮后通过吊线悬挂在称重装置下面；石英还原管上设有一个还原气体入口和两个还原气体出口，石英还原管内设有热电偶以及多孔板；支撑装置设有水封槽，防护罩与水封槽连接实现整个装置的密封。还原气体流量由质量流量控制器控制，计算机与称量装置连接记录数据。本发明的优点在于通过改进传统铁矿石还原性测定装置的称量方式，从而实现单颗粒铁矿石还原性的研究。
文档编号G01N5/04GK103234853SQ20131011666
公开日2013年8月7日 申请日期2013年4月3日 优先权日2013年4月3日
发明者王学斌, 薛庆国, 左晓剑, 曾晖, 王静松, 孙昊延 申请人:莱芜钢铁集团有限公司, 北京科技大学