一种用于研究粉矿在运动中发生反应的实验装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于研究粉矿在运动中发生反应的实验装置，其包括：管式竖炉，反应炉管设置于管式竖炉的炉膛内；加料管由管式竖炉的顶端滑动密封地伸入反应炉管中，其出料口在反应炉管中的位置为可移动的；接料管由管式竖炉的底端滑动密封地伸入反应炉管中，其接料口在反应炉管中的位置为可移动的；使得出料口与接料口间具有位置和/或长度可调节的恒温区，矿粉经加料管的出料口进入恒温区，反应后经接料口进入接料管。本发明专利技术使得矿粉在恒温区运动的过程中发生反应，且通过调整、选择，可以使得恒温区的温差更小。

An experimental device used to study the reactions of powdered minerals during exercise

The present invention relates to an experimental device for studying ore powder reaction in the movement includes a pipe shaft, the reaction furnace tube is arranged on the pipe shaft furnace; feeding tube by tube type furnace top sliding seal extends into the reaction furnace tube in the discharging port in the reactor tube. Location for mobile; from the bottom of the tube shaft extends into the sliding sealing reaction furnace tube receiving tube, the receiving opening in the reaction furnace tube in position for mobile; so that the discharge port has constant temperature zone position and / or adjustable length and receiving opening, the powder the feed pipe outlet temperature into the reaction zone, after receiving opening into the receiving tube. The invention causes the reaction of the mineral powder in the process of moving in the constant temperature range, and by adjusting and selecting, the temperature difference in the constant temperature zone can be reduced.

【技术实现步骤摘要】
一种用于研究粉矿在运动中发生反应的实验装置
本专利技术属于冶金
，尤其涉及一种用于研究粉矿在运动中发生反应的实验装置。
技术介绍
由于大部分铁矿石具有天然的易碎性，所以铁矿石在开采、破碎和筛分过程中往往会产生大量的粉矿，因此，全球的铁矿石中，粉矿所占的比例很大。另外，对于一些品位较低的铁矿石，在冶炼过程中，也会被首先制成粉矿。例如，在中国、北美和俄罗斯发现的一些低品位铁矿石，需要首先被破碎成细小粉末，然后再经过选矿工艺得到品位水平可接受的精矿颗粒，所得到的精矿颗粒尺寸一般小于0.15mm。传统的炼铁工艺中，粉矿需要经过烧结或球团化加工成大尺寸团矿，再作为炼铁原料，其生产流程长、投资大，并且不可避免的带来了较严重的环境污染。因此，应用粉矿的炼铁技术不断出现；二十一世纪的今天，粉矿在高炉和非高炉炼铁中的应用都有了一定的进展，如高炉的风口喷吹技术、HIsarna工艺、FINEX工艺等；但总体来说，直接使用粉矿进行炼铁在钢铁行业中的发展还处于初级阶段；同时，针对粉矿应用技术的实验室研究也尚未成熟。对于铁粉矿实验室研究来说，难点在于如何避免高温下熔融粉矿颗粒之间发生的粘结现象。在过去的几十年中，国内外研究粉矿还原的实验室方法主要有三种：热重分析法、实验室规模的流化床法和管式滴落炉法(或称气力输送法)。其中，前两种方法都无法避免粉矿颗粒在高温下发生粘结现象，而管式滴落炉法以少量粉矿飞行通过恒温区的方式避免了熔融的粉矿颗粒之间相互粘结。但管式滴落的应用同时带来了另一个问题：如何得到一个温差小的恒温区。为了得到物质有关热现象的动力学数据，铁矿石还原反应的动力学研究通常采用的都是等温法，即样品在指定条件下恒温受热，获得转化率对温度的曲线，进而采用相同的步骤在不同温度下获得一系列转化率对温度的曲线，通过这些曲线和等温法的动力学公式最终计算得到各动力学参数。等温法在方法上比较成熟，其结果的可靠性更高。在没有附加冷却设备的情况下，恒温区在炉内的位置和长度由电热体各部分尺寸、炉子的工作温度和炉管内两端的保温条件决定，除此之外，还要根据具体实验对温度误差的要求来确定，前人研究中通常取±5℃、±10℃，少数情况取到±50℃。管式滴落炉的主体是一个管式竖炉，还包括加料系统和接料系统，粉矿从炉顶的加料系统加入，在炉子底部的接料系统中收集并被取出；目前，主要存在两种管式滴落炉，一种反应区域为从炉顶到炉底的整个反应炉管；一种在管式竖炉顶部的加料系统中和底部的接料系统中分别安装了水冷的加料管和水冷+气冷的接料管，加料管和接料管分别从炉子顶部和底部伸入炉内直至恒温区的上边界和下边界，气体出口位于接料器上，接料器位于水冷+气冷接料管的下方且与其连接；水冷加料管只需避免粉矿颗粒与气体在恒温区以上的非等温区发生反应，因此水冷加料管的内径可以非常细，一般小于1cm，其外径一般为2～3cm；水冷+气冷接料管的作用有两个：一是避免粉矿与反应气体在恒温区以下的非等温区发生反应，二是增大样品的收集率，为了增大样品收集率其内径一般大于2cm，为了确保接料管内的冷却效果，增加了气体冷却部分，因此水冷+气冷接料管的外径一般4～6cm。前一种管式滴落炉，由于炉内恒温区以上和恒温区以下的部分温度相对低且温差大，因此对等温法研究结果的影响较大；后一种虽然采用了水冷加料管和水冷+气冷接料管避免了粉矿在炉内两端温度不均匀区域发生反应，但是水冷设备却带走了炉内大量的热量，尤其由于水冷+气冷接料管的冷却强度大，靠近水冷+气冷接料管上端的区域较不采用水冷+气冷接料管时的温度低很多，因此，此套设备内的恒温区仍然存在非常大的温差，对实验结果的准确性具有较大的影响。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题为了解决现有技术的上述问题，本专利技术提供一种用于研究粉矿在运动中发生反应的试验装置，其可以获得一个温差更小的恒温区。(二)技术方案为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：一种用于研究粉矿在运动中发生反应的试验装置，其包括：管式竖炉，其具有炉膛；反应炉管，其设置于管式竖炉的炉膛内；加料管，由管式竖炉的顶端伸入反应炉管中，加料管与反应炉管之间滑动密封连接，加料管的出料口在反应炉管中的位置为可移动的；接料管，由管式竖炉的底端伸入反应炉管中，接料管与反应炉管之间滑动密封连接，接料管的接料口在反应炉管中的位置为可移动的；其中，加料管的出料口与接料管的接料口间具有位置和/或长度可选择的恒温区。借助上述结构设置，本专利技术的用于研究粉矿在运动中发生反应的试验装置，由于加料管和接料管伸入反应炉管中的长度分别占据了恒温区以上和以下的整个温度不均匀的区域，使得反应均在恒温区进行，等温实验结果更准确，进一步的，还可以根据需要调节恒温区的长度，使得可以适用于更多试验场合，更进一步的，由于恒温区的位置可调，使得可以在相应工作温度下，通过调节恒温区的位置来选择温度误差最小的恒温区，因此，使得恒温区的温差更小，尤其是，可以在同一台试验装置中的多个不同工作温度下均得到温差最小的恒温区，有利于保证试验结果的准确性。本专利技术一个实施例的用于研究粉矿在运动中发生反应的试验装置，其中：接料管采用惰性气体保护，即接料时接料管中是充满惰性气体的。借此，粉矿颗粒进入充满惰性气体的接料管后反应完全终止，防止了粉矿在反应炉管内的低温区域发生反应。本专利技术一个实施例的用于研究粉矿在运动中发生反应的试验装置，其中：接料管连通有惰性气体入口，反应炉管连通有气体出口，惰性气体入口经接料管、接料口以及接料管与反应炉管之间的空隙连通至气体出口。借此，可以将惰性气体经惰性气体入口充入接料管中，再经接料口溢出至接料管与反应炉管之间的空隙，最后由气体出口排出，可以在反应时保持接料管中始终被惰性气体动态充满。本专利技术一个实施例的用于研究粉矿在运动中发生反应的试验装置，其中：接料管的外径比反应炉管的内径小1cm以上。借此可以确保反应体系排气通畅。本专利技术一个实施例的用于研究粉矿在运动中发生反应的试验装置，其中：惰性气体保护的接料管采用耐火材质制成。借此，接料管中无需设置夹套式水冷+气冷结构，不仅避免了因水冷和气冷而带走大量热量，相比于水冷+气冷接料管而言降低了管式竖炉的负荷，尤其是对反应炉管内的温度分布几乎不产生影响，进一步减小了恒温区的温差；而且，还大大降低了接料管的壁厚，使得其在外径不变的情况下有效内径得以扩大，并且在无水冷+气冷夹套的情况下，因为消除了接料管与反应炉管之间的巨大温差，使得接料管与反应炉管之间的间距可以缩小(即接料管的外径也可增大)，而不必担心现有的水冷+气冷构成的冷却系统因过于靠近反应炉管而导致反应炉管发生热震断裂现象，所以，相比现有技术接料管内径外径均能增大，提高了对粉矿的收集率，与水冷+气冷接料管相比，收集率可提高20～30％。本专利技术一个实施例的用于研究粉矿在运动中发生反应的试验装置，其中：管式竖炉的上端安装有第一水冷法兰和炉盖，其中，第一水冷法兰设于炉盖与管式竖炉之间，将炉盖固定于管式竖炉，反应炉管通过第一水冷法兰固定于管式竖炉，炉盖设有气体入口、加料管插入口和温度检测口，三者均与反应炉管内部连通，加料管从加料管插入口插入反应炉管内，加料管的外壁与加料管插入口滑动密封连接构成加料管与反应炉管之间的滑动密封连接的全部或部分。本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于研究粉矿在运动中发生反应的试验装置，其特征在于，其包括：管式竖炉，其具有炉膛；反应炉管，其设置于管式竖炉的炉膛内；加料管，由管式竖炉的顶端伸入反应炉管中，加料管与反应炉管之间滑动密封连接，加料管的出料口在反应炉管中的位置为可移动的；接料管，由管式竖炉的底端伸入反应炉管中，接料管与反应炉管之间滑动密封连接，接料管的接料口在反应炉管中的位置为可移动的；其中，加料管的出料口与接料管的接料口间具有位置和/或长度可选择的恒温区。

【技术特征摘要】
1.一种用于研究粉矿在运动中发生反应的试验装置，其特征在于，其包括：管式竖炉，其具有炉膛；反应炉管，其设置于管式竖炉的炉膛内；加料管，由管式竖炉的顶端伸入反应炉管中，加料管与反应炉管之间滑动密封连接，加料管的出料口在反应炉管中的位置为可移动的；接料管，由管式竖炉的底端伸入反应炉管中，接料管与反应炉管之间滑动密封连接，接料管的接料口在反应炉管中的位置为可移动的；其中，加料管的出料口与接料管的接料口间具有位置和/或长度可选择的恒温区。2.如权利要求1所述的用于研究粉矿在运动中发生反应的试验装置，其特征在于：接料管采用惰性气体保护，即接料时接料管中是充满惰性气体的。3.如权利要求2所述的用于研究粉矿在运动中发生反应的试验装置，其特征在于：接料管连通有惰性气体入口，反应炉管连通有气体出口，惰性气体入口经接料管、接料口以及接料管与反应炉管之间的空隙连通至气体出口。4.如权利要求3所述的用于研究粉矿在运动中发生反应的试验装置，其特征在于：接料管采用耐火材质制成，接料管的外径比反应炉管的内径小1cm以上。5.如权利要求2所述的用于研究粉矿在运动中发生反应的试验装置，其特征在于：管式竖炉的下端安装有第二水冷法兰和第三水冷法兰，反应炉管通过第二水冷法兰固定于管式竖炉，第二水冷法兰的内壁与接料管外壁之间具有间隙，该间隙借助气体出口将反应炉管内部与外部连通，接料管与第三水冷法兰之间的滑动密封连接构成接料管与反应炉管之间的滑动密封连接的全部或部分。6.如权利要求5所述的用于研究粉矿在运动中发生反应的试验装置，其特征在于：第二水冷法兰与第三水冷法兰之间通过一个出气法兰连接，气体出口设于该出气法兰的...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲迎霞，邹宗树，邢力勇，张立，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21