本发明专利技术提供一种负载碱金属在高炉炉料上的方法及其装置，属于高炉炼铁技术领域。该装置依次设计有加热炉、含有冷却装置的碱金属负载器和真空系统，碱金属负载装置中装入碱金属Ｋ或／和Ｎａ，以及高炉炉料，如：焦炭、烧结矿、球团矿等。密封后放置在加热炉内，抽真空压力维持在一定的压力范围，然后充入氩气，使负载器内的压力维持在０Ｐａ左右，通过加热炉加热至８００～９００℃后，利用碱金属Ｋ或／和Ｎａ的低熔点和低沸点特性，通过气相沉积将碱金属Ｋ或／和Ｎａ负载于炉料表面，负载后的碱金属Ｋ或／和Ｎａ在空气的氧作用下最终使负载的碱金属Ｋ或／和Ｎａ以碱金属氧化物形式存在于炉料上。本发明专利技术的特点是对高炉炉料进行碱金属的无损负载，从根本上克服了浸泡法对炉料产生的劣化，以及对后期冶金性能测定的缺点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高炉炼铁
，具体涉及一种负载碱金属在高炉炉料的方 法及其装置。
技术介绍
高炉使用的原料、燃料均含有一定数量的碱金属氧化钾(K20)及碱金属氧 化钠(Na20)，带入高炉后，在高温(1500°C 2000°C)下被碳的还原，成为金 属钾和钠的蒸气，随煤气流上升，与下降的炉料中的FeO和Si02成分发生反应， 又会进入高温区被还原，如此而形成了碱金属在高炉内的上下循环与富集。碱 金属在高炉冶炼中的危害很大，它不但能降低矿石的软化温度、引起球团矿的 异常膨胀而严重粉化、强化焦炭的气化反应能力，使反应后强度急剧降低而粉 化，造成料柱透气性严重恶化，并引起炉体耐火材料结瘤或被破坏，危害高炉 冶炼的正常进行。高炉大型化和富氧大喷煤强化高炉冶炼是炼铁生产的发展趋势，由此对原 料、燃料在高炉中受到碱金属侵蚀等提出了更高的要求。随着炼铁技术的不断 发展，对焦炭的骨架作用、球团矿以及烧结矿的质量要求越来越高。多年的实 践与研究认为伴随原燃料质量的波动，高炉中的碱金属达到一定数量后，对焦 炭、烧结矿和球团矿起明显的破坏作用，加剧炉况恶化，使高炉顺行变差。因此，研究碱金属对高炉原、燃料性能的影响行为与规律，为高炉的科学 操作提供科学依据，其中解决好碱金属在炉料上负载的实验装置与方法是顺利 进行该该方面研究的关键。目前碱金属负载方法主要采用浸渍法，如把块焦浸渍于不同浓度碳酸钠和 碳酸钾溶液浸泡，制成不同钾、钠含量的试样，然后进行研究。但是浸渍负载 碱金属的方法会损害焦炭原样，直接采用碱金属蒸气将碱金属负载在焦炭技术 与方法，此方法还可以将碱金属负载在烧结矿和球团矿上。
技术实现思路
本专利技术针对现有碱金属负载在高炉炉料方法中存在的不足，提供一种负载 碱金属在高炉炉料的方法及其装置。该专利技术方法对高炉炉料进行碱金属的无损 负载，为在实验室中对高炉炉料后期冶金性能测定提供了更为科学的依据。本专利技术提供的一种负载碱金属在高炉炉料的方法具体如下1、 称量碱金属K、 Na或两者之和，如0.1 5g，放入在不锈钢坩埚内，然 后周围放入一定比例的高炉炉料，如200 1000g，高炉炉料为焦炭或烧结矿或 球团矿或其它高炉炉料，用不锈钢盖子罩上。2、 将装有碱金属和高炉炉料试样的不锈钢坩埚置于负载器的底部，然后通 过密封垫和螺栓将冷却装置和负载器密封连接，置于高温炉中。3、 真空装置将负载器和冷却装置抽真空，真空压力表压力维持在-0.09 -0.092MPa之间，然后充入Ar气，使筒体内的压力维持在OPa左右。4、 以5 10。C/min的升温速率，将负载器的温度加热至800 900°C ，保温 10 30min，碱金属蒸发充填并负载在高炉炉料上。5、 冷却至室温，缓慢打开三通阀的进气口充入空气，负载后的碱金属K或 /和Na在空气的氧作用下最终使负载的碱金属K或/和Na以碱金属氧化物形式 存在于炉料上。通过化学分析炉料中碱金属氧化物的含量，计算碱金属的负载百分率<formula>formula see original document page 4</formula> (2) <formula>formula see original document page 4</formula>。一碱金属钠的负载百分率；W,—负载后的炉料(焦炭、烧结矿或球团矿)中Na20的含量; W2—负载前的炉料(焦炭、烧结矿或球团矿)中Na的含量； RK%—碱金属钾的负载百分率；W3—负载后的炉料(焦炭、烧结矿或球团矿)中&0的含量； W4—负载前的炉料(焦炭、烧结矿或球团矿)中K的含量。 采用本专利技术方法的一种负载碱金属在高炉炉料的装置，该装置由负载器1、冷却装置2、真空装置、加热炉10、加热元件11、不锈钢坩埚12以及相应的管 路组成。冷却装置2装有进水口 3和出水口 7，采用螺栓9与负载器1联接，并 用密封垫8进行密封。负载器1置于加热炉10中，用耐火砖14支撑。真空系 统通过抽气口 4与负载器1联接，真空压力由安装在冷却区2顶部真空压力表6 显示。氩气通过三通阀上的进气口5充入负载器1中。本专利技术的优点在于方法独特，装置较为简单，克服了浸泡法对炉料的损 害，从根本上解决了在测试碱金属负载后对炉料冶金性能的测试问题。 附图说明图1负载碱金属在高炉炉料上的装置结构示意中l一负载器2—冷却装置3—进水口 4一抽气口 5—进气口 6 —真空压力表7—出水口 8—密封垫9一螺栓IO—加热炉11—加热元件 12—不锈钢坩埚13—试样14一耐火砖 具体实施例方式实施例l:称量1.5g碱金属K，焦炭300g，以7.5。C/min的升温速率将碱金 属负载装置的温度加热至800。C，保温10min，最后通过化学分析检测，负载在 焦炭上的K20含量为0.49%，碱金属负载百分率为85.4%。实施例2:称量3.5g碱金属Na，烧结矿700g，以7.5°C/min的升温速率将 碱金属负载装置的温度加热至90(TC，保温10min，最后通过化学分析检测，负 载在烧结矿上的Na20含量在0.63%，碱金属负载百分率为91.02%。实施例3:称量1.75g碱金属K， 1.75g碱金属Na，球团矿700g，以7.5°C/min 的升温速率将碱金属负载装置的温度加热至90(TC，保温10min，最后通过化学 分析检测，负载在球团矿上的K20含量为0.26%， Na20含量为0.30%,相当于 碱金属K负载百分率为90.3%;碱金属Na负载百分率为64.5%。权利要求1、一种负载碱金属在高炉炉料上的方法，其特征在于该方法的具体步骤如下(1)称量碱金属K或碱金属Na或碱金属K、Na两者之和，放入不锈钢坩埚内，在碱金属周围放入一定比例的高炉炉料，该高炉炉料为焦炭或烧结矿或球团矿或其它高炉炉料，然后用不锈钢盖子将坩埚罩上；(2)将装有碱金属和高炉炉料试样的不锈钢坩埚置于负载器的底部，然后通过密封垫和螺栓将冷却装置和负载器密封连接，置于高温炉中；(3)真空装置将负载器和冷却装置抽真空，真空压力表压力维持在-0.09～-0.092MPa之间，然后充入Ar气，使负载器内的压力维持在0Pa左右；(4)以5～10℃/min的升温速率将负载器的温度加热至800～900℃，保温10～30min，碱金属蒸发充填并负载在高炉炉料上；(5)冷却至室温，缓慢打开三通阀的进气口充入空气，负载后的碱金属K或/和碱金属Na在空气的氧作用下最终使负载的碱金属K或/和Na以碱金属氧化物形式存在于炉料上。2、实施权利要求1所述方法的一种碱金属负载在高炉炉料上的装置，其特 征在于该装置中的负载器(1)与冷却装置(2)通过螺栓(9)联接，并通过 密封垫(8)加以密封；冷却装置(2)设有进水口 (3)和出水口 (7)，负载器 (1)置于加热炉(10)内，加热炉(10)底部用多层耐火砖(14)垫起；负载 器(1)通过三通阀的抽气口 (4)与真空装置联接，冷却装置(2)顶部安装真 空压力表(6)。全文摘要本专利技术提供一种负载碱金属在高炉炉料上的方法及其装置，属于高炉炼铁
该装置依次设计有加热炉、含有冷却装置的碱金属负载器和真空系统，碱金属负载装置本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种负载碱金属在高炉炉料上的方法，其特征在于该方法的具体步骤如下：（１）称量碱金属Ｋ或碱金属Ｎａ或碱金属Ｋ、Ｎａ两者之和，放入不锈钢坩埚内，在碱金属周围放入一定比例的高炉炉料，该高炉炉料为焦炭或烧结矿或球团矿或其它高炉炉料，然后用不锈钢盖子将坩埚罩上；（２）将装有碱金属和高炉炉料试样的不锈钢坩埚置于负载器的底部，然后通过密封垫和螺栓将冷却装置和负载器密封连接，置于高温炉中；（３）真空装置将负载器和冷却装置抽真空，真空压力表压力维持在－０．０９～－０．０９２ＭＰａ之间，然后充入Ａｒ气，使负载器内的压力维持在０Ｐａ左右；（４）以５～１０℃／ｍｉｎ的升温速率将负载器的温度加热至８００～９００℃，保温１０～３０ｍｉｎ，碱金属蒸发充填并负载在高炉炉料上；（５）冷却至室温，缓慢打开三通阀的进气口充入空气，负载后的碱金属Ｋ或／和碱金属Ｎａ在空气的氧作用下最终使负载的碱金属Ｋ或／和Ｎａ以碱金属氧化物形式存在于炉料上。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李辽沙，武杏荣，周云，傅元坤，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：34[中国|安徽]
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