本实用新型专利技术公开了一种抑制铁矿粉流态化还原过程中黏结流失的反应装置，属于矿粉流化还原技术领域。本实用新型专利技术的一种抑制铁矿粉流态化还原过程中黏结流失的反应装置，包括双层管反应单元和加热单元，双层管反应单元用于铁矿粉的还原冶炼，加热单元用于对双层管反应单元进行加热，所述双层管反应单元的外周设有超声波发生单元，该超声波发生单元用于为铁矿粉的还原冶炼提供超声波场。实用新型专利技术通过在双层管反应单元的外周增设超声波发生单元，从而可以进一步改善铁矿粉流态化还原过程中的黏结流失抑制效果。流失抑制效果。流失抑制效果。
【技术实现步骤摘要】
一种抑制铁矿粉流态化还原过程中黏结流失的反应装置
[0001]本技术属于矿粉流化还原
，更具体地说，涉及一种抑制铁矿粉流态化还原过程中黏结流失的反应装置。
技术介绍
[0002]随着新环保法的颁布实施和碳排放交易系统(ETS)的建立，高能耗、高污染、高排放等冶金工艺在环境、资源、能源等方面面临着空前的挑战，而流态化直接还原工艺可以直接利用粉矿和处理复杂共生矿，不依赖焦炭，具有传热和传质效率高等优点，符合环境、资源和能源发展的需求。
[0003]流化床直接还原工艺是冶金领域的一项重大突破，由于流化床没有透气性的要求，因此可以直接使用高炉、竖炉不能直接使用的铁矿粉；流化床炼铁工艺为炼铁过程节能环保、合理利用国内低品位、复合共生矿和解决铁矿资源供应紧张的问题方面提供了新的冶炼途径；同时，流化床直接还原工艺不但扩大了炼铁原料的来源，而且降低了生产成本，提高了产品的竞争力。直接使用铁矿粉的流化床炼铁技术是未来炼铁工业发展的方向之一，也是目前各国钢铁工业竞相研究开发的重要领域。
[0004]但是，在加压流态化还原过程中铁矿粉容易出现颗粒黏结问题，从而阻碍了连续化生产，降低了生产效率，这是加压流态化直接还原工艺工业应用的瓶颈障碍。针对流态化还原过程中出现的黏结失流问题，许多学者都进行了相关研究，本申请的专利技术人也一直致力于抑制流态化还原过程中黏结失流现象的研究，并取得了一定的成效。
[0005]例如，中国专利申请号为2017104996246的申请案公开了一种包覆防黏剂抑制铁矿粉黏结失流的流化反应装置及流化反应方法，该申请案的装置包括双层管反应单元、加热单元和物料混匀单元，双层管反应单元包括反应内管和外部套管，反应内管底部与外部套管底部相连通，该反应内管内设置有流化床筛板，反应腔入料口与流化床筛板构成包裹反应腔；铁矿粉在包覆防黏剂的条件下发生流化还原反应，防黏剂在铁矿粉表面形成均匀的石墨或者粘附碳。采用该申请案的装置和方法使得铁矿粉及防黏剂在包裹反应腔内充分混合，防黏剂包覆在铁矿粉的表面，防黏剂在铁矿粉表面形成均匀的石墨或者粘附碳，可以避免铁晶须或铁原子相互勾连团聚，从而在一定程度上可以抑制铁矿粉发生黏结失流，但其效果仍有待进一步提高。
技术实现思路
[0006]1.要解决的问题
[0007]本技术的目的在于克服铁矿粉在流态化还原过程中易发生黏结流失的不足，提供了一种抑制铁矿粉流态化还原过程中黏结流失的反应装置。本技术通过在双层管反应单元的外周增设超声波发生单元，从而可以进一步改善铁矿粉流态化还原过程中的黏结流失抑制效果。
[0008]2.技术方案
[0009]为了解决上述问题，本技术所采用的技术方案如下：
[0010]本技术的一种抑制铁矿粉流态化还原过程中黏结流失的反应装置，包括双层管反应单元和加热单元，双层管反应单元用于铁矿粉的还原冶炼，加热单元用于对双层管反应单元进行加热，所述双层管反应单元的外周设有超声波发生单元，该超声波发生单元用于为铁矿粉的还原冶炼提供超声波场。
[0011]更进一步的，所述超声波发生单元设有三个，其沿双层管反应单元的外周均匀间隔分布。本技术在加压流态化还原过程中外加超声波场耦合调控铁矿粉的颗粒黏结现象，既对铁矿粉加压流态化还原过程颗粒黏结起到调控作用，又可以实现连续化生产的目的。而超声波的施加方式控制对于抑制铁矿粉的颗粒黏结效果具有较大的影响，当第一超声波发生器、第二超声波发生器和第三超声波发生器沿逆时针方向间歇式循环发射声波，且同时有两个超声波发生器工作，相对于三个声波发生器同时工作可以取得更好的效果，进一步提高了金属化率，降低了颗粒的粘接失流。
[0012]更进一步的，所述超声波发生单元可升降安装于双层管反应单元的外周。
[0013]更进一步的，所述超声波发生单元通过信号采集单元与计算机控制系统相连。
[0014]更进一步的，所述双层管反应单元的管壁安装有观察窗。
[0015]更进一步的，所述双层管反应单元包括外层套管和下端套装于外层套管内的反应内管，且外层套管的底部安装于加热单元内，加热单元的顶部通过连接柱与支撑平台相连，外层套管的上部安装于支撑平台内。
[0016]更进一步的，所述连接柱的外部设有螺纹，支撑平台螺纹安装于连接柱上，超声波发生单元安装于支撑平台上。
[0017]更进一步的，所述外层套管的外周设有间隔分布的凸台，支撑平台及加热单元上均加工有与凸台相匹配的卡槽。
[0018]3.有益效果
[0019](1)本技术的一种抑制铁矿粉流态化还原过程中黏结流失的反应装置，双层管反应单元的外周设有超声波发生单元，铁矿粉流化还原过程中通过超声波发生单元施加外加声场，从而可以使颗粒受到的外力增加，增加了聚团中颗粒之间的能量，当能量较大时聚团即发生破碎，颗粒尺寸减小，从而能够有效抑制颗粒之间的聚团和黏结失流。同时，加入声场后，颗粒会受到声波力的作用，颗粒与颗粒、颗粒与床层之间都会发生一定的碰撞，使得流化床内的空隙率增大，气体更容易将床层吹起，有利于保证铁矿粉还原的充分性。
[0020](2)本技术的一种抑制铁矿粉流态化还原过程中黏结流失的反应装置，超声波发生单元设有三个，其沿双层管反应单元的外周均匀间隔分布，从而既可以保证声场施加的均匀性，同时还可以根据需要分别控制三个超声波发生器同时或交替工作，有利于进一步保证声场施加效果，改善颗粒的流化性能。
[0021](3)本技术的一种抑制铁矿粉流态化还原过程中黏结流失的反应装置，双层管反应单元的管壁安装有观察窗，从而便于对反应单元内的情况进行实时观测，支撑平台与连接柱螺纹配合，超声波发生单元安装于支撑平台上，从而便于对支撑平台和超声波发生单元的高度进行调节，同时还可以通过支撑平台起到隔热保温的作用。
附图说明
[0022]图1为本技术的一种抑制铁矿粉流态化还原过程中黏结流失的反应装置的立体结构示意图；
[0023]图2为本技术的抑制铁矿粉流态化还原过程中黏结流失的反应装置的侧视结构示意图；
[0024]图3为本技术的抑制铁矿粉流态化还原过程中黏结流失的反应装置的俯视结构示意图；
[0025]图4为实施例1中还原后铁矿粉颗粒的表面微观形貌；
[0026]图5为对比例1中还原后铁矿粉颗粒的表面微观形貌。
[0027]图中：1、双层管反应单元；101、反应内管；1011、加料口；1012、出气口；102、外层套管；1021、凸台；2、连接柱；3、支撑平台；301、卡槽；4、加热单元；5、超声波发生单元；501、第一超声波发生器；502、第二超声波发生器；503、第三超声波发生器。
具体实施方式
[0028]下面结合具体实施例对本技术进一步进行描述。
[0029]实施例1
[0030]如图1
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图3所示，本实施例的抑制铁矿粉流态化还原过程中黏结流失的反应装置包括双层管反应单元本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种抑制铁矿粉流态化还原过程中黏结流失的反应装置，包括双层管反应单元(1)和加热单元(4)，双层管反应单元(1)用于铁矿粉的还原冶炼，加热单元(4)用于对双层管反应单元(1)进行加热，其特征在于：所述双层管反应单元(1)的外周设有超声波发生单元(5)，该超声波发生单元(5)用于为铁矿粉的还原冶炼提供超声波场。2.根据权利要求1所述的一种抑制铁矿粉流态化还原过程中黏结流失的反应装置，其特征在于：所述超声波发生单元(5)设有三个，其沿双层管反应单元(1)的外周均匀间隔分布。3.根据权利要求2所述的一种抑制铁矿粉流态化还原过程中黏结流失的反应装置，其特征在于：所述超声波发生单元(5)可升降安装于双层管反应单元(1)的外周。4.根据权利要求1
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3中任一项所述的一种抑制铁矿粉流态化还原过程中黏结流失的反应装置，其特征在于：所述超声波发生单元(5)通过信号采集单元与计算机控制系统相连。5.根据权利要求4所述的一种抑制铁矿粉流态化还原过程中黏结流失的反...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐其言，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：新型
国别省市：
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