[发明专利]一种观察铁矿粉颗粒表面铁晶须生长过程的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种可直接观察铁矿粉颗粒在还原气氛中的加热、表面新生产物的形成和生长过程的方法和装置，本方法和装置专门针对采用气体还原的铁矿粉颗粒表面特征演变过程的在线观察而设计。

 

背景技术

流态化技术应用于冶金过程的最大优势就是可直接利用粉矿，还原气体与铁矿粉颗粒间的接触条件好，可有效强化颗粒与气体间的传热、传质和还原过程，还原动力学条件明显优于填充式竖炉，被认为是最具吸引力的非高炉炼铁工艺，受到国内外的高度重视。该技术的特点是铁矿粉处于流化状态下被预还原，然而，铁矿粉在流化预还原过程中往往会相互粘连、团聚，甚至粘结失流，成为限制该工艺技术推广应用最关键的瓶颈问题。

目前，导致颗粒间粘结、聚团、失稳问题最盛行的解释是有新生铁晶须的形成，且从预防的角度考虑，采取加入添加剂、低温预还原等一些物理化学的措施抑制铁晶须生成。纵观现有的研究方法和措施，几乎都是通过分析研究铁矿粉失流后的总体效应或粘连结块后的现象来阐述铁矿粉流态化还原过程中产生或拟制粘结失流问题的。如通过以石英管为反应器的流化装置观察铁精粉流态化还原过程，研究失流后引起的料层膨胀程度；通过SEM 扫描分析研究铁矿粉颗粒相互粘结微观结构和形貌特征；专利201110214272.8和200910144424.4分别提出通过向铁矿粉表面喷洒或浸渍MgNO₃溶液进行预处理和采用焦炭粉或石灰石粉或白云石粉等添加剂改善铁矿粉流化效果，抑制失流的方法，等等。这些方法和措施均不能揭示散状铁矿粉颗粒间的相互粘连、聚团结块等与颗粒自身在还原过程中表面性质的变化和表面新生金属铁晶粒间相互作用密切相关的现象和过程。

 

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种方法，可以直接观察分析铁矿粉表面铁晶须的形成、生长、粘接作用过程。

本发明还同时提供了一种观察铁矿粉颗粒表面铁晶须生长过程的装置。

本发明实现上述目的的技术解决方案如下：

一种观察铁矿粉颗粒表面铁晶须生长过程的方法，首先，将散状铁矿粉颗粒置于表面平整的电加热片上，铁矿粉颗粒间互不接触，再将装有铁矿粉颗粒的电加热片送入带透明视窗的腔体内并密闭，腔体具有进气口和排气口；然后，通过进气口向腔体内通入N₂或Ar吹扫以排尽腔体内的空气，同时对电加热片通电升温；当电加热片温度升高到设定温度后保温，此时通过进气口向腔体内通入具有还原作用的气体H₂或CO，同时利用成像系统通过透明视窗实时观察并自动记录铁矿粉颗粒表面特征的演变、表面新生产物的形成和生长过程。

一种观察铁矿粉颗粒表面铁晶须生长过程的装置，它包括封闭的带透明视窗的腔体，腔体内通过隔板分隔为上下两腔室，上部腔室设有进气口，下部腔室设有排气口；在隔板上设有作为承载铁矿粉颗粒平台的电加热片，电加热片和所在的隔板上分别设有若干气孔以将上下两腔室连通；所述电加热片安装在可移动的电源夹紧支架上并通过电缆线与温度控制系统连接；在电加热片底部设有与电加热片底部接触的测温热电偶；在腔体外设有成像系统，成像系统正对透明视窗以记录电加热片上铁矿粉颗粒的变化。

所述电加热片为钼片且为底部平整的舟状，测温热电偶置于底面正下方并与钼舟底部紧密接触，气孔设于钼舟底部。

另一种观察铁矿粉颗粒表面铁晶须生长过程的装置，它包括封闭的带透明视窗的腔体，腔体上部设有进气口，下部设有排气口；腔体内中部设有电加热体，电加热体由热偶丝和石英玻璃套构成，热偶丝兼作发热元件和测温元件；热偶丝头部呈U字型，石英玻璃套嵌套在热偶丝的U型头部上，石英玻璃套采用厚度小于0.5mm的透明石英玻璃制成，所述石英玻璃套的上表面平整作为承载铁矿粉颗粒的平台；所述热偶丝安装在可移动的电源夹紧支架上并通过电缆线与温度控制系统连接；在腔体外设有成像系统，成像系统正对透明视窗以记录电加热片上铁矿粉颗粒的变化。

通过本发明所述的方法或装置，可以直接观察分析铁矿粉表面铁晶须的形成、生长、粘接作用过程，可为研究和预防铁矿粉在流化预还原过程中的粘连、团聚失流机理提供技术支撑。本发明被加热铁矿粉可以是单颗粒或离散多颗粒。

 

附图说明

图1-本发明实施例一结构示意图。

图2-图1的剖视图。

图3-本发明实施例二结构示意图。

 

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。