[发明专利]一种多功能高炉有害元素吸附实验方法及其装置

说明书

本发明公开了一种多功能高炉有害元素吸附实验方法及其装置，属于高炉炼铁技术领域；本发明吸附实验装置包括两段式加热炉、有害元素蒸气发生装置以及有害元素吸附装置，在实验时根据炉料吸附反应所需温度通入对应的气体以仿真高炉气氛，并按照设定的升温方式达到设定温度后以产生高炉有害元素蒸气进行吸附实验，反应结束后降温至400℃时通入N₂，待冷却至常温时取出炉料，进行分析。本发明高炉有害元素吸附实验方法及装置可用于模拟炉料在高炉内不同温度环境及还原气氛下，对不同的高炉有害元素的吸附能力，从而为了解并掌握高炉有害元素在高炉炉料中的富集分布情况及对炉料的影响提供重要的指导作用，以提高高炉生产经济效益。

技术领域

本发明属于高炉炼铁技术领域，特别是提供了一种多功能高炉有害元素吸附实验方法及其装置。

背景技术

高炉的入炉料中通常含有一定量的钾、钠、铅、锌等有害元素，但进入渣铁中的数量并不多，大部分有害元素会在高温区被还原蒸发而随高炉煤气流夹杂上升。且在上升过程中，会与高炉炉料及高炉内衬充分接触，其中的有害元素一部分被焦炭及矿石吸收，随之下降到高炉高温区后，被还原而重新进入煤气流中，导致有害元素的循环富集，从而给高炉冶炼过程带来巨大影响。有害元素在炉料中的富集会侵蚀高炉炉料结构，并影响原燃料的强度及炉料透气性能，进而干扰煤气流的分布。有害元素在高炉中还会侵蚀炉缸炉底，严重时甚至对高炉顺行产生巨大影响，从而造成频繁地悬料、崩料等问题；且会使高炉周期性出现结瘤、炉况不顺等不利于正常冶炼的状况，从而导致高炉生产技术经济指标下降。因此，了解并掌握高炉有害元素在高炉炉料中的富集分布情况及对炉料的影响对高炉顺利生产具有十分重要的意义。

然而，目前在实验室进行高炉有害元素气相吸附实验研究所采用的方法多是通过喷洒、浸泡或熏蒸的方法向炉料中引入有害元素，但由液体和其他元素不可避免的会引入外界影响。此外，目前在实验室进行高炉有害元素气相吸附实验研究所使用的有害元素原材料种类比较单一，例如：单独使用高炉有害元素颗粒，或是高炉有害元素化合物，因此与高炉实际冶炼过程中有害元素种类相差较大；同时目前常用的吸附实验无法模拟高炉内的还原气氛，与真实高炉生产情况差异较大。因此，亟待提供一种多功能高炉有害元素吸附实验方法及其装置。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种多功能高炉有害元素吸附实验方法及其装置，不仅能用高炉有害元素单质颗粒作为原材料，同时也能用高炉有害元素化合物作为原材料，且能模拟高炉内不同温度条件下所需的气体环境，与高炉实际生产情况更加接近，提高了实验设备的适用性，与实际生产联系更紧密，从而降低了高炉生产实验成本。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种多功能高炉有害元素吸附实验方法，包括如下步骤：

S1、将有害元素加入有害元素蒸气发生装置，然后将该装置放置于反应管底部；

S2、将反应管竖直放置于两段式加热炉中；

S3、将矿石和焦炭按照矿焦比为1.0～5.0加入有害元素吸附装置中，并盖上密封盖；

S4、设定两段式加热炉升温方式、保温温度及保温时长，通入气体后开始升温；

S5、保温结束后，待温度随炉冷却至400℃时，通入N₂，流量为1L/min；

S6、待炉料冷却至常温时，取出炉料，进行检测分析。

优选的，步骤S1中，所述有害元素为金属单质或金属化合物。

优选的，所述金属单质为钠、铅、锌中的一种或多种；所述金属化合物为钾、钠、铅、锌的碳酸盐。

其中，焦炭和矿石可预先混合均匀后加入有害元素吸附实验装置，模拟高炉炉料混合均匀状态下对有害元素的吸附富集实验；也可直接将焦炭、矿石依次加入有害元素吸附实验装置中，模拟高炉炉料在未均匀混合状态下的吸附富集情况。