[发明专利]模拟高炉炼铁条件下铁矿石状态的测试装置及方法

权利要求书

1.一种模拟高炉炼铁条件下铁矿石状态的测试装置，其特征在于：包括熔滴炉（10）、自动控制装置、气体净化与成分检测系统（26）、数据采集与存储系统（27）及自动采集装置，熔滴炉（10）中部加热区域为密封的刚玉管（22），刚玉管（22）上部设置上口密封法兰（7），熔滴炉（10）上部覆盖水冷炉盖（8），水冷炉盖（8）边缘设置冷却水出水口（9），熔滴炉（10）外部为水冷炉壳（19），水冷炉壳（19）下部边缘设置冷却水入水口（14），水冷炉壳（19）中部设置控温热电偶（11），上口密封法兰（7）上开孔设置熔滴炉出气口（6），上口密封法兰（7）中心开孔，贯穿空心多节石墨压杆（24），空心多节石墨压杆（24）上部连接金属压杆（4），空心多节石墨压杆（24）和金属压杆（4）交接处设置白钢热电偶保护套（25），白钢热电偶保护套（25）内的热电偶（23）外接热电偶导线（5），金属压杆（4）上部设置配重台（3），配重台（3）上设置配重（2）和位移传感器（1），熔滴炉出气口（6）连接气体净化与成分检测系统（26），气体净化与成分检测系统（26）连接数据采集与存储系统（27），空心多节石墨压杆（24）下端连接石墨压头（21），石墨压头（21）将负荷加在空心的高纯石墨坩埚（12）上，样品（20）置于高纯石墨坩埚（12）内，高纯石墨坩埚（12）下部分布有锥形孔，上部用石墨压头（21）压住含铁料，用空心多节石墨压杆（24）连接压紧，高纯石墨坩埚（12）下部有空心石墨套管（13），空心石墨套管（13）下部有滴落收集室，滴落收集室下部设置滴落样品收集及重量传感器（16），滴落收集室有观察窗（15）及压力传感器（17），观察窗（15）由法兰密封，空心石墨套管（13）下部设置熔滴炉进气口（18），供气系统通过熔滴炉进气口（18）为熔滴炉（10）供气；

所述空心多节石墨压杆（24）内部设置热电偶（23）抵在石墨压头（21）上部，热电偶（23）为铂铑热电偶，空心多节石墨压杆（24）穿过上部上口密封法兰（7），在上部有白钢热电偶保护套（25）保护热电偶（23）及热电偶导线（5），白钢热电偶保护套（25）上部有配重系统和电机升降系统；

所述刚玉管（22）内径为75mm，长度为1200mm；所述样品（20）置于刚玉管（22）内的恒温区，恒温区温度为1600℃，恒温区长80mm；

所述滴落样品收集及重量传感器（16）中的重量传感器开机前要归零，设置≥5g为滴落终点。

2.根据权利要求1所述的模拟高炉炼铁条件下铁矿石状态的测试装置，其特征在于：所述熔滴炉（10）以硅钼棒作为发热体，内有耐火砖、保温棉。

3.根据权利要求1所述的模拟高炉炼铁条件下铁矿石状态的测试装置，其特征在于：所述供气系统包括CO和N₂、气体流量计、混气系统及控制仪表，其中，CO和N₂为瓶装气，每种气体单独设有流量控制器，与混气缓冲罐连接，混气罐有吸气、干燥、混匀作用，混气罐出口与熔滴炉进气口（18）连接。

4.应用权利要求1所述的模拟高炉炼铁条件下铁矿石状态的测试装置的方法，其特征在于：包括步骤如下：

S1：称取试验样品（20），为保证样品（20）在熔滴炉（10）的恒温区；

S2：将试验样品（20）置于高纯石墨坩埚（12）内，要求料面平整，压杆在正中心，装料坩埚及压杆放入熔滴炉（10）内后，装上上口密封法兰（7）；

S3：装上配重（2），使试样处于1.0kg/cm²；

S4：检查气密性及气体净化与成分检测系统（26）；

S5：设置熔滴炉（10）升温速率；

S6：300℃以上通入N₂，流量3L/min,温度升至600℃，通入30%CO+70%N₂，流量为12L/min，开始测定CO₂含量；

S7：在熔滴炉加热的过程中，自动监测炉料收缩位移、压差和还原程度CO₂含量；

S8：确认滴落，熔滴试验结束，切换到N₂系统保护，流量3L/min，手动缓慢降温，当侧壁控温热电偶（11）降低到500℃，切断电源，炉内缓慢冷却，保护炉内耐材。

5.根据权利要求4所述的模拟高炉炼铁条件下铁矿石状态的测试装置的测试方法，其特征在于：所述S5中升温速率设置为室温-300℃，升温速率10℃/min，300℃时，保温10min；300℃-900℃，升温速率10℃/min，900℃时，保温60min；900℃-1400℃，升温速率5℃/min；1400℃-1550℃，升温速率3℃/min。