一种直接还原和熔融还原联动试验装置及其使用方法

摘要

一种直接还原和熔融还原联动试验装置及其使用方法，属于冶金技术领域。所述试验装置包括炉体支撑系统、直接还原加热炉、熔融还原加热炉以及控制及实时监测系统四个结构单元。使用所述试验装置可研究冶金矿物资源在固态直接还原、熔融还原或两者结合的非高炉炼铁工艺，进而可实现固态直接还原与熔融还原的直接联动，且结构简单、操作简便、交互直观、使用可靠、故障率低。

主权项

一种直接还原和熔融还原联动试验装置，其特征在于，包括炉体支撑系统、直接还原加热炉(3)、熔融还原加热炉(8)以及控制及实时监测系统四个结构单元，具体包括还原称重天平(1)、导轨(2)、直接还原加热炉(3)、滑块(4)、丝母套(5)、固体料漏斗(6)、丝杠(7)、熔融还原加热炉(8)、熔炼坩埚(9)、熔炼测温热电偶(10)、熔炼称重传感器(11)、熔炼称重传感器升降装置(12)、预还原吊管(13)、气体出口(14)、气体入口(15)、料钟控制杆(16)、直接还原加热炉发热体(17)、驱动电机(19)、料钟(20)、中间过渡套(21)、熔炼发热体(22)、载料试验平台(23)、丝杠固定装置(24)、丝杠底座(25)、脚轮(26)、横向导轨(27)、测温热电偶(28)、变压器(29)、横向丝母套(30)、横向丝杠(31)、横向电机(32)、连接杆(33)、顶吹/搅拌机构(34)、导轨卡子(35)、炉体支架(36)和地脚(37)，其中：所述炉体支撑系统包括地脚(37)、炉体支架(36)、直接还原加热炉(3)的升降机构和熔融还原加热炉(8)的横向推进机构，其中，炉体支架(36)为一固定平台，该平台由四个高低可调的地脚(37)支撑，直接还原加热炉(3)的升降机构垂直固定在炉体支架(36)上；直接还原加热炉(3)的升降机构设有驱动电机(19)、丝母套(5)、丝杠(7)、丝杠底座(25)、导轨(2)、滑块(4)和传感器，滑块(4)固定在直接还原加热炉(3)的外炉壁上并与连接钢管和丝杠(7)的丝母套(5)相固接，导轨(2)垂直固定在炉体支架(36)上，滑块(4)和导轨(2)滑动配合，丝母套(5)和丝杠(7)相配合，驱动电机(19)安装在连接钢管内部并与丝母套(5)相固接，丝杠(7)固定在丝杠底座(25)上，丝杠底座(25)固定在炉体支架(36)上，直接还原加热炉(3)的升降机构的传感器的一端和驱动电机(19)相连，传感器的另一端连接到控制及实时监测系统的计算机上；炉体支架(36)上设有熔融还原加热炉(8)的横向推进机构，所述横向推进机构包括横向电机(32)、横向丝母套(30)、横向丝杠(31)、连接杆(33)、横向导轨(27)以及横向传感器，横向推进机构的横向电机(32)和横向丝杠(31)相固接，横向丝杠(31)和横向丝母套(30)相配合，横向丝母套(30)通过连接杆(33)与熔融还原加热炉(8)的炉底盘相互固定，横向导轨(27)固定在炉体支架(36)上，横向丝母套(30)与横向导轨(27)滑动配合，熔融还原加热炉(8)的炉底盘上装有自由滑动的脚轮(26)；横向传感器连接到控制及实时监测系统的计算机上；横向推进机构按照试验需求来调整熔融还原加热炉(8)的炉体的横向位置，使熔融还原加热炉(8)的炉体中心线和位于上方的直接还原加热炉(3)的炉体中心处于同一轴线上；当熔融还原加热炉(8)的炉体横移到和直接还原加热炉(3)的炉体在竖直方向上处于同轴位置时，直接还原加热炉(3)和熔融还原加热炉(8)由中间过渡套(21)连接，中间过渡套(21)的下端连接固体料漏斗(6)；炉体支架(36)上还安装有顶吹/搅拌机构(34)；直接还原加热炉(3)的炉体内安装有发热体(17)，炉体正中为一上下贯通的炉管空腔，炉管空腔内安装有预还原吊管(13)，预还原吊管(13)在炉管空腔内的长度约为炉体整个高度的三分之二到四分之三，炉体的顶部固定安装有还原称重天平(1)，还原称重天平(1)通过耐热钢丝和预还原吊管(13)的顶部相连接，预还原吊管(13)内设有料钟控制杆(16)，料钟控制杆(16)的下方连接有处于预还原吊管(13)的底端的料钟(20)，料钟(20)的直径略大于预还原吊管(13)的内管直径，炉体的底部正对炉管空腔的位置处设有与中间过渡套(21)实现密封连接的连接装置，中间过渡套(21)的下端连接到深入熔融还原加热炉(8)的中间炉管空腔内的固体料漏斗(6)；预还原吊管(13)为双层套管结构，其内部套管配有气体入口(15)，外部套管配有气体出口(14)；预还原吊管(13)内的试样的重量变化通过精密的还原称重天平(1)实时监测，监测数据由控制及实时监测系统的计算机进行采集和记录，直接还原加热炉(3)的炉体内埋有多段测温热电偶(28)，测温热电偶(28)与控制及实时监测系统的计算机相连；熔融还原加热炉(8)配有熔炼发热体(22)、载料试验平台(23)、熔炼坩埚(9)、熔炼测温热电偶(10)、熔炼称重传感器(11)及熔炼称重传感器升降装置(12)，其中，熔融还原加热炉(8)内开有上下贯通的炉体空腔，熔融还原加热炉(8)的炉体耐火材料内靠近炉体空腔的位置处埋有用于升温的熔炼发热体(22)，在熔融还原加热炉(8)的底部正对炉体空腔的位置处设有熔炼称重传感器升降装置(12)，熔炼称重传感器升降装置(12)的上部安装有熔炼称重传感器(11)，熔炼称重传感器(11)的上部安装有深入到炉体空腔内部的载料试验平台(23)，载料试验平台(23)的上方设有熔炼坩埚(9)，熔炼测温热电偶(10)贯穿载料试验平台(23)与熔炼坩埚(9)的底部中心接触；熔炼称重传感器(11)位于载料试验平台(23)的下方，监测数据由控制及实时监测系统的计算机进行采集和记录；控制及实时监测系统主要由温度控制及实时监测系统、质量实时监测系统、气体控制及实时监测系统和手动机械控制系统组成，其中，温度控制及实时监测系统、质量实时监测系统、气体控制及实时监测系统集成在一起并安装在同一个控制机柜上，包括计算机及控制软件、可控硅和气体质量流量计；气体实时监测系统包括计算机和高精度气体成分分析仪；手动机械控制系统包括炉体电控开关以及调节旋钮。