一種新型氫氣還原燒結(jié)礦的裝置與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)計(jì)一種新型氫氣還原燒結(jié)礦的裝置與方法。具體地說是一種應(yīng)用于程序 控溫的管式爐和其他實(shí)驗(yàn)室設(shè)備組裝后的設(shè)備進(jìn)行氫氣還原燒結(jié)礦，屬于一種還原性氣體 還原氧化物的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 實(shí)驗(yàn)室內(nèi)氫氣還原燒結(jié)礦是冶金行業(yè)十分普遍的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)技術(shù)。這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)過程 中，安全問題至關(guān)重要。如果實(shí)驗(yàn)操作有氣體滲出，輕者引起爆鳴，重則會引起爆炸。對試 驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)人生安全都產(chǎn)生威脅，造成很大的損失。通常實(shí)驗(yàn)都只通氫氣，氫氣使用量比 較大，并且比較危險。一般實(shí)驗(yàn)過程中，對于保護(hù)氣體通入時間都是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來確定，這就 造成結(jié)果的不確定性和不科學(xué)性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明旨在提供一種實(shí)驗(yàn)室內(nèi)氫氣還原燒結(jié)礦的裝置與簡便方法，該方法是針對 普通實(shí)驗(yàn)室中氫氣還原燒結(jié)礦存在的問題。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的而采用的技術(shù)方案是這樣的，一種新型氫氣還原燒結(jié)礦的裝 置，其特征在于：主要包括氮?dú)馄?、氫氣瓶、三通和管式爐。
[0005] 所述三通包括第一進(jìn)氣口、第二進(jìn)氣口和出氣口。
[0006] 所述氮?dú)馄康某鰵饪谕ㄟ^管道連接三通的第一進(jìn)氣口。所述氫氣瓶的出氣口通過 管道連接在洗氣瓶進(jìn)氣口，再將洗氣瓶出氣口通過管道連接在三通的第二進(jìn)氣口。
[0007] 所述管式爐包括爐壁和剛玉管。所述剛玉管的兩端露在爐壁之外。所述爐壁的內(nèi) 壁中安裝有電熱裝置。所述剛玉管外壁的溫度通過熱電偶測量。
[0008] 所述剛玉管的兩端分別為進(jìn)氣端和出氣端，這兩端各用一個密封端蓋密封。所述 密封端蓋上具有供管道穿過的通孔。采用紫銅制成的進(jìn)氣管的一端與所述三通的出氣口連 接、另一端穿入剛玉管進(jìn)氣端的密封端蓋的通孔中。所述剛玉管出氣端的密封端蓋的通孔 中穿入紫銅管。
[0009] 進(jìn)一步，連接所述氮?dú)馄康某鰵饪谂c三通的管道上依次串聯(lián)氮?dú)鉁p壓閥和氣體浮 子流量計(jì)I。
[0010] 進(jìn)一步，連接所述氫氣瓶的出氣口與三通的管道上依次串聯(lián)氫氣減壓閥、氣體浮 子流量計(jì)II和洗氣瓶。
[0011] 進(jìn)一步，所述密封端蓋內(nèi)具有供循環(huán)水流動的冷卻管道。
[0012] 進(jìn)一步，所述紫銅管留在剛玉管外的一端連接乳膠管。
[0013] 本發(fā)明要求保護(hù)一種使用了上述裝置的新型氫氣還原燒結(jié)礦的方法，包括以下步 驟：
[0014] 1)連接好裝置，并在所述剛玉管內(nèi)裝入作為試驗(yàn)樣品的燒結(jié)礦粉末，檢查裝置各 部分連接處氣密性。
[0015] 2)先通入氮?dú)?，通氣時間公式如下：
[0016]
[0017] T是指通入氮?dú)鈺r間，單位min。
[0018] d是指管式爐剛玉管直徑，單位cm。
[0019] L是指管式爐剛玉管長度，單位cm。
[0020] VN2是指氮?dú)獾牧髁?，單位ml/min。
[0021] a是指安全系數(shù)，取值范圍1. 5~2. 0。
[0022] 3)啟動電熱裝置，加熱剛玉管。
[0023] 4)通入氫氣，直到完成試驗(yàn)。
[0024] 5)完成試驗(yàn)后，停止加熱，停止通入氫氣，繼續(xù)通入氮?dú)?，直到剛玉管溫度恢?fù)為 室溫。
[0025] 6)停止通入氮?dú)獠鸪b置，取出試驗(yàn)樣品。
[0026] 本發(fā)明的技術(shù)效果是毋庸置疑的
【附圖說明】
[0027] 圖1為發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖（管式爐部分為剖視圖）；
[0028] 圖2為實(shí)驗(yàn)結(jié)果拉曼檢測。
[0029] 圖中：圖中：卜氮?dú)馄俊?-氫氣瓶、3-氮?dú)鉁p壓閥、4_氫氣減壓閥、5、6_氣體浮子 流量計(jì)、7-洗氣瓶、8-三通、9-乳膠管、10-管式爐、11-電氣控制柜、12-熱電偶、13-密封端 蓋、14-冷卻水管、15-紫銅管。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不應(yīng)該理解為本發(fā)明上述主題 范圍僅限于下述實(shí)施例。在不脫離本發(fā)明上述技術(shù)思想的情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知 識和慣用手段，做出各種替換和變更，均應(yīng)包括在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0031] 實(shí)施例1 :
[0032] -種新型氫氣還原燒結(jié)礦的裝置，其特征在于：主要包括氮?dú)馄?、氫氣瓶2、三通 8和管式爐10。
[0033] 所述三通8包括第一進(jìn)氣口、第二進(jìn)氣口和出氣口。
[0034] 所述氮?dú)馄?的出氣口通過管道連接三通8的第一進(jìn)氣口。
[0035] 連接所述氮?dú)馄?的出氣口與三通8的管道上依次串聯(lián)氮?dú)鉁p壓閥3和氣體浮子 流量計(jì)I5。所述氫氣瓶2的出氣口通過管道連接三通8的第二進(jìn)氣口。連接所述氫氣瓶 2的出氣口與三通8的管道上依次串聯(lián)氫氣減壓閥4、氣體浮子流量計(jì)II6和洗氣瓶7。
[0036] 所述管式爐10包括爐壁和剛玉管。所述剛玉管的兩端露在爐壁之外。所述爐壁 的內(nèi)壁中安裝有電熱裝置。所述剛玉管外壁的溫度通過熱電偶12測量。
[0037] 所述剛玉管的兩端分別為進(jìn)氣端和出氣端，這兩端各用一個密封端蓋13密封。所 述密封端蓋13內(nèi)具有供循環(huán)水流動的冷卻管道。所述密封端蓋13上具有供管道穿過的通 孔。采用紫銅制成的進(jìn)氣管的一端與所述三通8的出氣口連接、另一端穿入剛玉管進(jìn)氣端 的密封端蓋13的通孔中。所述剛玉管出氣端的密封端蓋13的通孔中穿入紫銅管15。所述 紫銅管15留在剛玉管外的一端連接乳膠管9。
[0038] 實(shí)施例2
[0039] 本實(shí)施例是實(shí)施例1的裝置的準(zhǔn)備、組裝和使用過程：
[0040] 首先，根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求確定所需浮子流量計(jì)56的量程和精度；取30g左右的燒結(jié)礦， 放入破碎機(jī)中磨成粉末，要求粉末過200目篩子。將氫氣瓶2和氫氣減壓閥4進(jìn)行組裝，并 且調(diào)試直到合格。再取用5g左右的焦性沒食子酸溶于50ml水中，制成焦性沒食子酸溶液， 再注入125ml容量的洗氣瓶7中。用乳膠管9將氫氣減壓閥4出氣口與氫氣浮子流量計(jì)6 進(jìn)氣口連接，并使用細(xì)鐵絲將連接處扎緊。用乳膠管9將氫氣浮子流量計(jì)4出氣口和洗氣 瓶7長端口連接，并使用細(xì)鐵絲將連接處扎緊。堵住洗氣瓶7短端出氣口，打開氫氣瓶2閥 門，再立即關(guān)閉擰緊，旋緊打開氫氣減壓閥2,觀察氫氣減壓閥2壓力表指數(shù)和氫氣浮子流 量計(jì)6讀數(shù)，檢查裝置氣密性。打開氫氣瓶2閥門，輕微旋緊氫氣減壓閥4,氫氣浮子流量計(jì) 6輕微打開，釋放約1分鐘氫氣，將管內(nèi)的空氣排出后，旋緊氫氣閥2,待壓力表壓力回到零， 釋放氫氣減壓閥6。同樣，用乳膠管9將氮?dú)馄?、氮?dú)鉁p壓閥3、氮?dú)飧∽恿髁坑?jì)5按順序 連接。通過乳膠管9將氫氣浮子流量計(jì)6出氣口和氮?dú)飧∽恿髁坑?jì)5出氣口鏈接到三通8 兩端，再使用乳膠管9將三通8的另一端接到管式爐10的密封端蓋13進(jìn)氣口。用長度3 米左右的紫銅管15和管式爐10的密封端蓋13出氣口連接，用生料帶來密封，如果爐內(nèi)溫 度過高，可以在紫銅管15上包裹濕布。再用乳膠管9和紫銅管13連接，接出窗外等開放空 間。將樣品放在坩堝等器皿中，打開管式爐端蓋13,推入管式爐10剛玉管中，將密封端蓋 13固定上，啟動控制柜11，將管式爐10加熱到特定溫度。先通入一段時間氮?dú)?，用來趕出 爐內(nèi)殘余的空氣。按照預(yù)定計(jì)劃，通入氫氣，等到實(shí)驗(yàn)預(yù)定還原時間到達(dá)后，按照順序關(guān)閉 氫氣和管式爐。溫度達(dá)到室溫之后，關(guān)閉