便于研究顆粒礦粉在還原過程中粘結現象的裝置的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種便于研究顆粒礦粉在還原過程中粘結現象的裝置，在底座上安裝有還原反應爐，爐體和爐殼之間形成環狀夾層，在底座上設有進氣口和出氣口。在爐殼上端設有觀察窗；在觀察窗上方設有記錄爐體反應腔內反應過程的成像系統。在底座導軌上的滑塊上設有封閉腔體，封閉腔體內設有接線柱，瓷管一端伸入爐體內反應腔，另一端伸入封閉腔體內；瓷管位于反應腔那端形成載物平臺，載物平臺上設有電加熱元件，在電加熱元件上設有用于放置還原礦粉的電加熱片；電加熱元件通過沿瓷管內部通道布設的導線與接線柱連接。本發明能夠模擬鐵礦粉還原過程，可以實時在線觀察分析鐵礦粉在還原過程中表面鐵晶須的形成、生長、粘接整個過程。
【專利說明】
便于研究顆粒礦粉在還原過程中粘結現象的裝置
技術領域
[0001]本發明涉及一種用于單顆粒礦粉還原的加熱、觀察的裝置，本裝置專門針對采用氣體還原的鐵礦粉顆粒表面特征演變過程的在線觀察而設計。
【背景技術】
[0002]目前，隨著鐵礦品位的不斷下降以及粉礦的增多，流態化技術依據其獨特的優勢正在成為最有吸引力的工藝。該工藝中氣體與礦粉顆粒之間的傳熱及傳質效率極大，更加有利于顆粒的還原。但是顆粒礦粉在還原過程中相互粘結問題成為了其發展的限制性環
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[0003]總結過去的研究方法，大都是通過添加抑制劑的方式來進行抑制粘結，而且都是通過觀察壓力的變化或其他數據來間接反應粘結抑制。但是對于顆粒在還原氣氛下的還原過程的實時觀察或在線研究十分少。
【發明內容】
[0004]針對現有技術對顆粒礦粉在還原過程中相互粘結問題研究存在的上述不足，本發明的目的在于提供一種便于研究顆粒礦粉在還原過程中粘結現象的裝置，本發明能夠模擬鐵礦粉還原過程，可以實時在線觀察分析鐵礦粉在還原過程中表面鐵晶須的形成、生長、粘接整個過程。
[0005]本發明的技術方案是這樣實現的:
便于研究顆粒礦粉在還原過程中粘結現象的裝置，包括底座，在底座上安裝有還原反應爐，還原反應爐由爐體、位于爐體外部的爐殼及爐蓋構成，爐體和爐殼之間形成環狀夾層，環狀夾層與爐體內反應腔連通;在爐殼或者底座上設有與夾層直接相通的進氣口，在底座上設有與爐體反應腔中心正對的出氣口；爐蓋設置在爐殼上端，爐蓋為透明玻璃以形成觀察窗;在觀察窗上方設有成像系統，成像系統正對觀察窗以記錄爐體反應腔內反應過程；在底座上位于還原反應爐外設有導軌，導軌一端朝向還原反應爐，導軌上設有滑塊，滑塊可沿導軌滑動以遠離或靠近還原反應爐;在滑塊上設有封閉腔體，封閉腔體內設有接線柱，一瓷管一端依次通過爐殼、爐體伸入爐體內反應腔，另一端伸入封閉腔體內；瓷管位于反應腔那端加工形成載物平臺，載物平臺上設有電加熱元件，在電加熱元件上設有用于放置還原礦粉的電加熱片；電加熱元件通過沿瓷管內部通道布設的導線與接線柱連接，接線柱用于與外部電源連接。
[0006]進一步地，在爐殼內上端設有補光光源，補光光源朝向反應腔中心;在底座或者爐殼上設有用于調節補光光源亮度的調光旋鈕，通過補光光源，可以使成像更清晰。
[0007]爐體內壁上端為錐形斜面，以形成往下收縮的便于氣體快速向下流動的收口結構，收口最下端直徑與反應腔直徑一致。
[0008]所述電加熱片為剛玉薄片，電加熱片上部有一個放置還原礦粉的凹槽。
[0009]在爐殼外壁上設有螺母座，螺母座設有供瓷管通過的中心孔;在滑塊朝向爐殼面設有密封螺母，密封螺母空套在瓷管上，密封螺母旋接在螺母座上并在兩者之間設有密封墊。
[0010]在封閉腔體上端設有可打開的密封蓋，以在封閉腔體內需要接線時打開密封蓋。[0011 ]所述導軌為平行的兩條，其中一條上表面設有齒紋構成條形齒;滑塊上設有一與條形齒嚙合的驅動齒桿，驅動齒桿垂直于條形齒，驅動齒桿一端位于滑塊外形成控制驅動齒桿轉動并使滑塊在導軌上移動的移動旋鈕;在滑塊上設有鎖緊螺桿，鎖緊螺桿螺紋旋接在滑塊上，鎖緊螺桿一端位于滑塊外形成鎖緊旋鈕，另一端用于在滑塊移動到位時抵在導軌側壁上。
[0012]在滑塊背向還原反應爐的外壁上設有可快速與外部電源插接的快插接頭，快插接頭與封閉腔體內的接線柱電連接。
[0013]與現有技術相比，本發明具有如下有益效果:
1、本發明通過添加一個位于內部反應腔體與裝置外殼之間的真空夾層，達到了保護裝置外殼的效果和加強裝置的氣密性的效果。
[0014]2、通過添加一個帶有導軌的側面進入裝置作為設備的加料推送裝置，使得進料方式比以往需要打開上部窗口上料的方式更加方便。
[0015]3、在腔體上部四周添加能夠調節亮度以及角度的內部光源，能夠將光源集中在電加熱片的任意位置，從而保證外部顯微鏡觀察所需的亮度。
[0016]本發明被加熱鐵礦粉是散狀單顆粒，可以實時在線觀察分析鐵礦粉在還原過程中表面鐵晶須的形成、生長、粘接整個過程，能夠為研究和預防鐵礦粉在流化預還原過程中的粘連、團聚失流機理提供技術支撐。
【附圖說明】
[0017]圖1-本發明裝置正視圖。
[0018]圖2-本發明裝置俯視圖。
[0019]其中，1-爐殼;2-鎖緊螺母;3-密封蓋;4-接線柱;5-滑塊;6-出氣口；7-進氣口；8-補光光源;9-瓷管；10-導軌；11-調光旋鈕;12-快插接頭；13-底座；14-鎖緊旋鈕;15-移動旋鈕;16-爐體;17-爐蓋;18-反應腔;19-螺母座。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細說明。
[0021]參見圖1和圖2，本發明便于研究顆粒礦粉在還原過程中粘結現象的裝置，包括(不銹鋼)底座13，在底座13上安裝有還原反應爐，還原反應爐由爐體16、位于爐體外部的(不銹鋼)爐殼I及爐蓋17構成，爐體16和爐殼I之間形成環狀夾層，環狀夾層與爐體內反應腔18連通;在爐殼或者底座上設有與夾層直接相通的進氣口 7，在底座13上設有與爐體反應腔中心正對的出氣口 6;爐蓋17設置在爐殼I上端，爐蓋17為透明玻璃以形成觀察窗;在觀察窗上方裝設CCD成像系統，成像系統正對觀察窗以記錄爐體反應腔內反應過程，即可通過圖像采集記錄電加熱片上礦粉顆粒表面的演變情況。
[0022]在底座13上位于還原反應爐外設有導軌10，導軌10—端朝向還原反應爐，導軌上設有滑塊5，滑塊5可沿導軌10滑動以遠離或靠近還原反應爐;在滑塊5上設有封閉腔體，封閉腔體內設有(鉑絲)接線柱4，一瓷管9 一端依次通過爐殼1、爐體16伸入爐體內反應腔18，另一端伸入封閉腔體內并與滑塊固定;瓷管9位于反應腔那端加工形成載物平臺，載物平臺上設有電加熱元件，在電加熱元件上設有用于放置還原礦粉的電加熱片；電加熱元件通過沿瓷管內部通道布設的導線與接線柱連接，接線柱用于與外部電源連接。實施例電加熱片采用剛玉薄片，同時在電加熱片上部有一個放置還原礦粉的凹槽。而電加熱元件則采用兼具加熱和測溫功效的(鉑銠)熱電偶，熱電偶通過電纜與外部的溫度控制柜相連接。在熱電偶與電加熱片之間添加莫來石來進行保溫。
[0023]為達到更好的成像效果，在爐殼I內上端設有補光光源8(可以調節亮度的發光元件)，補光光源8朝向反應腔中心;在底座I或者爐殼上設有用于調節補光光源亮度的調光旋鈕11。實施例在爐殼上部設有三個補光光源8達到補光效果，分別與瓷管軸心線夾角為90°、180°和270°。除了可以通過調光旋鈕11來調節亮度外，同時還能夠調節它們的角度使得光源能夠集中在電加熱片的任意位置，達到對比的效果。
[0024]爐體16內壁上端為錐形斜面，以形成往下收縮的便于氣體快速向下流動的收口結構，收口最下端直徑與反應腔直徑一致。這樣對參與反應的氣體有導向作用，使之能夠盡快參與反應。
[0025]在爐殼I外壁上設有螺母座19，螺母座19設有供瓷管通過的中心孔;在滑塊5朝向爐殼面設有密封螺母2，密封螺母2空套在瓷管9上，密封螺母2旋接在螺母座19上并在兩者之間設有密封墊。
[0026]在封閉腔體上端設有可打開的密封蓋3，以在封閉腔體內需要接線時打開密封蓋。
[0027]所述導軌10為平行的兩條，其中一條上表面設有齒紋構成條形齒;滑塊上設有一與條形齒嚙合的驅動齒桿，驅動齒桿垂直于條形齒，驅動齒桿一端位于滑塊外形成控制驅動齒桿轉動并使滑塊在導軌上移動的移動旋鈕15;在滑塊上設有鎖緊螺桿，鎖緊螺桿螺紋旋接在滑塊上，鎖緊螺桿一端位于滑塊外形成鎖緊旋鈕14，另一端用于在滑塊移動到位時抵在導軌側壁上。
[0028]在滑塊5背向還原反應爐的外壁上設有可快速與外部電源插接的快插接頭12(航空接頭)，快插接頭12與封閉腔體內的接線柱4電連接。快插接頭12可快速與外部電源插接，以使本裝置安裝更快捷。
[0029]開始測試前，松開密封螺母和鎖緊旋鈕，轉動移動旋鈕使瓷管從爐體內完全退出；然后將粒徑0.1?3mm的單顆鐵礦粉顆粒直接放置在剛玉薄片上部的凹槽處，剛玉薄片直接放置在熱偶絲上面或與熱偶絲鑲嵌，剛玉薄片周圍用莫來石纖維進行保溫;然后轉動移動旋鈕使滑塊移動，并帶動瓷管進入爐體內，最終使剛玉薄片位于反應腔中心位置，與上部透明觀察窗的中心在一個垂線上;接著將密封螺母擰緊在螺母座上，使反應腔形成封閉結構；密封后進行氣密性的檢測，然后通過調節補光光源亮度使得成像系統中的鐵礦粉更加清晰，以便于更好的進行實時觀察與提取圖片。將N2SAr等保護性氣體從進氣口通入，將腔內原有的空氣除盡，同時利用溫度控制柜將熱電偶加熱升溫；當熱電偶加熱到所需溫度后進行保溫，與此同時進行氣體交換，從進氣口通入具有還原性質的還原氣體出或0)，還原過程中CCD成像系統通過觀察窗進行實時觀察并且自動記錄鐵礦粉顆粒表面特征的演變、表面新生產物的形成和生長過程。本發明被加熱鐵礦粉是散狀單顆粒，可以實時在線觀察分析鐵礦粉在還原過程中表面鐵晶須的形成、生長、粘接整個過程，能夠為研究和預防鐵礦粉在流化預還原過程中的粘連、團聚失流機理提供技術支撐。
[0030]本發明專門針對采用氣體還原的鐵礦粉顆粒表面特征演變過程的在線觀察而設計，同時本裝置也可以推廣適用于其他類似表面新生產物的形成和生長過程的加熱與觀察。
[0031]最后需要說明的是，本發明的上述實例僅僅是為說明本發明所作的舉例，而并非是對本發明的實施方式的限定。盡管
【申請人】參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其他不同形式的變化和變動。這里無法對所有的實施方式予以窮舉。凡是屬于本發明的技術方案所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發明的保護范圍之列。
【主權項】
1.便于研究顆粒礦粉在還原過程中粘結現象的裝置，其特征在于:包括底座，在底座上安裝有還原反應爐，還原反應爐由爐體、位于爐體外部的爐殼及爐蓋構成，爐體和爐殼之間形成環狀夾層，環狀夾層與爐體內反應腔連通;在爐殼或者底座上設有與夾層直接相通的進氣口，在底座上設有與爐體反應腔中心正對的出氣口；爐蓋設置在爐殼上端，爐蓋為透明玻璃以形成觀察窗;在觀察窗上方設有成像系統，成像系統正對觀察窗以記錄爐體反應腔內反應過程； 在底座上位于還原反應爐外設有導軌，導軌一端朝向還原反應爐，導軌上設有滑塊，滑塊可沿導軌滑動以遠離或靠近還原反應爐;在滑塊上設有封閉腔體，封閉腔體內設有接線柱，一瓷管一端依次通過爐殼、爐體伸入爐體內反應腔，另一端伸入封閉腔體內；瓷管位于反應腔那端加工形成載物平臺，載物平臺上設有電加熱元件，在電加熱元件上設有用于放置還原礦粉的電加熱片；電加熱元件通過沿瓷管內部通道布設的導線與接線柱連接，接線柱用于與外部電源連接。2.根據權利要求1所述的便于研究顆粒礦粉在還原過程中粘結現象的裝置，其特征在于:在爐殼內上端設有補光光源，補光光源朝向反應腔中心;在底座或者爐殼上設有用于調節補光光源亮度的調光旋鈕。3.根據權利要求1所述的便于研究顆粒礦粉在還原過程中粘結現象的裝置，其特征在于:爐體內壁上端為錐形斜面，以形成往下收縮的便于氣體快速向下流動的收口結構，收口最下端直徑與反應腔直徑一致。4.根據權利要求1所述的便于研究顆粒礦粉在還原過程中粘結現象的裝置，其特征在于:所述電加熱片為剛玉薄片，電加熱片上部有一個放置還原礦粉的凹槽。5.根據權利要求1所述的便于研究顆粒礦粉在還原過程中粘結現象的裝置，其特征在于:在爐殼外壁上設有螺母座，螺母座設有供瓷管通過的中心孔;在滑塊朝向爐殼面設有密封螺母，密封螺母空套在瓷管上，密封螺母旋接在螺母座上并在兩者之間設有密封墊。6.根據權利要求1所述的便于研究顆粒礦粉在還原過程中粘結現象的裝置，其特征在于:在封閉腔體上端設有可打開的密封蓋，以在封閉腔體內需要接線時打開密封蓋。7.根據權利要求1所述的便于研究顆粒礦粉在還原過程中粘結現象的裝置，其特征在于:所述導軌為平行的兩條，其中一條上表面設有齒紋構成條形齒;滑塊上設有一與條形齒嚙合的驅動齒桿，驅動齒桿垂直于條形齒，驅動齒桿一端位于滑塊外形成控制驅動齒桿轉動并使滑塊在導軌上移動的移動旋鈕;在滑塊上設有鎖緊螺桿，鎖緊螺桿螺紋旋接在滑塊上，鎖緊螺桿一端位于滑塊外形成鎖緊旋鈕，另一端用于在滑塊移動到位時抵在導軌側壁上。8.根據權利要求1所述的便于研究顆粒礦粉在還原過程中粘結現象的裝置，其特征在于:在滑塊背向還原反應爐的外壁上設有可快速與外部電源插接的快插接頭，快插接頭與封閉腔體內的接線柱電連接。
【文檔編號】G01N21/17GK105928883SQ201610259031
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月25日
【發明人】溫良英, 李建龍, 魏晉, 王海鵬, 魯峰, 徐健, 扈玫瓏, 張生富, 邱貴寶
【申請人】重慶大學