[發(fā)明專利]一種模擬高溫熔池內反應生成氣體的冷態(tài)實驗方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711131836.5
• 申請日: 2017-11-15
• 公開（公告）號: CN107941999B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發(fā)明（設計）人: 林騰昌;汪成義;王杰;楊利彬;崔懷周;肖金福;林路;呂巖;梁強;吳偉;曾加慶
• 申請（專利權）人: 鋼鐵研究總院
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 北京華誼知識產(chǎn)權代理有限公司 11207
• 代理人: 劉月娥

一種模擬高溫熔池內反應生成氣體的冷態(tài)實驗方法，屬于實驗室研究技術領域。在冷態(tài)模擬試驗反應器模型中，以酸或酸溶液作熔池，熔池深度為H，加入含的固體物進行熔池內生氣泡模擬試驗，固體物密度應大于熔池中溶液密度。優(yōu)點在于，可解決常溫水溶液熔池模擬高溫熔池內部反應生成氣泡的難題；適用于各行業(yè)高溫熔池內生反應發(fā)生氣體對熔池影響規(guī)律的模擬研究。

技術領域

本發(fā)明屬于實驗室研究技術領域，特別涉及一種模擬高溫熔池內反應生成氣體的冷態(tài)實驗方法。采用常溫液體、固體、氣體介質模擬工業(yè)高溫反應器內熔池運動和內生反應生成氣體。

背景技術

目前在研究工業(yè)(如冶金行業(yè)、化工行業(yè)等)高溫反應器內熔池特征時，往往采用冷態(tài)實驗方法。以冶金行業(yè)的轉爐為例，普遍以常溫自來水作為熔池，以空氣或氮氣作為噴吹氣體，在特定位置向熔池中加入鹽類并用電導率儀連續(xù)測量、采集熔池特定部位的電導率來表征熔池特征參數(shù)，這類方法的優(yōu)點是可安全高效的模擬熔池的運動狀態(tài)，但是無法模擬熔池內部反應生成氣體的現(xiàn)象。

中國專利《魚雷罐噴吹脫硫水模實驗裝置》(專利號CN201320176220.0)公開了一種魚雷罐噴吹脫硫水模實驗裝置，包括支撐臺架、噴粉系統(tǒng)、模擬脫硫劑、粉料輸送管路、噴槍夾持系統(tǒng)及魚雷罐模型，該裝置可對魚雷罐噴吹脫硫過程中熔池內的液體混勻效果、脫硫劑分布狀態(tài)和端部死區(qū)面積的改善進行研究，但是未就熔池內反應氣泡對熔池的影響詳細描述。中國專利《一種轉爐水模型實驗模擬裝置及模擬方法》(專利號CN201210276452.3)公開了一種用于復吹轉爐頂?shù)坠膺M行簡單基本的水模擬的裝置，但未考慮熔池內自生氣泡對熔池的影響。

含成分的物質(如Na₂CO₃、CaCO₃等)，遇酸溶液的H⁺會(如HCl溶液、H₂SO₄溶液、醋酸溶液等)反應放出CO₂氣體，隨著含物質加入量的增加和反應的進行，溶液PH值將從強酸性變弱酸性，然后變中性，甚至可變堿性。通過對熔池各區(qū)域PH值的測量采集可以判斷熔池內反應激烈程度、反應程度、區(qū)域死區(qū)狀態(tài)、熔池攪拌等熔池反應與熔池運動的特征參數(shù)，可對科學實驗現(xiàn)象給予數(shù)據(jù)指導。

本發(fā)明旨在提出一種模擬高溫熔池內反應生成氣體的冷態(tài)實驗方法，主要針對高溫熔池反應時內部生成氣體對熔池狀態(tài)特征影響的問題，用于冷態(tài)模擬實驗研究高溫熔池特點。

發(fā)明內容

本發(fā)明目的在于提供一種模擬高溫熔池內反應生成氣體的冷態(tài)實驗方法，用于模擬高溫熔池內部反應生成氣體對熔池的影響研究。

本發(fā)明的技術方案是：

在室溫狀態(tài)下的冷態(tài)模擬試驗反應器模型中，以酸或酸溶液做熔池，熔池深度為H，以含的近似球形的固體物為添加物，固體物密度應大于熔池中溶液密度(一般實驗用溶液密度在(1.0～1.2)×10³kg/m³)，熔池中溶液與該固體物反應后產(chǎn)物應不對環(huán)境造成污染。

固體物的粒徑根據(jù)熔池深度H制作，固體物最大直徑d應為d≤1％×H，將固體物按照直徑分為N個檔，即d/N、2d/N、3d/N、……、(N-1)d/N、d以備冷態(tài)模擬試驗時加入熔池內，不同粒徑固體物可根據(jù)試驗實際需要按比例加入。固體物的最大直徑選擇應該保證固體物在沉入到熔池底部后應該尚未反應完畢且殘留不超過原體積的50％。

固體物加入時，采用人工均勻投遞/溜槽加入/管路氣動噴入等多種方式加入熔池中。

固體物加入量m，可根據(jù)反應器模型內溶液中H⁺的摩爾量計算完全反應需要的含固體物總質量M，冷態(tài)模擬試驗時固體物加入量m不超過0.8×M，以此保證整個試驗過程中有足夠的酸或酸溶液進行反應釋放氣泡。

冷態(tài)模擬試驗結束后，繼續(xù)加入固體物直至熔池不再發(fā)生氣泡，排泄掉反應器模型內的溶液。