CN103743593A

CN103743593A - 一种高温易氧化物料的取样装置及取样方法

Info

Publication number: CN103743593A
Application number: CN201410019890.0A
Authority: CN
Inventors: 叶恩东; 程晓哲; 税必刚; 马维平; 张兴勇; 吴轩
Original assignee: Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Priority date: 2014-01-16
Filing date: 2014-01-16
Publication date: 2014-04-23

Abstract

本发明公开了一种高温易氧化物料的取样装置，所述取样装置包括取样管、物料室及冷却室，其中，取样管连通取样口与物料室，所述取样管上设置取样阀；物料室上设置气体置换管，所述气体置换管上设置气体置换阀；冷却室设置于物料室的外部并且包围所述物料室，所述冷却室的两侧分别设置冷却介质入口管和冷却介质出口管，所述冷却介质入口管上设置冷却介质入口阀，所述冷却介质出口管上设置冷却介质出口阀。本发明的取样方法则是采用上述装置进行取样。本发明具有结构简单、操作方便、安全可靠等特点，既保证了取样的安全性又保证了快速取样，能够有效防止高温物料与氧化性介质接触产生二次氧化，保证了样品的质量。

Description

一种高温易氧化物料的取样装置及取样方法

技术领域

本发明可应用于化工、冶金及环境技术领域，更具体地讲，涉及一种高温易氧化物料的取样装置及取样方法。

背景技术

在化工、冶金行业中存在许多高温下还原处理的操作，如低品质铁矿粉磁化焙烧制备高品质铁精矿、钛精矿氧化还原改性、铁矿流态化还原、铁矿转底炉直接还原等工艺操作等，被还原后的物料在高温情况下和空气或氧化性介质接触均可能发生氧化反应，导致产品质量降低，影响产品性能。但过程产品质量控制均涉及过程取样检测，为了保障产品过程质量不受取样的影响，同时取样过程中不产生还原性介质泄漏带来危害影响生产（如煤气泄漏发生爆炸，中毒等），且所取样品具有代表性并不被空气或氧化介质再次氧化，必须使用专用的取样装置进行取样。

发明内容

针对现有取样方法及取样器存在的不足，本发明的目的在于解决以上问题中的一个或多个。

本发明的目的在于提供一种适用于多种高温固体物料及低温下不凝固液体或气体物料的取样装置和取样方法。

为了实现上述目的，本发明的一方面提供了一种高温易氧化物料的取样装置，所述取样装置包括取样管、物料室及冷却室，其中，取样管连通取样口与物料室，所述取样管上设置取样阀；物料室上设置气体置换管，所述气体置换管上设置气体置换阀；冷却室设置于物料室的外部并且包围所述物料室，所述冷却室的两侧分别设置冷却介质入口管和冷却介质出口管，所述冷却介质入口管上设置冷却介质入口阀，所述冷却介质出口管上设置冷却介质出口阀。

根据本发明的高温易氧化物料的取样装置的一个实施例，所述取样管与取样口相连的一端上设置卡套，并且所述取样管的一端通过所述卡套与取样口相连。

根据本发明的高温易氧化物料的取样装置的一个实施例，所述取样口与取样管的连接处设置石棉垫和石棉绳。

根据本发明的高温易氧化物料的取样装置的一个实施例，所述气体置换管连通物料室与气体源。

根据本发明的高温易氧化物料的取样装置的一个实施例，所述气体源的气体为惰性气体或还原性气体。

根据本发明的高温易氧化物料的取样装置的一个实施例，所述冷却介质入口管和冷却介质出口管连通冷却室与冷却介质源。

根据本发明的高温易氧化物料的取样装置的一个实施例，所述冷却介质源的冷却介质为水、氮气或压缩空气。

本发明的另一方面提供了一种高温易氧化物料的取样方法，采用上述的高温易氧化物料的取样装置进行取样。

根据本发明的高温易氧化物料的取样方法的一个实施例，在取样前先通过惰性气体或还原性气体置换物料室中的气体，之后进行取样，并在取样的同时通过循环的冷却介质冷却取样所得物料后完成取样。

本发明具有结构简单、操作方便、安全可靠等特点，既保证了取样的安全性又保证了快速取样，能够有效防止高温物料与氧化性介质接触产生二次氧化，保证了样品的质量。

附图说明

通过下面结合示例性地示出一例的附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1是本发明示例性实施例的高温易氧化物料的取样装置的结构示意图。

附图标记说明：

1-取样管、2-物料室、3-冷却室、4-取样阀、5-气体置换管、6-气体置换阀、7-冷却介质入口管、8-冷却介质入口阀、9-冷却介质出口管、10-冷却介质出口阀、11-卡套。

具体实施方式

在下文中，将参照附图来详细说明本发明的示例性实施例。

图1是本发明示例性实施例的高温易氧化物料的取样装置的结构示意图。如图1所示，根据本发明的高温易氧化物料的取样装置包括取样管1、物料室2及冷却室3。

其中，取样管1连通待取样装置的取样口（未示出）与物料室2，取样管1上设置取样阀4，通过开启或关闭取样阀4进行取样操作的控制。物料室2上设置气体置换管5，气体置换管5上设置气体置换阀7。

物料室2为存储取样所得的高温易氧化物料的主要部件，其结构可以为长方体形、筒形等常用形状；气体置换管5连通物料室2与气体源（未示出），并且通过气体置换管5以及气体源向物料室2中通入气体能够将物料室2中的空气或氧化性气体置换并排除，以保证取样所得的高温易氧化物料不被氧化，通过开启或关闭气体置换阀7进行气体置换操作的控制。其中，气体源的气体为惰性气体或还原性气体，例如惰性气体可以为瓶装氮气或管道氮气、氩气等，还原性气体可以为氢气、天然气、焦炉煤气等低毒性气体。具体地，由于取样器中的空气或氧化性气体的量较少，故在置换并排除物料室中的空气或氧化性气体时，需要先通入惰性气体或还原性气体，然后再利用取样阀4将物料室内的混合气体排入还原炉内实现置换和排除，这不会对还原炉或别的反应器造成不良影响。此外，因为通常的取样量较小，若物料室中的气体置换不干净会对样品的影响很大，故优选地重复上述置换气体的操作多次以将物料室中的空气或氧化性气体完全置换干净，以防止对样品造成二次氧化。

冷却室3设置于物料室2的外部并且包围物料室2，冷却室3的两侧分别设置冷却介质入口管7和冷却介质出口管9，通过循环通入冷却室3中的冷却介质实现对高温易氧化物料的快速冷却，进一步降低高温易氧化物料在取样后被氧化的可能性。其中，冷却介质入口管7上设置冷却介质入口阀8，冷却介质出口管9上设置冷却介质出口阀10，并且冷却介质入口管7和冷却介质出口管9连通冷却室3与冷却介质源（未示出），通过开启或关闭冷却介质入口阀8、冷却介质出口阀10进行冷却循环操作的控制。其中，冷却介质源的冷却介质可以为水、氮气或压缩空气等无毒易得介质。

根据本发明的一个实施例，在取样管1与取样口相连的一端上设置卡套11，并且取样管1的一端通过卡套11与取样口相连。具体实施时，可以根据取样口的直径配套制作卡套11以确保连接的可靠性。同时，为了确保取样口和取样装置之间的有效密封并防止气体及物料泄漏，优选地在取样口与取样管1的连接处设置石棉垫和石棉绳，例如，采用石棉绳对取样口进行外缠处理，并且在取样口与卡套11之间用耐高温的石棉垫密封，并且用卡套11紧密连接。其中，冷却介质进入口管7和冷却介质出口管9的连接可根据取样需要通过硬管丝扣连接，也可实现软管连接。

根据本发明的取样装置可根据实际情况适用于高温固体物料取样，也适用于低温下不凝固液体物料或气体物料的取样。

根据本发明的高温易氧化物料的取样方法则是采用上述的高温易氧化物料的取样装置进行取样。具体地，在取样前先通过惰性气体或还原性气体置换物料室中的气体，之后进行取样，并在取样的同时通过循环的冷却介质冷却取样所得物料后完成取样。

下面结合具体示例详细说明利用本发明的高温易氧化物料的取样装置进行取样的取样方法。

本示例为钛精矿流态化氧化还原改性工艺中的一部分，即氧化钛精矿在还原炉内并在高温下与煤气充分接触发生还原反应。其中，还原反应器的运行温度为800～880℃。当焦炉煤气与氧化钛精矿反应时，需准确检测钛精矿中Fe³⁺还原成Fe²⁺的比例，从而控制煤气量和物料停留时间。因此，在取样过程中须保证密封并防止还原钛精矿的再次氧化，否则煤气泄漏可能发生中毒、爆炸等危害并且可能导致检测不准确。

具体的取样过程包括以下步骤：

1、本示例中还原炉的取样口直径为φ60mm，故选择φ60mm的卡套和耐高温石棉垫片并采用耐高温石棉绳緾绕取样口，用卡套连接取样口和取样装置的取样管，确保两者紧密结合以防止气体及物料泄漏。

2、利用现场管道的氮气作为取样装置的置换气体，利用循环冷却水作为还原钛精矿的冷却介质。采用软管将气体置换管与现场氮气管道连接好，并依此将冷却介质入口管、冷却介质出口管与循环水管道连接好。

3、依次打开冷却介质出口阀和冷却介质入口阀，确认冷却介质管路畅通且连接密封、不泄漏。

4、打开气体置换阀，向取样装置的物料室内充满氮气，关闭气体置换阀；打开取样阀，排出物料室内的气体，关闭取样阀。重复以上操作三次以完全将气体置换干净。

5、依次打开冷却介质出口阀、冷却介质入口阀，并打开取样阀开始取样，物料顺着取样管进入物料室。当还原钛精矿装满物料室后，关闭取样阀。同时，持续通入冷却介质直至物料室中的高温物料冷却至60℃以下。

6、依次关闭冷却介质入口阀、冷却介质出口阀以断开冷却介质管路，同时确保气体置换阀和取样阀处于关闭状态，最后通过卸除卡套实现对整个取样装置的卸除，完成还原钛精矿的取样。

综上所述，本发明具有如下优点：

1）通过卡套和密封垫连接保证取样装置和取样口的密封连接，防止气体及物料泄漏，拆卸方便；

2）通过冷却介质可将高温物料快速冷却，有效防止高温物料与氧化性介质接触产生二次氧化；

3）通过惰性气体或还原性气体置换取样装置中的气体，既保证了取样的安全性又保证了快速取样；

4）设备结构简单，取样安全可靠。

尽管上面结合示例示出并描述了本发明的高温易氧化物料的取样装置及取样方法，但是本领域普通技术人员将理解的是，在不脱离如所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在这里做出形式和细节上的各种改变。

Claims

1.一种高温易氧化物料的取样装置，其特征在于，所述取样装置包括取样管、物料室及冷却室，其中，

取样管连通取样口与物料室，所述取样管上设置取样阀；

物料室上设置气体置换管，所述气体置换管上设置气体置换阀；

冷却室设置于物料室的外部并且包围所述物料室，所述冷却室的两侧分别设置冷却介质入口管和冷却介质出口管，所述冷却介质入口管上设置冷却介质入口阀，所述冷却介质出口管上设置冷却介质出口阀。

2.根据权利要求1所述的高温易氧化物料的取样装置，其特征在于，所述取样管与取样口相连的一端上设置卡套，并且所述取样管的一端通过所述卡套与取样口相连。

3.根据权利要求2所述的高温易氧化物料的取样装置，其特征在于，所述取样口与取样管的连接处设置石棉垫和石棉绳。

4.根据权利要求1所述的高温易氧化物料的取样装置，其特征在于，所述气体置换管连通物料室与气体源。

5.根据权利要求4所述的高温易氧化物料的取样装置，其特征在于，所述气体源的气体为惰性气体或还原性气体。

6.根据权利要求1所述的高温易氧化物料的取样装置，其特征在于，所述冷却介质入口管和冷却介质出口管连通冷却室与冷却介质源。

7.根据权利要求6所述的高温易氧化物料的取样装置，其特征在于，所述冷却介质源的冷却介质为水、氮气或压缩空气。

8.一种高温易氧化物料的取样方法，其特征在于，采用权利要求1至7中任一项所述的高温易氧化物料的取样装置进行取样。

9.根据权利要求8所述的高温易氧化物料的取样方法，其特征在于，在取样前先通过惰性气体或还原性气体置换物料室中的气体，之后进行取样，并在取样的同时通过循环的冷却介质冷却取样所得物料后完成取样。